第四章采場礦山壓力顯現(xiàn)基本規(guī)律

1、 實際生產過程中，回采工作面常有下述一系列礦山壓力現(xiàn)象，這些現(xiàn)象作為衡量礦山壓力顯現(xiàn)程度的指標。回采工作面常見的礦山壓力現(xiàn)象：(1) (1) 頂板下沉頂板下沉 一般指煤壁到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装逑鄬σ平?。圖4-1中分別表示了頂板絕對下沉、底板鼓起及頂?shù)装逑鄬σ平€。由于在緩斜及傾斜工作面底板鼓起量比較小，因而常?？梢院雎圆挥?，為此頂?shù)装逡平亢喎Q為頂板下沉量。 MLs指單位時間內的頂?shù)装逡平?。通常以mmh計算。它表示頂板活動的劇烈程度。圖4-2表示在一個工作面測得的頂板下沉速度變化情況，縱坐標為下沉速度，橫坐標為時間。(2) (2) 頂板下沉速度頂板下沉速度 圖4-2 工作面所測頂板下沉

2、速度變化情況(3)(3)支柱變形與折損支柱變形與折損 隨著頂板下沉，回采工作面支柱受載也逐漸增加，一般可以用肉眼觀察到木柱帽的變形，劇烈時可以觀察到支柱的折損。(4)(4)頂板破碎情況頂板破碎情況 常以單位面積中冒落面積所占的百分比來表示頂板破碎情況，常用來衡量頂板管理好壞的質量標準之一。(5)(5) 局部冒頂局部冒頂 這是指回采工作面頂板形成局部塌落，影這是指回采工作面頂板形成局部塌落，影響回采工作的正常進行。響回采工作的正常進行。(6) (6) 工作面頂板沿煤壁切落工作面頂板沿煤壁切落( (或稱大面積冒頂或稱大面積冒頂) ) 這是指采面由于頂板來壓而導致頂板沿工作這是指采面由于頂板來壓而導

3、致頂板沿工作面切落，它常嚴重影響工作面的生產。面切落，它常嚴重影響工作面的生產。 其它礦山壓力現(xiàn)象：煤壁片幫、支柱鉆底、底鼓等?；夭晒ぷ骺臻g是一個小結構，它處于覆巖大結構之中。“大結構”的變形、失穩(wěn)將直接影響到小結構的狀態(tài)，同時“大結構”周圍的支承壓力分布情況也將直接影響到煤壁及底板巖層的穩(wěn)定性。圖43 老頂斷裂成巖塊后的轉動 圖45 老頂初次來壓的力學模型 圖4-6 初次來壓前四周圍巖支承壓力分布狀態(tài)A增壓區(qū)；B減壓區(qū)；C穩(wěn)壓區(qū)4.3.1 4.3.1 回采工作面推進對回采工作面推進對“砌體梁砌體梁”結構的影響結構的影響圖4-7 回采工作面推進中巖體結構的變化過程圖4-8 A巖塊的受力分析4.

4、3.2 4.3.2 老頂?shù)闹芷趤韷豪享數(shù)闹芷趤韷簍an1TQPBA 4.3.3 4.3.3 老頂?shù)闹芷趤韷翰骄嗬享數(shù)闹芷趤韷翰骄啾?-1表示了阜新礦務局高德礦北翼九層一區(qū)二段工作面周期來壓時的特征。該工作面長170 m，煤厚為3 m，老頂為4.5 m，直接頂為3.5 m厚的細砂巖，煤層傾角3235。 4.3.4 4.3.4 老頂來壓期間的頂板控制老頂來壓期間的頂板控制圖4-10 永定莊礦8411面垮頂現(xiàn)象 附圖 梯形懸露頂板的破斷形狀4.44.4 頂板壓力的估算頂板壓力的估算4.4.1 4.4.1 估算法估算法圖4-11 回采工作面的頂板壓力hnqqp21取 (M為采高，K為碎脹系數(shù))，則 K

5、值一般取剛破碎時的碎脹系數(shù)1.251.5，因而P=2(24)M=(48)M 即頂板壓力相當于采高48倍巖柱的重量。在周期來壓不明顯時應采用低倍數(shù)，而在周期來壓較劇烈時應采用高倍數(shù)加以估算。1KMh12KMptan200HQLQFiiBAHQLii200tan200HQLiiiEihhKP00 圖4-12 威爾遜計算頂板壓力的力學模型 圖4-12 威爾遜計算頂板壓力的力學模型 圖4-12 威爾遜計算頂板壓力的力學模型 31QQPrQlQlPp31 圖4-13 各種采空區(qū)支撐條件下工作面前后支承壓力分布 圖4-14 已采空間支承壓力的分布 (a) 頂分層； (b) 下分層 圖4-15 工作面前后支

6、承壓力分布 4.6.1 4.6.1 采高與控頂距采高與控頂距baxmxeSS1圖4-16 上覆巖層移動與工作面空間 頂板下沉的關系00LsLslhKmhs00LLKKmLLhKmhspL0000111LmLKKKsppL0011式中KP為冒落矸石未承受壓力時的碎脹系數(shù)。 1pKMh 0011LKKKpP4.6.2 4.6.2 工作面推進速度的影響工作面推進速度的影響 附圖 放炮對工作面頂板下沉速度的影響 1放炮經過測點；2測點下4 m處放炮； 3測點下10 m處放炮 附圖 放頂對頂板下沉的影響 A傾斜向上；B傾斜向下4.6.3 4.6.3 開采深度的影響開采深度的影響4.6.4 4.6.4 煤

7、層傾角的影響煤層傾角的影響 由于傾角增加，采空區(qū)頂板冒落的矸石不一定能在原地滯留，很可能沿著底板滑移，由于冒落巖塊滑移，使采空區(qū)形成了如圖4-19(a)所示的情況，即下部充填較滿，而上部卻形成冒空。這樣必然使回采工作面支架受力不均勻。圖4-19(b)表示了各種不同傾角時工作面支架載荷的分布情況。圖4-19 采空區(qū)冒落矸石滑移及其造成的后果圖4-20 沿傾斜方向開采時巖塊的咬合關系4.6.54.6.5 下分層開采時礦山壓力顯現(xiàn)下分層開采時礦山壓力顯現(xiàn)平頂山 C17 邢臺大煤 邢臺小煤 淄博 10 煤層 頁巖(再生頂板) 砂巖(再生頂板) 砂頁巖(矸石頂) 頁巖(矸石頂) 分層 mm % mm % mm %