第八章 采场地压管理.pptVIP

8.1 概述 原岩体：未开挖的岩体或不受开挖影响的岩体。 原生应力场：原岩体中的岩石在上覆岩层重量以及其他力的作用下，所处于的一种应力状态。 岩体被开挖后，破坏了原岩应力平衡状态，岩体中的应力重新分布，产生了次生应力场，使巷道或采场周围的岩石开始变形、移动和破坏，这种现象称为地压显现。 地压（矿山压力）：使围岩变形、移动和破坏的力。 8.1 概述 地压管理的基本方法： ⑴利用矿岩自身的强度和留必要的矿柱，以确保采场的稳定。 ⑵采取各种支护方法，支撑回采工作面，以保持其稳定。 ⑶充填采空区，支撑围岩，并保持其稳定。 ⑷崩落围岩 拱形假说：在上部覆岩的作用下，松散的岩石从开采的顶板向下冒落，形成自然平衡拱。作用在矿柱上或支架上的载荷，仅是冒落拱内岩块的重量，与开采深度无关。 ⑵按滑动棱体计算间柱宽度 8.4 充填 沉缩率P： 8.4 充填 8.4 充填 以水作媒介，使充填料沿管道或钻孔输送到充填地点。 工艺：充填料的选择和加工、砂浆的制备和输送、充填和脱水及废水处理 8.4 充填 砂浆浓度：固液比控制在1:3.5以内 4小时能完全脱水。 黄铁矿含量不应超过8%，否则脱硫 8.4 充填 ⒉ 水力充填 ⑴充填料的选择和加工 河砂、山砂、卵石、炉渣、采掘的岩石、选厂的尾砂等 充填料最大粒径不应超过管道的1/3，且含量不超过总量的15%。 充填料的含泥量（粒径小于1mm），不得超过15% 沉缩率不超过10%~15% ⑵充填料的制备 破碎、筛分、储存、搅拌和注砂 8.4 充填 ⒉ 水力充填 8.4 充填 ⒉ 水力充填 ⑶砂浆的水力输送 临界速度：尾砂 1.5~1.65m/s 河沙 2~2.5m/s 碎石 3~4m/s 8.4 充填 ⒉ 水力充填 ⑷充填体的形成与脱水 溢流脱水 渗透脱水 ——粒级在19~27微米以上 ⑸排泥 8.4 充填 ⒊ 胶结充填 ⑴充填材料 胶结材料、粗骨料、细骨料、水 ⑵胶结充填料的配比 充入采场的充填体强度应达到2943~4905KPa 人工假底 6867~9810KPa 1m3水泥用量180~250kg；水灰比1~1.6 尾砂胶结充填输送浓度65~72% * * 金属矿床地下开采 第八章 采场地压管理 青岛理工大学 原丕业 二OO九年八月 8.2 采场暴露面和矿柱 一、采场暴露面的稳定性评价 影响采场暴露面大小的主要因素：矿石和围岩的力学性质、开采深度、施加在开采空间顶板上的覆岩层高度、暴露面维持时间、暴露面的几何形状等 在地下开采中，覆盖岩层重量有多大比例作用在开挖的暴露面上，一直是采矿界重视的问题——覆岩总重假说 8.2 采场暴露面和矿柱 覆岩总重假说——水平或缓倾斜矿体中，开采空间承受的载荷P，是开采空间上部直达地表全部全部覆岩重量的总和： H b S b L 8.2 采场暴露面和矿柱 8.2 采场暴露面和矿柱 H y x 平衡拱跨度的一半 F=tgφ φ：内摩擦角 许多研究结果说明：开采空间上部岩体所承受的载荷，不是其上部整个覆岩的重量，而仅是其中的一部分，如果为Hb，则： 8.2 采场暴露面和矿柱 K——荷载系数。主要与H/L有关 H/L1 K=1 H/L2 K=0.4~0.8 8.2 采场暴露面和矿柱 滑动棱体假说：急倾斜厚大矿体，间柱荷载主要来自上盘滑动棱体，且滑动面为一曲面，下滑力与滑动面亦不平行。 α β P 开采暴露面的稳固性，还决定于暴露面积的形状： 长l，宽a。 长度小于2倍宽度时，稳固性决定于暴露面积 长度大于2倍宽度时，稳固性决定于宽度。 即暴露面稳定的条件是： 当l2a时，l×aSu 当l2a时，aau 8.2 采场暴露面和矿柱 8.2 采场暴露面和矿柱 二、矿柱 ⒈矿柱的形状对其强度的影响 主要是高宽比 菱形矿主的抗压强度为： σf——立方形矿柱的抗压强度，98.1kpa kf——矿柱形状系数，取决于高宽比 可近似取为： ⒉ 水平和缓倾斜矿体矿柱的计算 一般留有连续矿柱和间断矿柱 保证矿柱强度必须的截面，按许用承载强度计算： 8.2 采场暴露面和矿柱 二、矿柱 式中：S——矿柱支撑的上部覆岩面积；γ——上部覆岩平均容重；H——开采深度；K——荷载系数；s——矿柱截面积；σ0——矿柱矿石单向抗压强度，9.81kpa；n——安全系数，永久3~5，临时2~3 上式变化： 8.2 采场暴露面和矿柱 还应考虑以下条件： ⑴为了防止爆破崩坏，C≥2W ⑵为了防止矿柱纵向弯曲，C≥ 0.25h~0.75h ⑶采用爆破崩矿时， C≥ 3~5m ⑷如果顶板岩石强度低于矿石强度，应防止矿柱压入顶板： 8.2 采场暴露面和矿柱 ⒊ 急倾斜矿体矿柱