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矿山压力及其控制 第四章 采场矿山压力显现基本规律 衡量矿山压力显现程度的指标 §1 初次来压前回采工作面矿压显现的基本规律 §1 初次来压前回采工作面矿压显现的基本规律 一、直接顶的初次垮落 直接顶初跨条件：1. 冒高：1－1.5m； 2. 斜长：超工作面1/2。 §1 初次来压前回采工作面矿压显现的基本规律 二、碎胀系数与残余碎胀系数（Kp、Kp’） Kp = Kp’ = Kp 与 Kp’ 对老顶有什么影响？ §2 老顶初次来压、周期来压 §2 老顶初次来压、周期来压 图4-3 老顶断裂成岩块后的转动 §2 老顶初次来压、周期来压 §2 老顶初次来压、周期来压 图4-9 老顶周期来压的力学模型 二、老顶初次来压特点 1．工作面顶板急剧发生下沉。 2．工作面直接顶破碎，甚至产生台阶状下沉。 3．煤壁内支承压力增大，煤帮变形与塌落。 4．老顶初次来压较突然，工作面易出现事故。 5．顶板出现断裂声，并有顶板掉渣现象，顶板产生裂隙。 初次来压时，对工作面的影响较大。因此必须掌握来压步距。来压期间必须加强工作面支护，尤其在切顶线处要加上木垛、密集支柱、丛柱、戗柱、斜撑等，增加支架的稳定性，有时可适当加大控顶距。 三、周期来压主要表现形式 顶板下沉急剧增加； 顶板下沉量变大， 支柱所受的载荷普遍增加， 有时还可能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。 还可能局部冒顶、甚至顶板沿工作面切落等事故发生。 周期来压时矿压呈现类同初次来压，对工作面安全生产影响很大，所以要准确判断、掌握来压步距，加强支护，增加特种支架，以提高切顶能力，不至于出现压垮、推垮支架而导致重大顶板事故。有时也可以适当缩小控顶距，促其按人为要求而垮落。 §3 顶板压力估算 一、估算法 图4-10 回采工作面的顶板压力 §3 顶板压力估算 1．直接顶载荷Q1 2．老顶的载荷Q2（定性阶段） 1）以直接顶载荷的倍数估算 2）用控制老顶变形失稳的位移量来计算 3）按防止老顶沿工作面切落或发生台阶下沉来估算 4) 威尔逊估算法 图4-11 威尔逊计算顶板压力的力学模型 §4 回采工作面前后支承压力的分布 一、支承压力的形成 支承压力：指在煤层中开巷或回采后形成的垂直方向上的集中应力。 §4 回采工作面前后支承压力的分布 根据现场实测、实验室研究和理论分析表明，煤体边缘在支承压力作用下，按其变形特征可分为： （1）小于原岩应力的 松弛区 （2）应力升高区 （3）弹性变形区 （4）原岩应力区 二、围岩的极限平衡 二、围岩的极限平衡 极限平衡区分布规律： （1）宽度与开采深度有关：当开采深由100m－400m，增长较快；当采深大于400m，几乎与采深成正比增长。 （2）宽度与开采厚度有关：薄煤层宽度较小，同样地质条件下，开采厚度增加，极限平衡区将迅速扩大。 （3）宽度随煤体抗压强度增加而减小。 （4）支架对煤壁的支撑力可起到减少极限平衡区宽度作用。 三、支承压力分布 图4-16 各种采空区支撑条件下工作面前后支承压力分布 三、支承压力分布 图4-18 工作面前后支承压力分布 §5 影响回采工作面矿山压力显现的主要因素 一、生产技术因素 1．采高与控顶距 图4–19 上覆岩层移动与工作空间顶板下沉的关系 2．工作面推进速度与回采工序 图4–20 工作面实际测定的“S–t”曲线 1–采煤机距测点15m；2–采煤机距测点10m；3–放顶过测点5m； 4–放顶过测点15m；5–放震动炮后；6–采煤机距测点6m 2．工作面推进速度与回采工序 2．工作面推进速度与回采工序 3．开采深度 4．煤层分层开采的矿压显现 下分层的矿压显现与上分层相比有以下特点： （1）老顶来压步距小，强度低； （2）支架载荷变小； （3）顶板下沉量变大 6．上部煤层残留煤柱 二、地质因素 1．断层与褶曲 2．挤压带与破碎带 3．节理、裂隙 4．煤层倾角 图4–24 倾角对矿山压力的影响 W–上覆岩层的重力；Q1–垂直于岩层的分力； Q2–平行于岩层的分力 二、地