第6讲（2次课）(18回采工作面矿压显现基本规律).ppt

第六讲回采工作面矿压显现基本规律P1152-4节课,重点难点老顶初次及周期来压特点掌握，以便准确预测来压；老顶的扰动而引起的“反弹区”、“压缩区”掌握;回采工作面支撑压力的分布规律掌握；。了解顶板压力的估算。作业1、P134第1题；2、什么是周期来压特点3、阐述“反弹区”、“压缩区”预报老顶来压的原理。4、P134第12题。,矿山压力衡量指标,顶板下沉p115顶板下沉速度P115支柱变形与折损P115顶板破碎情况（单位面积中冒落面积所占的百分数）局部冒顶P115工作面顶板沿煤壁切落，或称大面积冒落,老顶初次来压,老顶初次来压老顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压。初次来压步距初次断裂的极限跨距的1/2。一般为2035m，个别矿区（坚硬顶板）达到5070m。来压特点P117（4个特点1个防治措施）工作面煤壁上所承受的支承压力随老顶跨度的增加而增加;,老顶来压前,工作面顶板压力并不大,但是煤壁内支承压力却达到了最大值;煤壁前方强大的支承压力,可能导致直接顶在煤壁前方剪切破坏,形成预生裂隙;老顶初次来压比较突然。预防措施来压期间加强支架的支撑力，尤其要加强支架的稳定性。如用木垛、斜撑、切顶支架等加强支架稳定性。影响初次来压步距的因素P1185因素,老顶岩层力学性质;老顶岩层厚度；破断岩层间互相咬合的条件；地质构造；来压强度（埋深越大，来压的强度越大；构造应力引起的原岩应力越大，来压的强度也越大）。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,力学模型粗象,,,顶板压力的估算P120-122,直接顶荷载Q1直接顶厚度悬顶距岩体容重老顶荷载Q21）以直接顶荷载的倍数估算老顶荷载；P1212）用控制老顶变形失稳的位移量来计算老顶荷载位移反分析；3）按防止老顶发生台阶下沉，或沿工作面（煤壁）切落来估算老顶荷载；P1224）现场实测。,老顶周期来压P119,概念裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。周期来压的表现形式（地压显现）顶板下沉速度急剧增大；顶板下沉量增大；支柱所受荷载普遍增加；煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉；支护参数不合理或稳定性差时，发生局部冒顶、甚至顶板沿工作面（煤壁）切落。,老顶周期来压的判断与力学推导,P119按剪切力最大推导Ttgφ-θ›QAB若上式不成立，则顶板发生台阶下沉，甚至顶板沿工作面（煤壁）切落。按悬臂梁（简支梁）与弹簧支座推导总之，周期来压步距约等于初次来压的极限跨距的1/2.45。,,,,,,,,,,,,,,,老顶周期来压的特点,工作面周期来压是上覆岩层共同作用结果；上位岩层组失稳必然对下位岩层组断裂步距发生影响，因此，周期来压步距并不每次都相等，有时差别很大；老顶通过直接顶传递作用力（荷载），支架通过直接顶传递支撑力，因此，直接顶的完整性对控制老顶平衡起重要作用；来压的大小与采空区矸石充满采空区的程度直接相关；,老顶周期来压的预防措施见P120（3种）,准确判断周期来压的预兆，及时采取加强支护措施；保证支架的规格质量，保证一定的支架密度及支架稳定性；开切眼应该与工作面斜交。,老顶来压的历史预测方法（三量变化）,顶板下沉顶板下沉速度支柱荷载,三量变化预测方法的优缺点优点（直观）；缺点（监测工作量大，来压时在工作面监测不安全）。,“反弹区”、“压缩区”预报原理（当前预测方法）,P1231985年中国矿业大学矿压研究所，用弹性基础梁力学模型求解梁断裂时工作面前方的基础梁将发生扰动，相应在煤体内（即基础部分，最大弯矩可深入煤壁1.3m－4.39m）引起“反弹区”和“压缩区”，进而将老顶视为四周支承在Winkler基础上的弹性基础板，求解出老顶断裂过程中在四周引起的扰动，从而证实老顶断裂对上、下两顺槽（巷）引起的扰动效应。,老顶断裂的主要特点与预报原理P123,老顶断裂是裂缝形成、扩展的时间过程；老顶断裂线处于工作面前方煤壁之内，工作面全面来压（推进到断裂线下部）与断裂存在时间差，为来压预报和采取措施提供了时间；老顶断裂前后其挠曲面将发生突变，引起断裂线前方出现“反弹”和“压缩”现象。预报实例见P124,老顶断裂的科学预测方法,声发射监测方法的原理与变形和压力监测方法相比的优缺点监测孔布置分析预报,工作面前方支承压力分布规律,上覆岩层由“煤壁工作面支架已冒落矸石”支撑；构成半拱支撑体系煤壁几乎支承着回采工作空间上方悬露岩层（指离层而导致悬露）的大部分重量；采空区后方的已冒落矸石只承受压实区的重量，在rH的大小左右。,不同采煤方法支承压力分布P125,刚性支撑刀柱法，对称分布；悬臂后退的全部跨落法或充填法构成半拱支承体系；坚硬顶板岩层悬露时，工作面前方支承压力有所增高；切落顶板后，前方支承压力有所降低，采空区后方支承压力则有所增高；当开采深度较大，岩层移动并未波及到地表时，采空区支承压力不可能恢复到rH。,影响回采工作面矿山压力显现的因素P126-133,采高与控顶距冒落带与裂隙带的总厚度与采高基本成正比；顶板下沉量SL控顶距L采高m下沉系数η（一般0.025-0.05）。工作面推进速度若加快推进速度,缩短工作面每个循环的时间,必然可以减少顶板下沉量。开采深度影响原岩应力和支承压力大小。煤层倾角随着开采倾角的增大，顶板下沉量将逐步减小。,分层开采时的矿山压力显现,分层开采时控制的顶板主要是人工假顶和起上部的破碎岩块，或是再生顶板。因此，有以下特点1）老顶来压步距小，强度低；2）支架荷载变小；3）顶板下沉量变大。由于上述原因，在开采中、下分层过程中，常遇见单体支柱压死、歪倒、破网窜柱等现象，要求支架能适应大变形的要求。,