矿山安全工程学：矿压基本知识及示例

2024-07-05 百科知识版权反馈

【摘要】：由于采掘工程破坏了原岩应力而引起围岩应力重新分布，这种应力重新分布过程中的力称为矿山压力，简称矿压。矿压显现与矿压大小并不成比例。移动性支撑压力，它的峰值大小可能比原岩应力增高1～3倍。

第二节　矿压基本知识

一、矿压的概念

地下岩体在采动以前处于原始应力状态，当开掘巷道或进行采煤时，围岩的原岩应力遭到破坏，围岩应力将重新进行分布。采掘空间上部岩体应力会向煤壁上方转移，引起应力升高。顶板岩层因失去支撑而在水平应力和自重作用下弯曲下沉，在其底部出现拉力或剪应力，当这种应力超过顶板极限强度时，顶板岩层即遭破坏。由于采掘工程破坏了原岩应力而引起围岩应力重新分布，这种应力重新分布过程中的力称为矿山压力，简称矿压。

应力重新分布结果必然使采掘工作面周围一部分岩体承受较高的应力。重新分布后的应力高于原岩应力的，称为支撑压力。由于矿压的作用，使围岩、煤体和各种人工支撑物产生的种种力学现象称为矿压显现。矿压是矿压显现的原因，矿压显现是矿压作用的结果。矿压存在是绝对的、不可控制的；矿压显现是相对的、有条件的、可以控制的。矿压显现与矿压大小并不成比例。

二、矿压的分布规律

井下进行大面积开采后，采空区上方岩层重量将向周围支撑区转移，根据开采后回采工作面前后方受力情况不同，可将其分为应力增高区a（增压区）、应力降低区b（减压区）及应力不变区c和c′（稳压区），如图6-1所示。移动性支撑压力，它的峰值大小可能比原岩应力增高1～3倍。

图6-1　回采工作面前后方支撑压力分布图

三、采空区上覆岩层移动情况(www.chuimin.cn)

随着煤层的开采，采空区上方顶板岩石就会变形、垮落，当采空区面积达到一定范围时，岩层移动的范围就会增大，甚至会波及地表。距工作面远近不同，其移动、垮落特征有明显区别，可以把它分为垮落带、断裂带和弯曲下沉带，如图6-2所示。

（1）垮落带。在垮落带中，破断后的岩块呈不规则破断，排列也极不整齐，松散系数比较大。

（2）断裂带。位于垮落带之上。岩层破断后，岩块仍然排列整齐。

（3）弯曲下沉带。位于断裂带之上，有时会达到地表的岩层带。它对采煤工作面的影响不大，主要是会引起地表的下沉。

图6-2　采空区上覆岩层移动示意图

1.垮落带；2.断裂带；3.弯曲下沉带