矿体和围岩的关系(围岩对岩石的破坏方式) 采矿对围岩的影响
采矿场形成后,产生次生应力场。采场围岩应力是变化的,有的区域应力增大,有的区域应力减小,表现为主动地压。根据采场下盘、围岩、顶板、矿柱和回采巷道的围岩变形,地压可分为两类,一类是缓慢地压;另一类是冲击地压-岩爆和有害气体突出。
一、缓慢地压地
采矿过程中围岩的破坏大致可分为四个阶段。当围岩破坏程度属于ⅰ、ⅱ级时,围岩基本稳定。由于地质因素和工程因素的影响,当围岩损伤程度达到三、四级时,就会处于不稳定状态,可能对生产和安全造成危害。对于可能发展为ⅲ、ⅳ期的地压活动区,应埋设现场监测。
地压发展阶段见表1。
表1地压活动的发展阶段和现象
发展阶段
普遍现象特性地球表面竖井(下面)
我楚原始期
阶段
没有变化-没有明显的变化。巷道局部片帮、冒顶、断层开裂、断层泥移动或挤压,个别矿柱弯曲断裂。1.仅在构造弱面发育处或弱面与密集空区域相交处有少数测点移动,移动区域尚无法圈定。2、断层泥挤压,部分断层打开。
Ⅱ慢步
阶段
出现小裂缝或凹坑。巷道片帮、冒顶常见;岩体明显开裂移动,部分矿柱断裂,硐室支护开裂,巷道开始变形,矿柱剥落掉渣,采区空部分破坏,采区缓慢关闭。1.不稳定岩体的软弱面移动缓慢;l-t曲线平缓上升。2.采矿空领域关闭缓慢。
3、支柱的关键部位脱皮、掉渣、局部损坏。
4.能够描绘出岩石运动的范围。
5.发展缓慢,一般一年到几年,甚至十几年。
ⅲ.急迫的戏剧
湛杰
阶段
出现许多连续的裂缝和小天坑,可以圈定沉降和移动的范围。隧道大部分支柱断裂,硐室支护和压裂坍塌,隧道鼓包,底板鼓包,断面收缩,铁轨抬高扭曲;矿柱开裂、部分破碎和部分坍塌,空区域加速闭合,部分岩壁坍塌,岩体沿断层面加速滑动,放矿漏斗普遍坍塌;可以听到岩爆。1.不稳定岩体沿软弱面移动,l-t曲线变化显著,偏离平缓发育段。2.巷道岩壁明显变形或封闭、局部坍塌。
3.听到岩石破裂的声音。
4、发展比较迅速,一般一到几个月,最多一年。
ⅳ崩溃折叠步骤
阶段
在沉降区和移动区形成了许多裂缝群,主要是主干裂缝。出现断裂台阶。巷道坍塌或沿断层面整体下沉、错动、沉陷阶梯、矿柱压溃、坍塌;空场整体沿断层闭合、塌陷或下沉;岩体沿构造弱面大范围变形移动,崩塌至空区域。岩体破裂的声音频繁,坑内到处是轰隆声和碎石声,并伴有冲击气浪和暴风。1.位移大幅增加,l-t曲线出现“突变”拐点。2.巷道矿柱和岩壁一般沿断层破碎、压碎、坍塌或下沉。
3.不稳定岩体沿软弱面大范围移动,崩塌至空区域。
4、伴有各种物理效应,如撞击声、空气翻腾等。
5.发展极其迅速,从几个小时到几天,到一月。
二。冲击地压-岩爆岩爆是岩石突然断裂,并伴有巨响、岩体抛射、强裂气翻腾的冲击,引起地表震动。冲击地压是最危险的矿压现象,给生产和安全带来严重的危害,甚至造成整个矿区或矿井报废。
(一)岩爆发生的条件
当高应力区低强度脆性岩体的应力超过岩体的极限抗压强度时,岩体中积累的潜在弹性势能瞬间转化为动能,产生脆性断裂——岩爆;
当应力集中在坚硬的岩体、坚硬的顶底板岩层和矿柱中时,由于采动应力集中,岩层中积累的弹性势能不能转化为体积变形能,则发生岩爆;
当开采深度达到初始突出深度时,岩体应力随开采深度增加,当开采深度达到一定深度时,可能发生冲击地压。
爆破引起的爆破使隧道表面的岩体承受额外的脉冲荷载。
(2)岩爆的分类
岩爆可以根据物理特征进行分类;根据能源特性分类;根据岩爆发生的位置。参见表2、表3和表4。
表2根据物理特征的分类
种类内容压力岩爆柱子支撑着上下壁岩层,就像被压力机压出来的岩样。当矿柱承受的压力超过其极限抗压强度时,称为压力岩爆。
有害岩爆随着采场跨度或开采空面积的逐渐扩大,顶底板坚硬岩石发生破碎或冒落,同时在极限状态下压过矿柱,产生突发性冲击地压。
爆破岩爆直接顶底板岩层中存在塑性岩石夹层。在适当的条件下,塑性夹层被挤入巷道,使巷道坚硬的顶底板岩层发生破裂。
表3能量特征分类(岩爆时释放的能量)岩爆等级地震能量j震中地震强度(震级)微爆<10<1
微弱爆炸10~1021~2
中等爆炸102~1042~3.5
破裂和爆炸104~1073.5~5
灾难性岩爆>107>5
表4根据岩爆位置的分类种类内容隧道采掘巷道中,离工作面不远的区段发生冲击地压。
邮政矿柱承受两相邻采场的应力叠加,由于应力超过极限抗压强度而发生岩爆。
屋顶和地板破裂在原岩应力场中,在水平应力的作用下,顶底板发生弯曲破坏。
曲轴故障或折叠由于应力集中,岩层受拉时容易发生岩爆。
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