岩)、应力扩容类型和结构变形类型。
(1)膨胀变形机制,膨胀岩含有蒙脱石、高岭土和伊利石等强亲水粘土矿物,这几类矿物由于其晶体结构特殊,能将水分子吸附在晶层表面和晶层内。既具有矿物颗粒内部分子膨胀,又具有矿物颗粒之间的水膜加厚的胶体膨胀。同时通过毛细作用吸水,使岩石体积膨胀。
(2)应力扩容变形机制,变形机制与力源有关,软岩在构造应力、地下水、重力、工程偏应力作用下。岩体产生破坏变形,微裂活动迅速加剧,形成拉伸破坏和剪切面,体积扩胀。工程偏应力即本书中的矿山压力、是应力扩容变形中不可忽视的力源。
(3)结构变形机制,变形机制与硐室结构和岩体结构面的组合特征有关。结构面的成因类型.结构面的结合特征,结构面的力学性质,结构面相对于硐室的空间分布规律及它制约下形成的岩体结构控制着软岩变形、破坏规律。
影响顶煤冒放性的主要因素,提高顶煤冒放性的主要措施。(272)
主要因素:煤体强度、煤体裂隙分布影响、放顶厚度、夹矸影响
主要措施:对于裂隙不发育的坚硬厚煤层(f>3.5),实施综放开采时,通常需采用顶煤爆破或注水方法改善顶煤的冒落形态和冒落块度。在工作面顶煤中沿顶板掘进两条平行煤巷,在巷内钻进平行于采面的深孔,在工作面支承压力区前方利用深孔实施顶煤预爆破,在顶煤中形成爆破裂隙和扩展煤体中的原有裂隙,增大裂隙密度,从而在整体上改变了顶煤的性质,衰减了顶煤整体强度,然后在支承压力作用下,对顶煤进行压裂和破碎,使之具有较好的冒落形态和冒落块度,易于顶煤放出。
在产量较低的工作面,也可在支架间向放顶煤钻空进行爆破,破碎支架上方顶煤。采用注水软化顶煤时,可在顶煤中开掘专用注水施工巷道,向两侧顶煤中钻进注水钻孔,也可利用工作面两巷道施工注水钻孔。
冲击矿压防治措施的基本原理和主要方法(303)
根据冲击矿压的成因和机理,发生冲击矿压必须具备两个方面的团聚:一是高应力或集中高能量,这种状况可能是由于岩体自重在开采条件下形成的应力集中,也可能是内于构造应力的积聚,二是煤岩本身具有冲击倾向性。其防治措施也就应从两个方面考虑:一是降低应力(或能量)的集中程度;二是改变煤、岩体的物理力学性质,以降低其冲击的倾向性。
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防治冲击矿压的主要措施有: 1.降低应力集中程度
1)开采解放层。在煤层群条件下,首先开采没有冲击危险或危险性较小的煤层,使构造应力得到解除,并且使岩层经过一次扰动。在此范围内进行采掘工程,应力集中程度就可能降低。2)推行无煤往开采,采空区尽量少留煤住;尽量采用跨上山采煤。从而消除应力在煤往上集中叠加的可能性;3)合理安排采掘程序,避免形成三面采空的“孤矿。
2.改变煤岩的物理力学性质:
1)高压注水,人为地在煤岩内部造成一系列弱面,并起软化作用,增加塑性变形量,从而减少弹性能聚积的程度;
2)放松动震动炮,释放煤体内部积聚的能量。3)孔槽卸压,用大直径钻孔或切沟槽使媒体松动,达到御除压力。
大面积来压的机理和防治措施(327)
顶扳大面积来压是由坚硬顶板岩层大面积冒落而形成的。目前较多的看法认为它的机理是,进行开采后,顶板大面积悬露而不垮落,在自重应力作用下,当弯曲应力值超过其极限强度时,出现断裂缝。当然断裂缝也可能是在原生裂隙上发展的。一旦这些裂缝贯穿岩层时,则发生断裂,从而引起大面积顶板垮落。也有另外一些看法,如认为顶板大面积悬空后,形成扁平狭条孔,在煤柱上的顶板岩层内产生强大的切应力,导致顶扳被切断。
顶板大面积来压与冲击矿区的机理和成因不同,顶板大面积来压是顶板大面积悬露到一定极限后,突然破断的,它的动压显现是由于大面积垮落形成的。当然,从能量积聚条件看,大面积坚硬顶板悬露弯曲变形时,也积聚弹性变形能,因此,有这种条件的矿井也可能出现冲击矿压现象,而且大面积来压的破断过程中,能量释放有时也伴随有煤的突出、弹射和破坏巷道等伴生的冲击矿压现象。
顶板大面积朱压的防治措施: (1)顶板高压注水
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从工作面两巷向顶板打深孔,进行高压注水。顶板注水可以起软化顶板,增加和扩展裂隙,以及润滑弱面等作用,其主要机理是,注水后能溶解顶板岩石中的胶结物和部分矿物,减小层间粘结力;高压水可以形成水楔,扩大和增加岩石中的裂隙弱面。故注水后岩石的强度将显著降低。
(2)强制放顶
用爆破的方法人为地将顶板切断,并使顶板冒落形成矸石垫层。切断顶板可以控制冒落面积,减弱顶板压力和冒落时产生的冲击载荷;形成垫层可以缓和冒落时产生的暴风。为了形成垫层,放顶的高度可按形成垫层的厚度进行计算。强制放顶方法有以下几种:“循环式”浅孔放顶;“步距式”深孔放顶;台阶式放顶;超前深孔松动爆破。
(3)预防暴风措施
在有大面积来压危险的矿井或区域,可采取预防措施,以免对生产和安全造成危害。进行预防,一般是采用堵和泄的办法。堵,即用留置隔离煤柱和设置防暴风密闭.把已采区与生产区隔离起来。泄,即通过专门泄风道,使被隔离区域与地面相通,以便将形成的暴风引出地表。应当指出,这两种措施必须同时采用。隔离区域应根据顶板冒落性能划分,一般采空范围可控制在5万一10万m2。隔离煤柱的宽度为15—20m,煤柱中间尽量小掘联络通迈,如有通道,必须做好防暴风密闭。同时在被隔离的区域设有泄风道,才能有效地起到隔离作用。
支承压力与矿山压力的区别
矿山压力??,支承压力??,显然,支承压力是矿山压力的重要组成部分。 巷道支架与围岩相互作用关系示意图,支架与围岩的相互作用原理。(234)
综采面支护质量监测对于改善工作面支架—围岩关系,确保工作面高产高效的作用。(170) 作业内容重点复习!
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