【正文】 假設(shè)兩塊體之間存在一對作用力和 ， 大小相等方向相反 。 作用的方向傾角為 ?。 通過塊體 Ⅰ 的平衡可以求得作用力的大小和方向 。 塊體 Ⅰ 受到滑動面以下巖體對它的作用力 ， ? ? 單平面滑動 雙平面滑動 H L h ? ? G ? ? ??? ? ?FF G tg CLGrsc o ss i n?1 ?2 Ⅰ Ⅱ G2 G1 ? FⅡ FⅠ ? A B C D C R1 ? ? ? ? ? ?? ? ?2 2 2 2 2 2 2 22 2 2? ? ? ?? ?G tg F tg C LG Fc o s s i n ( )s i n c o s ( )ⅡⅡ 圓弧面滑動 ? 當(dāng)邊坡的巖性較軟或結(jié)構(gòu)面與邊坡面傾向相反時 ， 邊坡都沿某一個圓弧面滑動 ， 而不是平面滑動 。 絕大多數(shù)土體邊坡也是圓弧面滑動 。 圓弧面滑動的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)定義為抗滑力矩與滑動力矩之比 。 ? 圓弧面滑動穩(wěn)定性 Bishop計算法 N S Si Si+1 Ni+1 Ni G ? o x ?? ?? ? ?? ??????( c o ss in ( c o s s in )Cl G tgG tg0楔體滑動 ? 楔形體滑動是常見的一種邊坡破壞形式。因?yàn)樾ㄐ误w是一個空間塊體，因此其穩(wěn)定性計算是一個比較復(fù)雜的問題。 ? 楔形體滑動模型及其穩(wěn)定性計算 A D C B H ? ? ? B D A C 面 A 面 C G N N1 N2 ?1 ?2 ? ? ? ?? ? ? ?N tg N tg C S C SG1 1 2 2 1 1 2 2sin上述計算的缺陷 ? 有關(guān)幾種邊坡滑動模式一般都只考慮滑動塊體重力的作用，而實(shí)際上研究的邊坡大多承受靜水壓力、地震力及建筑物的作用力等外加荷載。在實(shí)際評價邊坡穩(wěn)定性時都要考慮這些外加荷載的作用。 滑坡的防治措施 防治措施大致分為減滑工程和抗滑工程，減滑工程在于改變滑坡的地形、土質(zhì)、地下水等狀態(tài)?？够こ淘谟诶每够瑯?gòu)筑物來抵擋滑坡變形或滑動，這類主要制止小規(guī)模的滑坡。 防治工程 減滑工程 抗滑工程 擋土墻、抗滑樁、錨固工程、豎井樁 削坡減重 地表水排除工程 地下水排除工程 排氣工程 河道構(gòu)筑物 地表水溝 防滲工程 水平鉆孔 集水井 泄水隧道 立體排水工程 沖擊地壓的系統(tǒng)科學(xué) （ 1） 概述 沖擊地壓 :井巷或采場周圍巖體在其力學(xué)平衡狀態(tài)破壞時，由于彈性變形能突然釋放而產(chǎn)生的突然、急劇、猛烈的動力現(xiàn)象。 現(xiàn)象： 常伴有很大的響聲、巖體的震動和沖擊波，在一定的范圍內(nèi)可以感到周圍介質(zhì)的震動；有時向采空空間拋出大量的碎煤或巖塊，形成很多煤塵；有時還釋放出大量的瓦斯。常導(dǎo)致巷道支架破壞，設(shè)備移動和空間被堵塞，危害程度比一般礦山壓力顯現(xiàn)程度更為嚴(yán)重，在地下開采中易造成嚴(yán)重的自然災(zāi)害。 在我國，沖擊地壓最早于 1933年發(fā)生在撫順勝利礦。以后，隨著采深的增加和開采范圍的不斷擴(kuò)大，北京、撫順、棗莊、開灤、大同、北票、南桐等礦區(qū)的許多礦井，都先后發(fā)生和記錄了沖擊地壓。隨著開采深度的不斷增加，沖擊地壓的危害將日益突出。 （ 2） 沖擊地壓分類 沖擊地壓一般可根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)、顯現(xiàn)強(qiáng)度和發(fā)生的地點(diǎn)和位置的不同進(jìn)行分類。 （一）根據(jù)原巖（煤）體應(yīng)力狀態(tài)分類 重力應(yīng)力型沖擊地壓 構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓 中間型或重力 — 構(gòu)造型沖擊地壓 （二）根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強(qiáng)度分類 彈射、礦震、弱沖擊、強(qiáng)沖擊 （三）根據(jù)震級強(qiáng)度和拋出的煤量分級 輕微沖擊 、 中等沖擊 、 強(qiáng)烈沖擊 （四）根據(jù)發(fā)生的地點(diǎn)和位置分類 煤體沖擊 、 圍巖沖擊 （一）根據(jù)原巖（煤）體應(yīng)力狀態(tài)分類 ?構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓 : 若構(gòu)造應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過巖層自重應(yīng)力時，主要受構(gòu)造應(yīng)力的作用引起的沖擊地壓，如北票礦務(wù)局和天池煤礦發(fā)生的沖擊地壓。 ?重力應(yīng)力型沖擊地壓 : 主要受重力作用，沒有或只有極小構(gòu)造應(yīng)力影響的條件下引起的沖擊地壓，如棗莊、撫順、開灤等局發(fā)生的沖擊地壓。 ?中間型或重力 — 構(gòu)造型沖擊地壓 : 它是受重力和構(gòu)造應(yīng)力的共同作用引起的沖擊地壓。 （二）根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強(qiáng)度分類 ? 彈射 : 一些單個碎塊從處于高應(yīng)力狀態(tài)下的煤或巖體上射落，并伴有強(qiáng)烈聲響，屬于微沖擊現(xiàn)象。 ? 礦震 :它是煤、巖內(nèi)部的沖擊地壓，即深部的煤或巖體發(fā)生破壞，煤、巖并不向已采空間拋出，只有片幫或塌落現(xiàn)象，但煤或巖體產(chǎn)生明顯震動，伴有巨大聲響，有時產(chǎn)生煤塵。較弱的礦震稱為微震，也稱為“煤炮’ 。 ? 強(qiáng)沖擊 : 部分煤或巖石急劇破碎，大量向已采空間拋出，出現(xiàn)支架折損、設(shè)備移動和圍巖震動，震級在２ .3級以上，伴有巨大聲響，形成大量煤塵和產(chǎn)生沖擊波。 ? 弱沖擊 : 煤或巖石向已采空間拋出，但破壞性不很大，對支架、機(jī)器和設(shè)備基本上沒有損壞，圍巖產(chǎn)生震動，一般震級在 下，伴有很大聲響，產(chǎn)生煤塵，在瓦斯煤層中可能有大量瓦斯涌出。 （三）根據(jù)震級強(qiáng)度和拋出的煤量分級 ? 輕微沖擊 : 拋出煤量在 10t以下，震級在１級以下的沖擊地壓。 ? 中等沖擊 :拋出煤量在 10~50t，震級在 1~2級的沖擊地壓。 ?強(qiáng)烈沖擊 :拋出煤量在 50t以上，震級在２級以上的沖擊地壓 。 ? 圍巖沖擊 : 發(fā)生在頂?shù)装鍘r層內(nèi)，根據(jù)位置有頂板沖擊和底板沖擊。 （四）根據(jù)發(fā)生的地點(diǎn)和位置分類 ? 煤體沖擊 : 發(fā)生在煤體內(nèi)，根據(jù)沖擊深度和強(qiáng)度又分為表面、淺部和深部沖擊。 （ 3）沖擊地壓成因和機(jī)理 （ 1）強(qiáng)度理論 ： 發(fā)生的條件是礦山壓力大于煤體 — 圍巖力學(xué)系統(tǒng)的綜合強(qiáng)度。較堅硬的頂?shù)装蹇蓪⒚后w夾緊，阻礙了深部煤體自身或煤巖交界處的變形。由于平行于層面的摩擦阻力和側(cè)向阻力阻礙了煤體沿層面的移動，使煤體更加壓實(shí)，承受更高的壓力，積蓄較多的彈性能。在煤體夾持帶內(nèi)，壓力高、并儲存有相當(dāng)高的彈性能，高壓帶和彈性能積聚區(qū)可位于煤壁附近。一旦高應(yīng)力突然加大或系統(tǒng)阻力突然減小時，煤體可產(chǎn)生突然破壞和運(yùn)動，拋向已采空間，形成沖擊地壓 （ 3） 沖擊傾向理論 ：介質(zhì)實(shí)際的沖擊傾向度大于規(guī)定的極限值 。 這些指標(biāo)主要有：彈性變形指數(shù) 、 有效沖擊能指數(shù) 、極限剛度比 、 破壞速度指數(shù)等 。 （ 2）能量理論 ：當(dāng)?shù)V體與圍巖系統(tǒng)的力學(xué)平衡狀態(tài)破壞后所釋放的能量大于其破壞所消耗能量時，就會發(fā)生沖擊地壓。 197。 上述三種理論提出了發(fā)生沖擊地壓的三個準(zhǔn)則，即強(qiáng)度準(zhǔn)則、能量準(zhǔn)則和沖擊傾向度準(zhǔn)則。３個準(zhǔn)則同時成立，才是產(chǎn)生沖擊地壓的充分和必要條件 （ 4）沖擊地壓影響因素 （一）自然地質(zhì)因素 主要包括采深、地質(zhì)構(gòu)造及煤巖結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性等 （二）開采技術(shù)因素 開采多煤層時，任何造成應(yīng)力集中的因素，如開采程序不合理、本層回采不干凈、相鄰兩層開采錯距不合適等，均對防治沖擊地壓不利。從防治沖擊地壓的角度而言，壁式開采優(yōu)于柱式開采，旱采優(yōu)于水采，直線工作面優(yōu)于曲線工作面。煤柱和開采邊界是最主要的應(yīng)力集中因素，應(yīng)盡量避免和減少這些因素的有害影響。 （ 5）沖擊地壓預(yù)測 （一） WET法 ： 該方法是波蘭采礦研究總院提出的，用于測定煤層沖擊傾向。 WET為彈性能與永久變形消耗能之比。波蘭采礦研究總院規(guī)定：WET≥ ５為強(qiáng)沖擊傾向； 2≤WET ＜５為弱沖擊傾向； WET＜２為無沖擊傾向。該方法雖存在一些不足之處，但基本適于我國情況，可作為煤層沖擊傾向鑒定指標(biāo)之一。 （二）彈性變形法 : 它是全蘇礦山測量研究院提出的。在載荷不小于強(qiáng)度極限 80%的條件下，用反復(fù)加載和卸載循環(huán)得到的彈性變形量與總變形量之比（ K），做為衡量沖擊傾向度的指標(biāo)。當(dāng) K≥，有發(fā)生沖擊地壓的危險。 （三）煤巖強(qiáng)度和彈性系數(shù)法 :用煤巖的單向抗壓強(qiáng)度或彈性模量的絕對值，做為衡量沖擊傾向度的指標(biāo)。這種方較為簡單，經(jīng)常用作輔助指標(biāo)。其指標(biāo)的界限值須根據(jù)各礦井的試樣進(jìn)行試驗(yàn)確定 。 （四）鉆屑法 :又稱為鉆粉率指數(shù)法或鉆孔檢驗(yàn)法。它是用小直徑（ 42~45mm）鉆孔，根據(jù)打鉆不同深度時排出的鉆屑量及其變化規(guī)律，來判斷巖體內(nèi)應(yīng)力集中情況，鑒別發(fā)生沖擊地壓的傾向和位置。在鉆進(jìn)過程中，在規(guī)定的防范深度范圍內(nèi)，出現(xiàn)危險煤粉量的測值或鉆桿被卡死的現(xiàn)象，則認(rèn)為具有沖擊危險，應(yīng)采取相應(yīng)的解危措施。 （五）地音、微震監(jiān)測法 :巖石在壓力作用下發(fā)生變形和開裂破壞過程中，必然以脈沖形式釋放彈性能，產(chǎn)生應(yīng)力波或聲發(fā)射現(xiàn)象。這種聲發(fā)射亦稱地音。顯然，聲發(fā)射信號的強(qiáng)弱反映了煤巖體破壞時的能量釋放過程。這樣 ,地音監(jiān)測法的原理是 ,用微震儀或拾震器連續(xù)或間斷地監(jiān)測巖體的地音現(xiàn)象。根據(jù)測得的地音波或微震波的變化規(guī)律與正常波的對比 ,判斷煤層或者體發(fā)生沖擊傾向度。 （六）工程地震探測法 :用人工方法造成地震，觀測這種地震波的傳播速度，編制出波速與時間的關(guān)系圖，波速增大段表示有較大的應(yīng)力作用，結(jié)合地質(zhì)和開采技術(shù)條件分析，判斷發(fā)生沖擊地壓的傾向度。 （七）綜合測定法 :為了能夠更準(zhǔn)確地判斷出發(fā)生沖擊地壓的地點(diǎn)和時間，可同時采用上述兩種以上的方法，根據(jù)多因素的變化，綜合加以確定。國內(nèi)外常使用的有鉆屑法與地音探測和地質(zhì)及開采技術(shù)條件分析的綜合方法，是實(shí)用、簡易的有效方法，在我國已得到應(yīng)用。 （ 6） 沖擊地壓的防治措施 （一）降低應(yīng)力的集中程度 減弱煤層成煤層區(qū)域的礦山壓力值的方法有：超前開采保護(hù)層；無煤柱開采，在采區(qū)內(nèi)不留煤柱和煤體突出部分，禁止在鄰近層煤柱的影響范圍內(nèi)開采；合理安排開采順序，避免形成三面采空狀態(tài)的回采區(qū)段或條帶和在回采工作面前方掘進(jìn)巷道，必要時應(yīng)在巖石或安全層內(nèi)掘進(jìn)巷道，禁止工作面對采和追采。 （二）改變煤層的物理力學(xué)性能 這方面的方法主要有：高壓注水，放震動炮和孔槽卸壓等 巖爆和沖擊地壓 ? 基本定義 ? 巖爆是地下工程中的一種特殊現(xiàn)象，一般定義為在應(yīng)力集中作用下，脆性煤巖體內(nèi)積聚的彈性應(yīng)變能在外界的擾動觸發(fā)下突然釋放，致使煤巖向自由空間產(chǎn)生位移的動力現(xiàn)象。在煤炭系統(tǒng)巖爆習(xí)慣上稱為沖擊地壓。它是煤炭、冶金、水電及鐵道等地下工程中重大災(zāi)害之一。 ? 危害 ? 自 1738年英國某錫礦首次發(fā)生巖爆以來，在世界范圍內(nèi)已有 20多個國家發(fā)生過巖爆現(xiàn)象，據(jù)煤炭系統(tǒng)不完全統(tǒng)計，到 1995年底，我國已有35對礦井累計發(fā)生 2022余次巖爆事故，造成數(shù)以百計的人員傷亡，巷道破壞達(dá) 20多萬米。 采礦開挖引起的礦山壓力災(zāi)害 液壓支架立柱缸體爆裂、鼓肚、彎曲、損壞。 安全閥開啟 老虎臺礦 巖爆的機(jī)理和產(chǎn)生的原因 ? 各類巖爆的最終表現(xiàn)形式都十分相似，但由于應(yīng)力環(huán)境、采動影響、巖體力學(xué)性質(zhì)及擾動特征的復(fù)雜性，造成巖爆產(chǎn)生的成因及機(jī)理尚不十分明確。 ? 目前的研究多集中在巖爆發(fā)生的準(zhǔn)則方面 ， 相繼形成了強(qiáng)度理論 、 能量理論 、失穩(wěn)理論 、 沖擊傾向理論等 ， 巖爆發(fā)生以后巖塊的動力行為 ， 完全按照運(yùn)動學(xué)的方程來分析 。 強(qiáng)度理論 ? 強(qiáng)度理論認(rèn)為在開掘或采動過程中，在采場和巷道周圍形成應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到巖石強(qiáng)度時，脆性巖石就突然破壞形成巖爆。 ? 近代的強(qiáng)度理論引入系統(tǒng)的觀點(diǎn)，以巖體 圍巖系統(tǒng)作為研究對象，認(rèn)為巖體的承載能力應(yīng)該是巖體和圍巖系統(tǒng)的綜合強(qiáng)度，當(dāng)巖體承受的應(yīng)力大于或等于巖體 圍巖系統(tǒng)強(qiáng)度時，就發(fā)生巖爆。巖爆發(fā)生的強(qiáng)度準(zhǔn)則 ? 強(qiáng)度理論在判別巖爆時 ， 具有簡單 、 直觀 、 容易應(yīng)用的特點(diǎn) ， 但它對巖爆的動力學(xué)特征描述不夠 ， 而且不能反映巖爆的時間特征 ?，F(xiàn)場資料表明：許多地下工程巖體承受的應(yīng)力超過它強(qiáng)度時 ， 雖然已進(jìn)入了軟化階段 ， 但多數(shù)并未發(fā)生巖爆現(xiàn)象 。 這從側(cè)面說明了強(qiáng)度理論的局限性 。 ? ? ?? *能量理論 ? 能量理論從能量轉(zhuǎn)化的角度來分析巖爆的成因，該理論認(rèn)為巖體 圍巖系統(tǒng)在力學(xué)平衡狀態(tài)下破壞所釋放的能量大于所消耗的能量時，即形成巖爆?？紤]了巖爆能量動態(tài)過程，巖爆的能量準(zhǔn)則可表示為： ? 能量理論只說明了巖體 圍巖系統(tǒng)在力學(xué)平衡狀態(tài)時，釋放的能量大于消耗的能量，巖爆就發(fā)生，但沒有闡明平衡狀態(tài)的力學(xué)性質(zhì)和破壞條件，特別是圍巖釋放能量的條件，因此巖爆的能量理論缺乏必要條件。 ? ?dWdtdWdtdWdtR ED?? 1沖擊傾向理論 ? 一般容易發(fā)生巖爆的巖體具有同樣的物理力學(xué)特征 ，這種產(chǎn)生沖擊破壞的能力稱為沖擊傾向 ， 它是巖爆產(chǎn)生的必要條件 。 當(dāng)巖體介質(zhì)的沖擊傾向度大于規(guī)定的極限值時 ， 就可能發(fā)生巖爆 。 這些沖擊傾向的指標(biāo)包括：彈性變形指數(shù) 、 有效沖擊能指數(shù) 、 極限剛度比 、破