采场上覆岩层活动规律及其对矿山压力的影响.pdf

年∀ 月煤炭学报 第 期 采场上覆岩层活动规律及其 对矿山压力的影响 钱 鸣高李鸿昌 中国矿业学院∃ 摘要 本文在分析已有的研究成果及对大 屯孔庄煤矿七号与八 号层 之 间岩层 移动 的 实际观刚 的基拙上 , 提出了岩层 内部移动 曲线以负指数曲 线更接近于实际 。 根据此 曲线的性 质提出 了 曲线的前 最大曲率点至煤壁以内应属于煤壁 支撑影响区, 而由此 至曲线后最大 曲率点之间 , 则应属于离层区及支架影响区,其后则是 岩层重新压实 区 。 文章还叙 述了各区岩层 移动 的特点以及支架可能影响的 范 围 。 同时提出了对 各 个区域岩体属性的认识 。 根据实际刚 定 , 文章分析了裂隙带岩层 “结 构 ” 的静 、 动态平衡过程 及其平衡 条件 。 从而提出 了对米场支护结构设 计的要求 。 此处分两种类型叙 述 其一 是 岩层 在破断后岩块间有水平力互 相作用的情况 . . . . . . . 认认认认 外 ‘ 巩巩 ∀ ∀ ∀ ∀ ∀ ∀ ∀ 一一一一一 认 」 、 7 、 7 Δ分 别以6 、 Ν 、 Ο表示之 , 而将6 区域称为煤壁支撑影响区, Ν区域为岩层离层 区,Ο 区 域为岩层重新压实区 。 兴 娜 八目∀ ∃ 侣卜 , 毫 悉 一 图 一− 一− 与工作面一 9 36一 ⋯ 理一 ; 。− ,曰 匕 87 ⋯ ≅ “ 闷 生 月了 ‘2 3 − 3 一 ΑΑ月 才月了月了 Β ,∗ 一 ,,几口 六 了几匕−吮 月 ∗ . /∗ 01 ,曰 几」 动上2几 川 纠 一8 ‘/ 3 32 ≅ 3八“,鳗 一 2一 9 99 十 注 Α Β8 。 −0米;/犷川Β/ 8 ∗ .毫米 。 第期采场上覆岩层 活动规律及其 对矿山压力的影响 由2 观测巷测到的离开煤层顶板 米处岩层下 沉曲线为 Π 二 Π 。 一。一‘月 ∃ ∋ 表∀表示实测与计算值是比较接近的 。 表 Ν 、 一 乙 一一 Θ 一汽Ρ, ‘ 止 Χ Σ 一 八Η曰Χ∗3 3八/ /八已 齐 视 “ 竿 ‘毫米, / ,9 / 0” ⋯ ,∗ 。 0。 ‘ 0 甘 算停 ‘毫术, ‘8 − 凌 ‘ ’9 ⋯ “9魂 / 理 差 值 19 − 19 8 8 一/ 一“− 一9 − ∗∗ − ∗ 8 18 ∗ ∗ ⋯ 0∗ ∗ 十十/0 注 Α二0 ∗米; 3ΔΕΦ 9 0 毫米 。 Χ对岩层移动曲线的分析 由上述公式可知岩层移动曲线的最大斜率点 , 其位置是 Δ Ε0一、丫 变成图_及_ 7 而最终成为图 Δ的情况 。 此时图2所示的结 构再次出现 , 即又处于稳定状态 , 如此随着回采工作面的推进呈反复周期性地出现 。 若此时要求岩块不在 点切落 , 且考虑Ξ 。一。的最 大值为Ν , 岩块的重量及其载荷∴之和 , 则此时要求Ψ点形成的摩擦力Ξ 。应 超过Θ∴ 。 为此在考虑动态平衡 时 , 应修正前述平衡条件 , 此时结构所允许的临界载荷及其厚度的极限值分别为 煤炭 学报 年 , , 、今 〔 Γ黔渭〕 “ 一 、 , 吨 米一 尺 。 /ΒΤ 甲 一⎯∃、 办二一二下9万下二厂 ,一二二花一, 9 。二 欢 ∋ 县丫αΒ ∃气一 于∃ 夕 若考虑支架及煤壁支撑 力的影响 , 则形 成如图 的情况 , 图中Ζ 为煤壁的支撑力∃ [ Θ∴, 因此 , , 二。饭丈 影箭 ΒΤ‘甲一 “, 厂 ∗ 3 Β Τ甲一口∃、。 二9乙一 一二 不万奋尸一,丁屯 一 口 ∋ α 乙3邝一 ‘少 尸一 式中 , 由于 赫与 , Β。一。∃ 是摩擦力 , 因此它 不可能大低一 ] 。 。 若考虑直接顶 时 , 支架的 工作阻力还应承担控顶区内直接顶的全部载 荷 刃人下β 。 因此 支架的支撑力 ≅为 “ 一 巩、 ] 〔 一 镊鉴平 〕 。 , 吨 米 , 第 期 采场上覆岩层活动规律及其对矿 山压力的影响 而支护强度≅应为 ‘ 。 二 ∋ ,∋ ∴ / 。 尹 “‘气/十 不砰3 乙一 二望里竺兰立、 Ρ一 乏 、 值也发生变化 。 一般来说此曲线的 斜率变化规律是非正态分布 , 但离煤层越远即越接近地表∃则越接近于正 态分布 。 ∋ 裂隙带岩层下沉曲线的特性 , 由支撑体系的力学性能所决定 。 根据曲线的特点 , 可 分为6 、 Ν 、 Ο 三个区 。 而在Ν区域 中又可分为离层区岩层平衡区∃与支架影响区 岩层非 平衡区∃ 。 − ∋ 在Ν区及Ο区的一部分岩体 , 其属性应视为块体 , 此时对其运动规律性有影响的主要 因素是块间的水平推力 、 摩擦系数与块体的几何形状及尺寸 。 水平推力是导致岩块形成 “ 结 构 ” 的根本因素 。 . ∋ 根据岩层下沉曲线所建立的力学模型可视为一静定结构 。 在6 ,与Ν‘ 岩块间的剪切力 最大 , 而在Ν , 与Ο ⊥8ΤΤ ;Ψ; Δ380 ΨΤ⎯Ρ; Τ Ο人 落 公; 加 _Β公Β, ‘Β‘Ψ Κ 几了艺”玄”Τ∃ 6_Β/ ; ⎯Β 0 ; Λ 8Τ ;;9ι_⎯Δ ΒΡ⎯ ;⎯Ρ8⎯Λ⎯ϕ⎯Β_ 8≅/⎯Λ8Ψκ _/ ⎯_⎯ ;/⎯Ρ⎯_ 8 ΒΡ⎯ Κ8⎯9Δ ΨΚ_Β/;Β; ϕ ΨΛ⎯ϕ⎯ Β ;ΔΨ_ ⎯/ Λ⎯Δ ΒΡ⎯ ϕ ΨΛ⎯ϕ⎯ΒΨΚ_Β/;Β; ⎯ΒΠ ⎯ ⎯ 5⎯;ϕ ε Ψ ∋ 2 ; Δ 5⎯;ϕ ε Ψ ∋ 8λΨΤ 1Ρκ; ΤΟΨ998⎯/ι , η ;Βκ ΟΨ ;9 ⊥8 ⎯_, ΒΡ⎯ ; κΒΡΨ / _ Ρ Ψ 9Δ ΒΡ;Β ΒΡ⎯⎯Τ; Β 8Λ ⎯ ⎯μ ν Ψ⎯Β8;9⎯κ /Λ⎯ ⎯9Ψ _⎯ ΒΨΒΡ⎯ ;⎯Βκ;9 ϕ ΨΛ⎯ϕ⎯ΒΨΚ_Β/ ;Β; 。 6 ⎯ ⎯Ψ/Δ8 Τ ΒΨ ΒΡ⎯ ⎯κ/ Λ⎯ ≅/ΨΚ89⎯ , ΒΡ⎯ ; /⎯; 8Κ/ Ψ Β ΨΚ Β Ρ ⎯ ϕ ; μ 8ϕκϕΚ/ΨΒ ⎯ κ/Λ ; Βκ /⎯≅Ψ8Β_ ΒΡ⎯ ; /⎯; ⎯ΚΚ⎯⎯Β⎯Δ ι ΒΡ⎯_Ψ98Δ /⎯ ; ⎯ΒΠ⎯⎯ ΒΡ⎯ ϕ ;μ 8ϕ κϕ ; Δ ;⎯9 ⎯κ / Λ ;Βκ /⎯ ≅Ψ8Β_ ΒΡ⎯ _Β/ ;Β; _⎯≅⎯/;Β8Ψ ; /⎯;;Δ ΒΡ⎯ ;/⎯; 8Κ9κ ⎯ ⎯⎯ΔιΒΡ⎯Κ;⎯⎯ _κ≅≅Τ/Β_ Β ⎯Δ;/ ⎯;ΨΚ /Ψα⎯/ Ψ ⎯α_ 。 ςΡ⎯ ⎯Ρ;/ ;⎯Β⎯/8_Β8⎯_Ψ Κ /Ψ⎯α ϕ ΨΛ⎯一 ϕ ⎯Β;Δ ΒΡ⎯ ≅ΨΒ⎯Β8;998ϕ8Β_ ΨΚ 8Κ9κ⎯ ⎯⎯ΨΚ_κ≅≅Ψ/Β_,; _ Π ⎯99;_ /Ψ ⎯α ≅/ Ψ≅⎯/Β8⎯_ ΨΚ ⎯ ;⎯Ρ;/ ⎯;; /⎯ Δ8_⎯κ __⎯Δ 8 ΒΡ⎯≅;≅⎯/ ∋ Ν ; _⎯ΔΨ Κ8⎯9Δ Ψ_ ⎯/Λ ;Β8Ψ, ΒΡ⎯≅/ Ψ ⎯⎯__⎯_ ; Δ ≅/⎯/ ⎯Ωκ8_8Β⎯ Ψ Κ _Β;Β8⎯;Δ Δι ;ϕ 8⎯ ⎯Ωκ898/8κ ϕ ΨΚ_Β /;Β;_Β/ κ ⎯Βκ / ⎯ 8Κ8_ _κ / ⎯Δ1 Ψ⎯; /⎯;9_Ψ; ;9ι_⎯Δ ∋ 6 _; /⎯_ κ9Β, Β Ρ ⎯ / ⎯Ωκ8/⎯ϕ⎯ Β_ ΒΨΒΡ⎯ _κ≅≅Ψ /Β Δ⎯_8Τ ΚΨ / 9Ψ Τ Π ;99 Κ; ⎯ ⎯ _;/⎯ ≅/ Ψ≅Ψ _⎯Δ κ Δ⎯/ΒΡ⎯ΚΨ99ΨΠ一 8Τ ΒΠΨ ⎯ ΨΔ 8Β8Ψ_ 。 Π8ΒΡ 8Β⎯/ ;⎯Β8Ψ ΨΚ Ρ Ψ/81 ΨΒ;9 ΚΨ / ⎯⎯_ ⎯ΒΠ ⎯⎯ /Ψα ⎯ 9Ψ⎯α_⎯Β8Ψ Ψ Κ Ρ Ψ/81 Ψ Β;9 ΚΨ/⎯⎯ _⎯ΒΠ ⎯ ⎯ / Ψα⎯9Ψ ⎯α_ Π8ΒΡ8 /⎯Τκ9;/9ι Ο;ϑ8 Τ Θ Ψ⎯ 。