矿井地压及其不同形式的显现特征是地下矿井开采中的工程现象,是井巷工程设计的依据,也是造成井巷工程围岩变形、支护结构失稳破坏、采空区失稳冒落、地面开裂乃至塌陷等一系列工程现象的力学根源。当地压变化的规模或速度超过一定界限而失去有效控制时,则可演化为地压灾害。
矿井地压灾害
开采过程中由于围岩压力异常变化导致的地下矿井工程灾害。
- 英文名称
- mining pressure induced hazards
- 所属学科
- 矿业工程
矿井地压灾害有多种表现形式。按照发生的速度可分为突发型地压灾害和渐发型地压灾害。按照发生的规模可分为局部性地压灾害和系统性地压灾害。
导致矿井地压灾害的因素,有矿井的构造环境、矿床赋存条件、原岩应力场特征、地下水、工程岩体性质等地质因素,也有采矿方法、开采顺序、采空区处理方式、采空区大小形状及其分布状态、空区自身相互关系及其空区与矿山工程的相互关系、爆破震动与冲击作用等工程因素,还有累积开采时间、空区存留时间等时间因素。在某些情况下,这些因素之间既相互关联,又互为因果,共同导致矿井地压灾害的发生。
在不同矿山和不同开采区域内,导致矿山地压灾害的原因、地压灾害的表现形式、剧烈程度和地压活动持续时间不尽相同。由于长期开采而形成的未经充填处理的大量连续采空区,对大面积地压活动的产生起着相当重要的作用,也是造成大范围地压活动和大规模地压灾害的主控因素。
随着开采深度的增加,地应力、孔隙水压力、地温都显著增高。因此,与浅部开采相比,开采扰动作用所导致的采场与工程围岩的移动范围、移动规律都发生显著变化,地压活动的规律也发生很大变异性。
灾害作用于承灾体而导致的不良后果称为危害。在矿山,遭受矿井地压灾害的承灾体不同,产生的危害也就不同。轻则可能导致巷道围岩变形、破裂,支架变形、破坏,重则可能导致巷道、采场等工程的严重毁坏。更有甚者,当地压灾害以冲击性形式发生时,就形成冲击地压灾害,危害极大。
矿井地压灾害的防治有被动方式与主动方式。被动式防治,就是根据地压显现的大小和方式,有针对性地采取地压支护措施,如增设支架,安装锚杆、锚索,采用注浆加固围岩等手段,被动式地增加或提高工程围岩和工程对象对地压的承受能力,防治地压灾害发生。主动式防治,就是根据地下工程的埋藏深度、围岩条件、地应力大小、工程形状等特点,系统优化地下工程的形状、采场的空间布局、开采或开挖顺序,主动地改善地下工程围岩的应力分布,避免出现应力集中,从根本上降低或减轻地压幅度,从而防止地压灾害的发生。
扩展阅读
- 刘宝琛.矿山压力基本知识和研究方法——矿山生产中提出的几个矿山压力问题.冶金安全,1977,6(2):53-64.