矿山压力与压力控制
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目录第0章绪论 (1)第1章矿山压力与矿山压力显现 (6)第2章采场上覆岩层运动和发展的基本规律 (7)第3章采场围岩支承压力及矿压显现与上覆岩层运动间的关系 (10)第4章回采工作面顶板控制设计 (14)第5章综采放顶煤采场矿压控制 (16)第6章矿柱支护采矿法的岩体控制 (20)第7章回采巷道矿压理论 (21)第8章冲击地压及其监测 (35)矿山压力与压力控制习题第0章绪论1、顶板事故频繁发生的基本原因是什么?答:顶板事故频繁发生的基本原因是:(1)没有很好地研究和掌握各个具体煤层需要控制的岩层范围及其运动的规律(包括运动发生的时间和条件等),顶板控制设计缺少基础;2)没有深入地研究和掌握各种类型支架的特性,特别是在生产现场所能达到的实际支撑能力。
没有解决好针对具体煤层条件选好和用好支护手段方面的问题;3)没有更好地揭示支架与顶板运动间的关系,达到正确合理的选择控制方案。
2、矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么?答、矿山压力与岩层控制研究的主要任务为:(1)研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力(包括应力大小及方向等)及其发展变化的规律。
该应力的存在和变化是煤及岩层变形、破坏和位移的根源,也是采场及周围巷道支架上压力显现的条件。
搞清分布在煤层及各个岩层上的应力状况,揭示它们随采场推进及岩层运动而变化的规律,是采场矿山压力研究的重点。
(2)研究采场支架上显现的压力及其控制方法。
包括压力的来源、压力大小及与上覆岩层运动间的关系、正确的控制设计方法等。
(3)研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。
包括不同时间开掘的巷道压力的来源、巷道支架上显现的压力大小及其影响因素、以及支架与围岩运动间的关系等。
(4)控制采动岩层活动的主要因素分析。
从十分复杂的采动岩层活动中建立采动岩层的结构力学模型,从而展开对采场顶板矿压、采场突水、岩层移动及地表沉陷规律等进行系统描述。
(5)深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。
采场矿山压力及其控制方法模版采场矿山的压力问题在矿山工程中是一个重要的研究课题。
压力在采场矿山中可能由于地质构造、采矿活动、岩层性质等因素而产生,对采矿工作和矿山安全造成不良影响。
因此,控制采场矿山的压力是非常关键的。
本文将从采场矿山压力产生的原因、采场矿山压力的分类、采场矿山压力的监测与评价以及采场矿山压力的控制方法等方面进行探讨,以期为采场矿山压力的研究和控制提供一定的参考。
一、采场矿山压力产生的原因采场矿山压力的产生主要有以下几个原因:1. 地质构造:地质构造对采场矿山压力的产生起到了决定性作用。
地质构造是指地壳中的各类构造,包括断裂、褶皱、岩层变形等。
在地质构造活动的影响下,采场矿山中的岩层会发生变形,从而导致采场矿山压力的增加。
2. 采矿活动:采矿活动本身也是导致采场矿山压力增加的重要因素。
矿山开采过程中,一方面会破坏原有的岩层结构,另一方面还会释放出埋藏在岩石中的应力。
因此,采矿活动会引起采场矿山压力的增加。
3. 岩层性质:岩层的性质直接影响采场矿山的压力。
不同性质的岩层具有不同的力学参数,如抗压强度、弹性模量等。
岩层性质的不同将导致采场矿山的压力差异。
二、采场矿山压力的分类采场矿山的压力可以按照其产生的方式分类,主要可以分为以下几种类型:1. 岩性矿山压力:岩性矿山压力主要是指由岩层变形引起的压力,是最常见的一种压力类型。
岩性矿山压力包括岩层顶板压力、岩层底板压力和岩层侧压力等。
2. 松散层矿山压力:松散层矿山压力主要是指由于采矿活动破坏了原有的松散层结构而产生的压力。
松散层矿山压力主要有顶板松散层压力和底板松散层压力等。
3. 韧性层矿山压力:韧性层矿山压力主要是指由于岩层的塑性变形而产生的压力。
韧性层矿山压力主要有韧性岩层压力和韧性松散层压力等。
三、采场矿山压力的监测与评价采场矿山压力的监测与评价是了解采场矿山压力状况的重要手段,对于采场矿山的安全和生产管理具有重要意义。
常用的监测方法包括岩层位移监测、地应力测量、封闭压力检测和地下水压力监测等。
第四章矿山压力与控制第一节矿山压力与分布规律一、巷道地压1.矿山压力地下岩体在采动以前,由于自重的作用在其内部引起的应力,通常称为原岩应力。
因为开采前的岩体处于静止状态,所以原岩体处于应力平衡状态。
当开掘巷道或进行回采时,形成了地下空间,破坏了岩体的原始状态,引起岩体内应力重新分布,并一直延续到岩体内形成新的平衡为止破坏了原来的应力平衡状态,引起岩体内部的应力重新分布。
重新分布后的应力超过煤、岩的极限强度时,使巷道和回采工作面周围的煤、岩发生破坏,这种情况将持续到煤、岩内部再次形成新的应力平衡为止。
此时,巷道和回采工作面周围煤、岩体内形成一个与原岩应力场显然不同的新的应力场,有时称为二次应力场。
其形成的过程就是煤、岩体内应力重新分布的过程。
通常把这种由于在地下进行采掘活动造成围岩移动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体内和支护物上所引起的压力,称为“矿山压力”,简称“矿压”或“地压”。
2.矿山压力显现在矿山压力作用下,将引起一系列力学现象,如围岩变形或挤入巷道、岩体离散、移动或冒落;煤体压松、片帮或突然抛出;木材支架压裂或折断;金属支架变形或压弯;充填物产生沉缩以及岩层和地表发生移动和塌陷等等。
在矿山压力作用下出现的冒顶、底鼓、煤岩片帮、支架破坏、煤和瓦斯突出等力学现象,称为矿山压力现象或矿山压力显现,简称“矿压显现”。
3 .矿山压力控制在大多数情况下,“矿压显现”会给地下开采工作造成不同程度的危害。
为使“矿压显现”不致于影响正常的开采工作和保证安全生产,就必须采取各种技术措施加以控制。
这种人为地调节,改变和利用矿山压力作用的各种措施,称为“矿山压力控制”,简称“矿压控制”。
七、巷道围岩控制降低巷道围岩应力,提高围岩稳定性以及合理选择支护是巷道围岩控制的基本途径。
回采引起的支承压力不仅数倍于原岩应力,而且影响范围大。
巷道受到回采影响后,围岩应力、围岩变形会成倍、甚至近十倍急剧增长。
因此,巷道围岩控制手段的实质是如何利用煤层开采引起采场周围岩体应力重新分布的规律,正确选择巷道布置和护巷方法,使巷道位于应力降低区内,从而减轻或避免回采引起的支承压力的强烈影响,控制围岩压力。
矿山压力控制名词解释矿山压力控制是指在矿山开采工作中,为了确保矿石的稳定和安全开采,采取一系列措施对矿山内部的压力进行监测和控制的过程。
矿山压力的控制是矿山安全生产的重要环节,能有效预防矿山事故的发生,并保障矿工的生命安全。
矿山压力是指由于地质构造和矿山开采活动等因素所引起的矿山内部岩体和地下水的压力状态。
矿山压力的大小和分布会受到不同地质条件、岩体性质、矿石储量和开采方式等因素的影响。
过大的矿山压力会导致岩体破坏和塌陷,从而引发地质灾害和矿山事故,严重威胁矿工的生命安全和矿山的正常生产。
矿山压力控制通常包括以下内容:1.矿山压力监测:通过布设在矿山内部的压力测点和监测设备,实时监测矿山内部的压力变化。
常用的矿山压力监测方法有压力传感器、监测孔和应变仪等。
通过对矿山压力的监测,可以了解矿山岩体的应力状态和变形情况,为矿山压力控制提供基础数据。
2.矿山支护和加固:根据矿山压力监测的结果,对有岩体破坏和变形迹象的区域进行支护和加固。
常用的矿山支护方式有锚喷支护、钢架支护和混凝土支护等。
通过加固措施,可以提高岩体的抗压能力,减少岩体破坏和塌陷的风险。
3.矿山排水:通过合理的排水系统和降低地下水位,减轻矿山内部的压力。
矿山开采活动会引起地下水位的升高,增大地下水对岩体的压力。
通过进行地下水的排泄和排水,可以减轻地下水对岩体的压力,保持矿山的稳定和安全。
4.矿山通风:通过提供新鲜空气,保持矿山内部的气体压力。
地下矿山开采活动会产生大量粉尘和有害气体,对矿工的健康和生命安全构成威胁。
通过合理的通风系统和风流控制,可以降低矿山内部的压力,维持良好的通风环境。
矿山压力控制是一项综合性的工作,需要根据矿山的具体情况,采取合适的措施和技术手段。
通过科学的矿山压力监测和有效的控制措施,能够保障矿山的安全开采和人员的安全。
矿山压力及其控制矿山作为重要的资源开发和利用场所,其所面临的压力问题一直备受关注。
矿山压力主要包括地质压力、水压力、气压力和工程压力等方面。
这些压力对矿山的安全生产和工作环境产生了重要影响,因此,必须采取有效的措施进行控制和管理。
地质压力是指由于地质构造、地壳运动等因素导致的矿山岩体的压力。
地质压力的大小和分布对矿山的稳定性和安全性具有重要影响。
通常,地质压力会随着矿山深度的增加而增大。
为了控制地质压力,可以采取减压放顶、支护加固等措施。
减压放顶是通过凿眼、爆破等方式将压力分散释放,减轻压力对矿山的影响。
而支护加固则是通过设置支柱、注浆固化等方式增强矿山岩体的稳定性,抵抗地质压力。
水压力是指由于矿山地下水的存在导致的压力。
矿山地下水的渗透和积聚会增加矿山岩体的压力,对矿山的开采和工作环境产生危害。
为了控制水压力,可以采取抽水排水、隔水防渗等措施。
抽水排水是通过设置井眼、抽水泵等设备将地下水抽出,降低矿山岩体的压力。
隔水防渗则是通过设置隔水帷幕、注浆填充等方式阻止地下水的渗透,减少水压力对矿山的影响。
气压力是指由于矿山内部的气体积聚导致的压力。
矿山内部的气体主要包括有害气体、可燃气体等。
这些气体的积聚会增加矿山岩体的压力,对矿山的安全生产和工作环境产生威胁。
为了控制气压力,可以采取通风换气、防爆设备等措施。
通风换气是通过设置通风设备、通风管道等方式将矿山内部的气体排出,保持良好的工作环境。
防爆设备则是通过设置防爆器、防爆灯等设备,防止可燃气体的积聚和爆炸。
工程压力是指由于矿山工程建设和生产活动导致的压力。
矿山工程压力主要包括爆破震动、机械振动等。
这些压力会对矿山岩体和工作设备产生影响,对矿山的安全和稳定性构成威胁。
为了控制工程压力,可以采取减震措施、加强设备维护等措施。
减震措施主要包括减少爆破药量、改变爆破参数等,减轻爆破震动对矿山的影响。
加强设备维护则是通过定期检修、更换磨损部件等方式保持设备的正常运行,减少机械振动对矿山的影响。
采场矿山压力及其控制方法采场矿山是指在地下采取矿石时,形成的暴露在地面上的一系列维护通道、采矿立方体、空间和巷道。
在采场矿山中,由于地质构造不同、采矿方法不同、矿石库存量不同以及自然缘由,都会产生各种各样的地质应力和压力变化,这些压力变化对矿山的稳定性和安全生产造成重要影响,需加以及时的监测和控制。
采场矿山压力来源在采场矿山中,不同的地形、矿体、采矿方法和采矿历史等因素都会产生不同来源的压力,主要有以下几种:1.自重应力:采场矿山所处地质环境的自重引起的压力是不可避免的,这种压力是采场矿山最基本的应力来源。
2.采矿压力:既指未支护的采空区和不完全支护的采空区的矿体所产生的压力,也指对支架支护不足的采掘面空间所产生的应力。
3.地震应力:矿区位于地质活动带,有可能有小到地面震摇的小地震甚至中等地震,这些地震越来越成为矿山稳固性的一个威慑因素。
4.渗透应力:矿山地下水渗透也会产生压力,当水与矿体接触时会使内部应力增大,所以矿山中的水压很大程度上影响着矿山的稳定性。
采场矿山压力控制方法为使采场矿山能够稳定长期的开采矿物,必须采取各种适当有效的控制压力方法,这些方法包括:1.合理采矿方法:根据矿体性质及运用能力,确定与之相符合的采矿方法,科学制定运行荷载和支撑方式以及采矿节奏。
2.防止供水爆破:根据矿山地下水源的情况、水压情况以及水的性能,针对矿山水源,实行人为控制,在采矿时防止水压波动,预防供水爆破。
3.支护加强:根据不同的地质环境,对采空区进行严格的支护措施,通常采用不同类型的顶梁、支架或者预制混凝土等来加强支撑作用。
4.控制矿面稳定性:定期监测矿面的稳定性,估算矿体初始应力和应力异向性以及矿体内部空隙部位发生塌陷的情况,及时采取控制措施完善支架系统。
5.安全排水:在矿山采掘工作中,要经常对矿山地下水情况进行监测和处理,并适当增加一些安全排水工程,排除水患。
总之,采场矿山作为矿山开采的最初阶段,其稳定性对矿山开采的成功至关重要,因而必须建立一个长期有效的压力控制体系以保证矿山的稳定性和安全生产。
2024年采场矿山压力及其控制方法在矿体没有开采之前,岩体处于平衡状态。
当矿体开采后,形成了地下空间,破坏了岩体的原始应力,引起岩体应力重新分布,并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。
在应力重新分布过程中,使围岩产生变形、移动、破坏,从而对工作面、巷道及围岩产生压力。
通常把由开采过程而引起的岩移运动对支架围岩所产生的作用力,称为矿山压力。
在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象,如顶板下沉和垮落、底板鼓起、片帮、支架变形和损坏、充填物下沉压缩、煤岩层和地表移动、露天矿边坡滑移、冲击地压、煤与瓦斯突出等现象,均称之为矿山压力显现。
因此,矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现。
2.煤矿直接顶稳定性分类与老顶压力显现强度分级直接顶是指直接位于煤层之上的易垮落岩层。
煤矿直接顶稳定性分类主要以直接顶初次垮落步距为主要指标,将直接顶分为不稳定、中等稳定、稳定和非常稳定4类。
老顶是位于直接顶之上较硬或较厚的岩层。
老顶压力显现分为4级,即老顶来压不明显、来压明显、来压强烈和来压极强烈。
3.回采工作面支架主要有单体摩擦式金属支柱、单体液压支柱和液压自移支架等几种,少数矿井也还使用木支柱。
2024年采场矿山压力及其控制方法(2)概述:在2024年,采场矿山压力控制是矿业生产管理的重要环节之一。
采场矿山压力的控制可以有效地保证矿山生产的安全性和高效性,减少事故发生的可能性,并提高矿山的生产能力和效益。
本文将介绍2024年采场矿山压力的特点以及控制方法。
一、采场矿山压力的特点2024年的采场矿山压力具有以下特点:1. 矿山深度加深:随着矿山的逐渐开采,矿脉的深度也会逐渐加深,导致采场的深度加深,采场压力也会相应增大。
2. 采场温度升高:随着矿山深度的增加,地温逐渐升高,导致采场温度也会随之上升,采场压力增加。
3. 地应力增大:随着地质应力的作用,矿山的岩层会发生变形,岩体受力状态会变得复杂,导致采场矿山压力增大。
4. 损害矿山结构:采场矿山压力过大会导致矿山结构的破坏,如岩层的塌陷、岩层间隙的闭合等,严重影响矿山的安全性和正常生产。
采场矿山压力及其控制方法矿山压力是指矿山开采活动对地表和地下岩石造成的压力,包括矿体的应力变化、地表和地下岩石的变形和断裂等。
矿山压力的控制是矿山安全生产的重要环节,对于降低矿山事故发生率,保护人员和设备安全具有重要意义。
本文将介绍矿山压力的分类及其控制方法。
一、矿山压力的分类矿山压力可分为两类:地应力和岩层压力。
1.地应力地应力是指地球的重力作用下,岩石所受到的压力。
地应力可分为垂直应力和水平应力。
垂直应力是指地球的重力在垂直方向上对岩石所产生的压力,水平应力是指岩石在水平方向上所受到的压力。
地应力的大小与地下深度、地下岩石的物理性质等因素有关。
一般来说,地下深度越深,地应力就越大。
地应力的大小对矿山开采活动的影响较小,但在矿山开采过程中,地应力的变化会导致岩石的断裂和变形,从而对矿山安全产生影响。
2.岩层压力岩层压力是指地下岩石在矿山开采过程中受到的压力。
岩层压力的大小与岩层的物理性质、采场的开采方式等因素有关。
岩层压力可分为两部分:自重应力和采场应力。
自重应力是指岩石由于自身重力而产生的应力。
岩层的自重应力与岩石的密度和岩层厚度有关,一般来说,岩石的密度越大,岩层的厚度越大,自重应力就越大。
采场应力是指岩层由于矿山开采活动而产生的应力。
采场应力的大小与采场的形状、岩层的断裂性质等因素有关。
采场应力的增大会导致岩层的压缩和断裂,从而引发地表和地下的变形和破坏。
二、矿山压力的控制方法为了保证矿山的安全生产,必须采取措施控制矿山压力的变化。
矿山压力的控制方法主要包括:支护方法、爆破技术、水力压裂技术等。
1.支护方法支护是指采用各种方法和材料对岩层进行加固,以防止岩层的变形和破坏。
常用的支护方法包括:锚杆支护、喷射混凝土支护、钢架支护等。
锚杆支护是通过钢筋和固化材料将岩层固定在一起,增加岩层的强度和稳定性。
锚杆支护适用于对较薄的岩层进行支护。
喷射混凝土支护是指将混凝土喷射到岩层表面,形成一层坚硬的保护层,以保护岩层不受压力的破坏。
矿山压力及其控制概述矿山作为一种特殊的工作环境,其压力问题一直备受关注。
矿山压力是指矿山开采过程中由于地质条件、采矿方式、采场布置等因素所形成的对地表、井筒和巷道等构筑物以及人员作业产生的压力。
矿山压力不仅对工程结构的稳定性和机械设备的正常运行产生影响,而且还对矿工的健康和安全造成威胁。
因此,矿山压力的控制是保证矿山正常、安全、高效开采的重要前提。
矿山压力的控制可以通过以下几个方面来实现:1.合理的采场布局和采矿方式:合理的采场布局和采矿方式可以减小岩层顶板的压力,并降低地表和井筒等构筑物受到的压力。
例如,在岩层顶板稳定条件较差的区域,可以采用长壁工作面或房柱工作面等相对稳定的采矿方式,减小岩层顶板的位移和压力。
2.巷道支护和岩层顶板管理:对于巷道来说,合理的支护方式和材料可以增强巷道的稳定性,减小巷道受到的压力。
岩层顶板的管理包括进行岩层控制、降低巷道高度、提高巷道顶板强度等措施,以减小岩层顶板的位移和压力。
3.水文地质调查和水压力控制:通过水文地质调查,了解地下水位、水头和水文地质条件等,采取适当的排水措施,控制水位和水压力的变化,减小对巷道和井筒等构筑物的压力。
4.地应力测量和监测:地应力测量和监测是评估岩层压力和地层压力的重要手段,能够提供有关矿山内部地应力分布的准确数据,为矿山压力的控制提供科学依据。
可以通过测量地应力来确定巷道和井筒等构筑物的支护压力,以及确定开采影响范围和区域压力分布,从而合理安排支护措施和工作面进度。
5.人员密闭和防灾避险:在煤矿开采中,为了保证矿工的安全,可以采取人员密闭和防灾避险等措施,减小不安全因素的影响。
总之,矿山压力的控制是矿山开采过程中的关键问题,控制矿山压力有利于保证矿山的稳定和人员的安全,提高矿山的生产效率。
通过合理的采场布局、巷道支护、岩层顶板管理、水压力控制和地应力测量等措施,可以减小矿山压力的影响,实现矿山的正常、安全、高效开采。
矿山压力及其控制的几个名词的概念
采矿山压力是指采矿开采活动引起的地质结构的变形、变形应力,以及地表承受构造压力危害的总和。
它对地质结构和洞穴加以影响,
可能会对矿场安全产生影响。
因此,采矿山压力的控制显得极为重要。
针对采矿山压力的控制,应采取有效的措施和技术。
首先,加大
煤矿勘测量,明确准确地认识采矿影响范围内的地质构造及其特征,
预测变形趋势,提前采取有效措施;其次,应充分利用地层锚拉筋、
锚筋等抗拉剪切措施;第三,加强采矿后的整改,采用气浆浇筑法进
行采掘前稳定处理;第四,加强煤层帮巷支护,能有效地减少地质影
响的范围;最后,采用地质观测系统,及时发现开采工作对地质构造
施加的影响,可以及早采取措施,控制地质环境变化。
以上就是对采矿山压力及其控制的相关名词概念的简单介绍,希
望有助于更好地掌握和把控山压力,保证采矿安全运行。
煤矿矿山压力管理与控制措施煤矿矿山是重要的能源供应基地,但同时也是危险的工作环境。
矿山压力是指由于地质构造、矿体岩层特性、矿井开采等原因,使矿山岩层受到一定压力的力量。
不合理的压力管理和控制措施可能导致矿山事故的发生,因此,煤矿矿山压力管理与控制措施至关重要。
一、矿山压力的来源和类型矿山压力主要来源于岩层应力、矿体应力和水压。
岩层应力是指岩层内部的应力,通常由地壳运动、岩石变形、矿山井巷等原因引起。
矿体应力是指煤层内部和相邻岩层之间的应力差异,其大小受矿体物理属性、矿井开采方法等因素影响。
水压是指矿山井巷和工作面上方水体的压力,主要由地下水位、地下水涌入和排水等影响。
根据压力的强度和变化,矿山压力可分为静态压力和动态压力两种类型。
静态压力是指岩层或煤层在不同深度处的固有应力状态,一般稳定不变。
动态压力是指由于矿山开采等原因引发的压力变化,如冲击压力、突水压力等。
了解矿山压力的来源和类型,有助于制定相应的管理与控制措施。
二、矿山压力管理的基本原则矿山压力管理的基本原则是预防为主、综合治理、科学管理、安全生产。
首先,要从源头上预防压力的产生,加强采矿区域和支护体系的设计、施工与管理。
其次,要进行综合治理,通过合理布设支护措施、完善排水系统、加强煤矿瓦斯抽放等措施,减小矿山压力对工作面和矿山井巷的影响。
再次,要科学管理,建立完善的监测和预警系统,及时获取矿山压力的变化信息,制定相应的控制措施。
最后,要把安全生产放在首位,切实保障矿山从业人员的生命安全。
三、矿山压力控制措施1. 支护措施合理的支护措施是矿山压力控制的关键。
采用适当的支护形式和支护材料,确保工作面和井巷的稳定。
常用的支护形式包括钢支架、木支架等,支护材料可以是木料、钢材、预应力锚杆等。
此外,还可以采用岩层上下部分区域支护和预应力锚杆群体支护等措施,提高煤矿井巷的安全稳定性。
2. 排水措施排水是减小矿井水压的关键措施。
通过设置排水孔眼、安装抽水设备等方式,及时降低矿井水位,减轻矿山压力对井巷的影响。
矿山压力与控制1、矿山压力:由于矿山开采活动的影响,在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力定义为矿山压力。
在相关学科中也称为二次应力或工程扰动力2、矿山压力显现:由于矿山压力作用使巷峒周围岩体和支护物产生的种种力学现象,统称为矿山压力显现。
3、矿山压力控制:所有减轻,调节,改变和利用矿山压力作用的各种方法,均叫做矿山压力控制。
4、矿山压力与岩层控制的研究方法:矿山压力与岩层控制采用了理论研究,实验室实验,现场观测等不同形式的研究方法。
5、岩石的孔隙性:岩石的孔隙性是岩石中孔洞和裂隙发育程度的指标,常用孔隙度表示,有时也用孔隙比来表示。
6、岩石的碎胀性:岩石的碎胀性是指岩石破碎后的体积比破碎前的体积增大的性质。
7、岩石的压实性:岩石的压实性是指岩石破碎后,在其自重和外加荷载作用下逐渐压实使体积减小的性质。
8、岩石的软化性:岩石的软化性是指岩石浸水后其强度降低的性质。
9、岩石的吸水性:遇水不崩解的岩石在一定实验条件下吸入水分的性能称为岩石的吸水性。
10、岩石的抗冻性:岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的能力。
11、岩石的蠕变特性:应力不变条件下,应变随时间延长而增加的现象。
12、岩石的受载状态:三轴等压抗压强度>三轴不等压抗压强度>双轴抗压强度>单轴抗压强度>抗剪强度>抗弯强度>单轴抗拉强度。
13、岩体结构的类型整体结构块状结构层状结构碎裂结构松散结构14、影响岩体强度的因素结构面产状结构面密度试件尺寸环境围压空隙水压15、构造应力:是指由于地壳构造运动在岩体中引起的应力16、构造应力的基本特点:一般情况下地壳运动以水平运动为主,构造应力主要是水平应力构造应力分布不均匀,在地质构造变化比较剧烈的地区,最大应力的大小和方向往往有很大的变化岩体中的构造应力具有明显的方向性,最大水平应力和最小水平应力之值一般相差较大构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍,在软岩中储存构造应力很少17、原岩应力分布的基本规律:实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量水平应力普遍大于铅直应力平均水平应力与铅直应力的壁纸随深度增加而减小最大水平应力和最小水平应力一般相差较大18、 1 在双向等压应力场中,圆孔周边全处于压缩应力状态2 应力大小与弹性常数E,μ无关3 σt,σr的分布和角度无关19、在岩体内开掘巷道后,巷道围岩必然出现应力重新分布,一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支撑压力。
①矿山压力:由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和其中支护物上所引起的力。
②矿压显现:由于矿山压力作用,使围岩、煤体和各种人工支撑物产生的种种力学现象,统称为“矿山压力显现”。
③矿山压力控制:所有人为地调节、改变和利用矿山压力作用的各种措施,叫做矿山压力控制(简称为“矿压控制”)矿山岩石力学特点:①采矿工程作业地点深,使岩石力学复杂。
②人工支护服务年限不长,计算精度及安全系数不高。
③必须考虑到转移地点难以预见的复杂地质变化。
第一章岩石:矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集形成的自然物体矿物:存在地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。
结构:组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结合的情况。
(结晶、胶结)构造:组成成分的空间分布及其相互间排列关系容重——岩石单位体积(含孔隙体积)的重力,kN/m3天然容重——天然含水状态下,γ干容重———105~110℃烘干24小时(至恒重), γd饱和容重——岩石孔隙吸水饱和(水浸48小时)状态下, γw比重——岩石固体部分的重量和4℃同体积纯水重量的比值(岩石的相对密度)孔隙率n——岩石中各类孔隙总体积占岩石总体积的百分比。
孔隙比e——岩石中各类孔隙总体积与岩石实体体积之比碎胀系数——岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比。
软化系数——饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。
泊松比μ——岩石横向应变与纵向应变的比值扩容现象——岩石破坏前,因微裂隙产生及内部小块体相对滑移,导致体积扩大的现象岩石流变性——岩石在长期静载荷作用下应力应变随时间加长而变化的性质,包括蠕变、弹性后效和松弛等现象。
蠕变——固体材料在不变载荷的作用下,其变形随时间的增长而缓慢增加的现象。
单轴抗压强度——岩石在单轴压缩下,破坏前所能承受的最大压应力岩石强度理论——研究岩石在复杂应力状态下的破坏原因、规律及其强度条件的理论,通常称之为岩石的强度理论。
采场矿山压力及其控制方法范文矿山是一种开采地下矿藏的场所,由于地下矿井的开采,会对矿山产生一定的压力。
采场矿山压力是指在地下采掘过程中,由于各种因素造成的地压、岩层位移等引起的压力。
采场矿山压力的控制是矿山安全生产的关键环节,合理控制采场矿山压力对保障矿山的安全和高效经营具有重要意义。
本文将重点探讨采场矿山压力及其控制方法。
一、采场矿山压力形成原因1.岩层的自重压力:地下矿井是由各种岩层组成的,岩层的自重压力是造成采场矿山压力的主要原因之一。
岩层的自重压力由地下岩层的密度和厚度等因素决定,通常情况下,岩层的自重压力会随着矿井深度的增加而增大。
2.巷道采取压力:在采区内进行开挖巷道的过程中,会造成巷道维护压力。
巷道维护压力是指在巷道开挖过程中,岩层受到局部开挖作用力的影响,从而对巷道周围的岩体施加一定的压力。
3.采场开采压力:采场是指开采岩矿的作业场所,采场开采压力是指在采场开采作业过程中,岩层受到巷道支护失效、矿石回采等因素的影响,从而对采场周围的岩体施加一定的压力。
二、采场矿山压力的分类采场矿山压力可分为两类:恒定压力和变动压力。
1.恒定压力:恒定压力是指在采区内一段时间内保持不变的压力。
恒定压力的主要原因是岩层的自重压力和巷道维护压力。
2.变动压力:变动压力是指在采区内发生周期性、随时间变化的压力变化。
变动压力的主要原因是采场开采压力引起的,采场开采压力的大小和变化规律取决于采矿方法和矿石回采方式等因素。
三、采场矿山压力的控制方法1.合理的巷道支护设计:在采场开挖巷道时,应根据矿山地质条件和巷道的使用要求,合理设计巷道支护结构。
巷道支护结构主要包括巷道衬砌、锚索和支柱等。
巷道支护的设计要考虑到巷道的稳定性、安全性和经济性等因素,以保证巷道的安全性能,防止巷道失稳和岩层冒落等事故的发生。
2.科学的开采技术:采场开采技术是矿井安全生产的核心内容,合理选择采矿方法和矿石回采方式对控制采场矿山压力具有重要作用。
采场矿山压力及其控制方法一、采场矿山压力的概念采场矿山压力是指由于采煤工作导致的煤层和围岩变形,所形成的在采煤工作空间中所产生的压力。
采煤工作过程中,煤层和围岩的变形、破坏会导致煤体内部的应力重新分布,从而产生一定的压力作用于采煤工作空间。
矿山采场的压力大小与采煤方法、工作面长度、岩层性质、采煤速度等因素有关。
二、采场矿山压力的影响因素1. 采煤方法:采煤方法不同,矿山压力大小也会有所差异。
例如,长壁工作面采煤时,煤层上覆岩层的自重造成的压力较大;采用先进支承采煤方法时,压力主要来自于煤层内部的岩层与煤层之间的相互作用。
2. 工作面长度:工作面长度越长,矿山压力越大。
这是因为长工作面采煤时,工作面所受应力区域较大,压力得不到有效的分散,从而增大了矿山压力。
3. 岩层性质:岩层的物理力学性质对矿山压力有着重要的影响。
一般来说,岩体的强度越小,矿山压力越大;岩体的弹性模量越大,矿山压力越小。
4. 采煤速度:采煤速度越大,矿山压力越大。
采煤速度快会造成矿山压力的快速积累,使得岩层和煤层的变形速率加快,压力也随之增大。
三、采场矿山压力的控制方法1. 预控矿山压力:通过工程措施预先降低矿山压力的积累速度,对采场矿山压力进行控制。
常用的预控措施有合理的采煤工艺设计、优化支承方式、适当采用预释放技术等。
2. 梁柱法控制矿山压力:通过在采场中设置合理布置的短工作面,并合理设计煤柱和煤梁来控制矿山压力。
这种方法能够有效地降低矿山压力,保证采煤工作的安全性。
3. 支护与加固控制矿山压力:采用支护和加固措施来增强矿山的强度和稳定性,从而减小矿山压力对采煤工作空间的影响。
常用的支护与加固措施包括锚杆支护、钢网支护、注浆加固等。
4. 控制采煤速度:合理控制采煤速度,避免采煤速度过快导致矿山压力的迅速积累。
根据煤层和围岩的地质条件以及工作面的实际情况,合理确定采煤速度,保证采煤工作的安全稳定进行。
5. 岩层压裂与压卸:通过合理实施压裂和压卸技术,改变周围岩层应力分布状态,减小矿山压力对采场的影响。
采场矿山压力及其控制方法摘要:随着露天矿山开采深度的增加,采场矿山压力对于矿山安全和生产效益的影响越来越大。
本文将针对采场矿山压力进行详细研究,分析了采场矿山压力的成因和特点,并介绍了常见的采场矿山压力控制方法,以帮助矿山管理人员更好地管理和控制采场矿山压力。
关键词:采场矿山压力;成因;特点;控制方法一、引言采场矿山压力是指矿山地下采矿活动产生的地质压力对采场围岩的作用力。
随着矿山开采深度的加大,采场矿山压力对矿山安全和生产效益的影响越来越大。
因此,对采场矿山压力进行研究和控制具有重要意义。
二、采场矿山压力成因1. 工作面开采引起的应力重分布:采煤工作面开采会导致围岩应力重分布,由于采煤工作面开采引起的围岩破裂、破碎和变形,进一步导致围岩应力的重分布。
2. 底板错劈和顶板分解:采煤工作面开采过程中,底板错劈和顶板分解是主要的围岩破坏形式之一,特别是在软岩地层中,容易发生底板错劈和顶板分解现象。
3. 煤岩体的动态行为:煤岩体具有一定的动态行为,煤层开采过程中,煤层会发生变形和破坏,导致煤岩体的应力分布发生变化。
三、采场矿山压力特点1. 采场矿山压力具有明显的峰值变化特点:采煤工作面的开采活动会导致围岩的应力产生变化,使采场矿山压力出现峰值变化,这种峰值变化对于矿山安全和生产效益有重要影响。
2. 采场矿山压力具有周期性变化特点:采煤工作面的开采活动具有一定的周期性,这种周期性活动会导致采场矿山压力的周期性变化。
3. 采场矿山压力具有非线性变化特点:采煤活动对围岩应力的变化具有非线性的影响,采场矿山压力的变化也具有非线性的特性。
四、采场矿山压力控制方法1. 合理布局工作面:合理布局工作面可以有效控制采场矿山压力的变化。
在设计矿井的时候,应根据煤层的裂隙和结构特点,合理布置采煤工作面的位置和方向,减小采场矿山压力的峰值变化。
2. 采用支护技术:采用合适的支护技术可以有效控制采场矿山压力的变化。
在煤层开采过程中,应采用适当的支护材料和方法,对采煤工作面进行有效支护,减小采场矿山压力的峰值变化。
矿山压力与压力控制习题绪论1、顶板事故频繁发生的基本原因是什么?答:顶板事故频繁发生的基本原因是:(1)没有很好地研究和掌握各个具体煤层需要控制的岩层范围及其运动的规律(包括运动发生的时间和条件等),顶板控制设计缺少基础;2)没有深入地研究和掌握各种类型支架的特性,特别是在生产现场所能达到的实际支撑能力。
没有解决好针对具体煤层条件选好和用好支护手段方面的问题;3)没有更好地揭示支架与顶板运动间的关系,达到正确合理的选择控制方案。
2、矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么?答、矿山压力与岩层控制研究的主要任务为:(1)研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力(包括应力大小及方向等)及其发展变化的规律。
该应力的存在和变化是煤及岩层变形、破坏和位移的根源,也是采场及周围巷道支架上压力显现的条件。
搞清分布在煤层及各个岩层上的应力状况,揭示它们随采场推进及岩层运动而变化的规律,是采场矿山压力研究的重点。
(2)研究采场支架上显现的压力及其控制方法。
包括压力的来源、压力大小及与上覆岩层运动间的关系、正确的控制设计方法等。
(3)研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。
包括不同时间开掘的巷道压力的来源、巷道支架上显现的压力大小及其影响因素、以及支架与围岩运动间的关系等。
(4)控制采动岩层活动的主要因素分析。
从十分复杂的采动岩层活动中建立采动岩层的结构力学模型,从而展开对采场顶板矿压、采场突水、岩层移动及地表沉陷规律等进行系统描述。
(5)深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。
3、矿山压力与岩层控制研究历史上主要存在几种假说?并叙述各假说的内容及优缺点?答:(1)掩护“拱”假说掩护拱假说的基本观点是:①采动形成的工作空间是在一种“拱”的结构掩护之下;② “拱”结构承担上覆岩层的重量,通过拱脚传递到煤层及岩体上的压力及由此在煤及岩体中形成的应力,是煤及岩层破坏的原因,也是“拱”结构本身向外扩展的条件;③采场空间的支护仅承受拱内已破坏岩层的岩重,支架是在由“拱”的结构尺寸所圈定的破碎岩石荷重下工作—即在一定的载荷条件下工作,支架上显现的压力大小与支架本身的力学特性无关。
1)自然平衡拱假说普氏拱假说适用于确定强度不高(f=5~6),开采深度不是很大的巷道支护反力。
由于普氏理论没有以岩石破坏和应力重新分布的角度来揭示自然平衡拱形成的机理,没有深入研究围岩中应力分布和稳定的条件,因此不可能正确回答上述问题。
这也正是普氏理论广泛应用受到限制的原因。
利用该模型可以说明采场第一次来压阶段煤壁前方支承压力及采场支架上显现的压力随采场推进而增加的现象,但不能解释采场矿压显现的周期性变化规律。
这种假说所描绘的岩石运动和破坏规律与客观实际不符,所以不能用以解释回采工作面产生的矿山压力问题。
2)压力拱假说较好的解释了采场周围支承压力的存在,较好的说明了支架上的压力远小于上覆岩层重量的原因。
由于假说认为“压力拱”是随采场推进而前移,因而避免了原自然平衡拱假说认为平衡拱随采场推进不断扩大的错误。
但是假说同样存在着下列缺陷:①没有明确压力拱的性质及其与岩层运动发展情况间的关系。
因此,这个压力拱始终是一个边界无法确定的模糊概念,无法解释采场周期来压等现象,无法找到采场支架需要控制的具体岩层范围;②假说没有正确的揭示采场支架与围岩间的力学关系,不能说明支架有可能对在“一定变形”条件下工作的事实,无法解释采场支架上显现的压力往往与支架本身力学特性有关的现象。
(2)掩护“梁”假说掩护“梁”的有关假说可归纳如下:①采场是在一系列“梁”的掩护之下。
这些梁在冒落前能将自身的重量传递至前后两端支承岩体之上,从而形成支承压力;②“梁”的破坏(冒落)和沉降是采场支架上压力显现的根源;③支架可能在由已破坏的岩石重力所“给定”的“一定载荷条件下”工作,也可能在由岩梁的沉降所决定的“一定变形条件下”工作,即支架存在着“给定载荷”和“给定变形”两种工作状态。
其中,在“给定变形”条件下工作的支架,其压力显现的大小仅只取决于支架自身的力学特性(即自身的变形量与产生的阻抗力间的关系)。
因此,当顶板的移动量(顶底板移近量)和支架力学特性已知时,顶板压力即可以事先确定;④支架的阻抗力(支架反力)相对于岩层压力来说是微不足道的,因此不可能对顶板下沉移动量产生影响。
也就是说,支架在改变采场顶板下沉移动量方面是无能为力的。
为此,支架作用在于防止已碎岩体垮落和保持各种属性结构梁的连续性,不必要也不可能在改变顶板下沉量方面发挥作用。
与“拱”说相比,“梁”的假说在解释回采工作面支架上压力显现的规律方面,包括压力的来源、压力大小与支架的力学特性及围岩运动间关系等方面,有了重要的发展。
下面引述几种有代表性的掩护“梁”的假说。
(1)“悬臂梁”假说“悬臂梁”假说比较简捷的说明了采场上覆岩层运动的规律,较好的解释了采场来压周期性现象,因此得到相当多采矿工作者的认可。
从发展上来看,可以认为“悬臂梁”假说在有关掩护梁假说的发展过程中,起到了奠基的作用。
“悬臂梁”假说从提出开始,一直没有发展到用于采场矿压控制定量计算方面的主要原因有:①未能进一步研究采场上覆岩层自下而上的运动发展规律,特别是“悬臂梁”的岩层组合条件;②没有明确采场矿压控制需要考虑的悬臂梁范围,没有从理论上和方法上解决生产现场找到这个范围的办法。
上述缺陷使人们无法建立起结构范围明确的具体力学模型来解决采场矿压控制方面的问题。
此外,该假说没有研究采场围岩中的应力,没有考虑支承压力可能预先破坏顶板的情况,因而不能对采场上覆岩层的结构状态作出更全面的描述。
2)“预生裂隙梁”假说“预生裂隙梁”假说或岩石的预先破坏假说认为,采场支架上显现的压力,是裂隙梁沉降或平衡遭到破坏的结果。
预生裂隙假说的重大贡献是揭示了煤层及临近采场的部分岩层在支承压力作用下超前于煤壁破坏的可能性,正确指出其破坏的原因是岩层中两个方面的应力差超过岩石强度极限所致。
用拉巴斯的预生裂隙假说不能正确的解释采场上覆岩层周期性破坏和来压的规律。
实践证明,即使强度不高的岩梁,其超前破坏也是按一定步距有规律出现的。
而且出现的步距在正常的情况下是由岩梁自身的强度所决定。
也就是说,只有当岩梁的悬垮度达到极限值,端部拉应力达到预定的极限从而开裂之后,其自身及相邻岩层的压缩剪破坏才有可能发生。
因为,只有把预生裂隙假说压裂机理和悬臂梁假说有规律的折断结合在一起,才能正确的说明采场上覆岩层的破坏规律,解释采场周期来压及顶板周期性破碎等压力显现。
如悬臂梁假说一样,拉巴斯的假说同样没能够正确的回答采场支架需要控制的岩层范围问题。
虽然假说建立了由新生裂隙轨迹连线所决定的覆盖面的概念,划定了预生裂隙梁(预应力梁)的范围。
但是这个界限实际上无法确定,加之假说没有进一步研究采场支架反力与对各个预生裂隙控制间的力学关系,因此同样无法直接用于采场矿压控制的定量计算。
(3)铰接岩块假说该假说认为,用冒落法管理顶板的采场,支架上的压力显现是由冒落带与上部未冒落在水平推力作用下铰接在一起的岩层运动所决定。
铰接岩块假说比较深入的揭示了采场上覆岩层的发展状况,特别是岩层垮落实现的条件;正确的提了同了支架有可能在“给定载荷”和“给定变形”两种状态下工作的概念;相当深入的研究和揭示了采场支架与围岩间的部分关系。
这一成果从理论上为采场顶板控制设计提供了重要依据。
该假说存在的问题是:未能够确定出呈铰接状态的老顶形成的条件和具体的范围;未能更全面的研究和揭示支架与这部分岩梁运动间的关系;没有说明采场顶板下沉量在很大程度上能够由支架的阻力控制的事实,因而未能将采场顶板控制设计提高到科学定量的程度。
(4)砌体梁结构力学模型与关键层理论采动后岩体内形成的砌体梁力学模型是一个大结构,而此大结构中影响采场顶板控制的主要是岩层移动中形成的离层区附近的几个岩块。
显然,关键块平衡与否直接影响采场顶板的稳定性和支架受力大小。
因此,在砌体梁结构研究的前提下应重点分析其中关键块的平衡关系。
在这项研究中主要提出了砌体梁关键块的滑落和回转变形稳定条件,即“S—R”稳定条件。
对于砌体梁关键块的分析,为采场直接顶的上部作用力和位移提供了边界条件,从而为分析直接顶稳定性奠定基础。
(5)以岩层运动为中心的矿山压力理论以岩层运动为中心的矿压理论,就是要力争在搞清上覆岩层运动发展规律,搞清矿山压力的分布和显现与上覆岩层运动间关系的基础上,解决有关的控制问题。
显然,对于一个回采工作来说,如果不知道顶板中哪些岩层需要控制,不知道这些岩层大面积运动发生的时间、范围以及可能的运动方向,控制设计将是盲目的。
同样,如果不了解支承压力分布随上覆岩层运动发展变化的规律,不能根据具体的条件(包括时间、地点及上覆岩层运动的发展情况等)搞清采场四周压力的真实分布情况,要正确选择巷道合理开掘位置和时间,解决好巷道支护必需的阻力和缩量等方面的问题也是不可能的。
4、以上覆岩层运动为中心的矿压理论主要要点是什么?答:以岩层运动为中心的矿山压力和岩层控制理论核心要点如下:(1)强调“矿山压力”及“矿山压力显现”两个基本概念间的差别和联系。
认为:矿山压力(即采动后促使围岩运动的力)的存在是绝对的,在任何已采空间的周围岩体中都存在着。
但是矿山压力的显现(包括围岩变形、位移和破坏,以及支架受力、下缩和折损等)则是相对的,有条件的,因而也是可以控制的。
进行矿山压力研究的目的,就是要创造条件,把矿山压力的显现控制在安全上可靠、技术上可能、经济上合理化的范围内。
(2)和其它工程不同,煤矿的采场始终是处在不断推进和发展的过程中,因此无论是存在于围岩中的“矿山压力”,还是由矿山压力作用而引起的“矿山压力显现”,都不是静止的。
相反,它们都随采场推进而处于不断的发展和变化过程中。
造成这一发展变化的根本原因,就是上覆岩层的运动。
(3)影响采场矿山压力显现的岩层范围是有限的、可知的和可以变化的。
实践证明,对采场矿山压力显现有明显影响的岩层范围,仅仅是上覆岩层中很小的一部分,包括“直接顶”和“老顶”两个部分。
对“直接顶”和“老顶”的定义和界限不能简单的只考虑岩层的冒落性能,必须从岩层运动可能的发展程度,从其运动时对压力显现的作用和影响,特别是控制要求上的差别,从定性和定量两个方面给予更确切的含义。
为此,所谓直接顶,应该是指在老塘已经冒落的岩层的总合。
由于它们在推进方向上不能始终保持传递力的联系,因此一旦运动,其作用力将由支架全部承担。
“老顶”则是由运动对采场矿山压力显现有明显影响的“传递岩梁”(简称“岩梁”)组成,对于“老顶”中每一“岩梁”由于始终能保持向煤壁前方和老塘矸石上传递力的联系,因此,当其运动时,其作用力无需由支架全部承担。