2010年安全工程师考试《生产技术》:采场矿山压力
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(二)采场矿山压力及其控制方法
1.回采工作面矿山压力的基本概念
在矿体没有开采之前,岩体处于平衡状态。当矿体开采后,形成了地下空间,破坏了岩体的原始应力,引起岩体应力重新分布,并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应力重新分布过程中,使围岩产生变形、移动、破坏,从而对工作面、巷道及围岩产生压力。 通常把由开采过程而引起的岩移运动对支架围岩所产生的作用力,称为矿山压力。
在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象,如顶板下沉和垮落、底板鼓起、片帮、支架变形和损坏、充填物下沉压缩、煤岩层和地表移动、露天矿边坡滑移、冲击地压、煤与瓦斯突出等现象,均称之为矿山压力显现。因此,矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现。
2.煤矿矿山压力控制方法
(1)直接顶稳定性分类与老顶压力显现强度分级
直接顶是指直接位于煤层之上的易垮落岩层。煤矿直接顶稳定性分类主要以直接顶初次垮落步距为主要指标,将直接顶分为不稳定、中等稳定、稳定和非常稳定4类。
老顶是位于直接顶之上较硬或较厚的岩层老顶压力显现分为4级,即老顶来压不明显、来压明显、来压强烈和来压极强烈。
(2)回采工作面支架主要有单体摩擦式金属支柱、单体液压支柱和液压自移支架等几种,少数矿井也还使用木支柱。
3.金属非金属矿山地压控制方法
(1)空场采矿法地压控制
空场采矿法藉矿柱控制采场顶板和围岩的暴露面积。根据矿岩的强度,采取合适的矿房和矿柱尺寸,以维护采场的稳定。有时为了提高矿岩的承载能力,除留矿柱外,还可采取木支柱、锚杆支护等辅助性措施,以保证回采工作的安全。
(2)充填采矿法地压控制
充填采矿法在回采矿石的同时,用充填材料充填回采空间,实现采场地压控制。充填体限制围岩的位移和变形,减缓围岩移动的危害和降低地表下沉的程度;充填体使矿柱由单向或双向受力状态变为三向受力状态,从而提高了矿柱的强度;回采空间充填后,能降低蓄积在围岩中的弹性应变能,从而提高了地下结构抵抗动荷的能力。
(3)崩落采矿法地压控制
随着回采工作面向前推进,顶板岩层中压力波亦向前移动。在回采工作面前后方顶板岩层中形成应力降低区、应力升高区和原始应力区。顶板岩层强度越大,开采深度越深,其应力峰值越高。
采用单层崩落法采矿时,为使工作面附近有一个安全地段.应根据顶板岩石的力学性质,合理确定最大悬顶距。为保证回采工作安全,使作用在工作面上方的压力值较小,必须随回采工作面的进行,工作面向前推进一定距离,在控顶距处架设密集切顶立柱,进行放顶。
采用无底柱分段崩落法采矿时,为维持回采进路良好的稳定性,必须掌握回采进路周围岩体中的应力分布,回采顺序对进路的影响,以便采取相应的维护措施。采用有底柱崩落采矿法的地压控制问题,主要是维护出矿巷道的稳定性。
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