采場(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)基本規(guī)律課件.ppt

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1、4采場(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)基本規(guī)律4.1概述4.2老頂?shù)某醮蝸韷?.3老頂?shù)闹芷趤韷?.4頂板壓力的估算4.5回采工作面前后支承壓力分布4.6影響采場(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素4.7本章小結(jié)4.1概述實(shí)際生產(chǎn)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(biāo)?；夭晒ぷ髅娉Ｒ姷牡V山壓力顯現(xiàn)現(xiàn)象：(1)頂板下沉一般指煤壁到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装逑鄬?duì)移近量。圖4-1中分別表示了頂板絕對(duì)下沉、底板鼓起及頂?shù)装逑鄬?duì)移近曲線。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?jì)，為此頂?shù)装逡平亢?jiǎn)稱為頂板下沉量。圖4-1工作面頂?shù)装逡平€1—頂板絕對(duì)下沉

2、曲線；2—頂?shù)装逑鄬?duì)移近量曲線；3—底板鼓起曲線實(shí)際測(cè)定時(shí)常常是在工作面煤壁剛懸露的頂板處設(shè)置測(cè)桿，隨著工作面的推進(jìn)，測(cè)得由煤壁到采空區(qū)放頂線處的頂?shù)装逡平?。一般以s表示。有時(shí)為了對(duì)比，常常把這個(gè)指標(biāo)換算為單位采高、單位推進(jìn)度的頂板下沉量，即(L為控頂距，M為采高)，以每米采高、每米推進(jìn)度下沉多少毫米表示。指單位時(shí)間內(nèi)的頂?shù)装逡平?。通常以mm／h計(jì)算。它表示頂板活動(dòng)的劇烈程度。圖4-2表示在一個(gè)工作面測(cè)得的頂板下沉速度變化情況，縱坐標(biāo)為下沉速度，橫坐標(biāo)為時(shí)間。(2)頂板下沉速度圖4-2工作面所測(cè)頂板下沉速度變化情況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，

3、一般可以用肉眼觀察到木柱帽的變形，劇烈時(shí)可以觀察到支柱的折損。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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一。局部冒頂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(jìn)行。(6)工作面頂板沿煤壁切落(或稱大面積冒頂)這是指采面由于頂板來壓而導(dǎo)致頂板沿工作面切落，它常嚴(yán)重影響工作面的生產(chǎn)。其它礦山壓力現(xiàn)象：煤壁片幫、支柱鉆底、底鼓等。回采工作空間是一個(gè)小結(jié)構(gòu)，它處于覆巖大結(jié)構(gòu)之中。“大結(jié)構(gòu)”的變形、失穩(wěn)將直接影響到小結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，同時(shí)“大結(jié)構(gòu)”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。4.2老頂?shù)?/p>

4、初次來壓當(dāng)老頂懸露達(dá)到極限跨距時(shí)，老頂斷裂形成三鉸拱式的平衡，同時(shí)發(fā)生已破斷的巖塊回轉(zhuǎn)失穩(wěn)(變形失穩(wěn))，有時(shí)可能伴隨滑落失穩(wěn)(頂板的臺(tái)階下沉)，如圖4-3所示，從而導(dǎo)致工作面頂板的急劇下沉。此時(shí)，工作面支架呈現(xiàn)受力普遍加大現(xiàn)象，即稱為老頂?shù)某醮蝸韷?。圖4－3老頂斷裂成巖塊后的轉(zhuǎn)動(dòng)老頂巖層初次破斷后，老頂破斷巖塊回轉(zhuǎn)下沉引起工作面頂板急劇下沉、支架受力普遍加大、煤壁片幫的現(xiàn)象。由開切眼到初次來壓時(shí)工作面推進(jìn)的距離稱為老頂?shù)某醮蝸韷翰骄?。一般情況下，老頂?shù)某醮蝸韷翰骄嗯c老頂初次斷裂的極限跨距相當(dāng)。當(dāng)老頂巖塊失穩(wěn)時(shí)，形成了巖塊滑落，對(duì)工作面安全造成嚴(yán)重威脅。圖4-4即表示兩個(gè)滑落失

5、穩(wěn)的實(shí)例。圖4-4老頂巖塊滑落失穩(wěn)的兩個(gè)實(shí)例圖4－5老頂初次來壓的力學(xué)模型由于支架反力（支撐力）P形成的反力矩難以平衡由老頂初次來壓載荷Q2所形成的力矩，因而老頂巖塊的回轉(zhuǎn)在一定程度上是不可避免的，工作面頂板必然隨之發(fā)生下沉。只有當(dāng)老頂巖塊在采空區(qū)觸矸形成反力后，其回轉(zhuǎn)下沉才會(huì)緩和和停止。為了不使老頂沿工作面切落，支架工作阻力應(yīng)等于Q1與Q2之和。由此可知，由于老頂破斷巖塊回轉(zhuǎn)的影響，工作面頂板必然發(fā)生下沉。這種現(xiàn)象也是不可避免的，是回采工作空間的地下結(jié)構(gòu)物與其它構(gòu)筑物的重要區(qū)別之一。初次來壓前，由于上覆巖層結(jié)構(gòu)中有“梁”或“拱”式結(jié)構(gòu)存在，因此整個(gè)采空區(qū)周圍的巖體可以視為

6、一個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的頂部是老頂巖層，四周則是直接頂和煤柱?；夭晒ぷ髅婢吞幵谶@樣的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)保護(hù)之下，其四周巖層的應(yīng)力分布，沿走向及傾斜方向分別如圖4-6所示。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)老頂來壓前，回采工作面的頂板壓力并不大，但煤壁內(nèi)的支承壓力卻達(dá)到了最大值。所以，煤幫的變形與塌落(片幫)，常常是預(yù)示工作面頂板來壓的一個(gè)重要標(biāo)志。老頂初次來壓比較突然，初次來壓時(shí)，老頂跨距比較大，影響的范圍也比較廣。初次來壓一般要持續(xù)2～3d。由于老頂初次來壓對(duì)工作面的影響較大，因此必須掌握初次來壓步距的大小，以便及時(shí)采取對(duì)策。在來壓期間，必

7、須加強(qiáng)支架的支撐力，尤其要加強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。一般可以采用木垛、斜撐、抬棚等特種支架加強(qiáng)回采工作空間的支護(hù)。動(dòng)載（動(dòng)壓）系數(shù)：支架來壓時(shí)載荷與平時(shí)載荷之比。老頂初次步距越大，工作面來壓顯現(xiàn)越劇烈，相應(yīng)的動(dòng)載系數(shù)也越大。大同礦務(wù)局堅(jiān)硬頂板條件下，初次來壓前每架液壓支架僅測(cè)得2000kN的載荷，而當(dāng)來壓時(shí)達(dá)到了6000kN，動(dòng)載系數(shù)達(dá)到3以上。老頂初次來壓步距是老頂巖層分類的主要依據(jù)。據(jù)大量實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有的生產(chǎn)工作面中，初次來壓步距為10～30m的約占54%，30～55m的約占37.5%，其余為大于5