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1、井巷地压及其维护2008-11-3 16:51:29 中国选矿技术网 浏览 191次 收藏 我来说两句一、井巷地压特征 由于巷道开挖后改变了岩体的初始应力状态，围岩产生应力重新 分布。设巷道开挖前岩体中某一点的原岩应力为o，开挖后该点的 0次生应力变为o，它们的比值K =o /o称为应力集中系数，它表示0巷道开挖前后应力的变化情况。若Kl,说明巷道开挖后次生应力 增大了；反之，若K1,说明巷道开挖后 次生应力增大了，反之，若K1，说明巷道开挖后次生应力减小 了。巷道围岩应力变化的范围称为采动影响范围。试验分析和理 论研究证明，采动影响范围只限于巷道周围不大的区域以内。由 巷道中心至影响范围的边
2、线距离称为采动影响半径R影,其大小 为R影=（35） D （D为巷道半径），习惯上将此范围内的岩体 称为围岩，将该范围以外的岩体称为原岩，如图 6-10.在此区域 内形成的新应力场称为次生应力场。在采动影响范围以外的岩体 仍可视为原岩应力状态，它们不受采动的影响。围岩的次生应力状态与巷道横断面积及尺寸有关。断面为曲线形 的巷道，相对来说围岩的应力变化比较均匀，而断面为折线形的 巷道，则会在角隅处出现较大的应力集中。巷道开挖后若及时支护，既可以阻止围岩变形的发展，又可以影 响围岩的应力分布状态。（二）井巷维护 井巷破坏的原因主要是围岩应力超过了岩体的强度，因此，井巷 维护的基本原则是提高围岩强度
3、，降低围岩应力，改善围岩的应 力状态，以便充分利用围岩的自身抗力去支撑井巷地压 在井巷施工中，采用快速掘进，爆破掘进采用光面爆破和预裂爆 破，钻进机掘进以及特殊掘进中的注浆和化学加固等施工方法， 均可相对提高围岩强度：降低开掘过程对围岩的削弱程度。此外 还应：（1）选择合理的井巷位置。尽可能选在地质和水文地质条件较 好，没有软弱夹层的岩体中：尽量避免回采的影响；主要巷道应 布置在崩落带以外，并保持一定距离。（2）选择合理的井巷断面形状和尺寸。圆形与椭圆形井巷断面 的应力集中程度最低，当巷道面越高，巷道两侧的压力越大，巷 道两侧应采用园弧形断面；巷道断面越宽，巷道顶部的压力越大， 巷道两侧应采用
4、圆弧形断面，以减少应力集中。（3）选择合理的支护类型。对于以变形地压为主的巷道，应选择 可缩性大的柔件支架，如锚喷支护、可缩性钢支架及在钢性支架 的棚梁和棚腿的接触面、砌碹巷道的肩部加八可缩性材料如橡胶 等。对于以松动地压为主的巷道，则可选用有足够强度的刚性支 架来支撑松动岩石的重量，如石料砌碹、钢木支架、钢筋混凝土 支架等。（4）确定合理的支护时间。（5）改善巷道围岩应力状态，减小巷道周边应力集中。巷道断 面的最大尺寸应沿着最大来压方向布置；最大来压方向的巷道周 边应尽量选用曲线形状。三、采场地压及其控制（一）采场地压的特点采场地压是指在地下开采过程中，原岩对采场或采空区围岩及矿 柱所施加的
5、载荷。这是由于地下矿体采出后所形成的采掘空间破 坏了原岩的自然平衡状态，致使岩体应力重新分布，引起采场围 岩变形、移动或破坏等一系列地压现象。这些地压现象的发生和 发展过程称采场地压显现。显然，严重的采场地压显现不仅会恶化采场条件，影响采矿生产， 甚至还会危及安全。采场地压主要研究地下开采过程中采场地压 的分布及其显现规律。采场的规模远远大于井巷，但由于采场空间的形状、体积、分布 状况、形成及存留时间等方面的特殊性，采场地压与巷道地压有 相当大的差异，归纳起来采场地压具有爆露空间大、复杂性、多 变性、显现形式的多样性、控制采场地压的难度大等特点。 （二）空场法地压当矿体的围岩完整、稳定时，可用
6、空场法开采地下资源。在矿石 回采期间主要靠围岩自身的强度去支撑采场空间，再辅以必要的 矿柱支承局部压力。因此，空场法是靠围岩及矿柱的强度来承担 采场地压。空场法(包括留矿法)的采场地压显现，从时间和空 间上看，大体可分为以下两个时期：(1) 开采初期采场回采期间的局部地压显现：随着回采工作面的形 成及推进采场暴露面达一定值后，可能出现采场矿体、围岩或矿 柱的变形、断裂、片帮、冒顶等现象。(2) 开采中、后期大规模剧烈的地压显现：在矿山开采中、后期， 由于采空区范围扩展及空区体积扩大，可能出现大规模、大范围 的剧烈地压显现。经调查研究表明，空场法大规模地压显现有一定的规律性，它的 显现大体上有预
7、兆、大冒落和稳定三个阶段。(1) 预兆阶段：表现为岩层发响、顶板岩层移动和掉块、矿柱破坏、 采准巷道破坏。(2) 大冒落阶段：随着坑内矿柱的破坏及顶板断裂，掉块扩展至一 定程度，在采空区上方将会出现大面积覆盖岩层急剧冒落。此时， 与冒落区相邻的采场压力剧增，出现矿柱压裂、顶板破裂、采准 巷道开裂及冒顶现象。同时，坑内由于冲击气浪的影响，使通风、 运输、排水、动力系统遭受严重破坏。随着坑内冒顶的扩展，地 表可能出现下沉或形成塌陷坑。(3) 稳定阶段：当冒落岩石堆积增多，由于碎胀而可填满采空区并 阻止上覆岩层进一步冒落时，则出现暂时的稳定。经过一段时间， 破碎松散的岩堆在自重及覆岩变形压力作用下被压实后，上覆岩 层变形又有所发展，并出现再次冒落。如此反复多次，逐渐达到 上覆岩层冒落完全停止。【三】采场地压控制方法 研究采场地压的目的，就是要在弄清采场压力分布、转移、显现 规律的基础上_寻求经济有效的地压控制方法，以便维护回采期 间采场的稳定性和防治采后地压危害，尽可能使采动后围岩或矿 体中的应力重新分布有利于改善回采条件、提高生产率、降低矿 石损失、贫化，最终达到降低开采成本的目的。采场地压控制的 方法很多，现就主要几种介绍如下：(1) 合理确定采场断面形状及矿房、矿柱参数。利用矿柱控制回采 矿房的跨度、形状，并支撑上覆岩层的压
