第4章采煤工作面矿山压力显现规律
2020/11/26
第4章采煤工作面矿山压力显现规律
第一节 矿压显现指标
一、矿压显现： 在矿山压力作用下，煤岩体及支护物所表现出的种种力学
现象。 二、矿压显现指标：
1、顶板下沉 S（mm）——煤壁到采空区边缘范围内顶、 底 板间相对位移。 2、顶板下沉速度V（mm/h）——单位时间顶板下沉量。 3、支柱变形与折损——观察喷液、下缩、压裂、折断等。 4、顶板破碎度——单位面积中顶板冒落面积所占百分比。 5、局部冒顶——小范围顶板垮落。 6、大面积冒顶——顶板沿工作面煤壁切落。
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二、周期来压时的矿压显现：
1、顶板下沉量急剧增加； 2、支柱载荷普遍增加； 3、煤壁片帮严重； 4、当支撑力不足时，工作面回出现台阶下沉； 5、如果支护参数选择不合理，会发生冒顶、切顶。
（周期来压显现一般较初次来压时有所缓和）
三、预防措施： 同初次来压，同时加强统计观测。
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四、倾角：
垂直层面应力↓
•顶板下沉量↓ •支柱载荷↓
冒落矸石充填方式改变矿压规律；
影响顶板“三带”形态；
俯斜开采时容易形成平衡结构。
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五、分层（网下）开采矿压显现： 顶板已遭受一次破坏
1、分层顶板特点 再生顶板碎胀系数减小 平衡结构内老顶岩块跨度小
顶板下沉量增大 2、矿压显现特点 支架载荷减小（动载荷小）
老顶来压步距小、强度低
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六、放顶煤开采矿压显现： 1、放顶煤开采影响本质——采高大、厚煤顶。
2、矿压显现特点（据唐山矿观测）： 前方支承压力峰值高、距工作面远（16—24米）； （采高大，顶板活动范围大，平衡结构高远） 顶、底板相对移近量大（4.4m处达1.2m）； （采高大，老顶移动倾斜度大，顶板移动量大） 顶煤在煤壁前方较远处开始较大位移（垂直、水平）； （煤体受压，产生塑性变形，垂直缩，水平伸） 支架载荷、周期来压强度较小。 （支架顶部煤体起到缓冲作用）
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/26
第4章采煤工作面矿山压力显现规律
第4章采煤工作面矿山压力显现规律
• 在工作面采空区沿倾斜作一剖面，（如图4.3所示）其分布的基本规律： • 即在采空区存在应力降低区C ，煤柱上存在高应 •力区B2 ，以及上一个工作面采空区的压力稳定区D 。
•A－原岩应力区；B1、B2－应力增高区；C－应第力4章降采煤低工作区面；矿山压D力－显应现规力律 稳定区
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第三节
老顶周期来压
一、周期来压的形成：
初次来压——老顶悬顶跨度增大——老顶断裂——
平衡结构——失稳——周期来压。
周期来压——老顶平衡结构周期性失稳而施加给工 作面以大型压力的过程。
周期来压步距——两次来压期间工作面推进距离。 （周期来压步距 = 1/2 初次来压步距）
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•4.1.2 采场支承压力分布的基本规律 • 在工作面中部沿走向作一剖面，（如图4.2所示）。其 分布的基本规律： • 回采工作面前后方支承压力的分布可分为四个区域， • 即工作面前方的原岩应力区（A ）、应力增高区（B ）、 •工作面后方的应力降低区（C ）和应力稳定区（D ）。
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三、预防措施： 初次来压前无明显征兆，工作面顶板压力不大，致使支架 稳定性差，来压猛，易造成顶板事故。 1、增大支撑力 2、增加稳定性 3、加强矿压观测及地质、开采资料 4、加强日常支护质量管理。
四、来压条件： 1、有老顶存在； 2、直接顶垮落后不能充填满采空区。
五、初次来压步距和来压强度影响因素 1、老顶的力学性质、厚度、破断岩块之间的相互咬合情 况； 2、地质构造。
顶结构
1）滑落失稳估算： 老顶载荷 = 两岩块重量 - 咬合处摩擦力
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2）变形失稳估算： 支撑力与顶板下沉量为双曲线关系：
•实测
•要求
即：
式中： ——实测顶板下沉量； ——要求控制顶板的下沉量； ——顶板下沉量为 时，老顶的作用力。
•
（承载系数）
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2、工序影响：
•落煤引起顶板下沉速度增加； • 放炮影响范围：上、下15m，剧烈区上、下5m
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•放顶引起顶板下沉速度增加；
• 影响范围：上20m下10m
• 剧烈范围：上15m下5m
•落煤、放顶——改变顶板支 撑条件，顶板移动加强。
•注意： 加快推进速度，不能减弱工序对顶板下沉的影响（“甩”掉矿
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•工作面顶底板移近曲线 • 1—顶板绝对下沉曲线； • 2—顶板相对移近量（下沉）曲线； • 3—底版臌起曲线
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第二节
老顶初次来压
一、初次来压的形成：
初采——初次放顶——老顶悬露跨度增大——老
顶断裂——形成平衡结构——失稳——初次来压
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2）老顶载荷 ： （按直接顶载荷的倍数估算）
经大量观测，最大压力时也不超过平时的2倍。
故：
因
且
所以有： 即：
顶板压力相当于 4~8 倍采高岩柱重量。
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2、从老顶结构平衡关系估算： 实质：直接顶载荷全部由支架承担，老顶载荷仅当老 失稳时产生。（失稳：滑落失落、变形失稳）
有：
且：
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故有： 因为
故： 即：
其中
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由
（硬岩取小，软岩取大）
顶板下沉量与采高、控顶距成正比； 采高增大，上覆岩层活动范围大，不易形成平衡结构； 采高增大，煤壁不稳定，矿压显现严重； 控顶距增大，顶板稳定性差。 二、工作面推进速度及工序： 1、 推进速度影响 = 时间对顶板下沉（变形）的影响。 加快推进速度 减少控顶时间 减少无工序下沉量。 对破碎顶板，加快推进速度，可改善顶板状况。
压）。
•
当顶板比较破碎时，加快推进速度可改善顶板状态。
•
落煤、放顶两工序要相距10—15m以上。
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三、采深： 片帮几率↑
H↑→γH↑→KγH↑ 塑性增强，变形↑ 支架载荷↑ 弹性能↑
采深对巷道影响很大，对回采工作面影响不明显。
原因： •巷道位于高应力场内，围岩承受高应力作用，变形增大。 •工作面顶板在上覆岩层平衡结构保护之下，受力变化不大。
3、威尔逊估算法：
实质—— 只估算 直接顶载荷， 载荷与支撑 力不同线， 从而有附加载荷 。
的大小受直接顶垮落角的影响。
所需支撑力 P 依据直接顶形状，按照力系平衡求出。 二、实测法
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第五节 影响采场矿山压力显现的主要因素
一、采高与控顶距：
图中： L——控顶距 So—顶板最终下沉量 SL—控顶范围内最大下沉量 Lo —弯曲老顶前后最大曲率点间距
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•上覆岩层运动状态与支承压力分布
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•1）支承压力大小表达式
•直接覆盖岩梁的单位重量
•来源
•
直接覆盖岩梁悬跨度部分传递至该处的作用
力
2）支承压力与支承压力显现的关系
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• 支承压力的存在是绝对的。支承压力的显现是 支承压力作用的结果，就其显现的形式和程度而 言，则是相对的，有条件的。
• 原岩应力、采空区的形状和尺况以及煤层的开采厚度等。
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•图4.2 采煤工作面前后方的应力分布
•Ⅰ－工作面前方应力变化区；Ⅱ－工作面控顶区；Ⅲ－垮落岩石松散区； •Ⅳ－垮落岩石逐渐压缩区；Ⅴ－垮落岩石压实区； •A－原岩应力区；B－应力增高区；C－应力降低区；D－应力稳定区
•岩梁断 裂结束时
•岩梁端部 断裂前夕
•（c）
•（d） •图4.6正常推进阶段支承压力分布
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x第四节 顶板压力的估算
顶板压力是工作面支护设计的一个重要参数。 一、估算法：
1、经验估算法 ： 实质——以直接顶沿煤壁断裂、老顶平衡结构失稳时最不
利状态作为顶板压力估算的依据（最大可能载荷）。 1）直接顶载荷 ：
初次来压——老顶初次断裂或或垮落前后工作面的矿压 显现称为初次来压（老顶平衡结构第一次失稳而施加给工作面以大 型压力的过程）。
初次来压步距——第一次来压时，工作面距开切眼 的距离（推进距离）。
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二、初次来压时矿压显现特点： 1、来压前，顶板压力无明显增大； 2、煤壁内部支承压力增高，煤壁片帮严重； 3、顶板有板炮声响； 4、顶板下沉速度急剧增加，由1mm/h 到5～ 20mm/h； 5、支柱载荷急剧增加； 6、顶板出现切断（直接顶沿煤壁切断）。
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•两侧煤柱的应力分布
•图4.3 已采区及其两侧煤柱的应力分布
•A－原岩应力区；B1、B2－应力增高区；C－应力降 •低区； D－应力稳定区
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•正常推进阶段支承压力分布
•（a）
•（b） •图4.6 正常推进阶段支承压力分布
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采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用
第一节采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用一、采煤工作面采动后压力显现的状况由于岩层本身的重量以及地质构造等因素，使岩体中存在有一定的应力，称之为原岩石应力，未经采动的岩体内原应力处于平衡状态。
工作面回采时，随着采空范围的增大，上覆岩层产生变形挠曲直至破坏冒落后，岩体内的应力将重新分布，并趋于新的平衡。
（一）开采后采煤工作面上覆岩层活动特征顶板岩层的垮落，首先在于顶板岩层的破断、而后在于破断岩块的失稳。
1、老顶的初次断裂老顶岩层悬露时的情况可近似地视其为“板”。
其四周的支承条件则决定于四周采空的情况及煤柱的宽度。
老顶岩层中，最大的弯矩绝对值发生在长周边的中点，即工作面中部上方顶板岩石中。
因而，顶板岩层达到极限垮落时，首先在工作面中部上方岩层中形成平行于工作面方向的裂缝。
其断裂过程，先由长边中间沿工作面方向向两端扩展，而后由短边中间沿煤柱向两端扩展，裂缝在拐角处呈弧形，形成贯通，老顶岩层中间部分形成X型破坏，随着破坏时岩块间的失稳状态，形成了对回采工作面空间安全上的不同威胁。
2、采煤工作面回采期间岩层移动的特点随着回采工作面的推进，老顶初次断裂后，上覆岩层也将逐步活动，上覆岩层的破坏状态可分为冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。
（二）采煤工作面矿山压力对采区巷道的影响采煤工作面开采中打破了岩石原有的平衡状态，同时也破坏了原有应力分布状态，从而使岩块冒落，或使开采空间处于高度应力状态。
1、采煤工作面周围支承压力分布采煤工作面在开采过程中，导致围岩内的应力不断地趋于新的相对平衡状态。
由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力，称作支承压力。
回采工作面支承压力，常以其分布的范围、形式和峰值大小表示其显现特征。
前支承压力（曾称移动支承压力）——指采煤工作面煤壁前方形成的支承压力，它随着工作面的推进而不断向前移动。
前支承压力作用时间较短，且位置不断变化。
回采工作面推过一定距离后，采空区的冒落矸石有松散状态进入压实状态，此时所形成的最高应力峰值，根据上覆岩层形成的结构状态，前支承压力峰值的位置可深入煤体内2~10m，其影响范围可达到工作面前方90~100m。
采煤工作面矿山压力基本规律
2、基本顶周期来压及矿压显现特征
（1）基本顶周期来压
当采煤工作面继续推进，基本顶悬臂跨度达到极限跨度时，基本顶 当采煤工作面继续推进，基本顶悬臂跨度达到极限跨度时， 在其自重及上覆岩层载荷的作用下，将沿工作面煤壁甚至煤壁之内发生 在其自重及上覆岩层载荷的作用下， 折断和跨落。随着采煤工作面的推进，基本顶这种“稳定—失稳—再稳定” 折断和跨落。随着采煤工作面的推进，基本顶这种“稳定—失稳—再稳定” 现象，将周而复始的出现，使采煤工作面矿山压力周期性明显增大。这 现象，将周而复始的出现，使采煤工作面矿山压力周期性明显增大。 种基本顶的周期性破断失稳对工作面产生的周期性的来压显现， 种基本顶的周期性破断失稳对工作面产生的周期性的来压显现，称为基 本顶的周期来压。 本顶的周期来压。
3、弯曲下沉带
裂隙带上方直至地表的岩层为弯曲下沉带， 裂隙带上方直至地表的岩层为弯曲下沉带，这部分岩层 不产生裂缝或仅产生极微小的裂缝，并在采空区上方的地表 不产生裂缝或仅产生极微小的裂缝， 形成一个比开采范围大的沉降区。 形成一个比开采范围大的沉降区。
三、采煤工作面四周支承压力显现规律
（一）采煤工作面四周支承压力显现规律
Kp=1.5时，则∑h=2hm，即冒落带高度为采高的2倍。一般 即冒落带高度为采高的2
认为开采后冒落带的高度为采高的2 认为开采后冒落带的高度为采高的2～4倍。
2、裂隙带
裂隙带位于冒落带之上，随冒落带岩石的跨落和逐渐压 裂隙带位于冒落带之上， 实，裂隙带岩层出现弯曲下沉，离层和断裂为排列整齐的岩 裂隙带岩层出现弯曲下沉， 块。裂隙带的范围，随冒落带上覆岩层的性质、开采高度变 裂隙带的范围，随冒落带上覆岩层的性质、 化而变化。 化而变化。
开切 眼 直接顶初次跨落步距
4采场矿山压力显现基本规律
顶板下沉速度
另外：煤壁片帮、支柱插入底板、底板鼓 起等
回采工作面→小结构 ↓↑
上覆岩层（围岩）→大结构
4.2 老顶的初次来压
老顶断裂成岩块后的失稳转动
回转失稳（变形失稳） 滑落失稳（台阶下沉） 老顶失稳对工作面安全造成严重威胁
老顶初次来压的力学模型
老顶稳定的条件
结论：
Sl=ηmL 采高、控顶距的大小成正比关系 举例说明
采高↑老顶平衡↓，煤帮稳定性↓矿压显 现↑
顶板控制≤顶板估算量
二、工作面推进度的影响
顶板下沉量是时间的函数，但加快推进速 度能否必然使顶板下沉量减小，并甩开矿 压？
工序对顶板下沉量影响的实质：结构、前 后支承压力 不断推移
P≥Q1+Q2
但，老顶的破断不可避免，破断后 支架的载荷可能减轻。
初次来 压前采 场周围 支承压 力的分 布状态 拱或梁 结构 保 护着回
老顶初次来压前的表现：
顶板压力不大 煤壁前的压力达到最大（发 生剪切破坏），煤壁片帮是来压的重要标 志
来压跨距大，强度大，影响范围广，易出 现事故
步距差异：坚硬岩层有多层，破断后造成 来压不一致，一大一小
直接顶稳定性对老顶稳定性有重要的影响 冐落矸石充填采空区的程度 例子
对策：
判断预兆 局部来压，工作面与开切眼斜交
第四节 顶板压力的估算
实测法 估算法 经验估算法 华北矿区 p＝（4 — 8）Mγ 结构平衡关系角度计算 威尔逊估算法
第四章 采场矿山压力显现规律
概述 老顶的初次来压 老顶的周期来压 顶板压力的估算 回采工作面前后支承压力的分布 影响采场矿山压力显现的主要因素
四采场矿山压力显现基本规律
h0 PEi K 0 hi
mE E LE 式中，K 0 KT L
27
4.4 顶板压力的计算
4.4.1 估算法 3、威尔逊估算法
顶板岩石类型 破碎顶板
垮落角/ 90
比较破碎顶板
75
60 45
P与Q1作用位置差异形成附加力Q3。 中等稳定顶板 稳定顶板 P Q1 Q3
成反力R后，其回转下沉才会
缓和和停止。为了不使老顶沿 工作面切落，支架工作阻力应
等于 Q1 与 Q2 之和，支架抗变形
图4-5 老顶初次来压力学模型 能力还必须与老顶回转下沉相
P—支架反力； Q1—直接顶载荷； Q2—老顶载荷；R—矸石反力
适应。
11
4.2 老顶的初次来压
老顶初次来压前支承压力分布
7
4.1 概述
讨论：
（1）关于采场矿山压力现象衡量/评价指标是根据现场顶板控制 需要确定的，不同条件回采工作面面临的生产安全问题可能不同， 使用的采场矿山压力显现评价指标也可能不同。如，除前面介绍 的指标外，还用支架工作阻力、支柱钻底、底臌（鼓）等指标。 （ 2 ）“大”、“小”结构及其作用关系：采场支架与直接顶构 成小结构，处于上覆老顶岩层组成的大结构之下。“大结构”的 变形、失稳直接影响到小结构的状态，同时“大结构”周围的支 承压力分布情况也将直接影响到煤壁及底板岩层的稳定性。小结 构的维护作用是保证生产必须的空间和安全，支护对大结构也有 影响。采空区处理方法甚至可以改变大结构形式及其状态。
图4-14a 顶分层采空区支承压力分布
（采深H=163m，H=407104Pa，面长120m）
32
4.5 回采工作面支承压力分布
4.5.3 下分层工作面采空区支承压力分布
矿山压力与岩层控制1
《矿山压力与岩层控制》课程教学大纲课程中文名称：矿山压力与岩层控制课程英文名称：Mine Pressure and Strata control课程类别：专业基础课课程归属单位：河南理工大学万方科技学院制定时间：2013年3月18日一、课程的性质、任1. 课程设置的性质、任务《矿山压力及岩层控制》是研究煤矿开采过程中矿山压力分布及其显现规律，探讨矿山压力控制措施和控制方法的一门工程技术学科，是采矿工程专业学生的主要专业课，也是其它井下工程类专业的专业基础课程。
通过对本门课程的学习，要求对煤矿中采场和采区巷道周围煤(岩)体内矿山压力分布及其显现有比较完整的认识和了解，基本掌握控制采场和井下巷道矿山压力的方法和措施。
结合实验课和实践性教学，使学生得到有关研究和解决煤矿生产现场矿山压力问题基本技能的训练。
2. 通过教学达到下列基本要求通过本课程的教学，一方面使学生掌握有关矿山压力及其控制的基本概念、巷道围岩变形、应力、破坏的分布规律、采场周围的应力分布状态、采场顶底板的变形破坏规律、工作面来压规律及确定方法、巷道与采场的围岩控制理论与控制方法、煤矿动压现象、矿山压力测试技术；另一方面使学生达到能够根据具体条件，进行采场和巷道围岩控制设计、解决有关矿山压力控制方面问题的能力。
3. 专业和学时数采矿工程专业、矿井通风与安全专业、岩土工程专业，共56学时4. 与其它课程的关系⑴ 《煤矿地质学》、《矿山岩体力学》、《煤矿通风与安全》、《采掘机械》在本课程之前教授；⑵ 本课程应在《开采方法》、《井巷工程》之前或同时讲授；5. 教材与参考资料(1)《矿山压力与岩层控制》蒋金泉王国际等编(2)《矿山压力及岩层控制》钱鸣高、石平五等编(3)《矿山压力及岩层控制》姜福兴等编(4)《矿压测控技术》阎海鹏张公开编6、教学方法本课程以课堂讲授为主，部分内容配合实验课程和实践性教学环节进行，并辅以课外作业，课堂答疑等形式进行。
采煤工作面矿山压力显现规律
二、采煤工作面矿山压力显现规律
• 总之，在采空区四周都存在着应力集中现象。 （回风巷、溜子道几乎相等，煤壁明显大于老 塘。） • ⑸由此可见：回采工作面前方的支承压力主要 是由于工作面的采空区上方岩体的重力转移所造 成的。同时，顶板岩梁弯曲下沉作用也会引起工 作面前方煤体中产生应力升高现象（平时表现不 明显，当工作面来压时就会突然地表现出来，岩 层越硬越明显）。 • ⑹当垮落岩块被压倒一定程度后，回采工作面后 方的采空区，同样会出现支承压力。
二、采煤工作面矿山压力显现规律
④两次来压间隔的天数称为来压周期，在此期 间工作面推进的距离称为周期来压步距。 • 老顶初次来压步距与老顶岩层的力学性质、厚 度、破断岩层之间互相咬合的条件有关（一般为 20—35m，个别矿可达60—70m，甚至更大）。 • 由于周期来压时老顶岩梁处于悬臂状态，与初次 来压时老顶处于双支撑状态不同。周期来压步距 比初次来压步距小得多，一般约为5—20m左右， 少数坚硬顶板可达20—30m。 •
三、掘进工作面矿山压力显现规律
如果两帮岩石节理发育、岩性较软，则 在两帮支承压力作用下，两帮岩石沿着斜 面垮落下来，这就是片帮。 • C、巷道底压。巷道产生侧压，获得新 的平衡后，新的自然平衡拱仍然把压力传 给两帮，再传给底板。当底板岩石强度较 低时，底板岩石就会向上移动，形成底膨。 •
• • 2、影响采场矿压显现的岩层组成 对采场矿压显现有明显影响的岩层，由直接顶 和老顶两部分组成。 • A、直接顶 其作用力必须由支架完全承担， 它由泥质页岩、页岩、矿质页岩等组成。 • B、老顶 由一层或几层岩层（岩梁）组成，它 对采场矿压显现有明显影响，其运动的作用力 （岩层重量）不由支架全部承担（支架承担老顶 作用力的大小，由对岩梁位态控制要求决定）， 它由砂岩、石灰岩、砂砾岩等组成。
采煤工作面矿山压力显现规律
结论： Sl=ηmL 与采高、控顶距的大小成正比关系 举例说明 采高↑老顶平衡↓，煤帮稳定性↓矿压显现↑ 采高↑老顶平衡↓，煤帮稳定性↓矿压显现↑ 顶板控制≤ 顶板控制≤顶板估算量 二、工作面推进度的影响 顶板下沉量是时间的函数，但加快推进速度能 否必然使顶板下沉量减小，并甩开矿压？
工序对顶板下沉量影响的实质：结构、前后支承压 力不断推移。 从S-t曲线看出：加快推进速度缩短了落煤与放顶 的时间间隔，虽然减小下沉量，改善顶板状况，但增加 了工序的影响次数，即缩短了工序的时间间隔，同时加 剧了顶板的下沉速度。 因此，随着工作面推进速度的加快，有可能将由于 时间影响而导致的工作面顶板下沉量、煤壁片帮等现象 “甩掉”。但无法把由于生产工序（即落煤与放顶）而 引起的顶板下沉等矿山压力现象“甩掉”。
第三节 老顶的周期来压
A A稳定 A B B C
A断裂
A B
AB相向翻转
A
B
C
回到初始位 置，周而复 始
采场的周期来压 周而复始 稳定－失稳－再稳定 周期来压
周期来压的矿压显现： ① 顶板下沉速度急剧增加 ② 顶板下沉量急剧增大 ③ 支柱载荷增大 ④ 煤壁片帮 ⑤ 支柱折损 ⑥ 顶板发生台阶下沉
4.大采深并影响到地顶板
采煤工作面刚开始割煤时， 最大支承压力在煤壁上方，如图 中（a）所示，但煤壁处是自由 面，抗压强度较小，煤壁发生变 形。支承压力逐步向深处转移。 如图中（b）所示。 采煤工作面前方煤体内，支 承压力的分布范围从工作面前方 1~3m处开始，直到30~40m，甚 至有的在距煤壁100m时开始变 形，最大应力的位置约距煤壁 5~15m。应力集中系数K为支承 压力与原岩应力的比值，变化范 围一般为1.25~5.00.
工作面前后支承压力分布
4、5采场矿山压力显现基本规律
图4-17 W—上覆岩层重力；Q1—垂直岩层的分力；Q2—
30
由于倾角增加，采空区冒落矸石不一定能 在原地滞留，很可能沿着底板滑移，从而改变 了上覆岩层的运动规律。
对不同倾角的两带(冒落带、导水裂隙带) 观测(图4-18)，也可以证明岩层移动是不均匀 的，尤其在急倾斜煤层，基本上改变了原来的 规律性。
12
工作面周期来压时的特征：
阜新矿务局高德矿，北翼九层一区二段工作面，面长170 m，煤 厚为3 m，老顶为4.5 m，直接顶为3.5 m厚的细砂岩，煤层倾角 32°～35°。
来压序号 来压步距 平时支架 来压支架 动载系数 ／m 荷载/kN 荷载/kN
初次
37.4
1.95
1
17.6
596
1080
31
图4-18 1—导水裂隙带；2—冒落带
32
由于倾角增加，冒落矸石沿着底板滑移，下部充填较满，上 部形成冒空。这样必然使回采工作面支ห้องสมุดไป่ตู้受力不均匀。 图(b)表示了不同倾角时支架载荷的分布情况。
图4-19 采空区冒落矸石滑移及其造成的后果
33
4.6.5 下分层开采时矿山压力显现
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；
此外，来压大小与采空区冒落矸石的充满程度直接 相关。采空区冒落愈严实，老顶对工作面影响愈小； 反之，则越大。
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老顶来压时老顶控制不当，将导致垮顶现象。
图4-10 永定庄矿8411面垮顶现象
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预防老顶来压造成的事故的措施：
① 来压的预测预报； ② 加强支护； ③ 坚硬顶板－工作面与开
矿山压力的显现规律
矿山压力的显现规律
要：矿山压力是矿床开采后客观存在的现象，是矿井顶板安全灾害诱发的主要原因。
了解并加以研究矿山压力的显现规律，对保证矿山的安全生产、保障矿工的生命财会、促进企业健康发展具有重要意义。
文章结合自身在矿山工作的一些经验，对此做了初步的探讨。
关键词：煤层岩石、支撑压力、支架种类
1 矿山压力
地下通常是处于静止状态的，但是当由于生产的需要而进行巷道开掘或回采施工时，矿井原有的平衡状况就会受到外力的破坏，进而导致岩体内部应力要随之做相应的再分配，当新的应力超过煤岩的极限强度时，巷道及回采工作面周围的煤岩就会发生破坏，这种情况将持续到煤岩内部重新达到新的应力平衡为止。
此时巷道和回采工作面周围的煤岩体就形成了一个新的应力场而达到平衡。
这种由于在地下进行采掘活动而在井巷，硐室及回采工作面周围煤岩体中和支护物上所引起的力，就叫矿山压力，简称矿压。
2 支承压力
①支承压力的形成：当人们进行开掘切眼工作之前，煤体未被采动，处于应力平衡状态，而在煤体开掘切眼后，原有的平衡状态被打破，形成新的应力平衡状态。
这种新的平衡状态是由于在切割眼上部顶板内形成了压力拱。
两侧煤壁平均分担了切眼上部岩体的重量，这样就产生了应力集中的现象，我们把这种现象称作支撑压力。
②影响支承压力大小、分布的因素：煤质的软硬程度、顶底板岩层。
四章节回采工作面矿山压力显现基本规律
Q2–平行于岩层的分力
衡量矿山压力显现程度的指标：
1．顶板下沉 2．顶板下沉速度 3．支柱变形与折损 4．顶板破碎情况 5．局部冒顶 6．工作面顶板沿煤壁切落，或称大面积冒顶 其他还有：煤壁片帮、支柱插入底板、底板臌起 等一系列矿山压力现象。
§1 初次来压前回采工作面矿压 显现的基本规律
一、直接顶的初次放顶和循环放顶
L1
图4–23 放顶对顶板下沉的影响 A–倾斜向上影响范围；B–倾斜向下影响范围
3．开采深度 4．放炮、落煤、放顶影响 5．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
Ⅰ
ⅡⅢⅣຫໍສະໝຸດ 煤体边缘区应力分布二、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
图4–18 工作面前后支承压力分布
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。
2．老顶的载荷Q2（定性阶段） 1）以直接顶载荷的倍数估算
p n· h·
p 2 M
Kp 1
2 (2 ~ 4) M
(4 ~ 8) M
2）用控制老顶变形失稳的位移量来计算
PEi
K
·h0 0 hi
3）按防止老顶沿工作面切落或发生台阶下沉 来估算