采场矿山压力显现基本规律课件.ppt

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1、4采场矿山压力显现基本规律4.1概述4.2老顶的初次来压4.3老顶的周期来压4.4顶板压力的估算4.5回采工作面前后支承压力分布4.6影响采场矿山压力显现的主要因素4.7本章小结4.1概述实际生产过程中，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显现现象：(1)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。图4-1工作面顶底板移近曲线1—顶板绝对下沉

2、曲线；2—顶底板相对移近量曲线；3—底板鼓起曲线实际测定时常常是在工作面煤壁刚悬露的顶板处设置测杆，随着工作面的推进，测得由煤壁到采空区放顶线处的顶底板移近量。一般以s表示。有时为了对比，常常把这个指标换算为单位采高、单位推进度的顶板下沉量，即(L为控顶距，M为采高)，以每米采高、每米推进度下沉多少毫米表示。指单位时间内的顶底板移近量。通常以mm／h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)顶板下沉速度图4-2工作面所测顶板下沉速度变化情况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，

3、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。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。局部冒顶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。(6)工作面顶板沿煤壁切落(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。4.2老顶的

4、初次来压当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳(变形失稳)，有时可能伴随滑落失稳(顶板的台阶下沉)，如图4-3所示，从而导致工作面顶板的急剧下沉。此时，工作面支架呈现受力普遍加大现象，即称为老顶的初次来压。图4－3老顶断裂成岩块后的转动老顶岩层初次破断后，老顶破断岩块回转下沉引起工作面顶板急剧下沉、支架受力普遍加大、煤壁片帮的现象。由开切眼到初次来压时工作面推进的距离称为老顶的初次来压步距。一般情况下，老顶的初次来压步距与老顶初次断裂的极限跨距相当。当老顶岩块失稳时，形成了岩块滑落，对工作面安全造成严重威胁。图4-4即表示两个滑落失

5、稳的实例。图4-4老顶岩块滑落失稳的两个实例图4－5老顶初次来压的力学模型由于支架反力（支撑力）P形成的反力矩难以平衡由老顶初次来压载荷Q2所形成的力矩，因而老顶岩块的回转在一定程度上是不可避免的，工作面顶板必然随之发生下沉。只有当老顶岩块在采空区触矸形成反力后，其回转下沉才会缓和和停止。为了不使老顶沿工作面切落，支架工作阻力应等于Q1与Q2之和。由此可知，由于老顶破断岩块回转的影响，工作面顶板必然发生下沉。这种现象也是不可避免的，是回采工作空间的地下结构物与其它构筑物的重要区别之一。初次来压前，由于上覆岩层结构中有“梁”或“拱”式结构存在，因此整个采空区周围的岩体可以视为

6、一个结构系统。这个系统的顶部是老顶岩层，四周则是直接顶和煤柱。回采工作面就处在这样的结构系统保护之下，其四周岩层的应力分布，沿走向及倾斜方向分别如图4-6所示。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—稳压区老顶来压前，回采工作面的顶板压力并不大，但煤壁内的支承压力却达到了最大值。所以，煤帮的变形与塌落(片帮)，常常是预示工作面顶板来压的一个重要标志。老顶初次来压比较突然，初次来压时，老顶跨距比较大，影响的范围也比较广。初次来压一般要持续2～3d。由于老顶初次来压对工作面的影响较大，因此必须掌握初次来压步距的大小，以便及时采取对策。在来压期间，必

7、须加强支架的支撑力，尤其要加强支架的稳定性。一般可以采用木垛、斜撑、抬棚等特种支架加强回采工作空间的支护。动载（动压）系数：支架来压时载荷与平时载荷之比。老顶初次步距越大，工作面来压显现越剧烈，相应的动载系数也越大。大同矿务局坚硬顶板条件下，初次来压前每架液压支架仅测得2000kN的载荷，而当来压时达到了6000kN，动载系数达到3以上。老顶初次来压步距是老顶岩层分类的主要依据。据大量实测资料统计，我国现有的生产工作面中，初次来压步距为10～30m的约占54%，30～55m的约占37.5%，其余为大于5