深部采场矿山压力理论研究现状分析.doc

深部采场矿山压力理论研究现状分析 　　[摘 要]随着煤矿开采深度的不断增加及开采条件的日趋复杂，深部开采采场矿山压力理论及其应用研究已成为众多学者研究的热点和难点，通过文献整理与分析，系统阐述了采场矿山压力理论、采动应力演化、支承压力计算、采动裂隙演化特征等方面的研究进展，展望了深部开采采场矿山压力理论的研究方向和发展趋势。分析表明，深部开采采场矿山压力理论的基础研究应以大范围三维围岩为研究对象，注重采动应力与采动裂隙演化特征及二者的动态效应研究和应力场、裂隙场与渗流场的耦合理论研究，这是深部开采条件下保证煤矿安全开采的客观要求，也是解决实际工程中煤岩动力灾害发生的理论基础。 　　[关键词]矿山压力 理论研究 现状分析 　　中图分类号：G271 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0073-01 　　前言： 　　煤炭在开采之前由于岩体静止，因而其应力一直维持平衡的状态，煤炭的开采过程直接将这种平衡状态打破，导致岩体内部重新进行了应力的分布，一旦新分配的应力超出了煤岩所能承受的极限时，便会导致开采工作面四周的岩体遭到破坏，此时将会导致工作面四周的煤在岩体中重新进行新应力场的排布，这种因煤炭开采过程而在煤体，岩体及其支护物方面所引起的力，就是矿山压力，本文对采场矿山压力有效控制进行分析. 　　1、什么是矿山压力 　　矿山压力指地下岩体在采动以前，由于自重的作用在其内部引起的应力，通常称为原岩应力，因为开采前的岩体处于静止状态，所以原岩体是处于应力平衡状态，当开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原来的应力平衡状态，引起岩体内部应力的重新分布，重新分布的应力超过煤岩的极限强度时，使巷道和回采工作面周围的煤，岩发生破坏，这种情况将持续到煤，岩内部重新达到新的应力平衡为止。此时，巷道和回采工作面周围的煤，岩体内形成一个与原岩应力场显然不同的新的应力场，这种由于在地下进行采掘活动而在井巷，硐室及回采工作面周围煤，岩体中和支护物上所引起的力，就叫矿山压力，简称矿压，也叫地压，岩压等等。 　　2、矿山压力的基础理论和相关研究 　　目前国内外众多科研工作者和工程技术人员围绕地下开采围岩应力分布、支承压力计算、采动裂隙演化特征等矿山压力理论方面开展了许多研究， 取得了一系列成果， 对推动煤矿安全高效开采起到积极重要作用。但地下开采是围岩应力场、破坏场、变形场和裂隙场不断演化的过程， 采场矿山压力客观上是一个三维问题， 开采引起的围岩压力重新分布、围岩变形移动破坏及煤岩动力灾害等根本上是采场围岩三维矿山压力演化所决定的， 故深部煤炭资源的安全高效开采急需矿山压力理论方面的基础理论和相关研究支持， 以便更好地指导高强度开采技术的推广与应用， 更大限度地提高资源采出率， 实现安全高效生产。因此， 在掌握地质条件、开采技术条件的基础上， 以大范围围岩为研究对象， 注重三维矿山压力基础理论研究的同时， 更应注重深部开采围岩支承压力演化及其对采动裂隙的动态效应和应力场、裂隙场与渗流场的耦合理论研究。 　　（1.）开展深部开采三维矿山压力基础理论和现场试验研究。传统的采场矿压理论所研究的范围多为6 ～ 8 倍采高以内的基本顶范围， 开采沉陷研究多研究地表的下沉变形参数与形态， 对于地表以下6～ 8倍采高以上的基本顶上覆岩层， 开展的研究不多， 而这部分岩层对深部采场来说厚度很大， 无论对采场矿压还是对覆岩与地表沉陷控制研究，都是不应逾越的研究主体。因此， 以采场大范围三维围岩为研究对象， 进行煤岩体应力场、裂隙场和渗流场的测试方法和技术研究， 系统开展深部采场矿山压力基础理论研究。 　　（2.）开展深部开采采动应力演化特征和岩体结构失稳机制研究。随着开采深度的增大， 基岩厚度和原岩应力尤其是水平应力均增大， 导致采动应力在覆岩和底板岩层中演化的非线性特征更加明显， 其演化特征和演化形态将影响到开采后岩层运动的形式及地表坍陷形态的描述。因此，研究深部条件下采动应力演化特征和岩体结构失稳机制，建立深部开采条件下采动应力演化分析模型， 揭示采动应力演化与岩体结构失稳之间的关系。 　　（3.）开展深部开采采动应力与采动裂隙的动态效应研究。采动裂隙的演化是一贯穿开采始末的动态过程， 是应力重新分布的主导因素。采动裂隙的演化势必影响到采动应力的形成、发展、演化和失稳过程， 而采动应力演化又影响采动裂隙的演化过程， 二者在演化过程中的相互作用机理仍不清楚。 　　3、矿压理论对开采关键层的作用 　　关键层理论将使采场矿压、岩层移动和地表沉陷等方面的研究有机地统一成一个整体;判断某一岩层是否为关键层 ，需同时满足关键层的刚度判别条件和强度判别条件;当出现与地表沉陷相对应的多层岩层同步协调变形和破坏时 ，其最下部坚硬岩层为