围岩压力的影响因素

围岩压力的影响因素（精选10篇）

围岩压力的影响因素 第1篇

随着城市规模的扩大、人口数量的增长, 城市交通拥堵问题愈来愈严重, 这就强烈要求人类加大对地下空间的利用, 地下空间成为缓解交通压力、加快城市化进度的有效手段。 目前, 我国在地下空间利用方面 (特别是地铁建设方面) 不断加大力度, 地铁将是我国21世纪地下空间利用的重点。

地铁隧道大多属于浅埋的地下结构, 上覆土层一般不能形成稳定的压力拱, 形成开挖面后的隧道顶板围岩大多数会产生比较大的沉降, 严重的围岩甚至会出现垮塌、岩爆等现象。 特别是浅埋强风化地铁隧道周围的围岩通常处于节理密集和非常破碎的状态之中, 与松散地层十分相似, 此时隧道的支护就尤其重要, 并且具有一定的难度, 一直以来制约着地铁隧道建设的进一步发展。

1国内外研究现状

80多年前, 普氏通过对均质松散体的研究, 得出了地层压力的计算方法, 其中假设条件是岩石是松散体, 并用一个似摩擦系数对岩体之间复杂的联系进行描述。 虽然这种方法过于粗糙, 但是这种方法简单易行, 直到现在还经常使用着。

随着研究的深入, 隧道支护理论逐渐产生了两大派系, 一个是把地层视为松散构造的松动压力理论学派, 另一个是将地层视为连续体的粘、弹、塑性理论学派。

近几十年来, 随着计算机技术的进步而逐渐发展起来的数值分析方法, 在隧道工程中起着越来越大的作用。 在应用计算机进行数值模拟分析时, 人们常采用连续介质力学方法 (如有限元法、有限差分法等) 和非连续介质力学方法 (如块体单元法、离散元法等) 来解决隧道围岩的稳定性问题。 数值分析具有易于改变参数、快捷、便利、成本低、 模拟性强、可以反复计算等优点。

2地铁隧道施工引起地表变形的基本原因

(1) 临空面土体的位移。 当盾构机掘进时, 临空面土体受到的支护应力可能大于或者小于原始侧压力, 临空面上前方的土体会隆起或者下沉;

(2) 土体被挤入盾尾空隙。 当盾构法隧道的首次衬砌离开盾尾后, 在隧道开挖面和衬砌外形成一个环形的空隙, 土体将向着一个空隙产生移动, 因此引起地面的沉降;

(3) 土体与衬砌之间的相互作用, 地表沉降是土体与衬砌之间相互作用的综合表现;

(4) 受扰动土体的再固结, 尤其是在饱和软土地层中;

(5) 改变了推进的方向。

3隧道围岩稳定性的影响因素

围岩稳定性是指地下洞室 (包括隧道) 开挖之后, 在无支护的情况下围岩的自稳能力, 其中包括围岩的变形和破坏两个方面。

以性质来分类, 基本上可以分为两大类:第一类属于自然因素, 如岩块的变形性质等;第二类属于人为因素, 如施工方法、形状、支护措施、尺寸等。

3.1岩块的变形性质

外载荷作用下, 岩块将产生变形, 变形随着载荷的增加而增加, 当载荷大于等于某一限值时, 将导致岩块破坏。 与普通材料类似, 岩块变形也有弹性变形、塑形变形和流变变形之分, 但是由于岩块的复杂性, 从而岩块变形性质也比普通材料要复杂得多。

3.1.1 单轴压缩条件下岩块变形性质

1) 连续加载下的变形性质

(1) 在单轴连续加载条件下, 对岩块试件进行试验时, 可获得各级载荷下的轴应变εL和横向应变εd, 且其体积应变εv为:

εv=εL+εd

可将岩块变形过程划分成以下阶段:

1孔隙裂隙压密阶段 (图1, OA段) 在该阶段, 试件中结构面或微裂隙随着载荷的增加而逐渐闭合, 岩石被压密, 逐渐形成早期的非线性变形。 这个阶段对裂隙性岩石来说比较明显, 而对少裂隙的坚硬岩石则不明显或者不显现。

2弹性变形至微破裂稳定发展阶段 (图1, AC) 这一阶段的曲线近似呈直线关系, 而曲线开始 (AB段) 基本为直线, 随着应力的增加而逐渐变为曲线 (BC段) 。 弹性变形阶段 (AB段) 不仅应变与应力成正比例关系, 而且基本表现为可恢复的弹性变形, 微破裂稳定发展阶段 (BC段) 的变形主要是塑性变形, 试件内开始逐渐出现新的微破裂, 并随应力的增加, 微破裂逐渐发展。 随着微破裂的出现, 试件体积压缩速率逐渐减缓, 曲线偏离原来直线而向纵轴方向弯曲。

3非稳定破碎发展阶段 (图1, CD段) 进入这一阶段后, 应力集中效应逐渐显著, 即使应力保持不变, 破碎现象仍会不断地发展, 并在其中一些薄弱部位首先发生破坏, 应力重分布, 其他部位也逐渐破坏, 直至试件完全破坏。 试件由体积压缩转变为扩容。

4破坏后阶段 (图1, D点以后阶段) 岩块出现宏观断裂面, 岩块变形主要表现为沿着这个断裂面进行滑移, 试件的承载能力随着变形的增大而迅速下降, 但是并没有降到零, 即破裂的岩石仍然有少部分的承载能力。

(2) 峰值前岩块的变形特性

根据米勒曾经对28种岩石的试验成果, 将岩块峰值前的应力-轴向应变曲线分为以下6类:

类型Ⅰ:变形特性近似为直线, 直到突然发生破坏, 特别是坚硬、 极坚硬的岩石容易出现这类变形特性。 类型Ⅱ:初始为直线段, 至末端则出现屈服段 (即曲线段) , 特别是较坚硬且少裂隙的岩石容易出现这类变形特性。 类型Ⅲ:初始为上凹曲线, 然后逐渐变为直线, 直到突然发生破坏, 特别是坚硬而有裂隙发育的岩石容易出现这类变形特性。 类型IV:中间部分很陡的“S”形曲线, 特别是某些坚硬变质岩容易出现这类变形特性。 类型V:中间部分较缓的“S”形曲线, 特别是某些压缩性较高的岩石容易出现这类变形特性。 类型VI:初始为一直线段, 然后就出现不断增长的塑形变形和蠕变变形, 特别是某些蒸发岩和极软岩容易出现这类变形特性。

2) 循环载荷条件下的变形性质

当在同一荷载下对岩块进行加载和卸载时, 如果卸载点P的应力小于岩石的弹性极限A, 则卸载曲线将沿加载曲线回到出发点, 即弹性恢复 (图3) ;如果卸载点P的应力大于岩石的弹性极限A, 则卸载曲线将偏离原来的加载曲线, 也不再回到出发点, 变形除了弹性变形外, 还出现了塑性变形 (图4) 。

在反复加载和卸载的条件下, 进行变形试验, 得到如图5所示的应力-应变曲线。 由图可以得到以下结论: 1逐级一次循环加载条件下, 其应力-应变曲线的外包线与连续加载条件下的曲线基本一致[图5 (a) ], 说明加载和卸载过程没有改变岩块变形的基本特性, 这种现象也称为岩石记忆;2每次加载和卸载曲线都不重合, 并且围成一个环形, 称为回滞环;3当应力在弹性极限以上某一个较大值下进行反复加载和卸载时, 由图5 (b) 可见, 曲线随着反复的加载和卸载次数的逐渐增加而逐渐变陡, 回滞环的面积逐渐变小, 残余变形逐渐增加, 岩块的总变形等于各次循环产生的残余变形之和。

3.1.2三轴压缩条件下岩块变形性质

以往的试验研究表明:在有围压作用的条件下, 岩石的变形性质与单轴压缩时有较大的差别。 图6和图7为大理岩和花岗岩在不同围压大小条件下的曲线。 由图可知:首先, 破坏前随着围压的增大, 岩块的应变也逐渐增大;其次, 随着围压的增大, 岩块的塑性也逐渐增大, 并且由脆性逐渐转化成延性。 如图6所示的大理岩, 在围压为零或较低的情况下, 岩石呈现脆性状态;当围压增大至50MPa时, 岩石表现出由脆性向延性转化的过渡状态;围压增大至68.5MPa时, 表现出延性流动状态;当围压增大到165MPa时, 试件承受力随着围压的增大, 出现应变硬化现象。 这说明围压对岩石力学性质起着关键的作用, 通常把岩石由脆性转化为延性的临界围压称为转化压力。 图7所示的花岗岩也有近似的特性。

3.2 岩块的强度性质

3.2.1单轴抗压强度

1) 单轴抗压强度的确定

在单向压缩的情况下, 岩块所能够承受的最大压应力即单轴抗压强度, 也可以称为抗压强度。 抗压强度的测试方法比较简单, 并且与剪切强度和抗拉强度之间存在着一定的比例关系, 因此可以借助抗压强度大致估算出其他强度参数。

使用标准试件在单轴压力机上施加轴向载荷, 直到试件破坏所获取的强度即为岩块的抗压强度。 例如设试件已经被破坏, 则岩块的单轴抗压强度为:

式中, σc为单轴抗压强度, MPa;pc为荷载, N;A为横截面面积, mm2。

2) 单轴抗压强度的影响因素

(1) 加工精度和试件的几何形状;

(2) 加载速率;

(3) 端面条件;

(4) 湿度和温度;

(5) 层理结构。

3.2.2三轴压缩强度

试件在三向压应力共同作用的条件下所能够抵抗的最大轴向应力, 称为岩块的三轴压缩强度。 在一定的围压大小条件下, 对试件进行的三轴压缩试验时, 岩块的三轴压缩强度 σ1m为:

根据一组标准试件 (4个以上) 进行试验得到的三轴压缩强度σ1m、 对应的 σ3和单轴抗拉强度 σt。 在 σ-τ 坐标系中可以得到一组破坏应力圆和其公切线, 就得到了岩块的强度包络线 (图8) 。

试验研究显示, 在围压变化比较大的情况下, 岩块的强度包络线通常表现为一条曲线, 而在围压不大的情况下, 岩块的强度包络线通常近似表现为一条直线 (图9) , 因此, 可以得到岩块强度参数 σ1m、C、覫与围压 σ3之间的关系式为:

化简后得到:

利用式 (2) , 推得下列公式:

根据式 (2) ~式 (6) , 如果已知其中任意两个参数, 就可以得到岩块强度其他的参数。

试验研究显示, 岩块的三轴压缩强度的影响因素有围压、空隙压力、岩块本身的性质、温度、湿度、试件的形状大小等。 特别是矿物的成分、结构、微结构面发育情况及其相对于最大主应力的方向和围压的影响尤为显著。

3.3岩体的结构特征

岩体的结构特征可以采用岩体的破碎或者岩体的完整性来表示, 在一定程度上它反映出了岩体受到地质构造作用的程度。 在近代围岩分类标准中, 已经把岩体的破碎程度或者岩体的完整性作为分类的基本指标之一。 破碎程度在某种程度上面反映出了岩土体在地质构造运动过程中受到的破坏作用的程度, 岩土体越破碎则隧道越不稳定, 越容易发生垮塌等现象。

3.4结构面性质和空间的组合

对于地下洞室来说, 围岩中仅仅存在单一的结构面, 一般不会影响地下洞室的稳定性。 只有当地下洞室轴线与结构面之间的关系不利时, 或者出现大于等于两组的结构面时, 才可能出现坠落的分离岩体。 因此, 在围岩分类中, 可以用如下的5个方面来研究结构面对地下洞室稳定性影响的大小:

(1) 结构面的成因及其发展史;

(2) 结构面的平整、光滑程度;

(3) 结构面的密度及组数;

(4) 结构面的规模及方向;

(5) 结构面的充填物质情况。

3.5初始应力状态

自重应力和构造应力构成了岩体的初始应力状态。 初始应力往往会影响洞室开挖之后的稳定性。 地下工程的岩体失稳主要是开挖过程中引起应力重分布超过围岩自身的强度或者引起围岩的变形过大, 而应力重分布是否达到限定值与初始应力场的方向和量值有关。 地下洞室轴线的选择通常与水平最大主应力方向平行用来改善地下洞室周边的应力状态, 从而提高围岩的稳定性。

3.6地下水

地下水对地下洞室围岩稳定性的不利作用主要体现在以下4个方面:

(1) 渗压梯度;

(2) 润滑作用;

(3) 软化作用;

(4) 泥化作用。

3.7特殊地质条件

当地下工程穿越特殊地质条件时, 围岩稳定性的维护就更加困难, 此时的岩层松散破碎, 邻近地带的岩层节理裂隙比较发育, 地下水情况往往也比较复杂, 再加上地应力比较大, 就会出现强烈的地压现象。 强挤压的断层破碎带、紧密褶皱带和较宽的张性断裂带以及几条断层交会的地带, 是工程中常见的不良地质地段。

3.8工程施工影响

施工因素主要是指隧道的规模、施工方法、方位、支护形式、施工方法及其他工程活动的影响等等。 一般的支护方法有注浆法、超前支护、锚喷支护、锚喷网联合支护等等, 选择正确的支护方法和支护参数对于隧道围岩的稳定有着关键性的作用。

参考文献

[1]邵伟.地铁隧道围岩稳定性分析与锚注支护研究[D].山东:山东科技大学, 2008.

[2]李岩, 牛洪涛.盾构型地铁区间隧道围岩稳定性位移分析方法[J].陕西建筑, 2009 (165) :44-47.

[3]王勇.半岩半土隧道围岩稳定数值模拟分析[D].江苏:江苏科技大学, 2012.

[4]刁鹏.北京某地铁线路隧道稳定性研究[D].吉林:吉林大学, 2014.

[5]夏恩明.城市地铁隧道围岩稳定性研究[D].重庆:重庆大学, 2012.

[6]刘波.地铁隧道围岩监测与有限元模拟[D].辽宁:辽宁工程技术大学, 2009.

[7]徐超.基于颗粒流法的饱和砂层隧道围岩稳定性研究[D].广东:广东工业大学, 2014.

精神科护士工作压力影响因素及对策 第2篇

职业性质的工作和环境是影响护士心理健康的重要因素，由于精神科护士职业的特殊性，决定了其工作具有较高的应激危险性，工作难度大，应激强度高，易引发心理问题。因此，了解影响精神科护士的心理压力，更好地促进精神科护理的持续发展。1 工作压力产生及表现 1.1 社会因素

1.1.1 社会心理支持不足

由于传统观念的影响，无论在医院内部还是社会上仍存在轻视护理工作的现象，加上人们对精神卫生工作认识的不足，对精神科病人存在偏见甚至歧视和排斥，在精神病医院工作的护士同样也存在一种被歧视的感觉；同时工作环境差、医疗设备简陋、非护理性工作多，认为护士就是简单的给病人输液、发药，对精神科护理工作存在误解未得到社会和病人家属的认可和尊重，挫伤了护士的工作热情，使其感觉前途渺茫、无成就感，产生自卑、消极、悲观心理。

1.1.市场经济的影响

在市场经济的影响下，与效益好、收入丰厚的一些综合医院相比，精神科护士的工资及福利待遇低，超负荷的劳动强度得不到相应的报酬，经济收入与所承受的高风险不成比例，使其产生失衡感。

1.1.3

工作职位竞争的压力

随着医院人事制度的改革和医疗卫生技术的飞速发展，由于下岗或转岗问题的存在，且呈逐渐上升趋势，护士的竞争意识增强，精神科护理范围也在不断扩展，知识相互渗透。护士的学历和技术水平不能满足护理模式转变的需要，迫使护士在完成紧张的工作之外，还要努力学习新知识、新技能，以适应工作需要；晋升、晋级等给护士带来了机遇和挑战，也使护士长期处于高度压力工作状态，心理负担加重。

1.2.1工作环境及服务对象的特殊性

精神科护士从事高风险、高强度的工作，是一种处于特殊领域中从事护理工作的群体。有关文献报道，精神科护士遭受病人的攻击率为98.47%，既要提防被病人攻击，还要防止病人发生意外；精神科病人多不能正常表达躯体感受，在妄想支配下易发生自杀、伤人、潜逃事件；再加上精神科病人长期服用抗精神药物，各脏器受到不同程度的损害，病人突然死亡，也给护士造成了许多心理压力。

1.2.2客观形势使护士产生压力

医院要在日益激烈的医疗市场竞争中求得生存与发展，护理管理者必须高标准、高要求。当精神科病人思维及行为紊乱、治疗护理不合作时，护士应及时采取保护性约束及强迫性治疗。由于病人家属缺乏精神卫生知识，对护理行为不认可，使医疗纠纷投诉增加；再加上举证责任倒置，更增加了医院的压力，迫使护士在进行护理操作时必须恪尽职守、精心细致。由于各种客观和主观因素的影响，使护士在工作中经常受到挫折，易产生紧张、焦虑等心理问题，一旦出现难以避免的事件、面对社会及家人的不理解，护士精神科护士产生更加严重的疲惫心理。1.3

人际关系

1.3.1

护患关系

由于精神科病人大多存在自知力缺失，否认自身疾病，依从性差。护士在护理精神科病人时强制进行，护患冲突明显增多，护士常遭到言语辱骂或暴力攻击。另外，由于看病贵、看病难等问题也导致护患关系紧张，护士既要完成必要的技术性工作和繁重的生活护理，还要保证病人的安全，这种包括心理、生理和文化照顾在内的全面护理，需要护士付出更多的劳动和精力，高强度的工作压力会影响护士的身心健康。

1.3.医户关系

医生是医院的主体，部分医院出台各项制度，医生具有绝对优势，护士的贡献未被社会完全承认。甚至有个别医生不尊重护士，挫伤了护士的积极性，使其不能从工作中体会到自我价值及满足感和成就感，导致其心理不平衡，产生悲观、失望、抑郁心理，从而影响医护间的密切配合和护理质量的提高。1.个人因素 1.4.1

心理健康知识缺乏

多数护士上岗前未接受过专门的心理健康知识培训，不善于运用心理学知识进行自我平衡、调节和完善，造成对心理的易感状态，内心矛盾加剧，人际关系紧张、心理问题躯体化；再加上对精神病症状知识掌握不好，对病人产生厌倦、恐惧心理，使其产生较大的压力。

1.4.2

角色冲突带来的压力

护士在工作和家庭中扮演者着多种角色，例如：对夫妻关系、子女、老人赡养、经济问题等处理不当，易使护士产生心理压力；同时，护士还承受着因月经、怀孕、分娩、更年期等生理变化而带来的心理问题，特别是精神科护士在妊娠期间担心躁动病人带给自身的不安全，且其家人也不支持，使护士产生更多的压力；再者有些护士担心自身健康可引发焦虑情绪，增加心理负担。2

对策

应对是人们对压力源的适应性反应，是对内部或外部的调整或解决。国内学者调查显示，当护士面对职业压力时采取积极应对方式可以缓解情绪衰竭。由此可见，勇于面对并解决问题能有效地预防和解决护士的工作疲溃感，不是单纯的个人压力问题，而是个人、社会与职业因素相互作用的结果，必须进行以下3个方面的综合干预。2.1

个人层面

2.1.1

注重自我内部调节

精神病区环境特殊、工作压力大、护士应调整心态，加强修养，努力学习心理学和行为学知识，提高自己面对不良刺激时的心理承受能力，学会自我疏导、自我调节技巧。同时，护士对护理工作应有清醒的认识，护理服务需要艰辛的付出，在工作环境中善于与病人沟通，密切观察病情，吸取经验教训，尽可能的减少压力因素的干扰。当产生负性情绪又没法调解时，要积极寻找正确的途径和方式宣泄，并寻求支持，主动向同事、家人、亲朋好友倾诉，参加各种娱乐活动，以释放和调节情绪，保持稳定心态。正确处理工作、学习、生活方面的关系，增强自信心，培养健全的个性，建立良好的行为模式，努力适应工作环境。

2.1.2

提高业务素质

精神科护理是一门研究人类行为理论的科学，随着精神科护理范围的扩展，精神科护士的角色越来越多，现行的以“病人为中心”的护理模式要求护士从生理、心理、社会、文化等方面进行全方位的护理。因此，精神科护士应自觉提高自身业务素质，掌握精神医学知识、精神科护理知识和丰富的边缘学科知识。在专业方面要拥有自信心，取得病人的信任，减少紧张、焦虑情绪，改变社会对精神科护士的看法，维护尊严。

2.1.3

提高职业道德素质

精神科病人由于大脑机能失调，护士要正确的对待其言行，勿以道德标准衡量，对病人持友善、宽容、诚恳、希望、接纳的态度，应用沟通交流技巧，与病人建立良好的治疗性关系。2.2

组织层面

2.2.1

完善病区安全设施及科室人员配置

为解决精神科护士存在的心理问题，首先要完善病房的安全设施，病房内设独立的医护人员通道，定期进行环境安全检查；同时，医院管理都要尽量保障精神科护理人员配备，改善超负荷的工作状态；合理、有序的安排班次，保证中班、夜班双班制，对重症病房加强人员配置及环境设置，充分考虑精神科病人和工作人员的安全，保障护士及病人的人身安全。

2.2.2

重视风险意识，法律意识教育

临床护士更多考虑尽快解决病人健康的根本问题，而忽视了潜在的法律问题。因此，护理部要组织护士学习《理疗事故处理条例》，《护士条例》等，让其认清自己的义务及病人的权利，是护士对每个护理行为可能产生的法律关系及后果要有预见性，并认真观察病情，及时准确地记录病人的病程。让护士学法、懂法、守法，自觉执行各项规章制度，规范自己的护理行为，充分保障自己和病人的合法权益，保证护理质量。

2.2.3

注重职业防护，减少职业性危害

护理管理者应高度重视精神科护士的职业防护问题，制定切实可行的科学管理方法，明确客观存在的有害因子。为不合作病人进行治疗时，应对其进行适当保护，并严格遵守操作规程，在保证病人有效治疗的同时，尽可能的避免医护人员受到伤害；对妊娠期护士尽量给予照顾，解除其后顾之忧；组织护士学习简单的防身术及病人的沟通技巧，提高精神科护士应对突发事件的能力；培养精神科男护士，有效地应对护理工作中的突发事件，消除恐惧感和盲目性，减轻工作风险所带来的心理压力。2.2.4

管理者和同事应给予支持

发生护理缺陷事故和遭受病人攻击后，精神科护士心理压力很大，此时管理者应及时通过支持、鼓励的方式，促进精神科护理群体的发展。有研究表明，医院的方针政策、组织氛围、管理者和同事的支持均对护士职业压力有所影响，能够预防或缓解职业倦怠。管理者在日常管理中要充分体现“以人为本”的精神，理解、关心、爱护护士，同时还要正确运用激励机制，鼓励护士参与管理，并侧重正性激励；另一方面要做好负性激励因素的宣传教育和引导，使护士从根本上认识到医院发展和自我提高的必然需要。对缺陷事故的事后调查，要从指责犯错误的个体转变为视错误为促进安全性的机会。通过系统分析事件，信息共享，达到提高护士警觉性，避免类似事件再次发生的目的。2.社会层面

争取社会的理解和支持，营造融洽的工作氛围。社会支持是指在应激状态下，个体受到来自社会、家庭等各方面的心理和物质上的支持或援助。它可以对受压力的个体提供帮助，以便使其维护良好的情绪体验。因此，在提升护理制度改革的同时，各级医疗卫生部门及全社会都应从根本上重视精神科护理队伍建设，通过多种途径对康复期的精神科病人或病人家属进行全力和义务宣传，增加其对护士工作的理解和尊重；利用广播、电视、报纸、互联网等媒体对精神科护士的工作加以宣传，引导人们科学的认识和理解精神卫生知识，理解和尊重精神卫生事业和精神科护士，以激发精神科护士的自豪感、责任感，提高他们的社会地位和认同感。

参考文献：

[1]

何贵荣，李小妹，顾炜，等.护理工作压力源及压力程度的研究状况[J].护理学杂志，2001,16（11）：70~702 [2]

试论矿山压力影响因素与力学分析 第3篇

【关键词】煤矿开采；工作面；矿山压力；影响因素

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，即所谓的矿山压力。

1.自然条件对工作面矿山压力的影响

通常而言，自然条件对矿山压力具有直接影响，自然条件主要包括两个方面，一是煤层的厚度情况，厚度越大，开采时压力升高区的煤层支撑力会发生大幅地降低，因而煤的压缩总量将会越大，此时顶板岩层将会有预先下沉等情况的发生，这就导致工作面后顶板的稳定情况更差，因而煤的厚度越大将越易出现变形，此时应当确保开采工作面具有足够强度及稳定性的支护体系；二是开采区的围岩性质，例如围岩强度等条件。若顶板相对稳定，则对于支柱所带来的压力也更小，若顶板岩石稳定性不足，则其下沉量以及对支柱所带来的压力也会更大一些。若底板岩石相对较为坚硬，则只需确保支护体系的强度不影响顶板的压力分布即可，而可缩量应通过支柱进行承担。但是，当底板岩石强度不够时，此时其底很难承受顶板所带来的压力，因而很容易遭到破坏，出现支柱插人底板的情况，进而对煤矿的安全生产带来巨大的影响。若顶板足够坚硬，则其通常不会出现跨落的情况，但是应当注意的是，在裸露面积不断增大的情况下，一旦达到某极限时，将会导致顶板出现大面积的一次性跨落情况的发生，进而导致工作面支柱被大面积地推倒，后果十分严重。

2.生产条件对工作面矿山压力的影响

通常而言，控顶的距离将会对煤炭开采工作面的矿山压力带来较大程度的影响。因此，尽量将工作空间的宽度减少，同时借助于煤壁所带来的支撑作用，将会大幅度减少顶板的下沉量，降低采空区支柱方面的压力，这样即最大程度地降低了对顶板的破坏程度，确保了顶板岩石的完整性。由于顶板的下沉量同顶板的变形程度有关，变形程度越大，顶板离层情况也越严重，进而导致工作面的支柱压力越大。此外，煤矿生产过程中的工艺流程也会对矿山压力带来影响，尤其是对于顶板的下沉速度所带来的影响更大。据统计，在顶板受工序影响情况较小的情况下，此时其下沉速度几乎是停止的。而放顶及割煤工序等会加快顶板的下沉速度以及支柱压力的增长情况。通常而言，放顶过程中所引起的动力会加快顶板下沉的速度，据统计，顶板下沉总量的8%一30%是因放顶所造成的。而放顶之前的6m及其放顶之后的巧m对于顶板下沉速度的影响是最大的，对于此种情况而言，可借助于单体液压支柱来改善这种剧烈下沉的情况。此外，放顶过程中的顶板下沉速度还同顶板和底板岩体性质、开采煤炭的硬度、煤层的厚度、支护质量及其材料等因素有关。对于割煤过程而言，其对于顶板的下沉量有关，据统计，顶板下沉总量的巧%一45%是由于落煤所导致的，由于割煤过程使得暴露面积急速增加，因而导致了顶板的下沉速度不断增大。

3.开采工作面的推进速度对工作面矿山压力的影响

除了上述因素外，煤矿开采工作面的推进速度情况也会对开采工作面的矿山压力带来相当程度的影响。通常而言，工作面的推进速度大，则顶板的下沉速度也相对较大，不过，绝对下沉量以及由顶板带给支柱的压力相对较小，因而一定程度上增大了顶板的稳定程度。此外，顶板下沉量同顶板的控制时间方面也存在着一定的关系，控制时间越短会使得工作面的矿山压力移动速度增大，因而一定程度上对于煤壁完整性的提高具有一定作用。

4.顶板及支护材料等的管理办法对工作面矿山压力的影响

通常情况下，支架的支撑力几乎无法对上复岩层挠曲形状带来影响。因此，支柱起到两个作用即可，一方面是支撑作用，一方面是可压缩作用。支撑作用是最基本的要求，支柱应当能够确保直接顶的完整性，确保其不离层，而可缩性也很重要，但是，其必须能够适应上复岩体的挠曲程度。从目前的支护材料的应用来看，木柱无法适应纵向可缩性，HzwA支柱具有的可缩量过大，HzJA支柱则具有较适宜的可缩性，但是其支撑力相对较差，随着单体液压支柱的应用，顶板事故的发生率得到了大幅度地降低。

5.煤炭采空区的处理办法对工作面矿山压力的影响

在采空区的处理办法中，全部跨落法在顶板跨落之后可将采空区空间充满。若直接顶板跨落之后，无法实现采空区空间的完全充满时，应采用人为放顶方法，此时采用放大炮的效果相对较好。对于顶板较为坚硬的煤层而言，通常可采用木柱进行支撑，或采用局部进行充填的方法。

6.工作面顶板破断的力学分析

6.1采场开挖过程的顶板损伤特点

采场基本顶破坏的实质是不断开挖下的渐进破坏过程，岩石作为一种含有裂隙等缺陷的天然损伤材料，由于裂隙和缺陷的扩展是不可逆的，岩石具有明显的记忆特性，这种工艺过程对研究采场基本顶破断机理非常重要。例如神东矿区浅埋煤层工作面来压剧烈，发挥现代化采支设备的效能就应该从符合开挖工艺的分析手段人手仔细研究顶板破断机理。采场开挖工艺过程的主要特点是分步开挖引起的损伤积累，顶板的破断形态和垮距将受这种工艺过程的明显影响，浅埋煤层的顶板稳定性主要取决于基本顶关键层的稳定性。

6.2工作面顶板初次破断机理

采场岩体作为天然材料，是一种自然损伤体，随采空跨度的增加，顶板岩层中部下侧的拉应力区向开切眼侧发育，这是因为岩梁自开切眼侧逐渐向工作面煤壁延长，岩梁的中部是从开切眼侧逐渐向工作面侧发展，而基本顶中部点经历了一个反复受载累积损伤的过程。当岩梁长度接近极限跨距时，岩梁下部拉应力破坏区向上发展，使岩梁有效厚度变厚，在剪切作用下发生剪切破坏，破断点应靠近切眼侧，呈前长后短的非对称性。岩石力学研究认为岩体基本上属于非抗拉材料，岩石损伤力学的研究也发现岩石的微观破坏为拉破坏。

6.3工作面基本顶周期性破断机理

基本顶在经过初次破断后，由原来的固支岩梁变为一端悬空的悬臂岩梁，岩石的受拉破坏机理以及这种岩梁的形式，决定了基本顶的周期破坏形式，应该是随工作面的推进在工作面前方煤壁内某处形成达到抗拉强度时的拉应力后，再随工作面推进而逐渐使该处拉裂隙由上向下贯通到煤层，等待工作面煤壁推到此位置下而发生周期性破断。

7.结论

综上所述，煤炭开采过程中必须对上述因素进行考虑，以作全面掌握工作面矿山压力所呈现的规律，进而利用此规律来指导煤炭开采过程中出现的各种问题，及时采取有效的措施给予解决，以确保煤矿生产过程的安全性和稳定性。笔者通过对矿山工作面顶板破断的特性和机理的分析，以期使读者能够进一步的认识和理解煤矿开采工作面的矿山压力特征，并为日后的矿山压力研究工作提供一定的借鉴和参考。

【参考文献】

[1]郭奉贤主编.煤矿生产概论[M].煤炭工业出版社，2010，

围岩压力的影响因素 第4篇

1.1 围岩性质

随采深增大,围岩受压力影响表现出软岩性质,随着地应力变大而更加显著。经过现场实践观测数据统计,鸡西矿区在开采深度-550m以下的煤层时,软岩巷道的返修率占50%左右,而在所有变形严重巷道中,软岩巷道占84%。

1.2 自重应力影响

相同岩性的岩石,距地表越来越深,岩体自重越大,岩体内部弹性能越大。掘进后改变了原有巷道围岩受力形态,能量释放,巷道破坏。从现场实测统计发现,鸡西矿区深部开采矿井回采巷道围岩强度小于20MPa时,埋深巷道围岩变形强烈。

1.3 地质构造

岩层层理、节理及断层,导致周围产生不完整弱面状态,围岩整体性和连续性受到影响,围岩承载强度减小。巷道围岩破坏和形变受到构造应力作用。自重应力常引起弱面离层,使顶板冒落。

1.4 巷道深度

采深加大,围岩附近应力集中,一旦大于围岩自身强度,导致巷道断面缩小,巷道周围塑性区域增大,使巷道塑性区域围岩的内摩擦角和内聚力减小,导致巷道垮塌。此外,巷道埋深变大、地温增大,会加剧岩石向塑性转化,产生塑性形变。例如鸡西矿区东海矿在深部开采过程中,井下温度较高,随着开采深度的加大巷道产出的塑性变形明显增大。

1.5 煤层地质特征

回采巷道承受的应力范围由围岩承担,应力分布不均时,巷道围岩所受的影响程度也存在差异。随着煤层倾角不断增大时,巷道的非对称变形程度越明显,巷道帮部的变形更大。煤层的埋深则直接决定了自重应力的大小,而煤层的厚度则决定了采区巷道薄弱层的影响大小,并在一定程度上影响巷道开采设计。

1.6 巷道顶底板厚度

巷道开挖后,出现临空面,巷道的顶底板受力最大,发生应力重新分布,直接决定巷道的变形量。采区巷道顶底板是直接受力体,其厚度与强度共同约束巷道的强度。

1.7 岩石完整性

岩体构成是制约巷道整体性的重要因素。巷道围岩节理发育程度、围岩裂隙赋存状态等都影响其的整体性和岩石强度。

2 开采技术因素

2.1 巷道布置

回采巷道布置的地点不合理,其承受的应力影响及采动影响明显。工程受初次采动干扰发生的形变比再次采动所形成的干扰更大。

2.2 巷道爆破方式

采取钻眼爆破围岩,爆轰波对围岩造成的毁坏较为直接,是造成围岩整体强度下降的主要因素。

2.3 支护方式与支护结构

深部巷道支护工艺包括锚喷法、锚带网支护、顶板破碎锚带网+锚索支护、u型钢与锚杆支护等。从鸡西矿区深部开采矿井现场实际情况来看,单一支护形式的破坏比联合支护形式剧烈,一次支护成巷破坏更加明显。

2.4 巷道断面尺寸

巷道断面尺寸不同,应力集中点不同,导致围岩应力分布及大小存在差异。断面积越大,外露的围岩区域也越大,在初始力下,巷道上覆岩层发生离层及挠曲破坏。随顺槽断面积的加大,顺槽围岩破碎区扩大,巷道周边变形量增大。

2.5 直接顶厚度

直接顶指位于煤层(或伪顶)之上,强度小于60~80MPa,一般随回柱而冒落的岩层,其厚度可以从地质柱状图中直接量取或从回采面矿压观测中确定。直接顶厚度与采高的比值N越大,直接顶相对于采高也就越厚。因此直接顶垮落后,破碎的岩石与老顶之间的空隙也就越小,老顶断裂后所受的支承力也就越小,老顶的运动程度也变小,巷道所受的冲击地压减小,巷道稳定性增强。

2.6 护巷煤柱

护巷煤柱宽度是指采区巷道一侧的实际煤柱宽度,它反映了相邻区段采动后残余支承压力对巷道围岩移近量的影响程度。从鸡西矿区深部开采矿井实测结果表明:在其它条件相同的条件下,一侧为采空区的采区巷道围岩移近量是两侧为实体煤的采区巷道围岩移近量的5倍。护巷煤柱宽度也可以反映开采对巷道围岩稳定性的影响。巷道的服务年限影响着巷道的设计,决定着巷道稳定性及维护性的难度。

通过以上影响分析,结合鸡西矿区深部开采矿井的实际开采现状,分析得出鸡西矿区深部回采巷道围岩稳定性主要影响因素为围岩性质、自重应力影响、构造影响、巷道深度。在进行巷道围岩分类过程中应主要考虑以上因素。

3 鸡西矿区巷道围岩稳定性分类参数应遵循原则

3.1 重要性:分类指标选择一定是影响巷道稳定性的主要成分,体现巷道本身地质条件及矿压特点。

3.2 独立性:分类指标具有独立性,每个指标反映巷道某方面的属性,可以选择一些影响因素综合体现。

3.3 明确性:分类指标简明、含义明确,直接为矿山设计、生产提供依据,具有超前预报的特点。

3.4 易获取:分类指标在现场容易获取,尽可能量化。

3.5 综合性:综合反映围岩的不同情况,定性与定量相结合。

鸡西矿区深部开采巷道围岩分类,按五类分级规定确定。包括定量指标和定性指标,其便于现场实际应用。指标体系,见表1。

4结论

4.1 鸡西矿区深部开采巷道围岩破坏种类较多,按照变形程度及巷道围岩变形过程及原因,鸡西矿区深部开采巷道围岩破坏形式,分为局部落石破坏、拉断破坏、重剪破坏、剪切破坏与复合破坏、冲击地压破坏和潮解膨胀破坏六种类型。

4.2 鸡西矿区深部回采巷道围岩稳定性影响因素主要为围岩性质、自重应力影响、构造影响、巷道深度,在进行围岩稳定性分类时应充分考虑以上影响因素。

摘要：制约巷道周围稳定性有很多因素,整体上可分为巷道地质条件因素和采区巷道设计因素两方面。巷道地质条件因素包括围岩的强度、地应力的大小及方向、煤层地质特征、采区巷道顶底板厚度、岩石完整性、矿压显现特征以及地下水作用等;采区巷道设计因素包括巷道断面尺寸、开采尺寸、巷道位置与开采顺序等因素。

围岩压力的影响因素 第5篇

采用泰沙基折减自重模型,通过实例分别计算和分析了考虑内聚力和不考虑内聚力两种情况下的隧道竖向荷载大小及其与埋深的关系曲线,并与现场围岩压力测试结果进行比较,表明实测的隧道围岩最大压力值与模型计算结果相近,说明该模型适用于隧道围岩软弱破碎、风化不均的`围岩压力的确定,从而为类似工程提供了借鉴.

作 者：谭显坤 陈建平刘辉 TAN Xian-kun CHEN Jan-ping LIU Hui 作者单位：谭显坤,TAN Xian-kun(武神公路十堰段改扩建工程项目部,湖北,十堰,442101)

陈建平,CHEN Jan-ping(岩土钻掘与防护教育部工程研究中心,武汉,430074)

刘辉,LIU Hui(中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津,300222)

围岩压力的影响因素 第6篇

三河尖矿西一条带运输联络巷位于矿井西一条带运输下山至-835 m运输石门之间, 全长315 m, 为全煤巷道, 跟七煤顶板施工, 顶板赁肩度数30°~35°, 呈8°~10°下山, 施工断面10.92 m2。七煤平均煤厚2.4 m, 以坚硬煤为主, 水平层理、内生裂隙较发育。直接顶为中细砂岩, 平均厚度为5.4 m。普氏硬度系数6~8, 属于稳定顶板。直接底为粉砂岩, 黑色致密块状, 平均厚度1.34 m;老底为细砂岩, 平均厚9.5 m, 灰白色, 以石英为主, 水平层理。支护形式为“锚梁索”联合支护。锚杆为φ18×2 200 mm螺纹钢锚杆, 锚杆间排距为800 mm×800 mm;顶帮钢带均为φ12 mm的圆钢加工而成, 锚索为φ15.24×5 200 mm, 布置在巷道中心, 排距6 400 mm;由于顶板赁肩度数大, 巷道下帮高度仅1~1.1 m。为满足设备安装需要, 对巷道矮帮进行破顶施工。

2 巷道顶板的破坏特征

巷道顶板压破坏段平面图如图1所示。

西一条带运输联络巷在没有明显预兆的情况下, 局部巷道顶板出现分层掉落, 掉落厚度0.6~1.0 m, 垮落长度15~18 m, 掉顶宽度为整个巷道宽度, 掉顶砸坏该段的胶带运输机机架, 导致胶带运输机无法运转。掉顶范围内的锚杆被拉出, 发现部分锚杆出现锈蚀现象, 掉顶两侧巷道的顶板在0.6~0.9 m之间的层位也出现明显的断裂破坏。

3 巷道顶板的破坏机理分析

该顶板岩层本身具有明显的层理, 在施工期间, 对局部顶板进行破顶后, 岩层层理没有形成明显的裂隙, 如图2所示。

根据现场实际现象, 当顶板支护体系因锈蚀而失去支护效能时, 顶板的下部层位在其自身重力的作用下, 岩层层理发展成为裂隙, 随着时间的推移, 离层岩层离层量变大, 变形量增大, 内部出现断裂破坏, 裂纹由下向上逐步扩展, 从而导致顶板的整体性、稳定性受到破坏, 最终导致部分顶板垮落, 如图3所示。当局部小范围的顶板出现断裂破坏时, 又诱发相邻顶板的破坏, 而出现断裂破坏, 致使顶板断裂破坏的范围进一步扩大;又因上覆岩层内部尚没有受到彻底破坏, 该岩层暂时处于稳定的状态, 如果上覆岩层再得不到有效支护, 那么在该岩层内部, 由于在其自身重力的作用下由层理发展为裂隙, 继而岩体内部发生断裂破坏。

4 问题的提出

在西一条带运输联络巷开拓初期, 七煤顶板非常稳定, 即便对矮帮顶部进行破顶后的相当一段时间后, 也没有出现明显的破坏迹象, 其顶板下层位的破坏是在施工7 a后发生的, 故在开掘巷道时, 人们很容易认为顶板不可能出现掉顶, 选择支护参数时, 支护强度偏低, 并在一定程度上忽略了时间这个因素;随着时间的推移, 受井下气候环境的影响, 巷道岩层风化, 岩层强度降低, 再加上支护材料锈蚀严重、失去支护性能等各因素的综合作用, 导致出现局部顶板垮落, 给安全带来重大隐患, 影响了正常的生产。今后再面临同类围岩巷道掘进时, 必须引起充分重视, 选定科学的支护方式, 已是必须解决的问题。

5 围岩失稳破坏因素及问题解决方案

5.1 造成围岩失稳破坏的因素

(1) 地质因素。在岩层本身内含原生裂隙、层理、断层构造及应力场的变化等综合因素, 是形成岩层破坏的内部因素;而在该巷道围岩中, 原来处于次级因素层理最终渐变为裂隙成为顶板破坏的主导因素。

(2) 生产因素。在掘进施工过程中, 打眼、放炮和支护均在不同程度上对围岩的稳定性产生破坏, 特别是对内部结构丰富的岩层破坏时, 即便对同一岩层局部性的破坏, 也可导致该岩层整体性稳定的下降。

(3) 支护体系自身改变因素。随着时间的推移, 一些巷道使用性质发生改变, 增加了巷道服务年限;支护巷道的锚杆、金属网、钢带和锚索等受井下环境的影响, 特别在高温高湿环境、顶板淋水等条件下, 支护体系均发生较大的变化, 从而失去原有的支护性能。

5.2 解决问题的方案

(1) 考虑围岩的破坏情况和锚杆支护的机理。巷道施工时, 破坏了围岩的原始应力平衡状态, 形成松动圈。锚杆的支护作用之一就是加固周围的岩体, 使岩体形成组合体, 防止顶板出现下沉及垮落。因此, 煤巷支护参数选择时, 需考虑围岩的特性和松动圈的大小。

(2) 考虑顶板的破坏, 对支护的影响。在西一条带运输联络巷施工中, 部分顶板遭到破坏, 加上放炮的影响又加大破坏力度, 从而使顶板的稳定性变差, 容易下沉、垮落。

(3) 考虑服务年限对煤巷支护的影响。在该矿, 如果使用年限较短 (3~5 a) , 顶板相对稳定的岩层, 支护体系选择“锚梁索”支护。支护材料可以选择φ16~18 mm的左旋螺纹钢锚杆, 锚索选用φ15.24 mm或φ18.9 mm钢绞线等联合支护, 可以满足安全生产需要;如果使用年限较长 (超过5 a) , 在选择支护方式时宜采用“锚梁网索”的联合支护;选择支护材料时, 锚杆、钢带和锚索的规格可以根据顶底板的状况, 选取不同的参数。

(4) 考虑井下气候环境等因素的影响。潮湿的气候环境, 易使锚杆出现锈蚀, 顶板淋水使松散的岩体出现泥化;另一方面, 也使较大块度的岩体出现软化, 大大降低岩体的强度和承载力, 因此煤巷支护时, 也需考虑环境因素。

6 结论

基于压力拱理论的围岩压力计算 第7篇

围岩压力是指地下洞室开挖后, 作用于围岩与支护结构接触面之间的作用力。它主要包括由围岩自身重力引起的松动压力和围岩变形受阻而作用在支护结构上的形变压力。因此, 可以从广义和狭义两个方面来理解围岩压力。从广义上来说, 既包括有支护的情况, 即作用在支护上的松动压力和形变压力;也包括无支护情况下的情况, 即围岩自身承载的压力。从狭义来理解, 围岩压力是指围岩作用在支护结构上的压力。在工程中, 一般只研究狭义围岩压力对隧道稳定性的影响。

2 压力拱理论

岩体经过开挖, 经重新分布的应力往往由于初始应力的作用或者岩体强度的低下, 使洞壁周边的应力超出岩体的屈服强度, 从而进入塑性状态, 形成一定范围的塑性区, 在经过一定的扩展之后, 岩体会逐渐恢复到原先的初始应力状态, 形成塑性区、弹性区和原岩应力区。此时压力拱的内边界在塑性区与弹性区的交界面处, 而压力拱拱体即为塑性区和弹性区内的围岩应力升高区, 如图1 所示。

3 围岩压力计算

(1) 塑性松动压力。在隧道的开挖过程中, 对周边的围岩会产生一定的扰动, 使岩体的应力状态发生改变, 若超过了岩体的弹性应力极限, 围岩便会进入塑性应力状态, 如果产生进一步的破坏, 则二次应力就会超过岩体的屈服极限, 此时, 围岩将产生松动、掉块等破坏现象, 从而在隧道周围形成一定范围的松动圈, 此时需要进行支护。而这些松动、掉落的岩石作用在支护结构上的压力就被称作松动围岩压力。

1) 假设条件。在求解塑性松动压力的整个计算过程中作了如下的假设:a. 当洞室开挖后, 洞周围岩的二次应力呈弹塑性分布。塑性圈充分发展后, 塑性圈内的岩体自重为作用在支护上的围岩压力;b. 在λ=1的情况下, 取洞顶的单元体为计算单元, 分析其受力条件, 并考虑洞室围岩压力的最不利状态;c. 塑性圈内的岩体服从莫尔—库伦强度理论。2) 计算公式推导。洞室开挖后, 洞室周围的岩体产生塑性区。在塑性区内的洞顶部位取一单元体, 单元体的受力情况如图2 所示。

考察单元体的受力情况, 根据其静力平衡条件可得到以下方程:

略去等式中的高级无穷小量dσr, 同时由于θ角足够小, 则可令, 整理后得到下式:

式中, γ为塑性区内岩体重力密度。

由假设条件可知, 塑性区内的应力满足莫尔—库伦强度理论, 极坐标下的莫尔—库伦准则可写为:

改变上述强度理论表达式可得:

将等式 (2-2) 代入 (2-1) , 解得:

由压力拱理论可知, 在压力拱的内边界上, 开挖后的切向应力等于洞室开挖前的初始切向应力, 因此可根据内边界的应力状态得到求解等式 (3) 积分常数的边界条件为:

根据边界条件确定积分常数为:

此时, 令r ra, 代入到公式 (3) , 即可得到作用在支护上的塑性松动压力Pa的表达式为:

式中, ——围岩的初始切向应力; c——粘聚力;——内摩擦角。

(2) 形变压力。对于形变压力, 是由于洞室开挖引起的二次应力状态而产生的。岩体开挖之后, 围岩内的岩体进行应力调整, 在此过程中会产生变形, 进行了支护作用之后, 支护结构将会限制这种变形而产生压力, 这种压力即为形变压力。

1) 假设条件。根据计算原理, 计算塑性形变压力时作了如下的假定:满足λ=1时, 圆形洞室开挖后周边围岩处于弹塑性应力状态;塑性区内的岩体服从莫尔—库伦强度准则;计算简图同如图2。

2) 计算公式推导。对于塑性形变压力公式的推导, 其计算简图与塑性松动压力计算情况下相同, 根据弹塑性应力状态的分布特征, 建立满足静力平衡条件的微分方程为:

在塑性松动压力的计算时曾推得塑性圈内的强度理论同样适用于塑性形变压力的计算, 可解微分方程为:

根据由压力拱理论确定的积分边界:r=R内, , 可求得积分常数为:

将r=ra代入公式 (2-4) 则可得到作用在洞壁上的塑性形变压力为:

式中, ——围岩的初始切向应力;c——粘聚力;——内摩擦角。

4 计算结果分析

埋深较小时, 隧道在Ⅲ、Ⅳ级围岩条件下开挖, 洞周处于弹性应力状态, 但随着埋深的逐渐增加, 二次应力状态逐渐发生了改变, 当Ⅲ级围岩下埋深达到400m、Ⅳ级围岩达到350m时, 洞周出现了明显的内边界, 可用公式 (5) 进行形变压力的计算。Ⅰ级围岩由于围岩条件较好, 开挖后并未产生围岩松动区, 即没有明显的内边界, 因此并不适用公式 (5) 。

由于实际情况的限制, Ⅴ级围岩的最大埋深只能取到450 m, 因此, 为了比较形变压力值的大小, Ⅲ、Ⅳ的埋深也取为450m, 进行塑性形变压力的计算, 根据数值模拟得到的各围岩下的内边界值, 可计算出各级围岩下的形变压力值, 见表1。

5 小结

本文通过对压力拱理论的分析, 采用压力拱理论中的应力条件作为边界条件, 推导出塑性应力状态下松动压力和形变压力的计算公式, 并通过运用公式计算, 界定了各级围岩下的最大形变压力值。

摘要：压力拱是隧道工程开挖后围岩的自承载现象, 对隧道稳定有着重要意义。本文通过对压力拱理论的分析, 采用压力拱理论中的应力条件作为边界条件, 推导出塑性应力状态下松动压力和形变压力的计算公式, 并通过运用公式计算, 界定了各级围岩下的最大形变压力值。

关键词：隧道,围岩,压力拱,围岩压力

参考文献

[1]夏志成, 凡甘.卸荷拱承载力计算研究[J].西部探矿工程, 2006, 23 (06) :55-58.

[2]苏晓堃.隧道开挖数值模拟的围岩边界取值范围研究[J].铁道工程学报, 2012, 3 (06) :32-39.

[3]侯龙, 刘东燕, 徐磊等.引水隧洞应力重分布及内水压力影响范围探讨[J].重庆工商大学学报, 2007, 24 (04) :419-422.

[4]曲世韡.深埋城市地铁隧道对地层变形的影响及压力拱形成规律研究[D].北京:北京交通大学研究生学院, 2009.

[5]朱永全, 宋玉香.隧道工程[M].北京:中国铁道出版社, 2011.

采掘工作面矿山压力的影响因素 第8篇

矿山压力显现是指围岩和支架受到矿山压力的作用, 出现变形、破坏和冒落等现象。采煤工作面矿压显现的形式有:支架的变形、工作面顶板下沉和顶板破碎等。顶板是采煤工作面岩层控制的主要对象。顶板中最为重要的是基本顶, 其活动对上覆岩层有着直接的影响, 也是工作面岩层的运动主体。影响顶板稳定性的原因有很多, 主要有工作面推进速度、基本顶下沉和直接顶放顶等。

1 矿山压力的基本概念

1.1 矿山压力

原岩应力是指在地下岩体未经开采前, 由于自重影响使其内部产生的应力。岩体在未经开采前处于静止状态, 原岩体的内部应力达到平衡, 当矿井进行采掘过程时, 由于打破了原岩体内部的应力平衡, 致使岩体的内部应力重新分布, 当应力过大超过煤岩的强度时, 造成了煤岩的破坏, 这种应力的重新分布会持续到煤岩应力又达到平衡时为止。这时煤岩形成的应力场与原岩应力场不同, 这种由于地下采掘工作在巷道或回采工作面周围煤岩中引起的力, 就叫矿山压力。

1.2 矿山压力显现

矿山压力的作用会引发多种力学的现象, 例如:巷道变形、岩体破坏、底板鼓起、顶板下沉、岩层移动和地表塌陷等。这种受矿山压力作用, 出现的煤岩体力学现象, 都称之为矿山压力显现。

2 影响采掘工作面矿山压力的主要因素

影响采煤工作面矿山压力显现的因素都很多, 本文主要介绍以下几点:顶板岩层、工作面推进速度、煤层倾角、采高和开采深度等。

2.1 顶板岩层

采煤工作面的围岩通常分为三部分:直接顶、直接底和基本顶。这三部分的关系直接影响采煤工作面。采煤工作面矿山压力受直接顶和基本顶的稳定性及其相对位置的影响较大。

2.1.1 直接顶

(1) 直接顶的定量分析。近些年我国对直接顶稳定性的研究已取得一定进展, 制定了定量的衡量标准。以直接顶的端面破碎度作为衡量直接顶稳定性的指标, 以直接顶的初次垮落步距作为直接顶分类的工程指标。

(2) 直接顶的定性分析。采煤工作面中需要重点维护直接顶, 其完整度对回采工作面的生产效率和安全性有着十分重要的影响, 并且决定着选择哪类支护方式。直接顶的完整度受两个因素的影响较大, 一是直接顶岩层内的裂隙和层理的发育程度, 二是岩层的力学性质。

2.1.2 基本顶

基本顶的稳定性对支护强度和采空区的处理方法等具有重要的影响, 而且基本顶如果失稳会对直接顶的稳定性产生影响。如果采高相同时, 基本顶岩层对工作面矿压显现主要受基本顶离煤层的距离的影响。基本顶采高越小, 离煤层越远, 基本顶破断后形成“结构”和呈现缓慢下沉式的平衡的可能性也越大。所以我国的大部分煤矿企业, 都将基本顶距采煤层距离的远近作为预测工作面矿压显现的一项指标。

2.2 采高

通常对于一般的地质条件, 采高越大上覆岩层的破坏也就越严重, 因此, 采高也被作为影响矿山压力的主要因素。采高大说明采出的空间大, 但是缺点是采煤工作面上覆岩层被破坏的程度也越大, 根据实际的测量可知, 在单一煤层开采时, 采高与冒落带和裂隙带的总厚度程正比例。总之, 采高越大, 在相同位置时基本顶就越难平衡, 并且在支承压力的影响下, 工作面的煤壁容易出现片帮现象。

2.3 开采深度

原岩应力的大小受开采深度的影响也较大, 同时, 开采深度对工作面周围岩层内的支承压力也有一定的影响。随着开采深度不断增加, 巷道周围的岩层被挤压的现象比较明显。依据相关的资料显示, 开采深度过大, 超过1500m以上, 有大约40%的巷道需要改变维护方式。开采深度的加大, 将会造成支架上承受压力的增大和巷道围岩变形。研究证实, 岩层受重力变形积聚的能量与深度的平方成正比。对于存在冲击矿压危险的矿井, 随着开采深度的加大, 更容易发生冲击矿压。

2.4 工作面推进速度

工作面推进速度也是影响矿山压力的一个因素。在实际测量时发现顶板下沉量是时间的函数, “老顶”及上覆岩层活动是工作面顶板下沉的主要原因, 因为“老顶砌体梁”的前后支撑点为煤壁及冒落矸石, 煤壁内支撑压力的变化, 采空区已垮落矸石的压实过程都随上覆岩层的活动而呈现与时间因素有密切关系。所以, 随着时间加长, 工作面顶板下沉量也增加。因此, 需要加快工作面推进速度, 降低顶板的下沉量。

2.5 煤层倾角。

煤层倾角大小也影响着矿山压力, 煤层倾角还会影响矿山压力的规律性。通过研究发现, 煤层倾角与顶板下沉量成反比例, 倾角越大则下沉量缩小。

2.6 支护材料及顶板管理方法

采煤工作面支护强度受顶板下沉量影响, 支护强度大小与支持力大小和支架的优劣有关。金属摩擦支护, 初撑力和工作阻力小, 支柱对顶板有效支护强度较低, 采面顶板综合下沉量增大, 使用单体支护则能降低顶板下沉量。

3 结语

通过对采掘工作面矿压的研究得知, 影响矿压的因素较多, 主要包括:工作面掘进速度、采高、开采深度、顶板岩层和煤层倾角等。通过对矿压规律性的研究, 对顶板下沉和支护方式等进行及时的调整, 确保采掘工作面的生产在绝对安全下进行, 解决工程中遇到的各类问题, 意义重大。

摘要：煤矿的主要生产场地是采煤工作面。矿山压力影响着采煤工作面的高效生产, 因此需要认真分析和研究矿山压力。本文首先介绍了矿山压力的基本概念, 其次对煤矿开采工作面矿山压力进行着重分析, 指出影响采掘工作面矿山压力的主要因素, 并进行详细的阐述, 以供参考。

关键词：采掘工作面,矿山压力,影响因素

参考文献

[1]李建林.防止采掘工作面漏风探析[J].山西煤炭, 2013, 01.

[2]王有君.防采掘工作面多人违章对策[J].内蒙古煤炭经济, 2000, Z1.

[3]包文涛.煤矿采掘工作面的安全管理分析[J].内蒙古煤炭经济, 2015, 05.

[4]冯志祥.浅谈煤炭开采工作面矿山压力的影响因素[J].科技资讯, 2011, 06.

围岩压力的影响因素 第9篇

关键词：压力管道,安装质量,影响因素,控制

前言

压力管道是一种承压设备, 广泛用于石油、化工、冶金等行业的供热系统中, 近年来, 随着管道数量的增多和运行时间的增加, 对压力管道的安装也提出了更高的要求, 压力管道安装质量关系到压力管道的正常运行, 一旦在压力管道安装过程中出现问题而发生泄漏, 则会危及作业人员的生命和装置系统的安全, 给人们的生产生活带来极大的危害。如何控制压力管道安装质量是当前压力管道安装关注的焦点, 因此, 研究压力管道安装质量的影响因素及其控制具有十分重要的现实意义。鉴于此, 笔者对压力管道安装质量的影响因素及其控制进行了初步探讨。

1 压力管道安装质量的影响因素

压力管道安装包括诸多环节, 影响压力管道安装质量的因素较多, 具体来说, 包括以下几个方面的内容, 一是管道组件检验。管道组件检验由管子、管件、阀门的检验三个部分组成, 在进行压力管道安装过程中, 应进行材质确定、阀门强度试验与密封试验, 并进行安全阀调试。二是管道加工。管道加工的主要内容是管子切割、弯道制作、卷管加工和管道翻边等。三是管道焊接。管道焊接是指焊缝位置、坡工加工、焊口组对、施焊等。四是管道安装。管道安装的主要内容有管道预制、管道安装、阀门安装、补偿装置安装、支吊架安装和静电接地安装等。五是管道检验与实验。在管道检验与试验方面, 外观检验、焊缝表面质量检验、焊缝内部质量无损检测、压力试验等都不容忽视。六是管道涂漆。管道涂漆的主要作用是表面除锈、涂料防腐、刷表面色和标志。七是管道绝热。管道绝热要注意防锈层、隔热层、保护层和防潮层施工。另外, 工程交接验收是压力管道安装的最后一个环节, 主要是指工程内容确认、与设计对照、提供资料文件等, 以上任何一个环节不符合国家和石化行业现行标准或法规, 都将有可能导致压力管道在使用过程中出现问题, 从而引起事故。

2 控制压力管道安装质量的策略

压力管道安装质量的控制是一项综合的系统工程, 控制压力管道安装质量的策略, 要把握好压力管道支吊架、压力管道的管道组合、压力管道的管道吊装, 以及压力管道的管道安装及其控制四个方面的内容, 其具体内容如下:

2.1 压力管道支吊架的安装及其控制

压力管道支吊架的安装, 在安装过程中应严格按照相关规定进行规范操作, 管道支吊架的安装应符合设计文件的规定, 支吊架安装要进行支、吊架的固定和调整工作, 并根据管子位置找正标高中心及水平中心, 安装应牢固, 管子和支承面接触应良好。要控制压力管道支吊架的安装质量, 需要主要的是吊架安装要按施工图安装根部, 要求拉杆无弯曲变形, 螺纹完整且与螺母配合良好、焊接牢固。支吊架根部吊环、垫板的开孔, 应采用机械钻孔工艺, 不能用割炬割制。另外, 安装支吊架根部时, 设计上有偏装的应按要求进行偏装。压力管道施工工艺流程图见图1。

2.2 压力管道的管道组合安装及其控制

压力管道安装过程是整个施工极为重要的一个环节, 管道的组合要考虑管道吊装的方便。管道组合件应具有足够的刚性, 吊装后不应产生永久变形, 临时固定应牢固可靠。在控制压力管道的管道组合安装过程中, 在管子和管件的坡口方面, 管子和管件的坡口在内、外壁10~15mm内的油漆、垢、锈等, 在对接前应清除干净, 直至金属光泽。对壁厚大于或等于20mm的坡口, 应检查是否有裂纹、夹层等缺陷。管子对口时一般应平直, 焊接角变形的距离在接口中心200mm处测量。除特殊要求外, 其折口的允许偏差d应为:DN<100mm时、d≯2mm、DN≥100mm、d≯3mm。

2.3 压力管道的管道吊装安装及其控制

在控制压力管道的安装质量中, 对于压力管道的吊装安装及其控制也必不可少。具体说来, 压力管道的吊装安装在管道吊装就位前, 应将各支吊架安装好并焊接牢固。在不方便吊挂的地方要安装临时管支架梁。挂管就位可利用汽机房行车和卷扬机等机具, 将管段及阀门等吊挂至相应的安装位置上, 并用合适的钢丝绳吊稳、挂牢。对于重量比较大的垂直管段要加包箍防滑, 以确保压力管道吊装安装的质量。另外, 对于拖吊阀门等比较重要的部件时, 要制作好拖运台板方可拖动, 并且要考虑拖拉点的重心位置, 以防被拖部件翻倒碰坏。

2.4 压力管道的管道安装及其控制

压力管道的管道安装也在一定程度上制约着压力管道的安装质量。控制压力管道的管道安装, 应在采取保证管道内部清洁措施后方进行安装。在进行管道安装前, 必须按设计施工图纸对照现场实际施工情况进行仔细核对。管子与设备的连接, 应在设备安装定位紧好地脚螺栓后自然进行。疏、放水管接入疏、放水母管时应按设计的坡比度进行敷设, 不得随意变更设计。对于埋地的压力管道, 安装完成后必须对管道焊口质量、走向、标高等进行相关检验合格并经监理、业主验收签证后方可进行回填隐蔽作业。

参考文献

[1]郑斌, 周丽芳.压力管道安装监督检验若干问题探讨[J].石油工业技术监督.2011 (01) .[1]郑斌, 周丽芳.压力管道安装监督检验若干问题探讨[J].石油工业技术监督.2011 (01) .

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[5]刘志伟, 赵桂芹.压力管道设计许可现状分析与对策[J].化工设备与管道.2010 (02) .[5]刘志伟, 赵桂芹.压力管道设计许可现状分析与对策[J].化工设备与管道.2010 (02) .

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围岩压力的影响因素 第10篇

1 压力管道安装的质量影响因素

压力管道安装过程中的质量影响因素较多, 具体有以下几个方面的内容:

(1) 管道材料, 材料的好坏是保证压力管道安全的重要前提;

(2) 管道焊接, 焊接的技术复杂, 必须按照设计要求实施, 避免裂缝、气泡等问题出现;

(3) 管道安装, 是整个施工的最关键步骤;

(4) 管道检测, 主要包括外观检测, 无损检测和管道的冲洗、吹扫;

(5) 管道涂漆、绝热, 其主要是起到防腐、除锈、绝热的作用。以上每个因素都应该引起足够的重视, 只有把各个因素可能出现的问题都考虑在内, 才能在实际的施工过程中, 做到压力管道安装的安全、可靠。

2 压力管道安装质量控制

笔者从事压力管道安装的相关工作多年, 在日常的工作中, 总结了较多的实践经验, 要对压力管道安装实施有效的质量控制, 主要可以从以下几个方面开展工作。

2.1 施工前期准备

施工之前, 要对设计图纸进行全面的安全评估, 对于设计中的不合理现象及其安全隐患做到及时排除;同时, 要建立一个完善的质量监督机制, 对于施工人员要进行岗前培训, 只有技术能力达到要求的人员才能顺利上岗;对于施工中使用的各种材料要实施质量检测, 避免因材料不合格而造成的事故发生。

2.2 支吊架安装

压力管道支吊架的安装应严格按照图纸的要求来实施, 尤其在不锈钢和钛管道的安装过程中, 要进行有效的隔离, 避免因铁离子污染而造成的损害;支吊架的位置要牢固, 如果出现松动现象, 应及时进行调整;对于有热位移和无热位移的管道吊架要进行严密的区分, 实施不同的安装方法;在管道和支架焊接的过程中, 需引起足够的重视, 当出现漏焊、欠焊或焊接裂纹等缺陷时, 要制定相应的应对措施进行弥补。

2.3 管道的组合安装

在管道的吊装之前, 其组合必须遵循刚性的原则, 充分考虑到吊装的需求来进行组装, 对于可能产生的永久变形问题要实施行之有效的方法来进行固定, 保证其安全性能不会受到干扰;同时, 坡口的油漆和锈蚀应该及时进行清理, 使其表面能够光滑, 对于壁厚较大的坡口, 应该做好夹层、裂纹的检查。

2.4 管道的吊装

管道的吊装是管道安装过程中的一个重要步骤, 尤其在吊装前, 要确保吊架和焊接的工作已经完善才能实施管道的吊装。对于一些不适合进行吊装的地方, 要采取必要的措施来进行临时管支架梁的安装。挂管工作完成之后, 要用钢丝绳将其充分固定, 同时避免在拖动的过程中造成部分零件的损伤。

2.5 管道的安装

管道安装之前, 要做好相关的清洗和封口工作, 以确保其内部的清洁。如果管道需要与设备接口进行焊接, 则在安装前需要进行设备接口的光谱分析, 以确保安装的质量;施工中不能够随意进行设计的变更, 不同压力或者不同材料介质的疏放水管不能够接入到同一容器或者母管之内。在掩埋管道前, 必须通过专业的检测, 只有质量合格, 安全性能达到国家的规定和要求才能实施掩埋。

2.6 压力管道安装过程的全方位质量管理

施工部门要对压力管道安装的各个步骤制定相应的质量管理文件, 只有每个步骤达到了质量检测标准, 才能实施下一个步骤的施工;可以成立一个专门的技术管理部门, 对于压力管道安装过程中出现的各种技术问题, 进行全方位的指导, 按照施工前制定的技术目标, 不断完善自我的技术水平;同时, 对于安装施工人员要提出更高的要求, 不仅需要熟练的专业技能, 更要有必要的安全意识, 只有思想上引起足够的重视, 才能在实际的操作过程中付诸于行动, 保证施工的安全, 质量的可靠;此外, 在我国很多的压力管道事故中, 材料的质量差成为其中一个非常重要的安全因素, 因此, 在施工过程中, 也要加强这方面的管理, 避免一些违法人员为了一己之私, 偷工减料;另外, 工程完工后, 需加强对压力管道的监测, 充分考虑到天气、地质等因素的影响, 对于管道内的一些残留物、裂缝、气孔等问题, 要及时的进行排除, 对于可能出现的隐患, 要做出详细的补救预案, 把一切不安全因素排除在外。

3 结束语

随着我国国力的不断加强, 各种基础设施的安全问题也在逐渐凸显, 尤其对于压力管道的质量控制应该引起足够的重视。在安装过程中, 要做好前期的准备工作, 在支吊架、管道的组合、管道的吊装和管道的安装等各个步骤中要实施严密的监控, 以保证工程的顺利进行;同时, 要制定一个完善的质量监督体系, 并采取行之有效的方法来进行管理。相信通过各方的共同努力, 我国的压力管道安装水平定会有所突破, 为我国的现代化建设和国民的生活质量提升提供有利条件。

参考文献

[1]李沧, 张峥.压力管道安装监督检验中的材料控制[J].石油化工设备, 2006, (06)

[2]周永恒.压力管道安装工程中材料的质量控制[J].化工设备与管道, 2007, (03)

[3]田东.压力管道安装过程的质量控制与管理之我见[J].中华民居 (下旬刊) , 2012, (12)