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煤矿专业术语和概论


1 这里都是一些概念上的东西.不过很有用. 2 回采工作面 在煤层或矿床的开采过程中, 一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面 或简称为采场 .赋存在煤层之上的岩层称为顶板或称为上覆岩层,位于煤层下方的岩层称 为底板. 一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶. 它通常由具有 一定稳定性且易于随工作回术放顶而垮落的页岩,砂页岩或粉砂岩等岩层组成.

3 岩石 岩石是组成地壳的基本物质, 由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而成. 为 与自然状态下的岩体有所区别,多数岩石力学文献中,岩石是指从岩体中取出的,尺寸不大 的块体物质,有时又称岩块.岩石按不同的标准可分为不同类型,常见的分类有成因,矿物 颗粒间的结合特征,岩石力学强度和坚实性. 4 雷管 雷管是爆破工程的主要起爆材料, 它的作用是产生起爆能来引爆各种炸药及导爆索, 传爆管. 雷管分为火雷管和电雷管两种. 煤矿井下放炮均采用电雷管. 电雷管分为瞬发电雷管和延期 电雷管.而延期电雷管又分为秒延期电雷管和毫秒延期电雷管. 5 莫尔强度理论 莫尔于 1900 年提出了莫尔强度理论,认为材料发生破坏是由于材料的某一面上剪应力达到 一定的限度, 而这个剪应力与材料本身性质和正应力在破坏面上所造成的摩擦阻力有关. 即 材料发生破坏除了取决于该点的剪应力, 还与该点正应力相关. 这是目前岩石力学中应用最 广泛的理论.岩石沿某一面上的剪应力和该面上的正应力理论可表述为三部分.一,表示材 料上一点应力状态的莫尔应力圆,二,强度曲线,三,将莫尔应力圆和强度曲线联系起来, 建立莫尔强度准则. 6 原岩应力 地壳中由于没有受到人类工程活动(如矿井开掘巷道等)的影响的岩体称为原岩体,简称原 岩.存在于地层中示受工程扰动的天然应力为原岩应力,也称为岩体初始应力,绝对应力或 地应力. 天然存在于原岩内而与人为因素无关的应力场称为原岩应力场. 原岩应力的形成主 要与地球的各种动力运动过程有关,包括:板块边界受压,地幔热对流,地球内应力,地心 引力,地球旋转,岩浆侵入和地壳非均匀扩容等.此外,原岩体内温度不均匀,水压梯度变 化, 地表被剥蚀或其他物理化学作用也能影响岩体内应力的大小与分布状态. 由地心引力引 起的应力场称为自重应力场, 地壳中任一点的自重应力等于单位面积的上覆岩层的重量. 由 于地质构造运动而引起的应力场称为构造应力场, 构造应力与岩体的特性, 以及正在发生过 程中的地质构造应力场是原岩应力场的主要组成部分. 由于原岩应力场是分析开采窨周围应 力重新分布的基础,研究岩体的初始应力状态,为分析开挖岩体过程中岩体内部应力变化, 合理设计巷硐支护提供依据.

7 裂纹扩展的应力准则 格里菲斯强度理论的应力准则与库仑-莫尔准则在破坏机理上的认识是不同的.后者认为破 坏主要是压剪破坏,即使有拉伸破坏,也是发生在有拉应力作用的情况,而前者则认为不论 材料处于何种受力状态,本质上都是由于拉应力引起破坏的.如图 A 所示,如果垂直于裂 隙的拉应力为岩石内的主应力,则裂隙端部就会产生一个其值可能是该主应力几倍的拉应 力.如果主应力为平行于裂隙的压应力,则裂隙边界上的 A 点也会扩张如图 B.如果岩石 试件中的微裂隙与城市应力成一定角度且处于复杂应力状态, 则裂隙端部就会出现应力集中 而使原有裂隙扩展如图 c.所有这些应力集中,都是靠近裂隙尖端处应力值达到该点材料的 抗拉强度时,才会从这个裂隙端部开始扩展至破裂.因此,脆性破坏不是剪切而破坏,而是 由于拉伸而破坏的.格里菲斯在研究这个问题时,假定岩石内部裂隙都看做是长度相当,形 状相似的扁平椭圆孔, 并将它作为半无限弹性介质中单个孔洞的平面应力问题来处理, 在忽 略中间主应力的影响下, 根据对椭圆孔的应力分析可得出裂纹扩展应力准则, 也称拉应力准 则. 8 裂纹扩展的应力准则 相关图

9 岩体 20 世纪 50 年代,国内外学者注意到,岩石与大范围天然岩体的力学性质有很大差别.概括 来说,天然岩体与实验室内制作的岩石试件(岩 石)有显著不同: (1)岩体赋存于一定地 质环境之中,地应力,地温,地下水等因素对其物理力学性质有很大影响,而岩石试件只是 为实验室 实验而加工的岩块,已完全脱离了原有的地质环境. (2)岩体在自然状态下经历 了漫长的地质作用过程,其中存在着各种地质构造和弱面,如 不整合,褶皱,断层,节理, 裂隙等等. (3)一定数量的岩石组成岩体,且岩体无特定的自然边界,只能根据解决问题的 需要来圈定范围.根 据上述特征,将岩体定义为地质体的一部分,并且是由处于一定地质 环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体,也可以看成是由结构 面所包围的结构 体和结构面共同组成的. 10 结构体 结构体(structural element)指岩体中被结构面切割围限的岩石块体.它不同于岩块的概念.结 构体的规模取决于结构面的密度, 密度愈小, 结构体的规模愈大,与结构面对应,划分为五级. 常用块度模数(单位体积内的Ⅳ级结构体数) 或结构体体积来表示结构体规模. 结构体常 见的形状: 柱状,板状,楔形,菱形 ,见下图 11 岩体整体与块状结构 主要为均质,巨块状岩浆岩,变质岩,巨厚层,厚层沉积岩,正变质岩,块状岩浆岩,变质 岩;主要结构形状为巨块状,块状,柱状;以原生构造节理为主,只具有少量贯穿性较好的

节理裂隙,多呈闭合型,裂隙结构面间距大于 0.7m,一般不超过 1~3 组,无危险结构面组 成的落石掉块,偶有少量分离体.整体性强度高,结构面互相牵制,岩体稳定,可视为均质 弹性各向同性体, 可能发生的岩土工程问题为不稳定结构体的局部滑动或坍塌, 深埋洞室的 岩爆. 12 岩体层状结构 主要为多韵律的薄层及中厚层状沉积岩,副变质岩;主要结构形状为层状,板状,透镜体; 有层理,片理,节理,常有层间错动.接近均一的各向异性体,其变形及强度特征受层面及 岩层组合控制,可视为弹塑性体,稳定性较差,可能发生的岩土工程问题为不稳定结构体可 能产生滑塌,特别是岩层的弯张破坏及软弱岩层的塑性变形 13 岩体碎裂状结构 主要为构造影响严重的破碎岩层;主要结构形状为块状;断层,断层破碎带,片理,层理及 层间结构面较发育,裂隙结构面间距 0.25~0.5m,一般在 3 组以上,由许多分离体形成.完 整性破坏较大, 整体强度很低, 并受断裂等软弱结构面控制, 多呈弹塑性介质, 稳定性很差, 可能发生的岩土工程问题为易引起规模较大的岩体失稳,地下水加剧岩体失稳. 14 岩体散体状结构 要为构造影响剧烈的断层破碎带,强风化带,全风化带;主要结构形状为碎屑状,颗粒状; 断层破碎带交叉,构造及风化裂隙密集,结构面及组合错综复杂,并多充填粘性土,形成许 多大小不一的分离岩块.完整性遭到极大破坏,稳定性极差,岩体属性接近松散体介质,可 能发生的岩土工程问题为易引起规模较大的岩体失稳,地下水加剧岩体失稳 15 岩体中弹性变形能 地下岩体处在复杂和强烈的自重应力和构造应力场中.地下赋存的煤层或岩层在应力作用 下,体积和形状发生变化产生变形,这种变形是外力做功的结果.岩体受外力作用而产生弹 性变形时,在岩体内部所储存的能量,称为弹性应变能.在弹性范围内外力缓慢地作用时若 不考虑能量损耗,根据能量守恒原理,外力做的功将全部以应变能的形式储存在弹性体内. 因此, 处于强烈原岩应力作用下的岩体, 可能储存有巨大的弹性能. 弹性体的变形是可逆的. 采掘活动改变原岩的应力状态, 一旦解除了在原岩体中作用的应力. 岩体在恢复变形的过程 中,将释放出全部的变形能而对外做功,伴生出一系列的矿山压力现象. 16 围岩 在岩石地下工程中,由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体. 17 石门 与地面不直接相通的水平巷道, 其长轴线与煤层直交或斜交的岩石平巷称为石门, 为开采水 平服务的石门称主要石门,为采区服务的石门称采区石门

18 煤门 在厚煤层内,与煤层走向直交或斜交的水平巷道,称为煤门. 19 硐室 空间三个轴线长度相差不大且又不直通地面的地下巷道,如绞车房,变电所,煤仓等. 20 立井 立井又称竖井,为直接与地 面相通的直立巷道.专门或主要用于提升煤炭的叫做主井;主 要用于提升矸石,下放设备器材,升降人员等辅助提升工作的叫做副井. 21 采煤系统 回采巷道的掘进一般是超前于回采工作进行的. 它们之间在时间上的配合以及在空间上的相 互位置关系,称为回采巷道布置系统,也即采煤系统. 22 采煤工艺 由于煤层的自然条件和采用的机械不同, 完成回采工作各工序的方法也就不同, 并且在进行 的顺序, 时间和空间上必须有规律地加以安排和配合. 这种在采煤工作面内按照一定顺序完 成各项工序的方法及其配合,称为采煤工艺.在一定时间内,按照一定的顺序完成回采工作 各项工序的过程,称为采煤工艺过程. 23 斜巷 不直通地面且长度短的倾斜巷道,用于行人,通风,运料等,此外,溜煤眼和联络巷有时也 是倾斜巷道. 24 斜井 与地面直接相通的倾斜巷道, 其作用与立井和平硐相同. 不与地面直接相通的斜井称为暗斜 井或肓斜井,其作用与暗立井相同. 25 采煤方法 根据不同的矿山地质及技术条件, 可有不同的采煤系统与采煤工艺相配合, 从而构成多种多 样的采煤方法.如在不同的地质及技术条件下,可以采用长壁采煤法,柱式采煤法或其他采 煤法,而长壁与柱式采煤法在采煤系统与采煤工艺方面差别很大.由此可以认为:采煤方法 就是采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的相互配合. 但两者又是互相影响和制 约的.采煤工艺是最活跃的因素,采煤工具的改革,要求采煤系统随之改变,而采煤系统的 改变也会要求 采煤工艺做相应的改革.事实上,许多种采煤方法正是在这种相互推动的过

程中得到改进和发展,甚至创造了新的采煤方法. 本 文 出 自 中 国 煤 矿 论 坛 址:http://www.zgmklt.com/viewthread.php?tid=1944

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