构造应力场.PPT

九、 影响采场周围应力分布的因素 埋藏深度 铅直应力一般来说， ，取决于覆岩平均重度和采深。 初次来压前采空区面积越大，周围支承压力越大。 采空区面积一定宽长比越大，上下方煤柱承担应力较大，工作面前方则应力分布较小。 采空区大小和形状 周围采空情况 类型有四边固支、三边固支一边简支、两边固支两边简支和一边固支三边简支。尤其是孤岛工作面，弯矩主要集中于工作面前方。 煤层硬度：强度高，则集中分布，应力集中系数大；反之宽而低。 采高：采高越大塑性区越宽，分布范围宽。 采空区处理方式：全部垮落法超前支承压力最大；充填法处理采空区时，采空区内承担压力较大，而周围分布应力较小。 工作面推进速度：推进速度快，应力分布集中。 采煤方法：如分层开采、放顶煤开采等。 矿压显现基本规律 ⑴初次来压后采空区内应力迅速增大，随着工作面推进应力并不断继续增加，一般距煤壁50～60米以后趋于稳定。实测表明，最大不超过原岩应力的1～1.3倍。 ⑵初次来压后采空区后方和上下两侧形成的增高区基本保持不变，一般最大值为原岩应力的2～3倍。 沿工作面推进方向煤层底板压力分布 ⑶在工作面前方形成增高区峰值较为高大，一般大于2～3倍原岩应力，随着采面推进不断前移。 ⑷在回采工作面和大部分采空区，以及煤体边沿处形成应力降低区。 矿压显现基本规律 上覆岩层移动规律 1 岩层移动损害的概述 顶板灾害：导致变形、冒顶、片帮、顶板来压和岩爆等顶板事故。 水害：导致突水和透水事故。 瓦斯灾害：导致瓦斯流动、释放、突出等瓦斯灾害。 一、导致三大灾害 二、造成三大破坏 造成建筑物或构筑物破坏。 造成水资源和矿产资源破坏。 地表沉陷，矸石和瓦斯排放，造成环境破坏。 煤炭开采 岩层移动 矸石排放 顶板事故：围岩变形片帮冒顶岩爆等 地下水资源破坏和突水事故 瓦斯流动和突出等事故与环境污染 地表塌陷，建（构）筑物损坏 占用农田污染环境 支护改进和煤炭气化液化等 保水开采 煤与煤层气共采 部分与充填开采、离层注浆 矸石回填与煤层巷道 绿色开采 上覆岩层移动规律 二、 地表沉陷基本规律及分区 对于长壁开采当工作面推进的距离约为采深的1/2~1/4时，地表开始沉降，且沉降的范围大于采空区。 对于矩形采空区，其沉降盆地通常为大于采空区椭圆形，随工作面推进移动盆地沿推进方向逐渐扩大。 当工作面停采后，地表移动并不立刻停止，还要继续沉降一段时间。 移动盆地的最大下沉量与采高、采空区处理方式、煤层倾角等有关。 上覆岩层移动规律 在地表充分采动的情况下，地表移动停止后的移动盆地，可分为: 中间区 对于水平煤层，位于采空区中心正上方，地表沉降均匀，一般不出现明显的裂隙，地表下沉值最大。位于该区的建筑物，破坏轻微，但是如果沉降量过大，则可能受洪水威胁。 内边缘区 对于近水平矿体，位于采空区内侧的上方；而对于倾斜矿体其位置偏向岩层的倾向，即采空区上部内边缘区向采空区方向内移，而采空区下部的内边缘区外移。特点是地表沉降亦均匀，但下沉值不相等，地表向盆地中心倾斜，呈“凹状”，岩层呈压缩状态，一般不出现裂缝。位于该区域的地面建筑物，往往由于倾斜和中间悬空导致破坏；对于铁路一是导致坡度的变化，二是导致两轨高差的变化，对于车辆密度大、速度快的干线铁路，则是危险的。 外边缘区 对于近水平矿体，位于采空区外侧上方，地表下沉不均匀，地面向盆地中心倾斜，呈“凸”状，处于拉伸状态，地表易出现裂缝。位于该区域的地面建筑物和铁路必将受到它的威胁，同时由于地表的裂缝，导致地表水的渗入 水平煤层开采导致的地表移动 中间区 外边缘区 内边缘区 上覆岩层移动规律 三、上覆岩层破坏规律 1、 上三带 按上覆岩层破坏程度不同，把开采空间自下而上的上覆岩层分为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，又称“上三带”。 冒落带：在采空区内呈冒落状的岩层，称为冒落带或垮落带。其特点是破碎后形成的岩块小，块间运动中无水平力联系，碎胀系数大，Kp=1.25~1.50。 裂隙带：把位于冒落带之上，产生断裂或裂隙的岩层称为断裂带或裂隙带。特点是随冒落带松散岩石的压实产生沉降，并在沉降中产生断裂或裂隙，但在移动中又相互牵制，宏观上不失去连续性，碎胀系数较小，Kp=1.05~1.15，而上部仅有1.01。 弯曲下沉带：把不产生明显断裂，仅产生弯曲下沉的岩层称为弯曲下沉带或弯曲沉降带。 水体下采煤时，防止水体进入井下；泥层、沙层下采煤防止泥沙溃入采场；研究开采上解放层的可行性；采场顶板压力的估算；选择合理采煤方法；瓦斯抽放设计提供依据等。 上覆岩层移动规律 根据我国阳泉、孔庄和范各庄三矿采用深部基点观测表明，覆岩移动曲线基本符合负指数函数曲线关系 采空区