深井矿压与冲击地压ppt

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1、深井矿压与冲击地压深井矿压与冲击地压 段绪华段绪华段绪华段绪华 教授教授教授教授 20142014年年年年2 2月月月月 （山东省煤矿矿长、总工等高层技、管人员培训用）第一讲 深井矿压一、研究深井矿山压力的重要性及其意义一、研究深井矿山压力的重要性及其意义一、研究深井矿山压力的重要性及其意义一、研究深井矿山压力的重要性及其意义二、深井开采极限深度的确定二、深井开采极限深度的确定二、深井开采极限深度的确定二、深井开采极限深度的确定三、深井巷道的矿压显现特点分析三、深井巷道的矿压显现特点分析三、深井巷道的矿压显现特点分析三、深井巷道的矿压显现特点分析四、深井采场的矿压显现特点分析四、深井采场的矿压

2、显现特点分析四、深井采场的矿压显现特点分析四、深井采场的矿压显现特点分析五、深井巷道、采场的支护措施与研究方向五、深井巷道、采场的支护措施与研究方向五、深井巷道、采场的支护措施与研究方向五、深井巷道、采场的支护措施与研究方向1 1、我国煤矿储量与采深的关系、我国煤矿储量与采深的关系、我国煤矿储量与采深的关系、我国煤矿储量与采深的关系 大于大于大于大于10001000米的储量占总储量的米的储量占总储量的米的储量占总储量的米的储量占总储量的53%53%； 大于大于大于大于600600米的储量占总储量的米的储量占总储量的米的储量占总储量的米的储量占总储量的73%73%；2 2、煤矿开采深度状况、煤矿

3、开采深度状况、煤矿开采深度状况、煤矿开采深度状况 （1 1）国外）国外）国外）国外 西德最大采深已在西德最大采深已在西德最大采深已在西德最大采深已在15501550米；米；米；米； 原苏联，最大采深已达原苏联，最大采深已达原苏联，最大采深已达原苏联，最大采深已达16001600米，同时在进行米，同时在进行米，同时在进行米，同时在进行16001800m16001800m深井的开采设计；深井的开采设计；深井的开采设计；深井的开采设计；一一、研究深井矿山压力的重要性及其意义、研究深井矿山压力的重要性及其意义 波兰、比利时等国家的最大开采深度波兰、比利时等国家的最大开采深度波兰、比利时等国家的最大开采

4、深度波兰、比利时等国家的最大开采深度13001400m13001400m； 南非有南非有南非有南非有4444个非金属矿已达个非金属矿已达个非金属矿已达个非金属矿已达38003800米；米；米；米； （2 2）中国：）中国：）中国：）中国： 到到到到20062006年，平均深度达年，平均深度达年，平均深度达年，平均深度达456m456m，最大采深已达，最大采深已达，最大采深已达，最大采深已达 1200m1200m左右，采深大于左右，采深大于左右，采深大于左右，采深大于600m600m的回采煤量占总产量的的回采煤量占总产量的的回采煤量占总产量的的回采煤量占总产量的28.5%28.5%，现深部开采产

5、量急剧增加。，现深部开采产量急剧增加。，现深部开采产量急剧增加。，现深部开采产量急剧增加。一一、研究深井矿山压力的重要性及其意义、研究深井矿山压力的重要性及其意义（3 3）根据现代勘探技术及美国、波兰、原苏联等）根据现代勘探技术及美国、波兰、原苏联等）根据现代勘探技术及美国、波兰、原苏联等）根据现代勘探技术及美国、波兰、原苏联等国家的资料记载：有用矿物资源，在地下的埋藏国家的资料记载：有用矿物资源，在地下的埋藏国家的资料记载：有用矿物资源，在地下的埋藏国家的资料记载：有用矿物资源，在地下的埋藏深度达深度达深度达深度达20km20km，将来有开采价值的有条件实现的，将来有开采价值的有条件实现的，

6、将来有开采价值的有条件实现的，将来有开采价值的有条件实现的开采深度为开采深度为开采深度为开采深度为2000m2000m，煤层的最大埋深可以有超，煤层的最大埋深可以有超，煤层的最大埋深可以有超，煤层的最大埋深可以有超过过过过800m800m到到到到2000m2000m。一一、研究深井矿山压力的重要性及其意义、研究深井矿山压力的重要性及其意义3、深部开采要解决的问题、深部开采要解决的问题 以我国为例，五六十年代建成投产的矿井已多次延深，以我国为例，五六十年代建成投产的矿井已多次延深，以我国为例，五六十年代建成投产的矿井已多次延深，以我国为例，五六十年代建成投产的矿井已多次延深，采到最终水平，进入中

7、老年时期，现保有储量不多，如采到最终水平，进入中老年时期，现保有储量不多，如采到最终水平，进入中老年时期，现保有储量不多，如采到最终水平，进入中老年时期，现保有储量不多，如何提高深部储量的开发深度，值得研究，采深达到一定何提高深部储量的开发深度，值得研究，采深达到一定何提高深部储量的开发深度，值得研究，采深达到一定何提高深部储量的开发深度，值得研究，采深达到一定深度后，问题比较突出，不在于采掘工艺，而在于一些深度后，问题比较突出，不在于采掘工艺，而在于一些深度后，问题比较突出，不在于采掘工艺，而在于一些深度后，问题比较突出，不在于采掘工艺，而在于一些自然因素，限制了我国深部储量的开采。例如：地

8、温、自然因素，限制了我国深部储量的开采。例如：地温、自然因素，限制了我国深部储量的开采。例如：地温、自然因素，限制了我国深部储量的开采。例如：地温、地压、冲击地压、支护形式、软岩治理、水、瓦斯等问地压、冲击地压、支护形式、软岩治理、水、瓦斯等问地压、冲击地压、支护形式、软岩治理、水、瓦斯等问地压、冲击地压、支护形式、软岩治理、水、瓦斯等问题，必须依靠科技进步。题，必须依靠科技进步。题，必须依靠科技进步。题，必须依靠科技进步。4、开采降深速度及压力显现、开采降深速度及压力显现 （1 1）中国、原苏联、波兰、法国等主要采煤国家每年开）中国、原苏联、波兰、法国等主要采煤国家每年开）中国、原苏联、波兰

9、、法国等主要采煤国家每年开）中国、原苏联、波兰、法国等主要采煤国家每年开 采深度递增采深度递增采深度递增采深度递增12-15m12-15m左右。左右。左右。左右。 （2 2）随采深增加，工作面前方支承压力带中移进量的增）随采深增加，工作面前方支承压力带中移进量的增）随采深增加，工作面前方支承压力带中移进量的增）随采深增加，工作面前方支承压力带中移进量的增加梯度为：加梯度为：加梯度为：加梯度为： 围岩强度为围岩强度为围岩强度为围岩强度为30mpa30mpa，移近量，移近量，移近量，移近量212mm/100m212mm/100m（采深）（采深）（采深）（采深） 围岩强度为围岩强度为围岩强度为围岩强

10、度为50mpa50mpa，移近量，移近量，移近量，移近量115mm/100m115mm/100m（采深）（采深）（采深）（采深） 围岩强度为围岩强度为围岩强度为围岩强度为90mpa90mpa，移近量，移近量，移近量，移近量35mm/100m35mm/100m（采深）（采深）（采深）（采深）（3 3）顿巴斯及鲁尔两矿区中，对于围岩深度为）顿巴斯及鲁尔两矿区中，对于围岩深度为）顿巴斯及鲁尔两矿区中，对于围岩深度为）顿巴斯及鲁尔两矿区中，对于围岩深度为30mpa30mpa的的的的 不稳定岩石，当深度由不稳定岩石，当深度由不稳定岩石，当深度由不稳定岩石，当深度由300m300m增加到增加到增加到增加到

11、700m700m时，时，时，时，（4 4）煤壁边缘至支承压力峰值的距离增加）煤壁边缘至支承压力峰值的距离增加）煤壁边缘至支承压力峰值的距离增加）煤壁边缘至支承压力峰值的距离增加63%63%， （5 5）煤体内支承压力带总宽度增加）煤体内支承压力带总宽度增加）煤体内支承压力带总宽度增加）煤体内支承压力带总宽度增加37%37%， （6 6）支承压力带内最大压力增加一倍，）支承压力带内最大压力增加一倍，）支承压力带内最大压力增加一倍，）支承压力带内最大压力增加一倍， （7 7）顶板方向强烈破坏带的高度增加）顶板方向强烈破坏带的高度增加）顶板方向强烈破坏带的高度增加）顶板方向强烈破坏带的高度增加77%

12、77%， n n5、在我国已探明的储量中，埋深在、在我国已探明的储量中，埋深在1000m以下的储量为以下的储量为2.95万亿吨，占资源总量的万亿吨，占资源总量的53%。n n6、预计在未来、预计在未来20年，我国很多煤矿将进年，我国很多煤矿将进入到入到10001500米深度。米深度。n n7、开滦林西矿一切眼埋深大于、开滦林西矿一切眼埋深大于700米，开米，开掘在一煤层掘在一煤层10m宽的煤柱下方，顶底板移宽的煤柱下方，顶底板移近速度为近速度为40mm/d。n n8、原苏联认为，由于深度增加、原苏联认为，由于深度增加n n（1 1）开采费用增加了）开采费用增加了）开采费用增加了）开采费用增加了

13、1.41.4倍；倍；倍；倍；n n（2 2）成本提高了）成本提高了）成本提高了）成本提高了1.31.3倍；倍；倍；倍；n n（3 3）井巷工程提高了）井巷工程提高了）井巷工程提高了）井巷工程提高了1.51.5倍；倍；倍；倍；n n（4 4）采深每增加）采深每增加）采深每增加）采深每增加100m100m，工作矿量降低，工作矿量降低，工作矿量降低，工作矿量降低4%5%4%5%；n n（5 5）工作面采煤工效下降）工作面采煤工效下降）工作面采煤工效下降）工作面采煤工效下降6%8%6%8%；n n（6 6）吨煤成本提高）吨煤成本提高）吨煤成本提高）吨煤成本提高3%4%3%4%；n n（7 7）巷道维修

14、率增加）巷道维修率增加）巷道维修率增加）巷道维修率增加4.5%4.5%；n n9、深井工作面，当垮落带只有直接顶、深井工作面，当垮落带只有直接顶时，选用掩护式支架。时，选用掩护式支架。n n当垮浇带有直接顶和部分老顶时，选用当垮浇带有直接顶和部分老顶时，选用支掩式支架。支掩式支架。n n10、沿煤层法线方向，顶板强烈破坏带、沿煤层法线方向，顶板强烈破坏带的高度增加的高度增加77%，（平均增量为，（平均增量为4.6 m /100 m）。）。 由此可知，采深增加，矿压参数急剧变化，由此可知，采深增加，矿压参数急剧变化，由此可知，采深增加，矿压参数急剧变化，由此可知，采深增加，矿压参数急剧变化，多数

15、呈梯度增加，但也有些矿压参数降低，例如：多数呈梯度增加，但也有些矿压参数降低，例如：多数呈梯度增加，但也有些矿压参数降低，例如：多数呈梯度增加，但也有些矿压参数降低，例如：直接顶的初次垮落步距，老顶的初次来压及周期直接顶的初次垮落步距，老顶的初次来压及周期直接顶的初次垮落步距，老顶的初次来压及周期直接顶的初次垮落步距，老顶的初次来压及周期来压步距。如用浅部的矿压参数进行深部开采的来压步距。如用浅部的矿压参数进行深部开采的来压步距。如用浅部的矿压参数进行深部开采的来压步距。如用浅部的矿压参数进行深部开采的管理就会埋下一系列的事故隐患，必须建立起深管理就会埋下一系列的事故隐患，必须建立起深管理就会

16、埋下一系列的事故隐患，必须建立起深管理就会埋下一系列的事故隐患，必须建立起深部开采的安全意识。部开采的安全意识。部开采的安全意识。部开采的安全意识。11、深井开采的影响因素、深井开采的影响因素 （1 1）地质因素：围岩成份、性质、厚度、强度、构）地质因素：围岩成份、性质、厚度、强度、构）地质因素：围岩成份、性质、厚度、强度、构）地质因素：围岩成份、性质、厚度、强度、构 造、含水性、温度、埋深等。造、含水性、温度、埋深等。造、含水性、温度、埋深等。造、含水性、温度、埋深等。 （2 2）技术因素：巷道掘进方式，断面形状及尺寸、）技术因素：巷道掘进方式，断面形状及尺寸、）技术因素：巷道掘进方式，断面

17、形状及尺寸、）技术因素：巷道掘进方式，断面形状及尺寸、 支护方式、回采工作面、回采顺序、支架结构及支护方式、回采工作面、回采顺序、支架结构及支护方式、回采工作面、回采顺序、支架结构及支护方式、回采工作面、回采顺序、支架结构及 力学性能等。力学性能等。力学性能等。力学性能等。12、世界深井开采的研究情况、世界深井开采的研究情况（1 1）波兰）波兰）波兰）波兰（2 2）中国）中国）中国）中国13、我国加强深部开采的必要性、我国加强深部开采的必要性以徐州矿区为例以徐州矿区为例以徐州矿区为例以徐州矿区为例1000m1000m以上不足以上不足以上不足以上不足40004000万吨；万吨；万吨；万吨；100

18、0m1200m1000m1200m的储量的储量的储量的储量2 2亿吨亿吨亿吨亿吨1200m1500m1200m1500m的储量的储量的储量的储量5 5亿吨亿吨亿吨亿吨是加强深部开采研究，利用原有井巷设施提高深部开是加强深部开采研究，利用原有井巷设施提高深部开是加强深部开采研究，利用原有井巷设施提高深部开是加强深部开采研究，利用原有井巷设施提高深部开发强度，还是另起炉灶转移到省外，这涉及到国家与地发强度，还是另起炉灶转移到省外，这涉及到国家与地发强度，还是另起炉灶转移到省外，这涉及到国家与地发强度，还是另起炉灶转移到省外，这涉及到国家与地区的发展战略问题。区的发展战略问题。区的发展战略问题。区的

19、发展战略问题。二、深井开采极限深度的确定二、深井开采极限深度的确定 根据不同岩性承受载荷的能力，有着不同根据不同岩性承受载荷的能力，有着不同根据不同岩性承受载荷的能力，有着不同根据不同岩性承受载荷的能力，有着不同的极限深度，若开采深度超过其极限深度，矿的极限深度，若开采深度超过其极限深度，矿的极限深度，若开采深度超过其极限深度，矿的极限深度，若开采深度超过其极限深度，矿压显现就变得剧烈，围岩破坏就进入强化阶段。压显现就变得剧烈，围岩破坏就进入强化阶段。压显现就变得剧烈，围岩破坏就进入强化阶段。压显现就变得剧烈，围岩破坏就进入强化阶段。那么，什么叫极限深度呢？即是采深增加一定那么，什么叫极限深度

20、呢？即是采深增加一定那么，什么叫极限深度呢？即是采深增加一定那么，什么叫极限深度呢？即是采深增加一定深度之后，巷道周边的集中压力超过了围岩的深度之后，巷道周边的集中压力超过了围岩的深度之后，巷道周边的集中压力超过了围岩的深度之后，巷道周边的集中压力超过了围岩的自身强度，巷道周边将产生不同形式的破坏，自身强度，巷道周边将产生不同形式的破坏，自身强度，巷道周边将产生不同形式的破坏，自身强度，巷道周边将产生不同形式的破坏，矿压显现变得剧烈，与浅部相比，差异很大，矿压显现变得剧烈，与浅部相比，差异很大，矿压显现变得剧烈，与浅部相比，差异很大，矿压显现变得剧烈，与浅部相比，差异很大，我们就把这个深度称为

21、极限深度我们就把这个深度称为极限深度我们就把这个深度称为极限深度我们就把这个深度称为极限深度。 所谓矿压显现剧烈，我国一般认为所谓矿压显现剧烈，我国一般认为当巷道周边移近量大于当巷道周边移近量大于200mm，顶底，顶底板相对移近率大于板相对移近率大于35%时，就认为巷时，就认为巷道矿压显现是剧烈的。知道极限深度，道矿压显现是剧烈的。知道极限深度，有助于我们的管理。有助于我们的管理。二、深井开采极限深度的确定二、深井开采极限深度的确定1国外煤矿巷道极限深度的确定国外煤矿巷道极限深度的确定 近年来，国外对深部矿压理论的研究进展较快，近年来，国外对深部矿压理论的研究进展较快，近年来，国外对深部矿压理

22、论的研究进展较快，近年来，国外对深部矿压理论的研究进展较快，许多学者依据本国国情推算出了自己国家巷道的极限许多学者依据本国国情推算出了自己国家巷道的极限许多学者依据本国国情推算出了自己国家巷道的极限许多学者依据本国国情推算出了自己国家巷道的极限深度。深度。深度。深度。原苏联原苏联原苏联原苏联 该国的研究认为：当巷道状态由中等稳定向不稳该国的研究认为：当巷道状态由中等稳定向不稳该国的研究认为：当巷道状态由中等稳定向不稳该国的研究认为：当巷道状态由中等稳定向不稳定过渡时，可以认为巷道所处的深度为极限深度，其定过渡时，可以认为巷道所处的深度为极限深度，其定过渡时，可以认为巷道所处的深度为极限深度，其

23、定过渡时，可以认为巷道所处的深度为极限深度，其表达式为：表达式为：表达式为：表达式为： 即：即：即：即：H=0.4Rc/rH=0.4Rc/r，为不稳定状态时的极限深度，为不稳定状态时的极限深度，为不稳定状态时的极限深度，为不稳定状态时的极限深度 极限深度确定为：极限深度确定为：极限深度确定为：极限深度确定为：H=800mH=800m （注：不同的岩性有不同的容重及单向抗压强度）（注：不同的岩性有不同的容重及单向抗压强度）（注：不同的岩性有不同的容重及单向抗压强度）（注：不同的岩性有不同的容重及单向抗压强度） H/Rc=0.4H/Rc=0.4 德国德国德国德国 该国对深部开采的研究着重于实际应用

24、，注意从该国对深部开采的研究着重于实际应用，注意从该国对深部开采的研究着重于实际应用，注意从该国对深部开采的研究着重于实际应用，注意从实际观测入手，他们认为，巷道围岩的弹性变形量可实际观测入手，他们认为，巷道围岩的弹性变形量可实际观测入手，他们认为，巷道围岩的弹性变形量可实际观测入手，他们认为，巷道围岩的弹性变形量可以忽略不计，当岩层压力超过一定的极限值时，围岩以忽略不计，当岩层压力超过一定的极限值时，围岩以忽略不计，当岩层压力超过一定的极限值时，围岩以忽略不计，当岩层压力超过一定的极限值时，围岩开始产生塑性变形，产生这个压力极限的深度就是巷开始产生塑性变形，产生这个压力极限的深度就是巷开始产

25、生塑性变形，产生这个压力极限的深度就是巷开始产生塑性变形，产生这个压力极限的深度就是巷道的极限深度。道的极限深度。道的极限深度。道的极限深度。 结合实测数据及实验室实验，计算所得的极限压结合实测数据及实验室实验，计算所得的极限压结合实测数据及实验室实验，计算所得的极限压结合实测数据及实验室实验，计算所得的极限压力值与极限深度值为：力值与极限深度值为：力值与极限深度值为：力值与极限深度值为： 式中：式中：式中：式中： -极限压力极限压力极限压力极限压力 MN/ mMN/ m2 2； -底板岩层强度底板岩层强度底板岩层强度底板岩层强度MN/ MN/ mm2 2，岩性不同，岩性不同，岩性不同，岩性不

26、同， 值也不相同；值也不相同；值也不相同；值也不相同； H -H -极限深度，极限深度，极限深度，极限深度，mm 为此得出德国煤矿的极限深度为为此得出德国煤矿的极限深度为为此得出德国煤矿的极限深度为为此得出德国煤矿的极限深度为8001200m8001200m，1200m1200m为超深度或大深度开采为超深度或大深度开采为超深度或大深度开采为超深度或大深度开采。 英国英国英国英国 英国一些学者认为，深部岩石的原始压力状英国一些学者认为，深部岩石的原始压力状英国一些学者认为，深部岩石的原始压力状英国一些学者认为，深部岩石的原始压力状态视为静水压力状态，可由弹性理论分析计算态视为静水压力状态，可由弹

27、性理论分析计算态视为静水压力状态，可由弹性理论分析计算态视为静水压力状态，可由弹性理论分析计算极限深度（公式略），其极限深度为极限深度（公式略），其极限深度为极限深度（公式略），其极限深度为极限深度（公式略），其极限深度为750 m750 m。 总之，各国计算极限深度的方法、根据各国总之，各国计算极限深度的方法、根据各国总之，各国计算极限深度的方法、根据各国总之，各国计算极限深度的方法、根据各国具体情况而定。具体情况而定。具体情况而定。具体情况而定。 根据国外有关资料介绍，波兰煤矿的极限深根据国外有关资料介绍，波兰煤矿的极限深根据国外有关资料介绍，波兰煤矿的极限深根据国外有关资料介绍，波兰煤矿

28、的极限深度为度为度为度为750 m750 m，日本煤矿的极限深度为，日本煤矿的极限深度为，日本煤矿的极限深度为，日本煤矿的极限深度为600 m600 m。2. 2. 我国煤矿极限深度的确定：我国煤矿极限深度的确定：我国煤矿极限深度的确定：我国煤矿极限深度的确定： 我国煤矿极限深度的确定考虑的因素较多（根据我国煤矿极限深度的确定考虑的因素较多（根据我国煤矿极限深度的确定考虑的因素较多（根据我国煤矿极限深度的确定考虑的因素较多（根据研究成果，可作一定的假设）。研究成果，可作一定的假设）。研究成果，可作一定的假设）。研究成果，可作一定的假设）。 确定侧压系数确定侧压系数确定侧压系数确定侧压系数“ “

29、 ” ”值值值值 侧压系数侧压系数侧压系数侧压系数“ “ ” ”值是水平压力与垂直压力之比。值是水平压力与垂直压力之比。值是水平压力与垂直压力之比。值是水平压力与垂直压力之比。当岩层处于塑性变形阶段时，即认为当岩层处于塑性变形阶段时，即认为当岩层处于塑性变形阶段时，即认为当岩层处于塑性变形阶段时，即认为 =0.5,=0.5, 确定巷道周边围岩压力集中系数确定巷道周边围岩压力集中系数确定巷道周边围岩压力集中系数确定巷道周边围岩压力集中系数k k 压力集中系数取决于巷道，峒室的形状及压力集中系数取决于巷道，峒室的形状及压力集中系数取决于巷道，峒室的形状及压力集中系数取决于巷道，峒室的形状及压力特征

30、，圆及椭圆形峒室、巷道压力集中压力特征，圆及椭圆形峒室、巷道压力集中压力特征，圆及椭圆形峒室、巷道压力集中压力特征，圆及椭圆形峒室、巷道压力集中在顶部和边墙中部，而正方形、矩形断面压在顶部和边墙中部，而正方形、矩形断面压在顶部和边墙中部，而正方形、矩形断面压在顶部和边墙中部，而正方形、矩形断面压力集中在四个角上，由理论可确定角上的压力集中在四个角上，由理论可确定角上的压力集中在四个角上，由理论可确定角上的压力集中在四个角上，由理论可确定角上的压力集中系数可达无穷大，实际上为力集中系数可达无穷大，实际上为力集中系数可达无穷大，实际上为力集中系数可达无穷大，实际上为6868，苏，苏，苏，苏联资料表

31、明，在未采动岩体下，各种断面的联资料表明，在未采动岩体下，各种断面的联资料表明，在未采动岩体下，各种断面的联资料表明，在未采动岩体下，各种断面的压力集中系数为：压力集中系数为：压力集中系数为：压力集中系数为：巷道断面形状巷道断面形状巷道断面形状巷道断面形状集中系数集中系数集中系数集中系数k k椭圆巷道断面，长短轴之比椭圆巷道断面，长短轴之比椭圆巷道断面，长短轴之比椭圆巷道断面，长短轴之比1.51.51.51.5圆形断面圆形断面圆形断面圆形断面2 2拱形断面拱形断面拱形断面拱形断面3 3直角形直角形直角形直角形( (梯形梯形梯形梯形) )断面断面断面断面3.53.5表表6-1 6-1 不同巷道断

32、面压力集中系数一览表不同巷道断面压力集中系数一览表 由表可知由表可知由表可知由表可知, ,曲线形状的巷道压力集中系数曲线形状的巷道压力集中系数曲线形状的巷道压力集中系数曲线形状的巷道压力集中系数较小，出现的拉压力也小较小，出现的拉压力也小较小，出现的拉压力也小较小，出现的拉压力也小, ,巷道比较稳定。因巷道比较稳定。因巷道比较稳定。因巷道比较稳定。因此，当巷道周边围岩破碎后，巷道最终保持此，当巷道周边围岩破碎后，巷道最终保持此，当巷道周边围岩破碎后，巷道最终保持此，当巷道周边围岩破碎后，巷道最终保持曲线形状。所以对于不规则的巷道断面可采曲线形状。所以对于不规则的巷道断面可采曲线形状。所以对于不

33、规则的巷道断面可采曲线形状。所以对于不规则的巷道断面可采用外接圆形求解，对圆形断面在巷道半径用外接圆形求解，对圆形断面在巷道半径用外接圆形求解，对圆形断面在巷道半径用外接圆形求解，对圆形断面在巷道半径r r等等等等于于于于1 1的情况下，巷道周边的应力集中系数等于的情况下，巷道周边的应力集中系数等于的情况下，巷道周边的应力集中系数等于的情况下，巷道周边的应力集中系数等于2 2。时间效应时间效应时间效应时间效应 岩石强度常随时间而变化，一般认为长时强度岩石强度常随时间而变化，一般认为长时强度岩石强度常随时间而变化，一般认为长时强度岩石强度常随时间而变化，一般认为长时强度为瞬时强度的为瞬时强度的为

34、瞬时强度的为瞬时强度的0.70.750.70.75倍，即长时载荷影响系数，倍，即长时载荷影响系数，倍，即长时载荷影响系数，倍，即长时载荷影响系数， =0.70.75=0.70.75。 根据苏联的研究，其值如表：根据苏联的研究，其值如表：根据苏联的研究，其值如表：根据苏联的研究，其值如表：表表6-2 6-2 长时载荷影响系数长时载荷影响系数 巷道服巷道服巷道服巷道服务务务务年限年限年限年限（a a a a）影响系数影响系数影响系数影响系数干干干干浸湿浸湿浸湿浸湿 10100.800.800.700.70岩体强度岩体强度岩体强度岩体强度R Rc c R Rc c为岩体单向抗压强度，由实验室得出。为

35、岩体单向抗压强度，由实验室得出。为岩体单向抗压强度，由实验室得出。为岩体单向抗压强度，由实验室得出。回采影响系数回采影响系数回采影响系数回采影响系数 不受相邻矿区回采影响时，取不受相邻矿区回采影响时，取不受相邻矿区回采影响时，取不受相邻矿区回采影响时，取KKHH=0.77=0.77 受相邻矿区回采影响时，受相邻矿区回采影响时，受相邻矿区回采影响时，受相邻矿区回采影响时，KKHH=0.50.4=0.50.4 所以，当巷道周边围岩压力超过巷道周边岩体单所以，当巷道周边围岩压力超过巷道周边岩体单所以，当巷道周边围岩压力超过巷道周边岩体单所以，当巷道周边围岩压力超过巷道周边岩体单向抗压强度时，巷道变形

36、剧烈，可认为此时的巷道即向抗压强度时，巷道变形剧烈，可认为此时的巷道即向抗压强度时，巷道变形剧烈，可认为此时的巷道即向抗压强度时，巷道变形剧烈，可认为此时的巷道即为极限深度，表达式为极限深度，表达式为极限深度，表达式为极限深度，表达式即：即： 如果考虑构造因素的影响，应乘以构造系数如果考虑构造因素的影响，应乘以构造系数如果考虑构造因素的影响，应乘以构造系数如果考虑构造因素的影响，应乘以构造系数k kg g，k kg g的取值范围一般按经验取的取值范围一般按经验取的取值范围一般按经验取的取值范围一般按经验取0.670.67。 即：即：即：即： 围岩性质不同，极限深度也是不同的，围岩性质不同，极限

37、深度也是不同的，围岩性质不同，极限深度也是不同的，围岩性质不同，极限深度也是不同的，软岩的极软岩的极软岩的极软岩的极限深度为限深度为限深度为限深度为150200m150200m， 在非软岩类围岩中：在非软岩类围岩中：在非软岩类围岩中：在非软岩类围岩中：不稳定的围岩极限深度为不稳定的围岩极限深度为不稳定的围岩极限深度为不稳定的围岩极限深度为300400m300400m，中等稳定的围岩极限深度为中等稳定的围岩极限深度为中等稳定的围岩极限深度为中等稳定的围岩极限深度为650750m650750m，稳定的围岩极限深度为稳定的围岩极限深度为稳定的围岩极限深度为稳定的围岩极限深度为1000m1000m以上

38、。以上。以上。以上。 超过各类围岩的极限深度后，埋深每增加超过各类围岩的极限深度后，埋深每增加超过各类围岩的极限深度后，埋深每增加超过各类围岩的极限深度后，埋深每增加100m100m，其围，其围，其围，其围岩移近量的增量如表岩移近量的增量如表岩移近量的增量如表岩移近量的增量如表6-36-3所示：所示：所示：所示：围围围围岩岩岩岩类类类类型型型型极限深度极限深度极限深度极限深度超超超超过过过过极限深度，每增加极限深度，每增加极限深度，每增加极限深度，每增加100m100m，位移增量（位移增量（位移增量（位移增量（mmmm）软软软软岩岩岩岩150150400400不不不不稳稳稳稳定的定的定的定的围

39、围围围岩岩岩岩300400300400134134中等中等中等中等稳稳稳稳定的定的定的定的围围围围岩岩岩岩6507506507508080比比比比较稳较稳较稳较稳定的定的定的定的围围围围岩岩岩岩100010005050表表6-3 6-3 不同围岩不同深度移近量增量一览表不同围岩不同深度移近量增量一览表 在各类围岩条件下，埋深与巷道围岩移近量在各类围岩条件下，埋深与巷道围岩移近量在各类围岩条件下，埋深与巷道围岩移近量在各类围岩条件下，埋深与巷道围岩移近量的关系如图的关系如图的关系如图的关系如图6-16-16-16-1所所示：所所示：所所示：所所示：图6-1 埋深与巷道围岩变形量的关系三、深井巷道

40、的矿压显现特点分析l l煤岩体抗压强度与采深的关系：煤岩体抗压强度与采深的关系：煤岩体抗压强度与采深的关系：煤岩体抗压强度与采深的关系：l l根据波兰三十多年来对深井巷道的研究结果根据波兰三十多年来对深井巷道的研究结果根据波兰三十多年来对深井巷道的研究结果根据波兰三十多年来对深井巷道的研究结果表明，中硬岩石两帮压力（巷道压力），煤表明，中硬岩石两帮压力（巷道压力），煤表明，中硬岩石两帮压力（巷道压力），煤表明，中硬岩石两帮压力（巷道压力），煤岩平均抗压强度与采深的对比关系如表岩平均抗压强度与采深的对比关系如表岩平均抗压强度与采深的对比关系如表岩平均抗压强度与采深的对比关系如表6-46-46-4

41、6-4所所所所示：示：示：示：深度深度H H（mm）两帮最大两帮最大压压力力（N/cmN/cm2 2）平均抗平均抗压压强强RcRc（N/cmN/cm2 2）砂岩砂岩页页岩岩硬煤硬煤200200900900198019802700270018201820400400184018402360236034003400170017006006002820282045504550410041001580158080080038003800583058304800480014601460100010004820482071007100550055001340134012001200584058408400

42、8400620062001220122014001400690069009700970069006900110011001600160079607960108001080076007600980980表6-4 中硬岩石两帮压力、煤岩平均抗压强度与采深的关系n n对表中数据进行回归分析后，求得砂岩、页对表中数据进行回归分析后，求得砂岩、页对表中数据进行回归分析后，求得砂岩、页对表中数据进行回归分析后，求得砂岩、页岩、硬煤随着深度增加而增加的平均抗压强岩、硬煤随着深度增加而增加的平均抗压强岩、硬煤随着深度增加而增加的平均抗压强岩、硬煤随着深度增加而增加的平均抗压强度梯度为：度梯度为：度梯度为：度梯

43、度为：砂岩：砂岩：砂岩：砂岩：Rcs=380+6.6HRcs=380+6.6H页页页页岩：岩：岩：岩：Rcn=2000+3.5HRcn=2000+3.5H硬煤：硬煤：硬煤：硬煤：Rcm=1940-0.6HRcm=1940-0.6Hn n根据巷帮最大压力与煤岩平均抗压强度的对根据巷帮最大压力与煤岩平均抗压强度的对根据巷帮最大压力与煤岩平均抗压强度的对根据巷帮最大压力与煤岩平均抗压强度的对比关系，可以求得各种岩体中巷道的临界深比关系，可以求得各种岩体中巷道的临界深比关系，可以求得各种岩体中巷道的临界深比关系，可以求得各种岩体中巷道的临界深度如图度如图度如图度如图6-26-2所示：所示：所示：所示：

44、图6-2 巷帮最大压力与煤岩平均抗压强度关系图页从图中可以看出：从图中可以看出：从图中可以看出：从图中可以看出：n n硬煤初次显现极限深度为硬煤初次显现极限深度为硬煤初次显现极限深度为硬煤初次显现极限深度为300m300m，深度达，深度达，深度达，深度达到到到到350m350m时，巷帮压力就超过了煤的平均抗时，巷帮压力就超过了煤的平均抗时，巷帮压力就超过了煤的平均抗时，巷帮压力就超过了煤的平均抗压强度。因此，就会产生维护煤帮的困难，压强度。因此，就会产生维护煤帮的困难，压强度。因此，就会产生维护煤帮的困难，压强度。因此，就会产生维护煤帮的困难，越往深处，被压坏的可能性就越大。由于减越往深处，被

45、压坏的可能性就越大。由于减越往深处，被压坏的可能性就越大。由于减越往深处，被压坏的可能性就越大。由于减少了巷帮顶底板之间的磨擦力及顶底板移近少了巷帮顶底板之间的磨擦力及顶底板移近少了巷帮顶底板之间的磨擦力及顶底板移近少了巷帮顶底板之间的磨擦力及顶底板移近产生的夹持力，同时距巷帮深处的弹性能进产生的夹持力，同时距巷帮深处的弹性能进产生的夹持力，同时距巷帮深处的弹性能进产生的夹持力，同时距巷帮深处的弹性能进一步提高，故更可产生煤的突出。一步提高，故更可产生煤的突出。一步提高，故更可产生煤的突出。一步提高，故更可产生煤的突出。n n页岩初次显现的极限深度为页岩初次显现的极限深度为页岩初次显现的极限深

46、度为页岩初次显现的极限深度为600 m600 m，在，在，在，在1300 m1300 m以下的深处才出现类似于岩石突出的以下的深处才出现类似于岩石突出的以下的深处才出现类似于岩石突出的以下的深处才出现类似于岩石突出的压力超限现象；而砂岩初次显现的极限深度为压力超限现象；而砂岩初次显现的极限深度为压力超限现象；而砂岩初次显现的极限深度为压力超限现象；而砂岩初次显现的极限深度为900m900m，不过类似于岩石突出的压力超限现象，不过类似于岩石突出的压力超限现象，不过类似于岩石突出的压力超限现象，不过类似于岩石突出的压力超限现象，目前的开采深度通常不应出现。目前的开采深度通常不应出现。目前的开采深度

47、通常不应出现。目前的开采深度通常不应出现。n n由于砂岩抗压强度随采深的增加而增加的梯由于砂岩抗压强度随采深的增加而增加的梯由于砂岩抗压强度随采深的增加而增加的梯由于砂岩抗压强度随采深的增加而增加的梯度较大，故在深井开采中，应设法把巷道布置度较大，故在深井开采中，应设法把巷道布置度较大，故在深井开采中，应设法把巷道布置度较大，故在深井开采中，应设法把巷道布置在均质的坚硬砂岩中，尽量避开薄弱环节，以在均质的坚硬砂岩中，尽量避开薄弱环节，以在均质的坚硬砂岩中，尽量避开薄弱环节，以在均质的坚硬砂岩中，尽量避开薄弱环节，以减少挤出、突出。减少挤出、突出。减少挤出、突出。减少挤出、突出。 n n在很多矿

48、井中，煤巷的比例较大，故随采深在很多矿井中，煤巷的比例较大，故随采深在很多矿井中，煤巷的比例较大，故随采深在很多矿井中，煤巷的比例较大，故随采深的增加，防止煤巷片帮将成为深井开采中的主的增加，防止煤巷片帮将成为深井开采中的主的增加，防止煤巷片帮将成为深井开采中的主的增加，防止煤巷片帮将成为深井开采中的主要问题。于是深井煤巷的支护应加强研究。要问题。于是深井煤巷的支护应加强研究。要问题。于是深井煤巷的支护应加强研究。要问题。于是深井煤巷的支护应加强研究。n n在有软底的煤层中，大深度巷道中的底膨现在有软底的煤层中，大深度巷道中的底膨现在有软底的煤层中，大深度巷道中的底膨现在有软底的煤层中，大深度

49、巷道中的底膨现象要比浅部巷道中多。因此，降低巷道两帮的象要比浅部巷道中多。因此，降低巷道两帮的象要比浅部巷道中多。因此，降低巷道两帮的象要比浅部巷道中多。因此，降低巷道两帮的压力是防止底臌的基本方法。当然，巷道围岩压力是防止底臌的基本方法。当然，巷道围岩压力是防止底臌的基本方法。当然，巷道围岩压力是防止底臌的基本方法。当然，巷道围岩压力的大小不仅仅是赋存深度，与老塘的相对压力的大小不仅仅是赋存深度，与老塘的相对压力的大小不仅仅是赋存深度，与老塘的相对压力的大小不仅仅是赋存深度，与老塘的相对位置关系及巷道的支护形式、维护方法也有关。位置关系及巷道的支护形式、维护方法也有关。位置关系及巷道的支护形

50、式、维护方法也有关。位置关系及巷道的支护形式、维护方法也有关。 四、深井采场的矿压显现特点分析n n 开采深度的增加，工作面矿山压力显现情况有别开采深度的增加，工作面矿山压力显现情况有别开采深度的增加，工作面矿山压力显现情况有别开采深度的增加，工作面矿山压力显现情况有别于巷道，其不同点主要是工作面上方岩层（老顶）断于巷道，其不同点主要是工作面上方岩层（老顶）断于巷道，其不同点主要是工作面上方岩层（老顶）断于巷道，其不同点主要是工作面上方岩层（老顶）断裂后，通常情况下，能形成裂后，通常情况下，能形成裂后，通常情况下，能形成裂后，通常情况下，能形成“ “梁梁梁梁” ”和和和和“ “拱拱拱拱” ”的

51、结构，的结构，的结构，的结构，上覆岩层的重量由上覆岩层的重量由上覆岩层的重量由上覆岩层的重量由“ “传递岩梁传递岩梁传递岩梁传递岩梁” ”传到前后的煤体上及传到前后的煤体上及传到前后的煤体上及传到前后的煤体上及堆积的直接顶碎矸上，或者，由堆积的直接顶碎矸上，或者，由堆积的直接顶碎矸上，或者，由堆积的直接顶碎矸上，或者，由“ “拱拱拱拱” ”将重量转嫁到将重量转嫁到将重量转嫁到将重量转嫁到前后的拱角处。对于工作面来说，一般不受上位岩层前后的拱角处。对于工作面来说，一般不受上位岩层前后的拱角处。对于工作面来说，一般不受上位岩层前后的拱角处。对于工作面来说，一般不受上位岩层重量的直接作用。而且是动态

52、的，巷道服务时间是较重量的直接作用。而且是动态的，巷道服务时间是较重量的直接作用。而且是动态的，巷道服务时间是较重量的直接作用。而且是动态的，巷道服务时间是较长时期的。因此，工作面支架的载荷及下缩量无明显长时期的。因此，工作面支架的载荷及下缩量无明显长时期的。因此，工作面支架的载荷及下缩量无明显长时期的。因此，工作面支架的载荷及下缩量无明显增大。但是由于工作面前后方支承点承受较大的载荷，增大。但是由于工作面前后方支承点承受较大的载荷，增大。但是由于工作面前后方支承点承受较大的载荷，增大。但是由于工作面前后方支承点承受较大的载荷，结果导致工作面前方支承压力升高。结果导致工作面前方支承压力升高。结

53、果导致工作面前方支承压力升高。结果导致工作面前方支承压力升高。n n 由于煤及直接顶的自身强度所限，有可能使直接顶超前煤由于煤及直接顶的自身强度所限，有可能使直接顶超前煤由于煤及直接顶的自身强度所限，有可能使直接顶超前煤由于煤及直接顶的自身强度所限，有可能使直接顶超前煤壁发生破坏，而且工作面前方支承压力又为超前移动力支承压壁发生破坏，而且工作面前方支承压力又为超前移动力支承压壁发生破坏，而且工作面前方支承压力又为超前移动力支承压壁发生破坏，而且工作面前方支承压力又为超前移动力支承压力，所以这种破坏既不是一次性的，也不是周期性的，而是连力，所以这种破坏既不是一次性的，也不是周期性的，而是连力，所

54、以这种破坏既不是一次性的，也不是周期性的，而是连力，所以这种破坏既不是一次性的，也不是周期性的，而是连续不断的，即成为恶性循环工作面后方采空区倒是与生产管理续不断的，即成为恶性循环工作面后方采空区倒是与生产管理续不断的，即成为恶性循环工作面后方采空区倒是与生产管理续不断的，即成为恶性循环工作面后方采空区倒是与生产管理联系不大。（两侧的固定支承压力也随开深的增加而增加，故联系不大。（两侧的固定支承压力也随开深的增加而增加，故联系不大。（两侧的固定支承压力也随开深的增加而增加，故联系不大。（两侧的固定支承压力也随开深的增加而增加，故巷道顶板的完整性也可能受到不同程度的破坏，造成维护巷道巷道顶板的完

55、整性也可能受到不同程度的破坏，造成维护巷道巷道顶板的完整性也可能受到不同程度的破坏，造成维护巷道巷道顶板的完整性也可能受到不同程度的破坏，造成维护巷道的困难。）的困难。）的困难。）的困难。）四、深井采场的矿压显现特点分析n n 工作面前方的这种屡遭破坏导致工作面煤壁的屡工作面前方的这种屡遭破坏导致工作面煤壁的屡工作面前方的这种屡遭破坏导致工作面煤壁的屡工作面前方的这种屡遭破坏导致工作面煤壁的屡次片帮，由于片帮的出现，顶板失控面增大（直接顶次片帮，由于片帮的出现，顶板失控面增大（直接顶次片帮，由于片帮的出现，顶板失控面增大（直接顶次片帮，由于片帮的出现，顶板失控面增大（直接顶由于高支压的存在已被

56、破坏），漏顶现象严重，台阶由于高支压的存在已被破坏），漏顶现象严重，台阶由于高支压的存在已被破坏），漏顶现象严重，台阶由于高支压的存在已被破坏），漏顶现象严重，台阶下沉现象比较突出，所以深井采场矿压的特点是再现下沉现象比较突出，所以深井采场矿压的特点是再现下沉现象比较突出，所以深井采场矿压的特点是再现下沉现象比较突出，所以深井采场矿压的特点是再现在煤壁片帮，新暴露顶板的管理。因此深部开采主要在煤壁片帮，新暴露顶板的管理。因此深部开采主要在煤壁片帮，新暴露顶板的管理。因此深部开采主要在煤壁片帮，新暴露顶板的管理。因此深部开采主要是对煤壁片帮、新暴露顶板的管理、支架选型、上方是对煤壁片帮、新暴露顶

57、板的管理、支架选型、上方是对煤壁片帮、新暴露顶板的管理、支架选型、上方是对煤壁片帮、新暴露顶板的管理、支架选型、上方垮落高度、压力峰值距煤壁的距离、固定支承压力的垮落高度、压力峰值距煤壁的距离、固定支承压力的垮落高度、压力峰值距煤壁的距离、固定支承压力的垮落高度、压力峰值距煤壁的距离、固定支承压力的分布范围及压力集中程度、回采巷道上、下出口的支分布范围及压力集中程度、回采巷道上、下出口的支分布范围及压力集中程度、回采巷道上、下出口的支分布范围及压力集中程度、回采巷道上、下出口的支护形式等问题加强研究。护形式等问题加强研究。护形式等问题加强研究。护形式等问题加强研究。四、深井采场的矿压显现特点分

58、析1. 回采区作面前方压力峰值距煤壁距离回采区作面前方压力峰值距煤壁距离与采深的关系：与采深的关系：n n 掌握压力峰值距煤壁距离随采深、采厚的变化掌握压力峰值距煤壁距离随采深、采厚的变化掌握压力峰值距煤壁距离随采深、采厚的变化掌握压力峰值距煤壁距离随采深、采厚的变化而变化的规律，对于工作面前方两道内超前支护范围的而变化的规律，对于工作面前方两道内超前支护范围的而变化的规律，对于工作面前方两道内超前支护范围的而变化的规律，对于工作面前方两道内超前支护范围的确定，老顶岩梁断裂位置的估算等等有着较大的帮助。确定，老顶岩梁断裂位置的估算等等有着较大的帮助。确定，老顶岩梁断裂位置的估算等等有着较大的帮

59、助。确定，老顶岩梁断裂位置的估算等等有着较大的帮助。根据波兰西里西亚工业大学实验数据，足以证明采深不根据波兰西里西亚工业大学实验数据，足以证明采深不根据波兰西里西亚工业大学实验数据，足以证明采深不根据波兰西里西亚工业大学实验数据，足以证明采深不同，煤厚不同，压力峰值距煤壁距离也不同，如表同，煤厚不同，压力峰值距煤壁距离也不同，如表同，煤厚不同，压力峰值距煤壁距离也不同，如表同，煤厚不同，压力峰值距煤壁距离也不同，如表6-56-5所示：所示：所示：所示：采深采深H(m)H(m)原岩原岩压压力力P(MpaP(Mpa) )抗抗压压强强度度Rc(MpRc(Mpa)a)煤煤层层厚度（厚度（mm）1 11

60、 1. .5 52 2. .0 02 2. .5 53 3. .0 0工作面前方工作面前方压压力峰力峰值值距煤壁的距离距煤壁的距离（mm）2002004 4. .4 420201 1. .1 11 1. .65652 2. .24242 2. .80803 3. .34344004009 9. .2 230301 1. .27271 1. .92922 2. .50503 3. .18183 3. .85856006001414. .4 440401 1. .35352 2. .06062 2. .76763 3. .44444 4. .10108008002020. .0 050501 1.

61、 .45452 2. .20202 2. .88883 3. .70704 4. .4343100010002525. .0 060601 1. .56562 2. .35353 3. .11113 3. .85854 4. .5 5表表6-5 6-5 回采工作面前方压力峰值随采深采厚变化表回采工作面前方压力峰值随采深采厚变化表2. 被采煤层上方垮落高度随采深的变化：被采煤层上方垮落高度随采深的变化：n n不同的采深与采厚，煤层被开采后，上方的不同的采深与采厚，煤层被开采后，上方的不同的采深与采厚，煤层被开采后，上方的不同的采深与采厚，煤层被开采后，上方的垮落高度是不同的。了解这一高度有利于我

62、垮落高度是不同的。了解这一高度有利于我垮落高度是不同的。了解这一高度有利于我垮落高度是不同的。了解这一高度有利于我们分析、计算工作面的动压，做好设备的选们分析、计算工作面的动压，做好设备的选们分析、计算工作面的动压，做好设备的选们分析、计算工作面的动压，做好设备的选型工作，有利于我们在时间与空间上合理安型工作，有利于我们在时间与空间上合理安型工作，有利于我们在时间与空间上合理安型工作，有利于我们在时间与空间上合理安排具有冲击地压煤层的解放层的开采；有利排具有冲击地压煤层的解放层的开采；有利排具有冲击地压煤层的解放层的开采；有利排具有冲击地压煤层的解放层的开采；有利于我们进一步估算裂隙带高度，以

63、便安全地于我们进一步估算裂隙带高度，以便安全地于我们进一步估算裂隙带高度，以便安全地于我们进一步估算裂隙带高度，以便安全地实现水体下开采。实现水体下开采。实现水体下开采。实现水体下开采。 采深采深采深采深H(m)H(m)重量重量重量重量r(kN/mr(kN/m3 3) )抗抗抗抗压压压压强强强强度度度度(Mpa)(Mpa)煤煤煤煤层层层层1.01.01.51.52.02.02.52.53.03.0垮垮垮垮落高度落高度落高度落高度200200222220203.93.95.95.97.87.89.89.811.711.7400400232340404.04.06.06.08.08.010.010

64、.012.012.0600600242460604.14.16.16.18.18.11.031.0312.312.3800800252570704.54.56.76.79.09.011.411.412.512.510001000262680804.74.77.17.19.49.411.811.814.814.8表表6-6 6-6 被采煤层上方垮落高度的变化被采煤层上方垮落高度的变化 如表如表如表如表6-66-6可知：煤层上方岩层的垮落高度基本与采厚呈可知：煤层上方岩层的垮落高度基本与采厚呈可知：煤层上方岩层的垮落高度基本与采厚呈可知：煤层上方岩层的垮落高度基本与采厚呈正比，而与采深并非呈比例。

65、但有一点必须指出，随采深的正比，而与采深并非呈比例。但有一点必须指出，随采深的正比，而与采深并非呈比例。但有一点必须指出，随采深的正比，而与采深并非呈比例。但有一点必须指出，随采深的增加，垮落高度也稍有增加。增加，垮落高度也稍有增加。增加，垮落高度也稍有增加。增加，垮落高度也稍有增加。3. 3. 回采空间上覆岩层重力作用下，支承载荷随采深的回采空间上覆岩层重力作用下，支承载荷随采深的回采空间上覆岩层重力作用下，支承载荷随采深的回采空间上覆岩层重力作用下，支承载荷随采深的变化（对破碎顶板来说）变化（对破碎顶板来说）变化（对破碎顶板来说）变化（对破碎顶板来说）回采工作面上覆岩层是中等稳定顶板，正常

66、回采后，梁和拱的回采工作面上覆岩层是中等稳定顶板，正常回采后，梁和拱的回采工作面上覆岩层是中等稳定顶板，正常回采后，梁和拱的回采工作面上覆岩层是中等稳定顶板，正常回采后，梁和拱的结构形成较好的话，对工作面支架载荷影响不大。反之，作用结构形成较好的话，对工作面支架载荷影响不大。反之，作用结构形成较好的话，对工作面支架载荷影响不大。反之，作用结构形成较好的话，对工作面支架载荷影响不大。反之，作用在支架上的载荷将随采深的增加，也有增加的趋势，如表所示在支架上的载荷将随采深的增加，也有增加的趋势，如表所示在支架上的载荷将随采深的增加，也有增加的趋势，如表所示在支架上的载荷将随采深的增加，也有增加的趋势

67、，如表所示：H(m)H(m) r(kN/mr(kN/m3 3) )Pz(Pz(原岩原岩原岩原岩压压压压力力力力) )Rc=20MpaRc=20MpaRc=40MpaRc=40Mpa备备备备注注注注20020022224.44.4m=1m=1m=2m=2m=3m=3m=1m=1m=2m=2m=3m=3130130260260390390909018018027027040040023239.29.2190190380380570570130130260260390390600600242414.414.42502505005007507501701703403405105108008002525

68、20.020.030030060060090090021021042042063063010001000262625.025.036036072072010801080250250500500250250从表中还可以看出：从表中还可以看出：岩性越软，支架载荷越大。岩性越软，支架载荷越大。4 4支承压力带内，支架载荷与巷宽、单向抗压强度、采深关系支承压力带内，支架载荷与巷宽、单向抗压强度、采深关系支承压力带内，支架载荷与巷宽、单向抗压强度、采深关系支承压力带内，支架载荷与巷宽、单向抗压强度、采深关系 开采开采开采开采深度深度深度深度H(m)H(m)巷道巷道巷道巷道宽宽宽宽度度度度（mm）支支支支

69、 架架架架 承承承承 载载载载 力力力力 （MPaMPa）2002001001005050岩岩岩岩 石石石石 单单单单 向向向向 抗抗抗抗 压压压压 强强强强 度度度度 （MPaMPa）8080606040408080606040408080606040406006003 32828373739392929444448483232515162624 42929404042423030474755553333555572726 63131454552523232565670703535666694948008003 3575790901091096868119119162162828215415

70、42452454 46161103103127127757513513519119191911701702982986 671711271271661669090171171255255111111230230426426100010003 31021021821822682681321322522524344341691692522524164164 41151152082083143141491492922925165161941944144148828826 6141141265265413413186186377377694694249249551551123612365 5不同深度能

71、保持巷道稳定状态的最小煤柱宽度不同深度能保持巷道稳定状态的最小煤柱宽度不同深度能保持巷道稳定状态的最小煤柱宽度不同深度能保持巷道稳定状态的最小煤柱宽度深度（深度（深度（深度（mm）岩性岩性岩性岩性350350450450550550650650松松松松软软软软岩岩岩岩层层层层4343474751515757复合复合复合复合围围围围岩岩岩岩1212181824243232中硬中硬中硬中硬围围围围岩岩岩岩2222262632323939坚坚坚坚硬硬硬硬围围围围岩岩岩岩20202323262630306采深与支护形式、工作面日产量的关系采深与支护形式、工作面日产量的关系n n 波兰多年来就对深、浅部

72、工作面支护形式进波兰多年来就对深、浅部工作面支护形式进波兰多年来就对深、浅部工作面支护形式进波兰多年来就对深、浅部工作面支护形式进行了专门的研究，仅用日产量作比较，就明显行了专门的研究，仅用日产量作比较，就明显行了专门的研究，仅用日产量作比较，就明显行了专门的研究，仅用日产量作比较，就明显地看出了利弊，如图所示：地看出了利弊，如图所示：地看出了利弊，如图所示：地看出了利弊，如图所示：日产量Q(t/d)采深(m)图6-3 采深与支护形式、工作面日产量的关系图中：白色柱支撑式支架的日产量；黑色柱掩护式支架的日产量n n由图可知：当采深由图可知：当采深由图可知：当采深由图可知：当采深400m400m

73、时，掩护式为支撑式时，掩护式为支撑式时，掩护式为支撑式时，掩护式为支撑式支架日产量的支架日产量的支架日产量的支架日产量的1.161.16倍，采深为倍，采深为倍，采深为倍，采深为500m500m时，掩护时，掩护时，掩护时，掩护式为支撑式的式为支撑式的式为支撑式的式为支撑式的1.231.23倍，到达倍，到达倍，到达倍，到达700m700m时为时为时为时为1.251.25倍，到达倍，到达倍，到达倍，到达800m800m时为时为时为时为1.451.45倍，到达倍，到达倍，到达倍，到达900m900m时为时为时为时为1.841.84倍。超过倍。超过倍。超过倍。超过800m800m时，无疑采用掩护式支架时

74、，无疑采用掩护式支架时，无疑采用掩护式支架时，无疑采用掩护式支架进行支护是比较有利的。进行支护是比较有利的。进行支护是比较有利的。进行支护是比较有利的。n n这充分说明（由于深度大），与浅部相比，直这充分说明（由于深度大），与浅部相比，直这充分说明（由于深度大），与浅部相比，直这充分说明（由于深度大），与浅部相比，直接顶将破碎得多，而其自重应力对工作面支架接顶将破碎得多，而其自重应力对工作面支架接顶将破碎得多，而其自重应力对工作面支架接顶将破碎得多，而其自重应力对工作面支架的威胁并不严重。因此，工作面使用大吨位的的威胁并不严重。因此，工作面使用大吨位的的威胁并不严重。因此，工作面使用大吨位的的

75、威胁并不严重。因此，工作面使用大吨位的支撑式支架并非有利，可能在多数情况下，使支撑式支架并非有利，可能在多数情况下，使支撑式支架并非有利，可能在多数情况下，使支撑式支架并非有利，可能在多数情况下，使用掩护式支架更有利于顶板的管理，更易于提用掩护式支架更有利于顶板的管理，更易于提用掩护式支架更有利于顶板的管理，更易于提用掩护式支架更有利于顶板的管理，更易于提高工作面的生产效率。高工作面的生产效率。高工作面的生产效率。高工作面的生产效率。五、深井巷道、采场的支护措施与研究方向1 1、深井巷道的支护措施、深井巷道的支护措施、深井巷道的支护措施、深井巷道的支护措施n n 由于深度大、支承压力也大，岩石

76、强度由于承受不由于深度大、支承压力也大，岩石强度由于承受不由于深度大、支承压力也大，岩石强度由于承受不由于深度大、支承压力也大，岩石强度由于承受不了较大支承压力的影响，巷道周边一定范围内产生围了较大支承压力的影响，巷道周边一定范围内产生围了较大支承压力的影响，巷道周边一定范围内产生围了较大支承压力的影响，巷道周边一定范围内产生围岩松动圈，从而形成松脱地压。导致巷道支护物折梁岩松动圈，从而形成松脱地压。导致巷道支护物折梁岩松动圈，从而形成松脱地压。导致巷道支护物折梁岩松动圈，从而形成松脱地压。导致巷道支护物折梁短腿，冒顶塌方，巷道周边的碎体向采空间移动而形短腿，冒顶塌方，巷道周边的碎体向采空间移

77、动而形短腿，冒顶塌方，巷道周边的碎体向采空间移动而形短腿，冒顶塌方，巷道周边的碎体向采空间移动而形成断面收缩；另外，由于地温、地压及水的影响，岩成断面收缩；另外，由于地温、地压及水的影响，岩成断面收缩；另外，由于地温、地压及水的影响，岩成断面收缩；另外，由于地温、地压及水的影响，岩石强度变低，出现膨胀现象，若底板岩石遇水易膨胀，石强度变低，出现膨胀现象，若底板岩石遇水易膨胀，石强度变低，出现膨胀现象，若底板岩石遇水易膨胀，石强度变低，出现膨胀现象，若底板岩石遇水易膨胀，出现底臌，导致四面来压，深井开采中这种变形导致出现底臌，导致四面来压，深井开采中这种变形导致出现底臌，导致四面来压，深井开采中

78、这种变形导致出现底臌，导致四面来压，深井开采中这种变形导致巷道失稳的现象比较普遍。巷道失稳的现象比较普遍。巷道失稳的现象比较普遍。巷道失稳的现象比较普遍。n n 总之，巷道难以支护的主要变形是以上两种，即碎体总之，巷道难以支护的主要变形是以上两种，即碎体总之，巷道难以支护的主要变形是以上两种，即碎体总之，巷道难以支护的主要变形是以上两种，即碎体压力（松脱地压）及膨胀压力，而膨胀压力又可归纳为压力（松脱地压）及膨胀压力，而膨胀压力又可归纳为压力（松脱地压）及膨胀压力，而膨胀压力又可归纳为压力（松脱地压）及膨胀压力，而膨胀压力又可归纳为软岩巷道支护问题。软岩巷道支护问题。软岩巷道支护问题。软岩巷道

79、支护问题。n n 对以上两种变形情况，就支护而言，应遵循以下原则：对以上两种变形情况，就支护而言，应遵循以下原则：对以上两种变形情况，就支护而言，应遵循以下原则：对以上两种变形情况，就支护而言，应遵循以下原则：（1 1）支护要及时。因碎体及软岩来压较快，特别要尽）支护要及时。因碎体及软岩来压较快，特别要尽）支护要及时。因碎体及软岩来压较快，特别要尽）支护要及时。因碎体及软岩来压较快，特别要尽快封闭暴露面，减少围岩的弱化时间。快封闭暴露面，减少围岩的弱化时间。快封闭暴露面，减少围岩的弱化时间。快封闭暴露面，减少围岩的弱化时间。（2 2）因以上两种变形量大。应当采用可缩性支架。）因以上两种变形量大

80、。应当采用可缩性支架。）因以上两种变形量大。应当采用可缩性支架。）因以上两种变形量大。应当采用可缩性支架。（3 3）必要时进行二次支护，因软岩变形时间长，一般）必要时进行二次支护，因软岩变形时间长，一般）必要时进行二次支护，因软岩变形时间长，一般）必要时进行二次支护，因软岩变形时间长，一般具有流变特性。具有流变特性。具有流变特性。具有流变特性。（4 4）支架结构应当合理，一般应当采用封闭式支架）支架结构应当合理，一般应当采用封闭式支架）支架结构应当合理，一般应当采用封闭式支架）支架结构应当合理，一般应当采用封闭式支架（底臌量常超过顶板下沉量），（可缩性支架常用于（底臌量常超过顶板下沉量），（可

81、缩性支架常用于（底臌量常超过顶板下沉量），（可缩性支架常用于（底臌量常超过顶板下沉量），（可缩性支架常用于顶压，顶部变形量较大的围岩中）。顶压，顶部变形量较大的围岩中）。顶压，顶部变形量较大的围岩中）。顶压，顶部变形量较大的围岩中）。（5 5）支架的力学特性应充分考虑有限可缩量及增阻式）支架的力学特性应充分考虑有限可缩量及增阻式）支架的力学特性应充分考虑有限可缩量及增阻式）支架的力学特性应充分考虑有限可缩量及增阻式的特点，即先柔后刚，柔刚适度，既要适应软岩初期的特点，即先柔后刚，柔刚适度，既要适应软岩初期的特点，即先柔后刚，柔刚适度，既要适应软岩初期的特点，即先柔后刚，柔刚适度，既要适应软岩初

82、期变形量大，又要满足后期承载能力大的要求。变形量大，又要满足后期承载能力大的要求。变形量大，又要满足后期承载能力大的要求。变形量大，又要满足后期承载能力大的要求。（6 6）因软岩具有遇水易膨胀的特性，应当使围岩保持）因软岩具有遇水易膨胀的特性，应当使围岩保持）因软岩具有遇水易膨胀的特性，应当使围岩保持）因软岩具有遇水易膨胀的特性，应当使围岩保持干燥。干燥。干燥。干燥。（7 7）软岩巷道支护应当以加固围岩为宗旨（内强或外）软岩巷道支护应当以加固围岩为宗旨（内强或外）软岩巷道支护应当以加固围岩为宗旨（内强或外）软岩巷道支护应当以加固围岩为宗旨（内强或外撑都可以）。对于底臌严重的巷道可以试行对底板采

83、撑都可以）。对于底臌严重的巷道可以试行对底板采撑都可以）。对于底臌严重的巷道可以试行对底板采撑都可以）。对于底臌严重的巷道可以试行对底板采取减少岩石体积的切割卸压措施及封闭式支架或带有取减少岩石体积的切割卸压措施及封闭式支架或带有取减少岩石体积的切割卸压措施及封闭式支架或带有取减少岩石体积的切割卸压措施及封闭式支架或带有反拱结构的支架反拱结构的支架反拱结构的支架反拱结构的支架。2. 工作面的支护工作面的支护n n 由前述可知，深井工作面的矿压显现及其支护由前述可知，深井工作面的矿压显现及其支护由前述可知，深井工作面的矿压显现及其支护由前述可知，深井工作面的矿压显现及其支护特点与浅部相比是不同的

84、，与巷道的矿压显现也特点与浅部相比是不同的，与巷道的矿压显现也特点与浅部相比是不同的，与巷道的矿压显现也特点与浅部相比是不同的，与巷道的矿压显现也不相同，主要是采场上覆岩层不相同，主要是采场上覆岩层不相同，主要是采场上覆岩层不相同，主要是采场上覆岩层“ “梁梁梁梁” ”和和和和“ “拱拱拱拱” ”的的的的结构形式状态决定了采场支架的受力，通常情况结构形式状态决定了采场支架的受力，通常情况结构形式状态决定了采场支架的受力，通常情况结构形式状态决定了采场支架的受力，通常情况下，工作面支架受力不是太大，不与采深成正比，下，工作面支架受力不是太大，不与采深成正比，下，工作面支架受力不是太大，不与采深成

85、正比，下，工作面支架受力不是太大，不与采深成正比，但超前支承压力的应力集中系数倒是与采深成正但超前支承压力的应力集中系数倒是与采深成正但超前支承压力的应力集中系数倒是与采深成正但超前支承压力的应力集中系数倒是与采深成正比，就此原因，采场受力及支护应采取以下措施比，就此原因，采场受力及支护应采取以下措施比，就此原因，采场受力及支护应采取以下措施比，就此原因，采场受力及支护应采取以下措施： 由于工作面前方的煤体与直接顶的强度承受由于工作面前方的煤体与直接顶的强度承受由于工作面前方的煤体与直接顶的强度承受由于工作面前方的煤体与直接顶的强度承受不了集中应力的作用而产生破坏，其破坏是连续不了集中应力的作

86、用而产生破坏，其破坏是连续不了集中应力的作用而产生破坏，其破坏是连续不了集中应力的作用而产生破坏，其破坏是连续的，导致煤壁片帮及顶板破碎严重。的，导致煤壁片帮及顶板破碎严重。的，导致煤壁片帮及顶板破碎严重。的，导致煤壁片帮及顶板破碎严重。（1 1）煤壁片帮易造成超前回采及早暴露无支护顶）煤壁片帮易造成超前回采及早暴露无支护顶）煤壁片帮易造成超前回采及早暴露无支护顶）煤壁片帮易造成超前回采及早暴露无支护顶板，为顶板的离层、脱落、漏顶提供条件，解决板，为顶板的离层、脱落、漏顶提供条件，解决板，为顶板的离层、脱落、漏顶提供条件，解决板，为顶板的离层、脱落、漏顶提供条件，解决方法可通过超前回采注浆，提

87、高煤体强度，确保方法可通过超前回采注浆，提高煤体强度，确保方法可通过超前回采注浆，提高煤体强度，确保方法可通过超前回采注浆，提高煤体强度，确保煤体完整，严格控制无支护顶板的面积过大。煤体完整，严格控制无支护顶板的面积过大。煤体完整，严格控制无支护顶板的面积过大。煤体完整，严格控制无支护顶板的面积过大。（2）破碎顶板易在割煤后，移架与支护前，）破碎顶板易在割煤后，移架与支护前，随采煤而冒落，造成顶板出现抽空，冒空随采煤而冒落，造成顶板出现抽空，冒空现象，使支护物无法控制老顶。不能充分现象，使支护物无法控制老顶。不能充分发挥支架的支撑作用，更难以控制上覆岩发挥支架的支撑作用，更难以控制上覆岩层的运

88、动，使前方支承压力进一步提高，层的运动，使前方支承压力进一步提高，导致支护方面的恶性循环。解决方法是超导致支护方面的恶性循环。解决方法是超前工作面向顶板注入速凝剂，提高岩石的前工作面向顶板注入速凝剂，提高岩石的强度及顶板的稳定性。强度及顶板的稳定性。（3 3）在支架选择方面，应优先选择支撑掩护式或掩护）在支架选择方面，应优先选择支撑掩护式或掩护）在支架选择方面，应优先选择支撑掩护式或掩护）在支架选择方面，应优先选择支撑掩护式或掩护式支架，除非太坚硬的顶板外，一般不要选择支撑式式支架，除非太坚硬的顶板外，一般不要选择支撑式式支架，除非太坚硬的顶板外，一般不要选择支撑式式支架，除非太坚硬的顶板外，

89、一般不要选择支撑式支架，以便有利于破碎顶板的管理。在支架结构上应支架，以便有利于破碎顶板的管理。在支架结构上应支架，以便有利于破碎顶板的管理。在支架结构上应支架，以便有利于破碎顶板的管理。在支架结构上应考虑前探梁的超前支护长度、煤壁与支架端头尽可能考虑前探梁的超前支护长度、煤壁与支架端头尽可能考虑前探梁的超前支护长度、煤壁与支架端头尽可能考虑前探梁的超前支护长度、煤壁与支架端头尽可能缩小空顶距，以防空顶；同时应考虑前探梁适中支撑缩小空顶距，以防空顶；同时应考虑前探梁适中支撑缩小空顶距，以防空顶；同时应考虑前探梁适中支撑缩小空顶距，以防空顶；同时应考虑前探梁适中支撑力，减少离层机率。再者，顶梁应

90、短，便于碎矸尽快力，减少离层机率。再者，顶梁应短，便于碎矸尽快力，减少离层机率。再者，顶梁应短，便于碎矸尽快力，减少离层机率。再者，顶梁应短，便于碎矸尽快地滑向采空区，减少支架在升、降、移过程中的反复地滑向采空区，减少支架在升、降、移过程中的反复地滑向采空区，减少支架在升、降、移过程中的反复地滑向采空区，减少支架在升、降、移过程中的反复支撑而造成的顶板再破碎。为防止煤壁片帮应选择有支撑而造成的顶板再破碎。为防止煤壁片帮应选择有支撑而造成的顶板再破碎。为防止煤壁片帮应选择有支撑而造成的顶板再破碎。为防止煤壁片帮应选择有防片帮装置的支架。防片帮装置的支架。防片帮装置的支架。防片帮装置的支架。（ 4

91、 4）应保证工作面正常的推进速度，减少支）应保证工作面正常的推进速度，减少支）应保证工作面正常的推进速度，减少支）应保证工作面正常的推进速度，减少支承压力作用的时间。承压力作用的时间。承压力作用的时间。承压力作用的时间。（ 5 5）对底板较软的工作面，最好采用底座面）对底板较软的工作面，最好采用底座面）对底板较软的工作面，最好采用底座面）对底板较软的工作面，最好采用底座面积较大的综采设备。积较大的综采设备。积较大的综采设备。积较大的综采设备。 3. 深井矿压底研究方向深井矿压底研究方向 深井矿压的研究主要是深井巷道支护的研究，研究内容为深井矿压的研究主要是深井巷道支护的研究，研究内容为深井矿压

92、的研究主要是深井巷道支护的研究，研究内容为深井矿压的研究主要是深井巷道支护的研究，研究内容为破碎岩体及软岩体的支护。至于采场方面的矿压并非十分破碎岩体及软岩体的支护。至于采场方面的矿压并非十分破碎岩体及软岩体的支护。至于采场方面的矿压并非十分破碎岩体及软岩体的支护。至于采场方面的矿压并非十分突出。突出。突出。突出。 （1 1）破碎岩体）破碎岩体）破碎岩体）破碎岩体A. A. 要准确确定松动圈的范围，有利于计算松脱地压，以便要准确确定松动圈的范围，有利于计算松脱地压，以便要准确确定松动圈的范围，有利于计算松脱地压，以便要准确确定松动圈的范围，有利于计算松脱地压，以便选择适宜的支护形式、强度及密度

93、；化学加固时，便于选择适宜的支护形式、强度及密度；化学加固时，便于选择适宜的支护形式、强度及密度；化学加固时，便于选择适宜的支护形式、强度及密度；化学加固时，便于计算速凝剂的注入量及效果；锚杆加固时，便于确定锚计算速凝剂的注入量及效果；锚杆加固时，便于确定锚计算速凝剂的注入量及效果；锚杆加固时，便于确定锚计算速凝剂的注入量及效果；锚杆加固时，便于确定锚杆的长度，锚固力各参数。杆的长度，锚固力各参数。杆的长度，锚固力各参数。杆的长度，锚固力各参数。B. B. 巷道两帮及顶部破碎，底板易臌的巷道支护方法，应研巷道两帮及顶部破碎，底板易臌的巷道支护方法，应研巷道两帮及顶部破碎，底板易臌的巷道支护方法

94、，应研巷道两帮及顶部破碎，底板易臌的巷道支护方法，应研究既可控制三帮的位移，又要控制底臌产生的支护方法究既可控制三帮的位移，又要控制底臌产生的支护方法究既可控制三帮的位移，又要控制底臌产生的支护方法究既可控制三帮的位移，又要控制底臌产生的支护方法。（2）软岩体）软岩体A. A. A. A. 要加强软岩的基础试验研究，主要包括：软岩的成因，要加强软岩的基础试验研究，主要包括：软岩的成因，要加强软岩的基础试验研究，主要包括：软岩的成因，要加强软岩的基础试验研究，主要包括：软岩的成因，软岩的破坏机理，强度与软化特性；软岩的流变，膨胀软岩的破坏机理，强度与软化特性；软岩的流变，膨胀软岩的破坏机理，强度

95、与软化特性；软岩的流变，膨胀软岩的破坏机理，强度与软化特性；软岩的流变，膨胀机理，水与温度对变形的影响。矿区地应力场，软岩巷机理，水与温度对变形的影响。矿区地应力场，软岩巷机理，水与温度对变形的影响。矿区地应力场，软岩巷机理，水与温度对变形的影响。矿区地应力场，软岩巷道围岩应力场与位移场，支护结构与围岩相互作用机理。道围岩应力场与位移场，支护结构与围岩相互作用机理。道围岩应力场与位移场，支护结构与围岩相互作用机理。道围岩应力场与位移场，支护结构与围岩相互作用机理。B. B. B. B. 制定软岩的工程分类。制定软岩的工程分类。制定软岩的工程分类。制定软岩的工程分类。“软岩软岩软岩软岩”包括的范

96、围较广，物理包括的范围较广，物理包括的范围较广，物理包括的范围较广，物理力学性质有较大区别，软岩地压显现剧烈程度不一，支力学性质有较大区别，软岩地压显现剧烈程度不一，支力学性质有较大区别，软岩地压显现剧烈程度不一，支力学性质有较大区别，软岩地压显现剧烈程度不一，支护的难度存在着很大差异，故须确定若干数量判别指标。护的难度存在着很大差异，故须确定若干数量判别指标。护的难度存在着很大差异，故须确定若干数量判别指标。护的难度存在着很大差异，故须确定若干数量判别指标。C. C. 加强对巷道位移量的量测。支架承受荷载的量测，锚加强对巷道位移量的量测。支架承受荷载的量测，锚加强对巷道位移量的量测。支架承受

97、荷载的量测，锚加强对巷道位移量的量测。支架承受荷载的量测，锚杆受力大小的量测、联合支护形式的确定。杆受力大小的量测、联合支护形式的确定。杆受力大小的量测、联合支护形式的确定。杆受力大小的量测、联合支护形式的确定。D. D. 改善软岩掘进与支护工艺改善软岩掘进与支护工艺改善软岩掘进与支护工艺改善软岩掘进与支护工艺 软岩怕水、怕震、怕风化，在软岩巷道掘进与支护过软岩怕水、怕震、怕风化，在软岩巷道掘进与支护过软岩怕水、怕震、怕风化，在软岩巷道掘进与支护过软岩怕水、怕震、怕风化，在软岩巷道掘进与支护过程中，必须采取一系列针对性措施。如：干式作业、程中，必须采取一系列针对性措施。如：干式作业、程中，必须

98、采取一系列针对性措施。如：干式作业、程中，必须采取一系列针对性措施。如：干式作业、水的治理、机械化掘进、开巷后立即封闭围岩等等。水的治理、机械化掘进、开巷后立即封闭围岩等等。水的治理、机械化掘进、开巷后立即封闭围岩等等。水的治理、机械化掘进、开巷后立即封闭围岩等等。E. E. 加强支护设计的基础理论研究。合理布置巷道和设计加强支护设计的基础理论研究。合理布置巷道和设计加强支护设计的基础理论研究。合理布置巷道和设计加强支护设计的基础理论研究。合理布置巷道和设计相应的支护形式，最终还是取决于对地应力、岩性等相应的支护形式，最终还是取决于对地应力、岩性等相应的支护形式，最终还是取决于对地应力、岩性等

99、相应的支护形式，最终还是取决于对地应力、岩性等的了解，所以加强岩体力学的基础理论研究，对于软的了解，所以加强岩体力学的基础理论研究，对于软的了解，所以加强岩体力学的基础理论研究，对于软的了解，所以加强岩体力学的基础理论研究，对于软岩巷道的支护是非常重要的。岩巷道的支护是非常重要的。岩巷道的支护是非常重要的。岩巷道的支护是非常重要的。(3) (3) 工作面矿压工作面矿压工作面矿压工作面矿压 主要加强煤壁片帮，直接顶超前工作面破坏的治理方主要加强煤壁片帮，直接顶超前工作面破坏的治理方主要加强煤壁片帮，直接顶超前工作面破坏的治理方主要加强煤壁片帮，直接顶超前工作面破坏的治理方面的研究。面的研究。面的

100、研究。面的研究。第二讲第二讲 冲击地压冲击地压 一、概述一、概述一、概述一、概述 二、冲击矿压的成因和机理二、冲击矿压的成因和机理二、冲击矿压的成因和机理二、冲击矿压的成因和机理 三、影响冲击地压发生的因素三、影响冲击地压发生的因素三、影响冲击地压发生的因素三、影响冲击地压发生的因素 四、矿山压力的形成及其特点四、矿山压力的形成及其特点四、矿山压力的形成及其特点四、矿山压力的形成及其特点 五、具有冲击地压煤层的开采技术五、具有冲击地压煤层的开采技术五、具有冲击地压煤层的开采技术五、具有冲击地压煤层的开采技术 六、采深与冲击地压的关系六、采深与冲击地压的关系六、采深与冲击地压的关系六、采深与冲击

101、地压的关系 七、案例分析七、案例分析七、案例分析七、案例分析一、概述一、概述（一）、国内外冲击地压的发生情况（一）、国内外冲击地压的发生情况（二）、冲击地压的分类（二）、冲击地压的分类 1 1、根据冲击地压的物理特征，按发生原因分为三类、根据冲击地压的物理特征，按发生原因分为三类 2 2、根据冲击地压的能量特征，按冲击时释放的地震、根据冲击地压的能量特征，按冲击时释放的地震 能大小分为五个等级能大小分为五个等级 3 3、根据参与冲击的岩体类别分为两类、根据参与冲击的岩体类别分为两类 4 4、根据冲击力源分为、根据冲击力源分为3 3级级 5 5、我国对冲击地压的分类、我国对冲击地压的分类下一项1

102、、根据冲击地压的物理特征，按发生原、根据冲击地压的物理特征，按发生原因分为三类因分为三类（1 1）压力型冲击地压）压力型冲击地压）压力型冲击地压）压力型冲击地压 : : 煤岩柱爆炸煤岩柱爆炸煤岩柱爆炸煤岩柱爆炸式破坏式破坏式破坏式破坏（2 2）突发型冲击地压）突发型冲击地压）突发型冲击地压）突发型冲击地压 ：突然加载，突然加载，突然加载，突然加载，矿柱瞬时破坏矿柱瞬时破坏矿柱瞬时破坏矿柱瞬时破坏（3 3）爆炸型冲击地压）爆炸型冲击地压）爆炸型冲击地压）爆炸型冲击地压 ：塑性夹层被塑性夹层被塑性夹层被塑性夹层被挤出，冲击式爆裂挤出，冲击式爆裂挤出，冲击式爆裂挤出，冲击式爆裂返 回 （1）微冲击）

103、微冲击 : 小范围震动，地震烈度小于小范围震动，地震烈度小于1级级 （2）弱冲击）弱冲击 ：有声响和地震效应，局部破有声响和地震效应，局部破 坏，地震烈度为坏，地震烈度为1-2级级 （3）中等冲击）中等冲击 ：脆性破坏，抛出煤岩，形成气浪，损坏设脆性破坏，抛出煤岩，形成气浪，损坏设备，顶板垮落，地震烈度为备，顶板垮落，地震烈度为2-2.5级级 2、根据冲击地压的能量特征，按冲击时释、根据冲击地压的能量特征，按冲击时释放的地震能大小分为五个等级放的地震能大小分为五个等级返 回（4）强烈冲击）强烈冲击 ：强烈冲击破坏严重，地震烈度为强烈冲击破坏严重，地震烈度为3-3.5级级（5）灾害性冲击）灾害性

104、冲击 ：灾害性冲击采区、水平内的巷道垮落，灾害性冲击采区、水平内的巷道垮落， 或波或波 及全矿，矿井报废，地震烈度及全矿，矿井报废，地震烈度为为5级级（1）煤层冲击（煤爆）煤层冲击（煤爆）: 产生于媒体产生于媒体-围岩力学围岩力学 系系统中是冲击地压的主要表统中是冲击地压的主要表现形式现形式（2）岩层冲击（岩爆）：）岩层冲击（岩爆）：高强度脆性的岩石瞬间高强度脆性的岩石瞬间释放弹性能，岩块从母体释放弹性能，岩块从母体急剧猛烈抛出，可分为围急剧猛烈抛出，可分为围岩、顶板冲击岩、顶板冲击返 回3 3、根据参与冲击的岩体类别分为两类、根据参与冲击的岩体类别分为两类（1 1）重力型）重力型）重力型）重

105、力型 ：受重力作用，没有或只有少量构受重力作用，没有或只有少量构受重力作用，没有或只有少量构受重力作用，没有或只有少量构造力的影响造力的影响造力的影响造力的影响（2 2）构造型）构造型）构造型）构造型 ：受构造应力作用所引起受构造应力作用所引起受构造应力作用所引起受构造应力作用所引起（3 3）中间型）中间型）中间型）中间型 ：重力或构造力共同作用的结果重力或构造力共同作用的结果重力或构造力共同作用的结果重力或构造力共同作用的结果4、根据冲击力源分为三级、根据冲击力源分为三级（1）一般冲击地压）一般冲击地压 ：破坏轻微，不需修复破坏轻微，不需修复（2）破坏型冲击地压）破坏型冲击地压 ：造成一定破

106、坏，需要修复造成一定破坏，需要修复（3）冲击地压事故）冲击地压事故 ：造成人员伤亡，井巷采场严重破造成人员伤亡，井巷采场严重破坏，中断生产坏，中断生产8小时以上小时以上返回5 5、我国对冲击地压的分类、我国对冲击地压的分类经过多年的研究，我国在此方面取得的主经过多年的研究，我国在此方面取得的主要成果有：要成果有： （1 1）冲击地压机理研究）冲击地压机理研究（2 2）煤层冲击倾向试验研究）煤层冲击倾向试验研究 （3 3）钻屑法的研究）钻屑法的研究 （4 4）地音）地音（三）冲击地压的危害及研究现状（三）冲击地压的危害及研究现状（5 5）煤层注水（已推广使用）煤层注水（已推广使用）（6 6）煤层

107、卸压爆破（已部分推广使用）煤层卸压爆破（已部分推广使用）（7 7）坚硬顶板处理（注水软化等措施，有效控制）坚硬顶板处理（注水软化等措施，有效控制了大冒顶等冲击地压现象）了大冒顶等冲击地压现象）（四）冲击地压在我国矿区的分布（四）冲击地压在我国矿区的分布 冲击矿压的成因和机理可用以下准则的原理模冲击矿压的成因和机理可用以下准则的原理模型加以说明：型加以说明：能量准能量准则则： 冲冲击倾击倾向准向准则则： 强度准则：强度准则： 二、冲二、冲击矿压击矿压的成因和机理的成因和机理（一）（一）矿矿山地山地质质因素因素 1 1、开采深度、开采深度 假假设设煤煤层层中的形中的形变弹变弹性能被塑性性能被塑性变

108、变形所吸收，形所吸收，则则体体变弹变弹性能全消耗于破坏煤体和使其性能全消耗于破坏煤体和使其产产生运生运动动。若不。若不计计应应力集中的影响作用力集中的影响作用时时，则则：令：则：三、三、 影响冲影响冲击击地地压发压发生的因素生的因素设设煤在煤在单单向向载载荷荷时时的抗的抗压压强强度度为为RC则则用于破碎煤用于破碎煤块块的的单单位体位体积积所需要的能量所需要的能量U1为为：故：若考若考虑虑巷道周巷道周边边的岩的岩块处块处于双向受力状于双向受力状态态，则则所需能量要比所需能量要比 U1大，大，现现用一般性系数用一般性系数 K0(K01)来表示，来表示，则则破坏破坏单单位体位体积积的能量的能量U2为

109、为： 按能量准按能量准则则：所以：所以：化化简简得：得： 此此处处的的H即是即是发发生冲生冲击击地地压压的的临临界深度，界深度， 国内外国内外资资料表明料表明为为200米。米。 释释放出来的放出来的动动能能应为应为： 表表1 我国部分我国部分矿矿井井发发生冲生冲击击地地压压的的临临界深度界深度局、局、局、局、矿矿矿矿名称名称名称名称门头门头门头门头沟沟沟沟天池天池天池天池抚抚抚抚 顺顺顺顺大大大大 同同同同城子城子城子城子矿矿矿矿 大台大台大台大台矿矿矿矿 陶庄陶庄陶庄陶庄矿矿矿矿 房山房山房山房山矿矿矿矿 唐山唐山唐山唐山矿矿矿矿临临临临界深度界深度界深度界深度（米）（米）（米）（米）200

110、200200200240240240240250250250250300300300300330330330330460460460460480480480480520520520520540540540540表表2 发发生冲生冲击击地地压压的的强强度和度和频频次与开采深度的关系次与开采深度的关系地区与矿地区与矿地区与矿地区与矿名名名名强度或频次强度或频次强度或频次强度或频次单位单位单位单位开采深度（米）开采深度（米）开采深度（米）开采深度（米）201201201201300300300300301301301301400400400400401401401401500500500500501

111、501501501600600600600 601601601601700700700700重庆地区重庆地区重庆地区重庆地区发生强度（平发生强度（平发生强度（平发生强度（平均煤量）均煤量）均煤量）均煤量）吨吨吨吨/ / / /次次次次686868681181181181189479479479471250125012501250天池矿天池矿天池矿天池矿发生次数发生次数发生次数发生次数次次次次1 1 1 13.53.53.53.53 3 3 311.511.511.511.59 9 9 9323232329 9 9 9323232326 6 6 622222222表表3 波波兰发兰发生冲生冲击击

112、地地压压的的频频次与开采深度的关系次与开采深度的关系开采深度开采深度开采深度开采深度( (米米米米) )201201300300300300301301400400400400401401500500500500500500发发发发生次数生次数生次数生次数( (次次次次/ /百万吨百万吨百万吨百万吨) )1616626283831421422、煤、煤层层和和顶顶板岩石性板岩石性质质及特征及特征3、地、地质质构造构造（二）开采技术因素（二）开采技术因素1 1、采煤方法、采煤方法2 2、煤柱、煤柱3 3、开采、开采顺顺序序4 4、放炮、放炮四、四、矿矿山山压压力的形成及特点力的形成及特点 （一）回

113、采工作面周（一）回采工作面周围应围应力重新分布力重新分布图图41 采空区周采空区周围应围应力重新分布的概貌力重新分布的概貌1工作面前方超前支承工作面前方超前支承压压力；力；2、3、4沿沿倾倾斜、仰斜及工作面后方残余支承斜、仰斜及工作面后方残余支承压压力力图图42 煤煤层层凸出角凸出角处处的叠合支承的叠合支承压压力力2000图图43 回采工作面周回采工作面周围围支承支承压压力在煤力在煤层层平面内分布示意平面内分布示意图图图图44 44 支承支承压压力在被开力在被开采煤采煤层顶层顶底板中分布示意底板中分布示意图图11采采动动影响影响带边带边界；界；22支支承承压压力区；力区；33卸卸载载区区边边界

114、界（二）采区平巷沿走向（二）采区平巷沿走向矿压显现规矿压显现规律律图图45 工作面下部工作面下部顺顺槽槽顶顶底板移底板移动动的全的全过过程曲程曲线线1移移动动速度曲速度曲线线；2移近量曲移近量曲线线 、巷道掘、巷道掘进阶进阶段段 、无采掘影响、无采掘影响阶阶段段 、采、采动动影响影响阶阶段段 、采、采动动影响影响稳稳定定阶阶段段 、二次采动影响阶段、二次采动影响阶段 采区平巷从掘进到报废的整个服务期内顶底采区平巷从掘进到报废的整个服务期内顶底板总移近量板总移近量U U总总为为 ： U U总总=U=UO O+V+V0 0T T0 0+U+U1 1+V+V1 1T T1 1+U+U2 2 （三）采

115、区斜巷沿（三）采区斜巷沿倾倾斜斜矿压显现规矿压显现规律律 图图46 采区斜巷中沿采区斜巷中沿倾倾斜不同斜不同矿压显现带矿压显现带卸卸载带载带；支承支承压压力力带带；原岩原岩应应力力带带；lmax峰峰值值位置位置、煤体边缘卸载带、煤体边缘卸载带 、支撑压力显现带、支撑压力显现带、原岩应力带、原岩应力带（四）、煤（四）、煤层层底板岩巷底板岩巷矿压显现规矿压显现规律律图图47 煤体与采空区交界煤体与采空区交界处处底板岩底板岩层层中的不同中的不同矿压显现矿压显现区区 A应应力增高区；力增高区；B应应力降低区；力降低区； C影响微弱区；影响微弱区；D未受影响区未受影响区五、具有冲五、具有冲击击地地压压煤

116、煤层层的开采技的开采技术术 图图51 超前开采解放超前开采解放层层1危危险层险层；2保保护层护层；3保保护护区；区；4缷缷载载区区（一）超前开采解放层（一）超前开采解放层1应应用沿空巷道用沿空巷道 （1）沿空掘巷）沿空掘巷 完全沿空掘巷完全沿空掘巷 留小煤柱的沿空掘巷留小煤柱的沿空掘巷 保留老巷部分断面的沿空掘巷保留老巷部分断面的沿空掘巷下 一 项（二）无煤柱开采（二）无煤柱开采图图5-2 完全沿空掘巷完全沿空掘巷返 回图图5-3 留小煤柱的沿空掘巷留小煤柱的沿空掘巷返 回图图5-4 沿空留巷沿空留巷图图5- 5 沿空掘开切眼的方式沿空掘开切眼的方式（2）沿空留巷图图5-6 倾倾斜斜长长壁沿空

117、留巷壁沿空留巷2、进进行跨巷回采行跨巷回采 图图5-7 底板岩石平巷上部留有煤柱底板岩石平巷上部留有煤柱时时 应应力集中情况力集中情况图图5-8 跨越平巷回采方式及平巷跨越平巷回采方式及平巷 内内压压力力变变化情况化情况（1）跨越平巷回采）跨越平巷回采（2）跨上山回采，不留区段煤柱）跨上山回采，不留区段煤柱图图5-9 跨上山回采跨上山回采时时区段煤柱区段煤柱对对冲冲击击的影响的影响（三）合理安排开采（三）合理安排开采顺顺序序1.避免跳区段回采避免跳区段回采2.避免避免对采对采3.避免避免追采追采4.避免朝向避免朝向采空区回采采空区回采下一项由由图图可知上下可知上下层层工作面的安全工作面的安全错

118、错距可采用下式距可采用下式计计算：算：式中：式中：X最小最小 安全安全错错距（米）；距（米）；M层间层间距离（米）距离（米）; 岩岩层层段段动动角；角； L两工作面两工作面间间的的备备用距离，一般用距离，一般为为 3550米（即一个月米（即一个月的推的推进进度）；度）； b最大控最大控顶顶距距图图510上下上下层层采煤工作面的超前关系采煤工作面的超前关系返 回下 一 项（四）避免在高应力区掘进巷道（四）避免在高应力区掘进巷道（五）采用长壁式工作面开采具有冲击危险的煤层。（五）采用长壁式工作面开采具有冲击危险的煤层。（六）改变煤岩体的物理力学性质（六）改变煤岩体的物理力学性质（七）设置冲击地压监

119、测系统（七）设置冲击地压监测系统图图511 冲冲击击地地压压综综合合防防治治方方案案返 回六、采深与冲六、采深与冲击击地地压压的关系的关系开采深开采深开采深开采深H/mH/m岩石容重岩石容重岩石容重岩石容重/kNCM/kNCM3 3原岩原岩原岩原岩应应应应力力力力/MPa/MPa煤不同抗煤不同抗煤不同抗煤不同抗压压压压强强强强度下巷道周度下巷道周度下巷道周度下巷道周边边边边煤的垂直煤的垂直煤的垂直煤的垂直应应应应力力力力 cmcm/MPa/MPa岩石不同抗岩石不同抗岩石不同抗岩石不同抗压压压压强强强强度下巷道周度下巷道周度下巷道周度下巷道周边边边边的垂直的垂直的垂直的垂直应应应应力力力力 cy

120、cy/MPa/MPa151520202525303040406060909011011020020022224.44.48.48.49.39.39.69.610.010.08.88.89.69.69.89.810.010.040040023239.29.213.613.615.315.316.616.617.717.713.213.215.815.817.517.518.818.8600600242414.414.418.818.819.819.822.022.023.423.416.216.221.021.023.423.425.525.5800800252520.020.019.319.3

121、23.023.026.026.028.528.518.018.023.023.025.525.531.031.010001000262626.026.021.021.025.525.529.229.232.532.519.219.226.026.032.032.036.036.0图图6-1巷道周巷道周边边煤岩抗煤岩抗压压强强度随开采深度的度随开采深度的变变化曲化曲线线表表6-1巷道周边煤岩抗压强度随开采深度的变化巷道周边煤岩抗压强度随开采深度的变化由此可由此可见见，煤，煤矿矿中出中出现现的冲的冲击击地地压压多多为为煤体突出，煤体突出，归纳为归纳为： 会形成会形成强强冲冲击击地地压压 会形成冲会形成冲击击地地压压有冲有冲击倾击倾向向无冲无冲击倾击倾向向案例案例1 1 案例案例2 2七、案例分析七、案例分析