豎井地壓豎井圍巖變形

豎井圍巖發(fā)生變形甚至破壞的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)井壁凸裂、片幫和井口塌陷等現(xiàn)象。初期由于變形量很小，須通過(guò)專(zhuān)門(mén)儀器的量測(cè)才能確定它的存在和量的大小 。

豎井地壓是指豎井圍巖應(yīng)力變化及變形或破壞而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的力。圍巖發(fā)生變形甚至破壞的主要原因是由于次生應(yīng)力作用的結(jié)果。圍巖破壞后形成的松散巖體對(duì)豎井支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力稱(chēng)為散體地壓。圍巖變形作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力稱(chēng)為變形地壓。此外尚有巖土吸水膨脹引起的膨脹變形地壓，由于用凍結(jié)法鑿井時(shí)。凍結(jié)體溫度變化引起的凍結(jié)壓力。影響豎井地壓的因素有巖石物理力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、地下水、原巖應(yīng)力狀態(tài)和豎井深度等。豎井地壓分布屬于三維力學(xué)問(wèn)題。豎井各水平截面上的地壓不等。設(shè)計(jì)支護(hù)時(shí)，通常以最大地壓作為外荷載。豎井支護(hù)除并頸部分較厚外，其余沿全深厚度相等 。

豎井地壓顯現(xiàn)的形式分為兩類(lèi)：變形和破壞。巖體較軟時(shí)，次生應(yīng)力使圍巖產(chǎn)生較大的塑性變形，對(duì)豎井支護(hù)施加擠壓力。若圍巖變形均勻，支護(hù)承受均勻擠壓力。反之，支護(hù)可能受拉應(yīng)力。在堅(jiān)硬巖體中，尤其在巖體中存在結(jié)構(gòu)弱面時(shí)。由于受拉應(yīng)力或剪應(yīng)力的作用，巖體可能沿弱面發(fā)生破壞。破壞后的巖體碎塊將沿滑動(dòng)面向豎并空間滑移，對(duì)支護(hù)產(chǎn)生擠壓力。在淺部靠近地表的巖體中，巖體滑移常常引起地表塌陷。此時(shí)滑移體呈倒臺(tái)階形。如果出現(xiàn)大量涌砂冒泥現(xiàn)象，沉陷范圍將增大。甚至引起井口全部坍塌。而深部破碎巖體則呈中空?qǐng)A往狀。豎井四周破壞范圍與巖層傾角有關(guān)，在水平巖層中，圍巖破壞范圍近似相等。在傾斜巖層中，傾斜上方破壞最嚴(yán)重。由于各層巖性的變化，圍巖只發(fā)生局部破壞，破壞形式通常呈楔形滑移 。2100433B

平巷彈塑性地壓理論是指在彈性巖體中開(kāi)鑿巷道后，由于應(yīng)力集中，一定范圍內(nèi)的圍巖將因應(yīng)力超出彈性吸限而進(jìn)入塑性狀態(tài)。塑性區(qū)的大小決定于原巖應(yīng)力，圍巖性質(zhì)，巷道幾何形狀及支護(hù)條件。若塑性區(qū)繼續(xù)發(fā)展，巖石強(qiáng)度參數(shù)逐漸降低。巷道失穩(wěn)破壞。所以。在巷道破壞前應(yīng)采取人工支護(hù)，限制塑性區(qū)的擴(kuò)展。彈塑性地壓理論即考慮了上述圍巖性質(zhì)轉(zhuǎn)化和支護(hù)作用，又將彈塑性理論用于地壓研究，便于建立地壓?jiǎn)栴}的解析解，因此應(yīng)用較廣 。2100433B

采場(chǎng)地壓顯現(xiàn)規(guī)律 ，大規(guī)模地壓活動(dòng)可分發(fā)生、發(fā)展和衰減穩(wěn)定三個(gè)階段。

采場(chǎng)地壓發(fā)生階段

也稱(chēng)預(yù)兆階段。大規(guī)模地壓顯現(xiàn)以前，常有預(yù)兆。預(yù)兆期從幾天到數(shù)月（如遼寧弓長(zhǎng)嶺鐵礦為2～3個(gè)月，湖南錫礦山銻礦為5～12個(gè)月）。在此期間，各種預(yù)兆逐漸增強(qiáng)和不斷擴(kuò)展。主要預(yù)兆為：圍巖發(fā)響；采場(chǎng)頂板局部冒落；礦柱壓壞；近礦體巷道變形和破壞。

采場(chǎng)地壓發(fā)展階段

即圍巖大冒落和移動(dòng)階段。特點(diǎn)是：在很短的時(shí)間內(nèi)，采場(chǎng)大面積冒落；近礦體巷道嚴(yán)重破壞；地表開(kāi)裂下沉；由于存在大量采空區(qū)，有時(shí)還發(fā)生不同程度的沖擊氣浪。如弓長(zhǎng)嶺鐵礦某次地壓發(fā)展階段延續(xù)20天左右。活動(dòng)劇烈程度不是始終一致，其間發(fā)生兩個(gè)高峰（間隔5～6日）。

采場(chǎng)地壓衰減穩(wěn)定階段

大面積冒落后，井下采場(chǎng)與巷道的變形和破壞趨于緩和，而地表開(kāi)裂和下沉一般還要持續(xù)一段時(shí)間，速度逐漸減慢，圍巖應(yīng)力達(dá)到新的平衡狀態(tài)，出現(xiàn)衰減穩(wěn)定階段。2100433B

地溫一地壓系統(tǒng)作為盆地流體動(dòng)力場(chǎng)的耦合。直接控制著油氣的運(yùn)移和聚集。

在中國(guó)不同類(lèi)型含油氣盆地中，地溫一地壓系統(tǒng)特征存在很大差異，依據(jù)含油氣盆地深部和淺部溫壓系統(tǒng)的斜率關(guān)系。劃分出3大類(lèi)地溫一地壓系統(tǒng)模式：高壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)模式( 淺部地層壓力為靜水壓力、深度地層壓力表現(xiàn)為高壓異常) 、低壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)模式( 淺部地層壓力為靜水壓力、深度地層壓力表現(xiàn)為低壓異常) 和單一型溫壓系統(tǒng)模式( 淺部與深部地層壓力均為靜水壓力) 。

（1）高壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)

高壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)內(nèi)，淺層系統(tǒng)的斜率分布范圍較窄，地區(qū)差異??；深層系統(tǒng)的斜率分布范圍很寬，地區(qū)差異較大。

（2）低壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)

低壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)內(nèi)，淺層系統(tǒng)的斜率分布范圍較寬，地區(qū)差異很大；深層系統(tǒng)的斜率分布范圍較窄，地區(qū)差異相對(duì)較小。低壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)內(nèi)深淺部地層連通性較差，在垂向斷裂附近，淺層流體具有向下運(yùn)移的趨勢(shì)。

（3）單一型溫壓系統(tǒng)

單一型溫壓系統(tǒng)深、淺層系統(tǒng)的斜率一致且分布比較集中，地區(qū)差異不明顯。單一型溫壓系統(tǒng)內(nèi)深淺部地層連通性很好，流體垂向運(yùn)移動(dòng)力不足。

在中國(guó)3大類(lèi)含油氣盆地中，伸展型盆地主要發(fā)育高壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)，低壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)次之；擠壓型盆地以高壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)為主，也有低壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)發(fā)育；克拉通盆地發(fā)育低壓型復(fù)武溫壓系統(tǒng)或高壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng) 。