4采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律

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1、第四章采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律第一節(jié)概述大多數(shù)情況下，礦山壓力顯現(xiàn)會(huì)給地下開采工作造成不同程度的影響。為使礦山壓力顯現(xiàn)不至于影響正常的工作和保證生產(chǎn)安全，就必須采取各種技術(shù)措施加以控制。包括對(duì)巷道及采煤工作空間進(jìn)行支護(hù)、對(duì)松軟煤巖體進(jìn)行加固、用各種方法使巷道或采煤工作面得到卸壓、用人為的方法使采空區(qū)頂板按預(yù)定要求冒落等。此外人們對(duì)礦山壓力的控制不僅在于消除和減輕對(duì)開采工作造成的危害，還包括合理地利用礦山壓力的天然能量為開采工作服務(wù)。例如，利用礦山壓力的作用壓酥煤體以方便落煤工作，借助采空區(qū)上覆巖層壓力壓實(shí)已冒落的矸石形成再生頂板等等。所有這些人為地調(diào)節(jié)、改變和利用礦山壓力作用的各種措施

2、，叫做礦山壓力控制。簡稱礦壓控制。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，采煤工作面常有下述一系列礦山壓力現(xiàn)象，并習(xí)慣上用這些現(xiàn)象作為衡量礦山壓力顯現(xiàn)程度的指標(biāo)。（1）頂板下沉量，一般指煤壁到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装逡平俊ｋS著工作面的推進(jìn)，頂?shù)装逄幱诓粩嘁平鼱顟B(tài)。（2）頂板下沉速度，指單位時(shí)間內(nèi)的頂?shù)装逡平?，以mm/h計(jì)算。它表示頂板活動(dòng)的劇烈程度。（3）支柱變形與折損，隨著頂板下沉，采煤工作面支柱受載也逐漸增加，一般可以用肉眼觀察到柱帽的變形，劇烈時(shí)可以觀察到支柱的折損。（4）頂板破碎情況，常常以單位面積頂板中冒落面積所占的百分?jǐn)?shù)來表示。它是用來衡量頂板控制好壞的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。（5）局部冒頂，指采煤工作面頂板

3、形成局部塌落，它影響采煤工作的正常進(jìn)行。（6）大面積冒頂，指采煤工作面由于頂板來壓導(dǎo)致頂板沿工作面切落。常常對(duì)工作面生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。其它還有煤壁片幫、支柱鉆底、底板臌起等一系列礦山壓力現(xiàn)象。61第二節(jié)老頂?shù)某醮蝸韷褐苯禹敵醮慰迓浜螅ぷ髅胬^續(xù)向前推進(jìn)，由于老頂比較堅(jiān)硬，在一定范圍內(nèi)呈懸露狀態(tài)，其四周分別由煤壁及煤柱支撐。此時(shí)可將老頂視為一個(gè)板的結(jié)構(gòu)。但是由于采煤工作面沿傾斜方向的長度，往往大于老頂沿走向方向垮落時(shí)的跨度，因此通常將老頂視為一端由煤壁而另一端由煤柱支撐的兩端固定的梁。若老頂以上巖層的強(qiáng)度低于老頂巖梁時(shí)，則上覆巖層的重量將通過老頂形成的梁而傳遞至兩端的煤壁及煤柱上。隨著工作

4、面繼續(xù)往前推進(jìn)，直接頂不斷垮落，老頂懸露跨度逐漸增大，直至達(dá)到極限跨度時(shí)，老頂將出現(xiàn)斷裂，進(jìn)而發(fā)生垮落。老頂由開始破壞直至垮落常需要一定的時(shí)間，甚至在老頂垮落前的2～3d即出現(xiàn)頂板斷裂的響聲等來壓預(yù)兆。在垮落前1～2h，采空區(qū)可能發(fā)生隆隆巨響，通常煤壁片幫嚴(yán)重，頂板產(chǎn)生裂縫或掉渣，其下沉量及下沉速度明顯增加。支架載荷迅速增高。這種老頂初次折斷或垮落前后工作面的礦壓顯現(xiàn)，稱為老頂?shù)某醮蝸韷骸＠享敵醮慰迓鋾r(shí)，其懸露跨度L初稱為老頂初次垮落步距。該值決定于老頂巖層的巖石性質(zhì)、厚度等因素。地質(zhì)構(gòu)造對(duì)于老頂?shù)某醮蝸韷阂灿杏绊?，如遇到斷層時(shí)，即可能減少老頂?shù)目迓洳骄?。一般老頂?shù)某醮蝸韷翰骄酁?0～3

5、5m，有的礦區(qū)可達(dá)50～70m，甚至更大。老頂巖層達(dá)到極限懸跨度形成斷裂后，并不一定立即垮落，巖塊間由于互相咬合關(guān)系也可能形成平衡，如圖4－1所示。由于巖層抗拉強(qiáng)度較小，因而在斷裂時(shí)如前所述很可能在梁的中間底部及兩側(cè)支座的上部裂開。隨巖塊的轉(zhuǎn)動(dòng)，可能形成強(qiáng)大的水平擠壓力，從而形成三鉸拱式的平衡結(jié)構(gòu)。這種三鉸拱形成的條件是：（１）咬和點(diǎn)處形成的應(yīng)力應(yīng)小于巖塊的抗壓強(qiáng)度。若超過該處的強(qiáng)度極限，就可能咬合不住，從而導(dǎo)致巖層的垮落。（２）在擠壓過程中要求巖層有一定的厚度，從而保證鉸接點(diǎn)b在鉸接點(diǎn)a、c連線之上，才能形成三鉸拱式的平衡。但巖層厚度也不能過大，否則也可能咬合不住。（3）三鉸拱兩端支座

6、處，巖塊與煤壁的摩擦力要大于支座反力。61圖4—1老頂巖梁斷裂后形成的平衡由于煤壁前方強(qiáng)大的集中應(yīng)力（KH）的影響，可能導(dǎo)致直接頂巖層內(nèi)發(fā)生剪切破壞，從而形成預(yù)生裂隙，這會(huì)影響到采煤工作面內(nèi)的頂板管理。老頂初次來壓比較突然，來壓前采煤工作面上方的頂板壓力較小，因而容易使人疏忽大意。初次來壓時(shí)，老頂跨度較大，影響范圍也較廣，工作面易出現(xiàn)事故，因此，在生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)加注意。在來壓期間，必須注意采煤工作面的支護(hù)質(zhì)量，加強(qiáng)支架的支撐力，增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。一般可以采用木垛、戧柱等加強(qiáng)支護(hù)。第三節(jié)老頂?shù)闹芷趤韷豪享敵醮慰迓浜螅S著采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，工作面上方的老頂巖層將呈懸露狀態(tài)（圖4—2a)。此

7、時(shí)，上覆巖層的重量將由老頂?shù)膽冶壑苯觽鬟f給煤壁，部分上覆巖層及已折斷的老頂重量，將直接加在已垮落的矸石上，此時(shí)采煤工作空間處于老頂懸梁的保護(hù)之下。當(dāng)采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，老頂懸露跨度達(dá)到一定長度時(shí)，老頂在其自重及上覆巖層載荷作用下，將沿煤壁甚至在煤壁內(nèi)發(fā)生折斷和垮落（圖4—2b）。隨著工作面的推進(jìn)，老頂?shù)倪@種垮落現(xiàn)象將周而復(fù)始地出現(xiàn)，而使工作面內(nèi)呈現(xiàn)周期性的礦壓顯現(xiàn)。這種老頂周期性折斷或垮落前后工作面內(nèi)的礦壓顯現(xiàn)稱為老頂?shù)闹芷趤韷?。?/p>