四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4.1概述矿山压力显现指的是由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象。采场，也叫回采工作面，是煤矿采煤的工作空间。我国煤矿主要采用长壁采煤法，工作面煤壁长度通常150~200m，推进方向1000~2000m。最长的回采工作面已经达到400m，推进度最大的已经达到11km。而采煤需要维护的空间宽度只有5m左右。回采工作面在生产过程中将会有什么矿山压力显现？这些矿山压

2、力现象用什么指标衡量？哪些矿山压力显现是不利的，需要控制？又如何控制？这些是采矿工程师必须关注和应对处理的基本问题。24.1概述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。常用s表示。有时为了对比，把顶板下沉换算为单位采高、单位推进度的顶板下沉量，以每米采高、每米推进度下沉量表示，即：34.1概述图4-1某矿工作面顶板移近曲线1—顶板绝对下沉量；2—顶底板相对移近量；3—底板绝对臌起量44.1概述顶板下沉速度：指单位时间内顶底板移近量，以mm/h计算，它表示顶板活动的剧烈程度。图4-2某矿工作面顶板下沉速度变化情况54.1概

3、述支柱变形与折损：随着顶板下沉，回采工作面支柱载荷也逐渐增加，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。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。64.1概述局部冒顶：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。工作面顶板沿煤壁切落（或称大面积冒顶）：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。煤壁片帮：指采面运输机前面煤体在没有采煤机切割时，受支承压力作用发生破坏塌落显现。74.1概述讨论：（1）关于采场矿山压力现

4、象衡量/评价指标是根据现场顶板控制需要确定的，不同条件回采工作面面临的生产安全问题可能不同，使用的采场矿山压力显现评价指标也可能不同。如，除前面介绍的指标外，还用支架工作阻力、支柱钻底、底臌（鼓）等指标。（2）“大”、“小”结构及其作用关系：采场支架与直接顶构成小结构，处于上覆老顶岩层组成的大结构之下。“大结构”的变形、失稳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。小结构的维护作用是保证生产必须的空间和安全，支护对大结构也有影响。采空区处理方法甚至可以改变大结构形式及其状态。84.2老

5、顶的初次来压老顶的初次来压概念回采工作面从开切开始采煤，采空区范围逐渐增大，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），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。9图4-4老顶岩块滑落失稳实例4.2老顶的初次来压老顶的初次来压的危害10图4-5老顶初次来压力学模型4.2老顶的初次来压老顶初次来压力学模型通常支架反力（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

6、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R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，支架抗变形能力还必须与老顶回转下沉相适应。P—支架反力；Q1—直接顶载荷；Q2—老顶载荷；R—矸石反力11图4-6老顶初次来压前采场四周支承压力分布4.2老顶的初次来压老顶初次来压前支承压力分布A—增压区；B—减压区；C—稳压区。12（1）老顶初次来压前，采场顶板压力并不大，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

7、顶板来压的一个重要标志。（2）老顶初次来压前强大的前支承压力可能导致直接顶在煤壁前方剪切破坏，形成预成裂隙，不利于顶板管理。（3）老顶初次来压比较突然，易使人疏忽大意。（4）老顶初次来压对回采工作面的影响较大，必须掌握初次来压步距的大小，及时采取对策（如加强木垛、抬棚、斜撑等）。（5）老顶初次来压步距越大，工作面来压显现越剧烈。（6）老顶初次来压步距与来压强度，与老顶岩层的力学性质、厚度、破断岩块咬合条件、直接顶厚度、采高等因素有关。4.2老顶的初次来压老顶初次来压特征与影响因素134.2老顶的初次来压预防老顶初次来压期间造成事故的主要

8、措施①来压的预测预报；②加强支护；③工作面与开切眼斜交，使老顶悬板呈梯形，根据顶板达极限跨度时破断的原理，老顶初次来压的破断将不致于造成工作面全面来压，而呈局部来压。让工作面呈局