2010年安全工程師考試《生產(chǎn)技術(shù)》:采場礦山壓力
?。ǘ┎蓤龅V山壓力及其控制方法
1.回采工作面礦山壓力的基本概念
在礦體沒有開采之前,巖體處于平衡狀態(tài)。當?shù)V體開采后,形成了地下空間,破壞了巖體的原始應力,引起巖體應力重新分布,并一直延續(xù)到巖體內(nèi)形成新的平衡為止。在應力重新分布過程中,使圍巖產(chǎn)生變形、移動、破壞,從而對工作面、巷道及圍巖產(chǎn)生壓力。 通常把由開采過程而引起的巖移運動對支架圍巖所產(chǎn)生的作用力,稱為礦山壓力。
在礦山壓力作用下所引起的一系列力學現(xiàn)象,如頂板下沉和垮落、底板鼓起、片幫、支架變形和損壞、充填物下沉壓縮、煤巖層和地表移動、露天礦邊坡滑移、沖擊地壓、煤與瓦斯突出等現(xiàn)象,均稱之為礦山壓力顯現(xiàn)。因此,礦山壓力顯現(xiàn)是礦山壓力作用的結(jié)果和外部表現(xiàn)。
2.煤礦礦山壓力控制方法
?。?)直接頂穩(wěn)定性分類與老頂壓力顯現(xiàn)強度分級
直接頂是指直接位于煤層之上的易垮落巖層。煤礦直接頂穩(wěn)定性分類主要以直接頂初次垮落步距為主要指標,將直接頂分為不穩(wěn)定、中等穩(wěn)定、穩(wěn)定和非常穩(wěn)定4類。
老頂是位于直接頂之上較硬或較厚的巖層老頂壓力顯現(xiàn)分為4級,即老頂來壓不明顯、來壓明顯、來壓強烈和來壓極強烈。
?。?)回采工作面支架主要有單體摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱和液壓自移支架等幾種,少數(shù)礦井也還使用木支柱。
3.金屬非金屬礦山地壓控制方法
?。?)空場采礦法地壓控制
空場采礦法藉礦柱控制采場頂板和圍巖的暴露面積。根據(jù)礦巖的強度,采取合適的礦房和礦柱尺寸,以維護采場的穩(wěn)定。有時為了提高礦巖的承載能力,除留礦柱外,還可采取木支柱、錨桿支護等輔助性措施,以保證回采工作的安全。
?。?)充填采礦法地壓控制
充填采礦法在回采礦石的同時,用充填材料充填回采空間,實現(xiàn)采場地壓控制。充填體限制圍巖的位移和變形,減緩圍巖移動的危害和降低地表下沉的程度;充填體使礦柱由單向或雙向受力狀態(tài)變?yōu)槿蚴芰顟B(tài),從而提高了礦柱的強度;回采空間充填后,能降低蓄積在圍巖中的彈性應變能,從而提高了地下結(jié)構(gòu)抵抗動荷的能力。
?。?)崩落采礦法地壓控制
隨著回采工作面向前推進,頂板巖層中壓力波亦向前移動。在回采工作面前后方頂板巖層中形成應力降低區(qū)、應力升高區(qū)和原始應力區(qū)。頂板巖層強度越大,開采深度越深,其應力峰值越高。
采用單層崩落法采礦時,為使工作面附近有一個安全地段.應根據(jù)頂板巖石的力學性質(zhì),合理確定最大懸頂距。為保證回采工作安全,使作用在工作面上方的壓力值較小,必須隨回采工作面的進行,工作面向前推進一定距離,在控頂距處架設密集切頂立柱,進行放頂。
采用無底柱分段崩落法采礦時,為維持回采進路良好的穩(wěn)定性,必須掌握回采進路周圍巖體中的應力分布,回采順序?qū)M路的影響,以便采取相應的維護措施。采用有底柱崩落采礦法的地壓控制問題,主要是維護出礦巷道的穩(wěn)定性。
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