礦井工程地質(zhì)(課件)

1、井巷工程地質(zhì) 概念 煤礦出現(xiàn)的工程事故中，大約49以上都與工程地質(zhì)問題有關(guān)。 井巷工程地質(zhì)是調(diào)查、研究、解決與煤礦安全生產(chǎn)有關(guān)的工程地質(zhì)條件的地質(zhì)工作。 任務(wù) 主要研究巖體、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，井巷與硐室的圍巖穩(wěn)定性及回采工作面煤層頂板穩(wěn)定性的評價(jià)方法等。 1.1 巖石的物理性質(zhì) 1巖石的密度、容重巖石的密度、容重 真密度：巖石固體部分單位體積的質(zhì)量。 視密度：巖石單位體積的質(zhì)量，又稱密度。 容重：巖石單位體積的重量（含孔隙）： 朱集西礦透北14-5孔8煤13煤層幾種巖石視密度巖石種類中粒砂巖細(xì)砂巖粉砂巖泥巖11-2煤容重（kg/m3）26522626259826311430VW1.1 巖石的

2、物理性質(zhì)2. 巖石的孔隙率巖石的孔隙率 孔隙率是指巖石的孔隙體積與巖石總體積之比，用百分?jǐn)?shù)表示。巖石孔隙中與大氣連通的叫開孔隙，與大氣不連通的叫閉孔隙。在實(shí)際工作中，常用裂隙所占面積與巖石總面積之比來表示巖石裂隙率，這種表示方法稱為面積裂隙率:VVnn 1.2 巖石的水理性質(zhì) 3巖石的吸水性巖石的吸水性 （1）吸水率 指巖石在通常的大氣壓力下吸入水的重量與巖石干重量之比。 （2）飽和吸水率 巖石在一定的高壓條件下（15Mpa）或在真空條件下吸水重量與巖石干重之比。 （3）飽水系數(shù) 吸水率與飽和吸水率之比值，稱為飽水系數(shù)。巖石的吸水能力越強(qiáng)，說明巖石的微裂隙越發(fā)育，巖石的強(qiáng)度也越低，穩(wěn)定性越差。

3、巖石的飽水系數(shù)一般為0.50.8。 1.2 巖石的水理性質(zhì) 1.2 巖石的水理性質(zhì) 4巖石的透水性巖石的透水性l在一定的水力梯度或壓力差作用下，巖石能被水透過的性質(zhì)，稱為透水性。地下水存在于巖石孔隙、裂隙之中，而且大多數(shù)巖石的孔隙裂隙是連通的，在壓力作用下，地下水可以在巖石中滲透,巖石的透水性大小不僅與巖石的孔隙度大小有關(guān)，而且還與孔隙大小及其貫通程度有關(guān)。l衡量巖石透水性的指標(biāo)為滲透系數(shù)(K)。一般來說，完整完整密實(shí)的巖石的滲透系數(shù)往往很小。密實(shí)的巖石的滲透系數(shù)往往很小。巖石的滲透系數(shù)一般是在鉆孔中進(jìn)行抽水或壓水試驗(yàn)而測定的。含含/隔水層名隔水層名稱稱底板埋深底板埋深(m) / 鉆孔號(hào)鉆孔號(hào)

4、厚厚 度度(m)單位涌水量單位涌水量q(l/s.m)滲透系數(shù)滲透系數(shù)k(m/d)k(m/d)賦水性賦水性一一 含含17.2538.70較較 強(qiáng)強(qiáng)二二 含含56.0578.156.9041.553.5893.07111.4379.10511.4379.105較較 強(qiáng)強(qiáng)三三 含含281.20417.970.2741.002中等較強(qiáng)中等較強(qiáng)四四 含含312.55540.355.70100.300.00324l0.045370.04537較弱中等較弱中等13-1煤煤40-3孔孔4.027.740.0000210.0000470.000047弱弱11-2煤煤36-1孔孔3.523.00.0000050.

5、0000110.000011弱弱8 煤煤43-1孔孔1.026.00.000060.000150.00015弱弱太灰太灰1-4灰灰43-2孔孔18210小小中等中等奧奧 灰灰潘北水四潘北水四53.8196. 780.585中等中等奧奧 灰灰潘二五潘二五1152.670.200中等中等朱集西煤礦含水層水文地質(zhì)特征朱集西煤礦含水層水文地質(zhì)特征 1.2 巖石的水理性質(zhì) 5巖石的軟化性巖石的軟化性 巖石浸在水中后，強(qiáng)度降低的性能稱為巖石軟化性。它一般用軟化系數(shù)(浸水后巖石的抗壓強(qiáng)度與浸水前抗壓強(qiáng)度之比值)來表示： 巖石的軟化性與巖石的孔隙、礦物成分、膠結(jié)物和風(fēng)化程度有關(guān)，含有大量粘土物質(zhì)的巖石，都易軟

6、化，浸水后抗壓強(qiáng)度降低。 一般認(rèn)為，巖石軟化系數(shù)大于075時(shí)，屬巖石的軟化性弱，工程地質(zhì)性質(zhì)較好；小于075時(shí)，則屬易軟化的巖石，巖石軟化性較強(qiáng)，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。ccwRK 1.2 巖石的水理性質(zhì) 6巖石的膨脹性巖石的膨脹性 部分粘土巖（泥巖）受水浸濕后體積發(fā)生膨脹的性質(zhì)。 巖石（土）的膨脹性取決于巖石（土）的膨脹性取決于粘土礦物（蒙脫石、高嶺石、粘土礦物（蒙脫石、高嶺石、水云母等）水云母等）的成分和含量。的成分和含量。 1.2 巖石的水理性質(zhì) 7 . 碎脹系數(shù)（碎脹系數(shù)（K） 巖石破碎巖石破碎膨脹后的體積膨脹后的體積與破碎前與破碎前整體狀態(tài)整體狀態(tài)下的體積之比。下的體積之比。 殘余殘余碎脹

7、系數(shù)（碎脹系數(shù)（K）：）：破碎巖石破碎巖石壓實(shí)后的體積壓實(shí)后的體積與破碎前巖與破碎前巖石處于石處于整體狀態(tài)整體狀態(tài)下的體積之比。下的體積之比。 1巖石的變形特性巖石的變形特性 巖石是標(biāo)準(zhǔn)的彈塑性體，即瞬時(shí)高壓作用下表現(xiàn)為彈脆性體，而長期慢施高壓下表現(xiàn)為塑性體，其變形可分為4個(gè)階段。 （1）微裂隙壓密階段（OA） （2）彈性變形階段（AB） （3）裂隙發(fā)展和破壞階段（BC） （塑性階段） （4）峰值后階段屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)ACBO彈塑性變形彈塑性變形-褶皺褶皺彈脆性變形彈脆性變形-斷層斷層 2巖石的變形特性指標(biāo)巖石的變形特性指標(biāo) （1）彈性模量（有人認(rèn)為巖石是準(zhǔn)彈性體）單軸壓縮條件下，軸向壓變力與軸向

8、應(yīng)變之比： （2）泊松比 單軸壓縮條件下，橫向應(yīng)變與縱（軸）向應(yīng)變之比：eEyx巖石種類巖石種類E E（10104 4MPaMPa）花崗巖2.9823-6.10870.17-0.36細(xì)砂巖2.7900-4.76220.15-0.52中砂巖2.5782-4.03080.10-0.22石英巖1.7946-6.93740.12-0.27粗砂巖1.6642-4.03060.10-0.45頁巖1.2503-4.11790.09-0.35大理巖0.9620-7.48270.06-0.35炭質(zhì)砂巖0.5482-2.07810.08-0.25泥灰?guī)r0.3658-0.73160.30-0.40石膏0.1157-

9、0.76980.30巖石的彈性模量巖石的彈性模量E 和泊松比和泊松比的值的值 3巖石的強(qiáng)度巖石的強(qiáng)度-巖石抵抗外力破壞的能力。巖石抵抗外力破壞的能力。 強(qiáng)度分強(qiáng)度分抗壓，抗拉抗壓，抗拉和和抗剪抗剪強(qiáng)度三類，對巖石而言，強(qiáng)度三類，對巖石而言， 抗壓強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 3巖石的強(qiáng)度巖石的強(qiáng)度 （1）抗壓強(qiáng)度）抗壓強(qiáng)度 巖石抵抗單向壓力作用不被破壞所能承受的最大壓力。 巖石的抗壓強(qiáng)度取決于巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、孔隙度和風(fēng)化度。同種巖石，壓力垂直層理或片理的抗壓強(qiáng)度高，壓力平行層理或片理的抗壓強(qiáng)度低。新鮮巖石抗壓強(qiáng)度高，風(fēng)化巖石抗壓強(qiáng)度低。無裂隙的巖石抗壓強(qiáng)度高，裂隙發(fā)

10、育的抗壓強(qiáng)度低。巖石的抗壓強(qiáng)度越高，堅(jiān)固性越好。干燥的巖石抗壓強(qiáng)度高，飽和的巖石軟化后，抗壓強(qiáng)度降低。巖石密度越大，抗壓強(qiáng)度高。 3巖石的強(qiáng)度巖石的強(qiáng)度 （2）抗剪強(qiáng)度 巖石抵抗剪切破壞所能承受的最大剪應(yīng)力，稱為抗剪強(qiáng)度。巖石的抗剪強(qiáng)度由內(nèi)摩擦力和內(nèi)聚力組成。 （3）抗拉強(qiáng)度 巖石抵抗單向拉伸的能力稱為巖石抗拉強(qiáng)度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，平均抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度35。 4. 堅(jiān)固性堅(jiān)固性 普氏硬度系數(shù)：fkp = R/10 (R巖石單軸抗壓強(qiáng)度，單位MPa) 巖體是一種極其復(fù)雜的各向異性的非連續(xù)介質(zhì)，巖石(塊)的物理力學(xué)性質(zhì)不能代表巖體的物理力學(xué)性質(zhì)。就強(qiáng)度而言，由于巖體中存在裂隙、層理和弱面（結(jié)構(gòu)面）

11、裂隙、層理和弱面（結(jié)構(gòu)面），巖體的強(qiáng)度比巖石的強(qiáng)度小得多(一般認(rèn)為巖體強(qiáng)度巖體強(qiáng)度只有巖石巖石強(qiáng)度強(qiáng)度的1/51/20)。 應(yīng)力不變的情況下，巖石的變形（或應(yīng)變）隨時(shí)間增大的現(xiàn)象，是巖層中形成褶皺構(gòu)造的根本原因，結(jié)構(gòu)越松軟的巖石蠕變的量越大，可能性越高，如100 kg/cm2應(yīng)力下： 頁巖頁巖砂巖砂巖 花崗巖花崗巖巖石蠕變巖石蠕變形成的香形成的香腸狀構(gòu)造腸狀構(gòu)造 圍巖變形受影響的因素較多，前蘇聯(lián)科學(xué)家研究得出圍巖變形公式，即圍巖變形系數(shù)變形系數(shù)等于巖石所受自重應(yīng)力自重應(yīng)力與巖石自身的抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度的比值： 變形系數(shù) = 1 / P 0.6，則圍巖變形強(qiáng)烈； 0.30.6，則圍巖出現(xiàn)變形，系數(shù)

12、越大，變形越大； 菱形菱形 方形方形 楔形楔形 錐形錐形 2.2 巖體結(jié)構(gòu)類型 2巖體結(jié)構(gòu)類型巖體結(jié)構(gòu)類型 特指工程范圍內(nèi)由結(jié)構(gòu)面圍限起來的結(jié)構(gòu)體的組合形式，依據(jù)巖石類型、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)體形式可將巖體結(jié)構(gòu)分為6種類型： （1）整體結(jié)構(gòu)：即完整巖體，強(qiáng)度高、力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 （2）塊狀結(jié)構(gòu)：整體強(qiáng)度高、塊度均勻，與完整巖體相近。（如西軌、西矸迎頭灰白色中厚層如西軌、西矸迎頭灰白色中厚層塊狀砂巖，厚度塊狀砂巖，厚度大，整體強(qiáng)度高，裂隙發(fā)育較少，穩(wěn)定性較好。）大，整體強(qiáng)度高，裂隙發(fā)育較少，穩(wěn)定性較好。） 2巖體結(jié)構(gòu)類型巖體結(jié)構(gòu)類型 （3）鑲嵌結(jié)構(gòu)：塊度具有顯著兩分性，硬巖中有夾層，但整體強(qiáng)度仍較高。

13、 （4）碎裂結(jié)構(gòu)：巖石完整性差，強(qiáng)度受地質(zhì)構(gòu)造控制。 （5）層狀結(jié)構(gòu)：是沉積巖或變質(zhì)沉積巖具有的結(jié)構(gòu)，受層內(nèi)軟弱夾層或?qū)娱g層面特點(diǎn)控制。 （6）散體結(jié)構(gòu)：指相對于工程規(guī)模巖塊塊度小，細(xì)顆粒較多接近松散介質(zhì)的巖體結(jié)構(gòu)，一般是工程清挖的對象。1、什么叫圍巖？圍巖即指各種地下工程周圍對工程有影響的那一部分巖體。2、什么叫圍巖穩(wěn)定性？巖體的穩(wěn)定性是指在一定時(shí)間內(nèi)，在一定的工程載荷條件下，巖體不產(chǎn)生破壞性的壓縮變形、剪切滑移和拉張開裂的性質(zhì)。3.1 影響圍巖穩(wěn)定性的地質(zhì)因素 1. 巖石性質(zhì)巖石性質(zhì) 巖石的礦物組成、巖層厚度不同，巖體穩(wěn)定性不同。成分單一的砂巖、礫巖組成的巖體，強(qiáng)度大、穩(wěn)定性好；含有軟弱粘

14、土巖夾層的巖體，遇水可能產(chǎn)生膨脹與滑動(dòng)，導(dǎo)致其中的巷道變形破壞。3.1 影響圍巖穩(wěn)定性的地質(zhì)因素 2. 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造是巖體失穩(wěn)的重要地質(zhì)因素。構(gòu)造變動(dòng)輕微的緩傾巖體，整體強(qiáng)度較高，穩(wěn)定性較好，巷道側(cè)壓小于垂直壓力；構(gòu)造變動(dòng)強(qiáng)烈的陡傾、直立和倒轉(zhuǎn)巖體，內(nèi)部結(jié)構(gòu)往往破碎，整體強(qiáng)度降低，巷道側(cè)壓大于垂直壓力，巷道易坍塌滑移，片幫冒頂，穩(wěn)定性較差；節(jié)理發(fā)育地帶、斷層破碎帶、沿軟弱夾層的層間滑動(dòng)帶、褶曲軸部等，巖體的穩(wěn)定性均差，巷道壓力大?，F(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出來的地震和地應(yīng)力，常是巖體失穩(wěn)的重要因素。3.1 影響圍巖穩(wěn)定性的地質(zhì)因素 3. 巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu) 巖體受力后，其變形破壞的可能性、

15、方式及規(guī)模，均受巖體結(jié)構(gòu)的控制。實(shí)踐表明：散體結(jié)構(gòu)最不穩(wěn)定；碎裂結(jié)構(gòu)及層狀碎裂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差；層狀結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定；塊狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好。3.1 影響圍巖穩(wěn)定性的地質(zhì)因素 4. 地下水地下水 巖體內(nèi)部的地下水在很大程度上改變著巖體的工程地質(zhì)特性。地下水對軟質(zhì)巖石及為泥質(zhì)物質(zhì)充填的結(jié)構(gòu)面起軟化和泥化作用，引起某些巖石的膨脹、崩解和溶蝕，使圍巖變形和失穩(wěn)；滲流動(dòng)水壓力可造成軟弱結(jié)構(gòu)面及軟弱巖體的滲透變形，由于圍巖受力不均，導(dǎo)致應(yīng)力集中；滲流靜水壓力，對滑動(dòng)巖體的浮托和側(cè)壓，可引起巖體的滑動(dòng)破壞；具有侵蝕性的地下水，對圍巖和支護(hù)材料有腐蝕作用。 3.1 影響圍巖穩(wěn)定性的地質(zhì)因素 5. 風(fēng)化作用風(fēng)化作用 風(fēng)化

16、巖體因結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度降低，透水性強(qiáng)，因而開鑿在風(fēng)化巖體中的巷道容易沉陷、崩坍、片幫及掉塊。3.2 巖體穩(wěn)定性評價(jià)方法 1、巖體的完整性、巖體的完整性 2、結(jié)構(gòu)面的抗剪性、結(jié)構(gòu)面的抗剪性 3、巖塊的堅(jiān)固性、巖塊的堅(jiān)固性 4、巖體質(zhì)量系數(shù)（、巖體質(zhì)量系數(shù)（Z） 3.2 巖體穩(wěn)定性評價(jià)方法 1、巖體的完整性、巖體的完整性 即巖體的開裂或破碎程度，他反映不同成因、不同規(guī)模、不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)面在巖體中的發(fā)育情況。 評價(jià)指標(biāo)： 巖體中結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計(jì)巖體中結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計(jì) 巖體完整性系數(shù)巖體完整性系數(shù) 巖體質(zhì)量指標(biāo)（巖體質(zhì)量指標(biāo)（RQD） 評價(jià)指標(biāo)：評價(jià)指標(biāo)： 巖體中結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計(jì)：單位長度（面積、體積）中結(jié)構(gòu)面的條

17、數(shù)，或結(jié)構(gòu)面在單位面積（單位體積）中的所占的面積（體積）百分比。 巖體完整性系數(shù)：為巖體與巖石的縱波速度之比的平方，用動(dòng)力法可以測定完整性系數(shù)。根據(jù)巖體完整性系數(shù)對巖體完整程度進(jìn)行分類，可分完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎五類 。 I值越大，巖體越完整。 巖體質(zhì)量指標(biāo)（RQD）：用75mm金剛石鉆頭連續(xù)取心，長度大于10cm巖心長度之和與進(jìn)尺之比： 很好：RQD90100；良好：RQD7590； 一般：RQD5075； 差：RQD2550； 極差：RQD025。 3.2 巖體穩(wěn)定性評價(jià)方法 2、結(jié)構(gòu)面的抗剪性、結(jié)構(gòu)面的抗剪性 即結(jié)構(gòu)面對剪切運(yùn)動(dòng)的阻抗能力，受結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性、平整程度、光滑粗糙

18、性質(zhì)、張開或閉合狀態(tài)、充填膠結(jié)情況、地下水的賦存和滲透壓力等因素影響。 一般以結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度或摩擦系數(shù)f表示： f=tan （結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角） 3.2 巖體穩(wěn)定性評價(jià)方法 3、巖塊的堅(jiān)固性、巖塊的堅(jiān)固性 以堅(jiān)固性系數(shù)S（飽水巖石單軸抗壓強(qiáng)度R的百分之一）表示。)(10)/(1002MPaRcmkgfRS 3.2 巖體穩(wěn)定性評價(jià)方法 4、巖體質(zhì)量系數(shù)、巖體質(zhì)量系數(shù)（Z） 巖體質(zhì)量系數(shù)（Z）為評價(jià)各類結(jié)構(gòu)巖體質(zhì)量的綜合指標(biāo)，以巖體完整性系數(shù)I、結(jié)構(gòu)面摩擦系數(shù)F和巖塊堅(jiān)固性系數(shù)S三者的乘積表示： ZIFS 極好：Z4.5； 好：Z=4.52.5； 一般：Z=2.50.3； 差：Z=0.30.1；

19、極差：Z60603030151555堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖 3.4 工程巖體分級(jí) (2)巖體完整程度的確定巖體完整程度的確定定性劃分 3.3工程巖體分級(jí) (2)巖體完整程度的確定巖體完整程度的確定定量確定 巖體完整程度的定量指標(biāo)采用巖體完整性指數(shù)(Kv)的實(shí)測值。當(dāng)無條件取得實(shí)測值時(shí)，也可采用巖體體積節(jié)理數(shù)(Jv)按表76確定。 4.1 地殼巖石的天然應(yīng)力狀態(tài) 巖體未經(jīng)人為破壞的原始應(yīng)力狀態(tài)主要是上覆巖體的自重作用和構(gòu)造應(yīng)力的平衡狀態(tài)。 1. 自重應(yīng)力自重應(yīng)力 1為垂直正應(yīng)力， 2、3為水平正應(yīng)力， 當(dāng)巖層為各向均質(zhì)時(shí)， 23 1z；23= 上覆巖層的平均密度； z 該點(diǎn)的深度

20、； 巖體的泊松比。 根據(jù)測定，如果巖石平均密度以2.5g/cm3計(jì)，自地表垂直向下每延深向下每延深1m，垂直正應(yīng)力，垂直正應(yīng)力1將增加將增加0.025Mpa。 井巷硐室是具有一定斷面規(guī)格的，所以，其垂直剖面上各點(diǎn)的原始應(yīng)力大小是不同的，即硐室在巖體中是處于一種非均勻的初始應(yīng)力場中，但是，根據(jù)圣維南原理，由開挖硐室引起的應(yīng)力重大變化主要局限在硐室周圍一定范圍內(nèi)，此范圍相當(dāng)于硐室橫剖面中最大尺寸的35倍，習(xí)慣上將此范圍內(nèi)的巖體稱為硐室的圍巖圍巖。為簡化應(yīng)力計(jì)算，將此范圍內(nèi)巖體的原始應(yīng)力狀態(tài)看作與硐室中心點(diǎn)是一樣的，從而可以按照上式的均勻應(yīng)力場進(jìn)行計(jì)算。 2. 構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力 構(gòu)造應(yīng)力主要表現(xiàn)為水

21、平壓應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力主要表現(xiàn)為水平壓應(yīng)力，在處于現(xiàn)代活動(dòng)的構(gòu)造體系的礦區(qū)，構(gòu)造應(yīng)力較大而且也比較復(fù)雜，并在不同構(gòu)造部位其構(gòu)造應(yīng)力不同。不過，一個(gè)共性的現(xiàn)象是水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力一樣，也隨深度增大而增加隨深度增大而增加。 3. 垂直應(yīng)力與構(gòu)造應(yīng)力的關(guān)系：23= 當(dāng)泊松比=0.25時(shí)，水平應(yīng)力為垂直應(yīng)力的1/3，當(dāng)泊松比值較高時(shí)，例如接近0.5時(shí)（理論上最大值），則水平應(yīng)力趨于垂直靜壓力。 過去的地應(yīng)力測量大都是在幾十米到幾百米深的礦井里進(jìn)行的, 這是由于受到套心法測量技術(shù)的限制。七十年代初期以來, 水壓致裂技術(shù)運(yùn)用于原地應(yīng)力測量之后, 才打開了測量深部應(yīng)力狀態(tài)的大門。目前在美國德國等國家已采用這一新技

22、術(shù), 特別是美國進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究, 取得了幾十米至幾千米深的測量結(jié)果，最深的應(yīng)力測量已達(dá)5000余米。那么深部的應(yīng)力狀態(tài)是什么樣的呢？ 這里先說明一下在南非金礦深井中的應(yīng)力測量結(jié)果，這是目前套心法應(yīng)力測量的最深礦井。套心法取得的由地表幾十米到2500米的應(yīng)力測量結(jié)果，水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力隨深度的變化關(guān)系，在較淺的深度600米以上，水平應(yīng)力往往超過垂直應(yīng)力，但是在比較深的地方600米以下，水平應(yīng)力則小于垂直應(yīng)力。 美國學(xué)者用水壓致裂法取得了深部應(yīng)力測量結(jié)果，地殼上部的水平應(yīng)力比垂直應(yīng)力高， 而1000米以下的垂直應(yīng)力比水平應(yīng)力高。 4.2 礦山壓力及其顯現(xiàn) 1. 井巷地壓井巷地壓 井巷地壓是指

23、因井巷工程圍巖的變形、移動(dòng)和破壞而作用于井巷支護(hù)工程上的壓力。 作用于井巷支護(hù)工程上的壓力，隨著井巷斷面擴(kuò)大和暴露作用時(shí)間的增長而增大，當(dāng)壓力增大到一定極限值后，若支護(hù)能承受此壓力而不發(fā)生變形，此后支護(hù)承載的壓力將不再增加變化，此壓力稱為“初次地壓初次地壓”。 若支護(hù)工程不能承受初次地壓，圍巖將會(huì)產(chǎn)生裂縫甚至破碎，逐漸形成自然平衡拱，此時(shí)，一部分壓力將由拱傳遞到兩壁承受，支護(hù)工程承受的壓力僅僅是平衡拱內(nèi)破碎的巖石重量，因其值在一定時(shí)間內(nèi)不變，稱為“穩(wěn)穩(wěn)定地壓定地壓”。 4.2 礦山壓力及其顯現(xiàn) 1. 井巷地壓井巷地壓 井巷地壓的大小，取決于： （1）圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)）圍巖的物理力學(xué)性質(zhì) （2

24、）巖體結(jié)構(gòu)）巖體結(jié)構(gòu) （3）自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力的大?。┳灾貞?yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力的大小 （4）地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育和展布情況）地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育和展布情況 （5）地下水的賦存和水壓的大小等。）地下水的賦存和水壓的大小等。 減小井巷地壓的方法是將井巷布置在工程地質(zhì)條件良好的減小井巷地壓的方法是將井巷布置在工程地質(zhì)條件良好的巖層內(nèi)。巖層內(nèi)。4.2 礦山壓力及其顯現(xiàn) 2. 采場地壓采場地壓 指回采工作面開采時(shí)作用在支護(hù)和煤壁上的壓力。 當(dāng)工作面開始回采并推進(jìn)一定距離后，工作面壓力不斷增加，導(dǎo)致煤層頂板下沉、破壞、冒落的壓力就是工作面“初次來壓初次來壓”。 初次來壓后，部分頂板垮落使工作面壓力減小，但隨著工作面繼續(xù)向前推進(jìn)

25、，壓力會(huì)又逐漸增大，每推進(jìn)一定距離會(huì)再出現(xiàn)一次來壓現(xiàn)象。這種周期性來壓時(shí)作用于支架上的壓力稱為“周期來壓周期來壓”。4.2 礦山壓力及其顯現(xiàn) 2. 采場地壓采場地壓 在周期性來壓和初次來壓時(shí)，工作面頂板都表現(xiàn)為劇烈下沉、破壞、垮落，因而把初次來壓和周期性來壓統(tǒng)稱為動(dòng)壓，把平時(shí)的壓力稱為靜壓。 采場地壓大小和顯現(xiàn)特征，與煤層頂板的巖石組成、物理力學(xué)性質(zhì)、自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力的大小、地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育和展布情況有關(guān)。4.2 礦山壓力及其顯現(xiàn) 3. 沖擊地壓沖擊地壓 沖擊地壓是煤礦生產(chǎn)中承受高應(yīng)力的煤（巖）體突然破壞而釋放彈性能的礦山壓力動(dòng)力現(xiàn)象。 沖擊地壓發(fā)生，巖、煤層物理力學(xué)性質(zhì)是物質(zhì)條件，地應(yīng)力是動(dòng)

26、力條件，采動(dòng)影響是誘發(fā)條件。 4.3 井巷地質(zhì)工作 1. 井巷設(shè)計(jì)階段主要任務(wù)：井巷設(shè)計(jì)階段主要任務(wù)： 開展礦區(qū)工程地質(zhì)條件綜合性評價(jià)，查明影響巖土層穩(wěn)定性的各種地質(zhì)、水文地質(zhì)因素，提供井巷、硐室設(shè)計(jì)所需的工程地質(zhì)資料。 1）.系統(tǒng)分析與礦區(qū)有關(guān)范圍的區(qū)域穩(wěn)定性（即研究構(gòu)造活動(dòng)、地震活動(dòng)、巖漿活動(dòng)、水熱活動(dòng)、物理地質(zhì)作用及人類工程活動(dòng)等），進(jìn)而對礦區(qū)范圍內(nèi)的區(qū)域工程地質(zhì)條件做出綜合性、預(yù)測性的評價(jià)，編制礦區(qū)工程地質(zhì)分布圖。4.3 井巷地質(zhì)工作 1. 井巷設(shè)計(jì)階段主要任務(wù)：井巷設(shè)計(jì)階段主要任務(wù)： 2）.查明影響巖土層穩(wěn)定性的各種地質(zhì)、水文地質(zhì)因素，分析和評價(jià)圍巖穩(wěn)定性。具體包括： （1）查明井巷

27、、硐室范圍內(nèi)巖層巖層層位、巖性、產(chǎn)狀及巖層組合特征； （2）查明新生界松散層松散層的土體結(jié)構(gòu)、厚度、與下伏基巖的接觸關(guān)系、基巖風(fēng)化程度和深度； （3）采集巖樣巖樣、土樣，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場的測定與試驗(yàn)，查明巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)和工程地質(zhì)性質(zhì)； （4）查明構(gòu)造構(gòu)造的類型、規(guī)模、產(chǎn)狀和力學(xué)屬性，破碎帶的寬度、膠結(jié)情況及充水情況；4.3 井巷地質(zhì)工作 1. 井巷設(shè)計(jì)階段主要任務(wù)：井巷設(shè)計(jì)階段主要任務(wù)： （5）查明節(jié)理節(jié)理的性質(zhì)、組數(shù)、間距、產(chǎn)狀、閉合程度、組合關(guān)系，以及由此造成的切割塊體的形態(tài)、類型和大??； （6）查明巖土層的富水性富水性、水理性質(zhì)、水化學(xué)作用，地下水類型、儲(chǔ)存、補(bǔ)給、涇流、排泄條件和水質(zhì)、水位、水量情況； （7）查明圍巖的結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)類型，尤其是軟弱結(jié)構(gòu)面和軟弱夾層的特征和組合關(guān)系；分析和評價(jià)圍巖的穩(wěn)定性，對圍巖進(jìn)行工程地質(zhì)分類；預(yù)測可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定地區(qū)并