简答题

巷道顶压、侧压、底压是如何产生的。

正确答案

顶压:在岩体中开挖巷道后,巷道上方的顶板岩层便失去了支撑,顶板岩层出现了拉应力。岩石的抗拉强度是远小于抗压强度的,因此产生裂缝,这些裂缝互相交叉,使岩石成为碎块。当没有支架时,这些岩石就会掉下来,即所谓冒顶。裂缝的延伸和继续扩大,使岩石由低到高冒落,一直到形成“拱”状以后才稳定下来。一般称这个“拱”为自然平衡拱。巷道越宽,岩石越松软,拱就越高、越大。此时,如果有支架时,自然平衡拱内的岩石已不能再承担拱部以上岩层的压力,拱内的岩石的重量便直接作用在支架的棚梁或碹拱上。这部分来自顶板方向的压力,就是顶压。由于自然平衡拱内的岩石受的压力比未开挖巷道时所受的原始应力小的多,形成了压力降低区,或者叫卸压区。
侧压:巷道两帮的岩体除了承受原始应力外,又加上平衡拱上方岩层转移来的一部分压力,形成了压力升高区。这个升高了的压力,叫做支承压力或集中压力。支承压力区的最高应力,一般是原始应力的1.5—3倍。当巷道刚掘出时,两帮岩壁还没有变形,承受着最大的支承压力,越往岩体深部,支承压力就越小。经过一段时间后,在支承压力的作用下,靠近巷道的两帮的岩石逐渐被压碎变形,强度逐渐减弱,承受不了最大的支承压力,支承压力就逐渐向岩体深部转移,寻求新的支撑点,自然平衡拱的宽度、高度也相应增大。如果两帮的岩石节理发育,岩性松软,在两帮支承压力作用下,使两帮的腿上或碹墙将承受岩帮跨落所产生的水平推力,这种水平的推力,就是巷道的侧压。巷道侧压的大小同两帮岩石的性质、顶压的大小和巷道的高度有关。
底压:巷道产生侧压,得到新的平衡之后,新的自然平衡拱仍然把压力传给两帮,再传给底板。当底板岩石强度较低时,底板岩石就会向上移动,而使底板鼓起来,从而产生底压。 有的岩石如凝灰岩、粘土质岩石,当巷道有积水时,也会使岩石吸水膨胀而底鼓,产生底压。

答案解析

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