第五章回采工作面矿山压力显现基本规律ppt课件.ppt

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1、第五章回采工作面矿山压力显现基本规律5.1矿山压力显现程度的常见指标（1）顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板移近量Δ=H0-H1有时为了对比，又将顶底板移近量Δ换算成每米采高、每米推进度的顶底板移近量，即Δ/L、Δ/M（L为控顶距，M为采高）。由于底臌量较小，通常将Δ称为顶板下沉量。H0原顶板变形后的顶板变形后的底板H1控顶距衡量矿压显现的指标：“三量”顶板下沉（下沉量S，下沉速度V）——反映顶板状况及根据稳定状况反映支护效果。支架荷载P、活柱下移量△L、顶底板移近量△H（2）顶板下沉

2、速度：指单位时间内的顶底板移近量，以㎜/h计算。表示顶板活动的剧烈程度。（3）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柱帽的变形，剧烈时可以观察到支柱的折损。（4）顶板破碎情况：常常以单位面积中冒落面积所占的百分数来表示，是衡量顶板管理好坏的质量标准。一般以冒落敏感度E（空顶1m冒顶面积所占百分比）来表示。如法国埃森中心：E>30%高敏感度顶板E=11～30%中等敏感顶板E=0～10%低敏感顶板端面距与顶板破碎度的关系（5）局部冒顶：回采工作面顶板形成局部塌

3、落，它影响回采工作面正常进行。（6）工作面顶板沿煤壁切落，或称大面积冒顶：指回采工作面由于顶板来压导致顶板沿工作面切落，常常对工作面产生严重影响。根据具体条件及研究的需要，还可能有其它指标，如：煤壁片帮、支柱插底、底板臌起等一系列矿山压力现象。回采工作空间是一个小结构，它处于围岩形成的大结构之中。因此，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。5.2老顶的初次来压（1）三铰拱的概念三铰拱是结构力学中的概念，其基本力学模型是两个

4、曲杆以铰接相联，每个曲杆和支座之间也用铰相联而成的结构，称三铰拱。只要三个铰不在同一直线上，这三铰拱就是几何不变的。见下图。q（2）老顶岩层初次来压老顶达到极限跨距破断，成“三铰拱”式平衡，随工作面推进，A岩块断裂A转动→B转动→三铰拱平衡→工作面推进→铰合平衡→失稳→来压初次来压：由于老顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。一般为20～35m，少数为50～70m老顶初次来压时对工作面支架受力的影响，可以用下图表示。P为支架反力，Q1和Q2分别为直接

5、顶和老顶的载荷。老顶初次来压时，三铰拱平衡已破坏，因此可简化为上图模型。其中Rr是冒落矸石的支承反力。在三铰拱失去平衡后，老顶必然会回转至冒落矸石上方才能借助Rr力阻止老顶岩块回转。但这过程中，工作面顶板必然下沉，为了不使老顶沿工作面发生切落，支架的工作阻力应等于Q1与Q2之和。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岩体可视为一个结构系统。这个系统的顶部是老顶，四周则是直接顶加煤柱。回采工作面就处在这样的结构系统保护之下，其周围的应力同样可分为减压区B、增压区

6、A和稳压区C。回采工作面煤壁上所承受的支承压力将随着老顶跨度的加大而增加，即刚从开切眼推进时最小。在初次来压前达到最大，并常伴有煤壁的片帮与漏顶等。初次来压比较突然，且对工作面危害较大。我国一些煤矿的初次来压步距一般为20～35m，个别达50～70m。来压特点及控制措施1、来压预兆来压前，由于覆岩岩层梁或拱结构系统存在，使采场处于减压区，顶板压力并不大，但煤壁内支承压力达到最大值，导致片帮。煤壁前方直接顶形成剪切破坏，和预成裂隙，对顶板管理极为不利，来压前2-3天有断裂响，垮落前1-2小时，采空区

7、有隆隆声响。顶板压力不大煤壁前的压力达到最大（发生剪切破坏），煤壁片帮是来压的重要标志2、来压特点表现形式：持续2～3d顶板急剧下沉，支架受力明显增大直接顶破碎，甚至产生台阶下沉现象煤壁中支承压力增大，片帮严重（预兆之一）工作面内顶板出现裂缝，并有掉碴现象，有时顶板有断裂声老顶初次来压的剧裂程度与老顶岩石性质，厚度与裂隙情况，直接顶的厚度（△大小），工作面采高，长度，推进速度以及地质构造等因素有关。2、控制措施掌握来压规律及步距，作好预测预报来压前，将直接顶回柱放顶工作作彻底加强工作面支架支护能力

8、如密度支柱，适当扩大控顶距加强支柱稳定性，如靠采空区侧增设一梁三柱斜撑支架，在工作面内增设本垛等特种支架。适当加快工作面推进速度。注：来压强度分级不明显：N>3-5明显：0.350m或N≤0.3l=25-50m极强烈：N≤0.3L>50m动载系数KD的概念老顶来压步距的影响因素：力学性质、厚度、互相咬合的条件、地质构造来压步距统计情况：10～30m54％；30～55m37.5％；其余大于55m（大同坚硬顶板160m）来压步距↑