【正文】 單向抗壓強(qiáng)度） 為不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的極限深度 （ 一 ） 國(guó)外煤礦巷道極限深度的確定 2. 德國(guó) 結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，計(jì)算所得的極限壓力值與極限深度值為： 二 、 深井開采極限深度的確定 式中： ρ——極限壓力 MN/ m2； β——底板巖層強(qiáng)度 MN/ m2， 巖性不同， 值也不相同； H ——極限深度， m 為此得出德國(guó)煤礦的極限深度為 800~1200m， 1200m為超深度或大深度開采。 （ 一 ） 國(guó)外煤礦巷道極限深度的確定 3. 英國(guó) 極限深度為 750 m。 二 、 深井開采極限深度的確定 根據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹， 波蘭煤礦的極限深度為 750 m 日本煤礦的極限深度為 600 m （ 二 ） 我國(guó)煤礦極限深度的確定 當(dāng)巖層處于塑性變形階段時(shí)， “ λ”值 側(cè)壓系數(shù)“ λ”值是水平壓力與垂直壓力之比。 二 、 深井開采極限深度的確定 即認(rèn)為 181。= （ 二 ） 我國(guó)煤礦極限深度的確定 k 表 61 不同巷道斷面壓力集中系數(shù)一覽表 二 、 深井開采極限深度的確定 巷道斷面形狀 壓力集中系數(shù) k 橢圓巷道斷面長(zhǎng)短軸之比 圓形斷面 2 圓拱形斷面 拱形斷面 3 直角形 (梯形 )斷面 （ 二 ） 我國(guó)煤礦極限深度的確定 巖石強(qiáng)度常隨時(shí)間而變化，一般認(rèn)為長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度為 瞬時(shí)強(qiáng)度的 ~，即長(zhǎng)時(shí)載荷影響系數(shù)， η=~。 二 、 深井開采極限深度的確定 表 62 長(zhǎng)時(shí)載荷影響系數(shù) 巷道服務(wù)年限 （ a） 影響系數(shù) 干 浸濕 5 5~10 10 （ 二 ） 我國(guó)煤礦極限深度的確定 Rc 二 、 深井開采極限深度的確定 Rc為巖體單向抗壓強(qiáng)度，由實(shí)驗(yàn)室得出。 不受相鄰礦區(qū)回采影響時(shí)，取 KH= 受相鄰礦區(qū)回采影響時(shí)， KH=~ （ 二 ） 我國(guó)煤礦極限深度的確定 二 、 深井開采極限深度的確定 所以，當(dāng)巷道周邊圍巖壓力超過巷道周邊巖體單向抗壓強(qiáng)度時(shí)，巷道變形劇烈，可認(rèn)為此時(shí)的巷道即為極限深度，表達(dá)式為： 即 如果考慮構(gòu)造因素的影響，應(yīng)乘以構(gòu)造系數(shù) Kg， Kg的取值范圍一般按經(jīng)驗(yàn)取 。 即 （ 二 ） 我國(guó)煤礦極限深度的確定 二 、 深井開采極限深度的確定 圍巖性質(zhì)不同，極限深度也是不同的，根據(jù)我國(guó)礦情，在非軟巖類圍巖中，不穩(wěn)定的圍巖極限深度為 300~400m； 中等穩(wěn)定的圍巖極限深度為 650~750m； 穩(wěn)定的圍巖極限深度為 1000m以上。 超過各類圍巖的極限深度后，埋深每增加 100m，其圍巖移近量的增量如表 63所示 。 （ 二 ） 我國(guó)煤礦極限深度的確定 二 、 深井開采極限深度的確定 表 63 不同圍巖不同深度移近量增量一覽表 圍巖類型 極限深度 超過極限深度，每增加 100m， 位移增量（ mm） 軟巖 150 400 不穩(wěn)定的圍巖 300~ 134 中等穩(wěn)定的圍巖 650~750 80 比較穩(wěn)定的圍巖 1000 50 （ 二 ） 我國(guó)煤礦極限深度的確定 二 、 深井開采極限深度的確定 在各類圍巖條件下，埋深與巷道圍巖移近量的關(guān)系如圖 61所示： 圖 61埋深與巷道圍巖變形量的關(guān)系 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 H (m) 200 0 400 600 800 1000 1200 1400 (mm) 軟巖 不穩(wěn)定巖石 中等穩(wěn)定巖石 比較穩(wěn)定巖石 三 、 深井巷道的礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)分析 表 64 中硬巖石兩幫壓力、煤巖平均抗壓強(qiáng)度與采深的關(guān)系 煤巖體抗壓強(qiáng)度與采深的關(guān)系如表 64所示 深度 H（ m） 兩幫最大壓力 （ N/cm2） 平均抗壓強(qiáng) Rc（ N/cm2） 砂巖 泥巖 硬煤 200 900 1980 2700 1820 400 1840 2360 3400 1700 600 2820 4550 4100 1580 800 3800 5830 4800 1460 1000 4820 7100 5500 1340 1200 5840 8400 6200 1220 1400 6900 9700 6900 1100 1600 7960 10800 7600 980 三 、 深井巷道的礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)分析 對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析后，求得砂巖、泥巖、硬煤隨著深度增加而增加的平均抗壓強(qiáng)度梯度為： 砂巖： Rcs=380+ 泥巖： R=2022+ 硬煤： Rcm= 三 、 深井巷道的礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)分析 1000 2022 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 12022 13000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 深度 （ m） 應(yīng)力（ N/cm2） 巷幫最大壓力 硬煤平均抗壓強(qiáng)度 泥巖平均抗壓強(qiáng)度 砂巖平均抗壓強(qiáng)度 圖 62巷幫最大壓力與煤巖平均抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖 四 、 深井采場(chǎng)的礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)分析 （ 一 ） 回采工作面前方壓力峰值距煤壁距離與采深的關(guān)系 表 65 回采工作面前方壓力峰值隨采深采厚變化表 采深H(m) 原巖 壓力 P(Mpa) 抗壓 強(qiáng)度 Rc(Mpa) 煤層厚度（ m） 1 工作面前方壓力峰值距煤壁的距離（ m） 200 20 400 30 600 40 800 50 1000 60 四 、 深井采場(chǎng)的礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)分析 （ 二 ） 被采煤層上方垮落高度隨采深的變化 表 66 被采煤層上方垮落高度的變化 采深H(m) 重量 r(kN/m3) 抗壓 強(qiáng)度 (Mpa) 煤層 垮落高度 200 22 20 400 23 40 600 24 60 800 25 70 1000 26 80 四 、 深井采場(chǎng)的礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)分析 （ 三 ） 支承壓力帶內(nèi)支架載荷與巷寬 、 單向抗壓強(qiáng)度與采深的關(guān)系 表 67支承壓力帶內(nèi)，支架載荷與巷寬、單向抗壓強(qiáng)度與采深的關(guān)系 開采 深度 H(m) 巷道 寬度 m 支 架 承 載 力 （ MPa） 200 100 50 巖 石 單 向 抗 壓 強(qiáng) 度 （ MPa） 80 60 40 80 60 40 80 60 40 600 3 28 37 39 29 44 48 32 51 62 4 29 40 42 30 47 55 33 55 72 6 31 45 52 32 56 70 35 66 94 800 3 57 90 109 68 119 162 82 154 245 4 61 103 127 75 135 191 91 170 298 6 71 127 166 90 171 255 111 230 426 1000 3 102 182 268 132 252 434 169 252 416 4 115 208 314 149 292 516 194 414 882 6 141 265 413 186 377 694 249 551 1236 四 、 深井采場(chǎng)的礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)分析 （ 四 ） 不同深度能保持巷道穩(wěn)定狀態(tài)的最小 煤柱寬度 表 68不同深度能保持巷道穩(wěn)定狀態(tài)的最小煤柱寬度 深度 (m) 巖性 350 450 550 650 松軟巖層 43 47 51 57 復(fù)合圍巖 12 18 24 32 中硬圍巖 22 26 32 39 堅(jiān)硬圍巖 20 23 26 30 四 、 深井采場(chǎng)的礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)分析 （ 五 ） 采深與支護(hù)形式 、 工作面日產(chǎn)量的關(guān)系 圖 63 采深與支護(hù)形式、工作面日產(chǎn)量的關(guān)系 白色柱 ——支撐式支架的日產(chǎn)量；黑色柱 ——掩護(hù)式支架的日產(chǎn)量 五 、 深井與沖擊地壓的關(guān)系 煤巖體強(qiáng)度與采深的關(guān)系，如表 6圖 64所示 表 69 煤巖體強(qiáng)度與采深關(guān)系表 采深 H（ m） 巖重 γ kN/cm3 原巖 應(yīng)力 Pz(MPa) 煤的抗壓強(qiáng)度 σ cm(MPa) 巖石的抗壓強(qiáng)度 σ cy(MPa) 15 20 25 30 40 60 90 110 垂直應(yīng)力 σ zwt(MPa) 垂直應(yīng)力 σ zst(MPa) 200 22 400 23 600 24 800 25 1000 26 五 、 深井與沖擊地壓的關(guān)系 圖 64 煤巖體強(qiáng)度與采深關(guān)系表 五 、 深井與沖擊地壓的關(guān)系 從煤的強(qiáng)度看： 當(dāng) ＝ 15MPa時(shí)， H450m，煤體強(qiáng)度將遭到破壞。 當(dāng) ＝ 20MPa時(shí)， H610m，煤體強(qiáng)度將遭到破壞。 當(dāng) ＝ 25MPa時(shí)， H750m，煤體強(qiáng)度將遭到破壞。 當(dāng) ＝ 30MPa時(shí)， H880m，煤體強(qiáng)度將遭到破壞。 六 、 深井巷道 、 采場(chǎng)的支護(hù)措施與研究方向 深井巷道的支護(hù) 工作面的支護(hù) 深井礦壓的研究方向 五 、 深井與沖擊地壓的關(guān)系 由此可見： 煤礦中出現(xiàn)的沖擊地壓多為煤體突出，歸納起來(lái)： 當(dāng) ， 會(huì)形成強(qiáng)沖擊地壓 當(dāng) ， 會(huì)形成沖擊地壓 當(dāng) ， 有沖擊傾向 當(dāng) ， 無(wú)沖擊傾向 式中： ——某一深度的原巖應(yīng)力； ——圍巖應(yīng)力； ——煤的抗壓強(qiáng)度。 思考題 1. 研究深井礦山壓力有何現(xiàn)實(shí)意義？ 2. 我國(guó)深井極限是如何確定的 ， 考慮了哪些因素 。 3. 深井礦山壓力有何特點(diǎn)？ 4. 深井回采工作面對(duì)支護(hù)工作面有何要求，為什么？ 5. 深井巷道支護(hù)應(yīng)研究哪些內(nèi)容？ 第六部分：深井礦壓知識(shí)分析