第四章采场矿山压力显现基本规律

1、 实际生产过程中，回采工作面常有下述一系列矿山压力现象，这些现象作为衡量矿山压力显现程度的指标。回采工作面常见的矿山压力现象：(1) (1) 顶板下沉顶板下沉 一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。图4-1中分别表示了顶板绝对下沉、底板鼓起及顶底板相对移近曲线。由于在缓斜及倾斜工作面底板鼓起量比较小，因而常常可以忽略不计，为此顶底板移近量简称为顶板下沉量。 MLs指单位时间内的顶底板移近量。通常以mmh计算。它表示顶板活动的剧烈程度。图4-2表示在一个工作面测得的顶板下沉速度变化情况，纵坐标为下沉速度，横坐标为时间。(2) (2) 顶板下沉速度顶板下沉速度 图4-2 工作面所测顶板下沉

2、速度变化情况(3)(3)支柱变形与折损支柱变形与折损 随着顶板下沉，回采工作面支柱受载也逐渐增加，一般可以用肉眼观察到木柱帽的变形，剧烈时可以观察到支柱的折损。(4)(4)顶板破碎情况顶板破碎情况 常以单位面积中冒落面积所占的百分比来表示顶板破碎情况，常用来衡量顶板管理好坏的质量标准之一。(5)(5) 局部冒顶局部冒顶 这是指回采工作面顶板形成局部塌落，影这是指回采工作面顶板形成局部塌落，影响回采工作的正常进行。响回采工作的正常进行。(6) (6) 工作面顶板沿煤壁切落工作面顶板沿煤壁切落( (或称大面积冒顶或称大面积冒顶) ) 这是指采面由于顶板来压而导致顶板沿工作这是指采面由于顶板来压而导

3、致顶板沿工作面切落，它常严重影响工作面的生产。面切落，它常严重影响工作面的生产。 其它矿山压力现象：煤壁片帮、支柱钻底、底鼓等。回采工作空间是一个小结构，它处于覆岩大结构之中。“大结构”的变形、失稳将直接影响到小结构的状态，同时“大结构”周围的支承压力分布情况也将直接影响到煤壁及底板岩层的稳定性。图43 老顶断裂成岩块后的转动 图45 老顶初次来压的力学模型 图4-6 初次来压前四周围岩支承压力分布状态A增压区；B减压区；C稳压区4.3.1 4.3.1 回采工作面推进对回采工作面推进对“砌体梁砌体梁”结构的影响结构的影响图4-7 回采工作面推进中岩体结构的变化过程图4-8 A岩块的受力分析4.

4、3.2 4.3.2 老顶的周期来压老顶的周期来压tan1TQPBA 4.3.3 4.3.3 老顶的周期来压步距老顶的周期来压步距表4-1表示了阜新矿务局高德矿北翼九层一区二段工作面周期来压时的特征。该工作面长170 m，煤厚为3 m，老顶为4.5 m，直接顶为3.5 m厚的细砂岩，煤层倾角3235。 4.3.4 4.3.4 老顶来压期间的顶板控制老顶来压期间的顶板控制图4-10 永定庄矿8411面垮顶现象 附图 梯形悬露顶板的破断形状4.44.4 顶板压力的估算顶板压力的估算4.4.1 4.4.1 估算法估算法图4-11 回采工作面的顶板压力hnqqp21取 (M为采高，K为碎胀系数)，则 K

5、值一般取刚破碎时的碎胀系数1.251.5，因而P=2(24)M=(48)M 即顶板压力相当于采高48倍岩柱的重量。在周期来压不明显时应采用低倍数，而在周期来压较剧烈时应采用高倍数加以估算。1KMh12KMptan200HQLQFiiBAHQLii200tan200HQLiiiEihhKP00 图4-12 威尔逊计算顶板压力的力学模型 图4-12 威尔逊计算顶板压力的力学模型 图4-12 威尔逊计算顶板压力的力学模型 31QQPrQlQlPp31 图4-13 各种采空区支撑条件下工作面前后支承压力分布 图4-14 已采空间支承压力的分布 (a) 顶分层； (b) 下分层 图4-15 工作面前后支

6、承压力分布 4.6.1 4.6.1 采高与控顶距采高与控顶距baxmxeSS1图4-16 上覆岩层移动与工作面空间 顶板下沉的关系00LsLslhKmhs00LLKKmLLhKmhspL0000111LmLKKKsppL0011式中KP为冒落矸石未承受压力时的碎胀系数。 1pKMh 0011LKKKpP4.6.2 4.6.2 工作面推进速度的影响工作面推进速度的影响 附图 放炮对工作面顶板下沉速度的影响 1放炮经过测点；2测点下4 m处放炮； 3测点下10 m处放炮 附图 放顶对顶板下沉的影响 A倾斜向上；B倾斜向下4.6.3 4.6.3 开采深度的影响开采深度的影响4.6.4 4.6.4 煤

7、层倾角的影响煤层倾角的影响 由于倾角增加，采空区顶板冒落的矸石不一定能在原地滞留，很可能沿着底板滑移，由于冒落岩块滑移，使采空区形成了如图4-19(a)所示的情况，即下部充填较满，而上部却形成冒空。这样必然使回采工作面支架受力不均匀。图4-19(b)表示了各种不同倾角时工作面支架载荷的分布情况。图4-19 采空区冒落矸石滑移及其造成的后果图4-20 沿倾斜方向开采时岩块的咬合关系4.6.54.6.5 下分层开采时矿山压力显现下分层开采时矿山压力显现平顶山 C17 邢台大煤 邢台小煤 淄博 10 煤层 页岩(再生顶板) 砂岩(再生顶板) 砂页岩(矸石顶) 页岩(矸石顶) 分层 mm % mm % mm %