采场支承压力分布.
采掘每日一题
掘进专业采煤专业1、采煤工作面事故多发区主要有哪些？答：上、下安全出口，上、下端头，煤壁区，回柱放顶区2、工作面单体液压支柱柱径为100毫米的，其初撑力不得小于多少千牛？答：90千牛3、当单体支柱钻底量超过多少毫米时，必须穿铁鞋？答：100毫米4、随着煤层倾角的增加，顶板下沉量有什么变化？答：变小5、斜巷支设的支架必须向上迎一个进风巷和回风巷角度，迎山角一般等于巷道倾角的多少？答：1/6-1/8。
7、为全矿井、一个水平或两个以上的采区服务的巷道称为什么巷道？答：开拓巷道8、采煤工作面遇顶底板松软或破碎、过断层、过老空、过煤柱或冒顶区以及托伪顶开采时，必须。
答：制定安全措施。
9、采煤工作面安装净化水幕应距工作面上下出口不超过多少米？答： 30米10、采高越大的工作面矿压显现会发生什么情况？答：越严重11、采掘工作面的温度不得超过多少度？答：26℃12、采掘工作面的空气温度超过多少度时，必须停止工作？答：30℃13、上盘相对下降，下盘相对上升的断层叫什么断层？答：正断层14、常见顶板事故中，煤壁由支承压力作用，被压酥的过程叫什么？答：片帮15、锚喷支护在支护时有什么特性？答：保护围岩的完整性、稳定性，积极控制围岩的力学形态变化16、一个采区内同一煤层的一翼最多只能布置几个回采工作面同时作业。
答：117、一个采区内同一煤层的～翼最多只能布置几个掘进工作面同时作业。
答：2个18、采煤工作面回采结束后，必须在多少天内进行永久封闭。
答：45天19、采掘工作面回风巷中瓦斯浓度超过多少时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。
答：1.0%20、采煤工作面两道出口20m范围内，必须有多少米以上的人行道。
答：0.7m21、《煤矿安全规程》规定采掘工作面应实行什么通风。
答：独立通风22、中厚煤层工作面伞檐长度1米以下时，其最大突出部分不得超过多少毫米？答：250mm23、中厚煤层工作面伞檐长度超过1米时，其最大突出部分不得超过多少毫米？答：200mm24、整体移溜对，弯曲部分的长度不得小于多少米？答：15米25、单体液压支柱的工作特性是什么式的。
采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化
采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化樊卫阁，王庆路，王伟(兖州煤业股份有限公司杨村煤矿，山东济宁272118)摘要:为减少采煤工作面超前支护单体使用数量和减轻劳动强度，文章采用理论力学计算和巷道围岩收敛观测的方法,对工作面超前支承压力进行了研究。
得出结论，支承压力影响范围为20m,单体支柱使用数量减少了40棵。
关键词：支承压力；超前支护；工作面；单体支柱中图分类号:TD353文献标志码:A文章编号＜1009-0797(2021)02-0150-03Analysis of advance bearing pressure and optimization of advance support in coal mining faceFAN Weige,WANG Qinglu,WANG Wei(Yanzhou Coal Industry Co.,Ltd.Yangcun Coal Mine,Jining272118,China丿Abstract：In order to reduce the number of advanced support monomers used in coal mining face and reduce labor intensity,the paper uses theoretical mechanics calculation and tunnel surrounding rock convergence observation method to study the leading bearing pressure of working face.It is concluded that the influence range of supporting pressure is20m,and the number of single props is reduced by40trees. Keywords：Bearing pressure;Advanced support;working face;Single pillar0引言杨村煤矿323工作面轨道顺槽沿空侧煤柱4m,回采期间超前支承压力影响范围30m，巷道顶底板移近量500〜1200mm,两帮移近量500〜800mm,超前支护支设两排单体，支设距离30m。
第四章采场矿山压力显现基本规律
只有当老顶岩块在采空区
触矸形成反力后，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
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矿山压力与岩层控制
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第二节 老顶的初次来压
初次来压前，由于上覆岩层结构中有“梁”或“拱” 式结构存在，因此整个采空区周围的岩体可以视为一个结 构系统。这个系统的顶部是老顶岩层，四周则是直接顶和 煤柱。
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矿山压力与岩层控制
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第二节 老顶的初次来压
老顶岩层初次破断后，老顶破断岩块回转下沉引起工 作面顶板急剧下沉、支架受力普遍加大、煤壁片帮的现象。
由开切眼到初次来压时工作面推进的距离称为老顶的 初次来压步距。一般情况下，老顶的初次来压步距与老顶 初次断裂的极限跨距相当。
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矿山压力与岩层控制
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第三节 老顶的周期来压
梯形悬露 顶板的破 断形状
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第四节 顶板压力的估算
目前，有两种确定顶板压力的办法。
估算法：根据现有的矿山压力研究成果，对工作面可
能出现的顶板压力大小进行估算；
实测法：根据对大量工作面的实测与统计数据，确定
载荷不超过平时载荷的两倍。因此可得出下述关系
pq 1q 2n h
式中 :
P —考虑直接顶载荷及老顶来压时 的支护强度，kPa；
n —老顶来压与平时压力强度的比
值，称为增载系数，取2。
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矿山压力与岩层控制
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第四节 顶板压力的估算
取
h M K 1
大采高工作面超前支承应力分布特征分析
2021年6月第34卷第3期山西能源学院学报Journal of Shanxi Institute of EnergyJun.，2021Vol.34No.3·煤电技术研究·大采高工作面超前支承应力分布特征分析（大同煤矿集团华盛万杰煤业有限公司，山西运城043302）姚鹏飞【摘要】大采高工作面在开采时易导致巷道难支护、煤壁片帮现象，严重影响煤矿安全生产。
本文根据某矿8.5m大采高工作面实际开采情况，利用FLAC3D数值模拟软件建立数值模型，研究大采高工作面推进过程中超前支承应力分布特征。
研究表明：1）煤壁前方划分为塑性变形区、弹性应力变形区、原岩应力区，且工作面超前支承应力影响范围为50m，峰值介于9～9.7MPa；2）随着工作面的不断演化，应力峰值前移，应力集中程度上升，最大值的位置随着其不断推进发生向前移动的现象。
研究成果可为大采高煤矿的安全生产提供理论依据。
【关键词】大采高；应力分布；数值模拟【中图分类号】TD323【文献标识码】A【文章编号】2096-4102（2021）03-0006-03由于大采高工作面采高的增大，工作面周围的应力水平与普通采高相比有着很大的变化。
近年来，随着煤矿开采工作面高度的增加，采场压力剧烈显现、顶板控制难度增加，与正常工作面开采相比表现特征不同。
且大采高工作面超前支承应力大，导致工作面前方煤体裂隙发育，造成煤壁片帮，进而引发冒顶。
因此，如何保障大采高情况下采煤工作面安全高效开采成为迫在眉睫的问题。
国内许多专家对工作面开采中支承应力分布规律做了大量的研究。
武泉森研究得出：工作面超前移动支承应力区的影响范围为工作面前方35m，最大值位置位于工作面前方20～25m处。
但是在超前支承应力的范围内，直接顶与基本顶之间产生二层，这表示支柱载荷增大、锚杆受力也增加，为了增强巷道的稳定性，单体液压支柱初承力要大于8MPa。
陈轶平文中指出工作面超前支承应力大约在工作面前方35m左右位置，回采工作面前方煤体处于应力升高区，顶、底板支承应力显现相似。
采动围岩应力与控制
采动围岩应力与控制1、简述矿山压力及其控制发展简史与现状。
2、简述近水平工作面矿山压力显现的基本规律。
答：近水平工作面推进过程中的矿压显现规律如下：首先开切眼，随着工作面的推进，直接顶冒落；工作面再推进，直接顶大面积冒落，老顶产生裂隙，并形成三铰拱式平衡；工作面再推进，老顶平衡失稳，老顶垮落，对工作面形成冲击，这次冲击叫初次来压，此时工作面推进的距离是初次垮落步距。
初次来压后，工作面再推进，老顶又形成三铰拱式平衡，再推进三铰拱式平衡失稳，老顶垮落；周而复始，老顶由稳定－失稳－稳定－失稳的过程就形成了周期来压。
两次来压之间，工作面推进的距离叫周期来压步距。
3、论述影响矿山压力显现的主要因素。
答：（1）采高与控顶距：采高越大，采出的窨越大，必然导致采场上覆岩层破坏越严重。
控顶距越大，矿压显现越严重。
（2）工作面推进速度的影响：工作面推进速度越慢，矿压显现越严重。
（3）开采深度的影响：随着开采深度的增加，巷道围岩的变形与支架上承受的压力都将增加，但开采深度对采场顶板压力大小的影响并不突出。
（4）煤层倾角的影响：煤层倾角对回采工作面矿山压力显现的影响也是很大的。
随着煤层倾角的增加，顶板下沉量将逐渐小。
（5）分层开采时的矿山压力显现：开采第一分层时，矿山压力显现规律与普通单一煤层开采没有任何区别。
但当回采以下各分层时，工作面顶板就变成了在第一分层回采时冒落的岩块。
这样，破碎的顶板必然给顶板管理工作带来新的困难。
4、简述放顶煤工作面矿山压力研究的主要内容有哪些？以及其矿山压力显现的特点？答：放顶煤工作面也具有单一煤层采面的一般矿压显现规律，如初次来压、周期来压等。
但由于一次采高增大，煤炭开采对直接顶岩层和老顶的扰动范围增大，加之直接顶力学特性的变化，势必引起采面矿压显现的新特点。
（1）支承压力分布。
综放开采的支承压力分布范围大，峰值点前移。
支承压力集中系数与单一煤层开采相比没有显著变化。
综放面制成压力的分布同时受到煤层强度、煤层厚度等影响。
深部开采地压控制的研究_潘立友
矿井向深部延伸, 巷道地压大、支护困难的矛 盾突出, 巷道显现以底鼓为主。根据对深井巷道现 场 观测, 巷道底鼓现象具有以下特征: ( 1) 巷道底 鼓量大, 产生底鼓的巷道比例增加。( 2) 煤岩体蠕 变明显, 随深度增加, 巷道变形随时间变化而发展。 ( 3) 巷道底板岩体的破裂范围较大。( 4) 巷道的底 鼓受外界的扰动非常敏感。如赵各庄矿底板巷道受 动压影响, 十水平以下巷道采动影响后需返修。
Study on the separation and the broken law of top-coal in longwall top-coal caving mining —— JIA Guang -sheng etc.
T he paper analyses the influence o f cr acks on the breaking of to p-coal in longw all to p-coal caving mining . By the observ atio n in situ, the paper studies t he separ ation and bro ken law o f top-co al in differ ent distances t o the wall and different heig hts on suppor t.
工作面实测煤层深孔基点变形量和变形速度, 可获 得该工作面内应力场的范围达 15 m 以上, 较浅部 内应力场范围明显增加。
1 支承压力变化规律
1. 1 支承压力与采深的关系 根据深部开采的支承压力变化规律的有限元
模拟结果分析, 可以得到: 应力集中系数( K ) 随采 深的增加而呈减小的趋势, 煤壁前方支承压力的集 中程度降低, 支承压力峰值明显增大( 见图 1、2 所 示) 、支承压力分布规律为: 随采深的增加, 应力集 中程度减小, 而区域的宽度增加。
上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系
第三章上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系采场矿山压力研究的基本任务，一是为回采工作面顶板控制服务，解决顶板控制方案及支护选型计算等方面的问题，二是为回采工作面周围巷道矿山压力控制服务，解决巷道布置和维护方面的问题。
除直接顶外，其它岩层的运动很难在井下直接看到，但是可以通过回采工作面和采场周围巷道中比较容易观测到的顶底板位移和支架承载等压力显现，根据矿压显现，可以推断矿山压力的分布、上覆岩层运动，为采场矿山压力控制设计提供基础。
因此，“上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系”是“反演”和“正演”岩层运动及其运动结果的理论基础。
第一节矿山压力与矿山压力显现[2]正确地建立“矿山压力”及“矿山压力显现”的基本概念，弄清它们之间的联系及区别，是正确进行矿山压力控制研究和实践的基础。
一、矿山压力在煤或岩层中开掘巷道和进行回采工作称为对煤（或岩）层的“采动”。
采动后在煤（或岩）层中形成的空间称为“采动空间”。
采动空间周围岩体（包括顶板、底板及两帮的岩层），统称为“围岩”。
煤及岩层采动前，一般都在覆盖重力、构造运动作用力等作用下，处于三向受力的原始平衡状态。
煤及岩层采动后，由于支承条件的改变，其原始平衡即遭破坏，各岩层边界上的作用力及分布在各点的应力（包括大小及方向）随之改变。
采动后重新分布于围岩各个层面边界上的力及岩层中各点的应力将促使该部分岩体产生变形或遭到破坏，从而向已采空间运动。
采动后作用于岩层边界上或存在于岩层之中的这种促使围岩向已采空间运动的力（采动后促使围岩运动的力），称为矿山压力。
二、矿山压力显现（一）矿山压力显现的概念采动后，在矿山压力的作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象，称为“矿山压力显现”。
（二）矿山压力与矿山压力显现间的关系[2]研究与实践充分证明，矿山压力的存在是客观的、绝对的，它存在于采动空间的周围岩体中。
但矿山压力显现则是相对的、有条件的，它是矿山压力作用的结果。
采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化
采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化摘要：随着煤矿开采深度的增加，煤炭资源开采作业面临的地质环境越来越复杂，尤其是破碎顶板巷道的开挖和支护。
然而，原有的巷道支护技术已经不能满足深基坑（矿井）支护的需要，威胁着开挖(施工)作业的安全。
鉴于此，探索有针对性的支撑技术具有重要意义。
主要分析了采煤工作面超前支护压力的分析和超前支护的优化。
关键词：支承压力；超前支护；工作面；单体支柱引言在煤矿深部开采中，选择合理的矿山支持方法是确保安全生产的前提，其中还应考虑到地质条件和施工因素，并应根据沉陷原则选择合理的支持方法。
1、煤矿巷道支护的重要性随着国家的持续发展，工业水平显着提高，煤炭工业作为重工业的重要组成部分的发展，对工业发展产生了重大影响，从而影响了国家整个经济的发展速度和水平。
煤矿安全是一个主要关切问题。
近年来，煤矿倒塌等危险事故司空见惯。
如果不消除对采矿环境的安全风险，如果工人的安全得不到保障，人民和财产的安全将受到严重威胁，在某些情况下，国家的经济发展将受到严重损害。
随着我国人民生活水平的提高，人们的安全意识也在提高，许多工业精英正在努力寻找措施来改善矿山的安全，而矿山的建设是直接影响到总体安全的一个重要因素。
在地质安全方面，经验丰富的设计人员制定了一系列措施，不仅通过审查地质的地理位置和地质状况，而且通过改进工作，查明和处理采矿前的潜在风险，以查明和减少安全风险。
2、采煤工作面巷道掘进变形特征及影响因素分析本文研究的工作面自施工以来，行车道发生了严重变形，为了正确理解工作面变形，在其顶板采用“十字布点”的方式对顶板和两帮的移近量进行监。
对监测数据进行分析后，可总结出工作面变形特征如下:①工作面巷道顶板出现不同程度的煤层脱落；巷道顶板所采用的支护锚杆被拉断且钢带也被拉断，其中有一部分钢丝网被完全破坏。
其中，针对顶板下沉掉包严重的位置采用木垛的方法进行强化支护，但最终效果不明显。
②整个巷道工作面的底鼓现象较为严重，底鼓量最大可达1500mm。
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• 安装时，先在孔底装入一木质垫块，将外 楔体3伸至最长，将应力计置于孔内，串接 折装杆，将应力计送到孔底，敲击拆装杆 尾端使楔体与孔壁撑紧，用手压油泵通过 三通阀将应力探头加压至5MPa左右，关闭 三通阀，拆除手压泵。
• 油枕应力计的测点布置，在开采前，从距 切眼50m~100m开始，每隔10m~20m由两 顺槽巷道向煤体钻水平孔。孔深一般 5m~10m。每个观测阶段每侧巷道内的钻孔 数不应少于3个~5个。钻孔的方向也可根据 观测需要确定。
采场支承压力分布监测方法
宁建国
• 巷道开掘的合理位置和开掘时间的选择、 底板巷道合理位置与维护等巷道矿压控制 设计，采场顶板来压预测预报等问题，其 共同点都是依据采场支承压力分布及其传 播规律，特别是煤体上支承压力高峰位置 以及内外应力场的分布范围等。 • 煤体上支承压力分布特征的监测内容为： • 1、内应力场形成前后支承压力高峰位置； • 2、支承压力影响范围； • 3、最大应力集中系数； • 4、内应力场范围和稳定时间。
• （4）超前巷道位移法 • ①原理 • 支承压力的存在是绝对的。支承压力显现是支承 压力的作用结要，其形式和程度是相对的。只有 当煤体进入塑料破坏状态后才会发生明显的显现， 支承压力显示的基本规律如图4.6所示。煤壁不出 现非弹性区，压力分布呈高峰在煤壁的负指数曲 线，相应的支承压力显现按同样的趋势分布，支 承压力与显现成正比关系；煤壁出现非弹性区后， 显现与压力的分布规律不尽相同，显现仍是一条 高峰在煤壁单调下降曲线，弹性区内显现与压力 成对应关系，非弹性区，显现与压力变化趋势相 反。
1—支撑； 2，6—导轨； 3—楔块； 4—金属弹性筒； 5—振弦；单位mm
• 其工作原理是：钻孔围岩内应力变化使金 属弹性筒受力变形，通过振弦的弦振频率 变化进行测量。钢弦长19mm，弦直径为 0.23mm，对弦的要求是均匀、弹性好、抗 疲劳性能好，为此须作严格的老化处理。 测力计安装在直径为37mm的钻孔内，依靠 楔块3紧压钻孔岩壁。使之具有一定的初始 安装应力。
• 4.1 支承压力分布与显现的动态变化规律
7# 6# 5# 4# 3# 2# 1#
顶底板移近速度
1 2 3 4 5 6 7
相对稳定 裂隙完成 显著运动
1、2、3、……7－分别为 对应动态仪的动态曲线
v
覆岩运动（压实矸石）
图4.1 侧向支承压力显现规律
• 4.2 监测方法 • 支承压力现场测定主要是确定其分布特征， 如分布范围、高峰位置、低应力区范围等 重要的特征参数，这些重要的特征参数也 正是有关矿山压力控8m 0.4
v(mm)
0.3 0.2 0.1 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 L(m)
图4.9 支承压力显现变化
• 图4.9为实测侧向岩梁断裂（断裂线距煤壁 4.5m）后，外应力场压力显现变化。 • （1）工作面推过观测巷8m（L＝-8m）时， 6m点出现峰值，说明外应力场高峰支承压 力已自断裂线附近向前转移； • （2）当工作面推过观测巷16m（L＝-16m） 时，10m点又出现峰值，显然高峰支承压力 转移到该处。此后，压力显现下降并趋于 平稳。由此可见，沿倾向高峰支承压力距 煤壁10m左右。通过采场动态综合观测，得 到采场基本顶岩梁沿倾向运动稳定后的状 态及支承压力分布状况如图4.10所示；
图4.4 煤屑重量与钻孔深度得实测曲线
图中钻孔排出的煤屑重量与煤壁内应力增高有明显变化关系。同 时，钻孔排出的煤屑体积和煤屑粒度大于3mm组成百分数也有 相同的变化规律。
• （3）钻孔钢弦测力计法 • 钻孔钢弦测力计方法同钻孔液压枕监测支 承压力分布特征的原理相同，主要差异在 于传感原理不同。
图4.5 钢弦式测力计结构
图4.7 实测支承压力显现曲线
图4.7是实测回采巷道围岩移近的变化过程。支承压力显现范围延伸到 煤壁前方40m左右，愈靠近煤壁显现愈明显。煤壁前5m范围显现特别 强烈，为非弹性区。
• （4）侧向联络巷位移法 • 侧向联络巷位移法是在顺槽一侧设置一条 巷道监测线，如图4.8所示。观测开采前后 倾向支承压力分布状态。
图4.10 支承压力分布实测图
图4.11 实测P . H～S#6曲线
• 图4.11为实测开采上部煤层（6#煤层）时， 对下部煤层（8#煤层）工作面两侧支承压 力的影响范围（在侧向巷道中测）从各测 点的压力和下沉曲线变化可见，除P1的最 大压力为98kN外，其余各点压力和下沉都 是缓慢递增。显然，当6#煤层开采时，在 工作面两侧的影响范围对8#煤层应在17m 以内（测点Ⅰ距顺槽17m左右）。
图4.6 支承压力及其显现分布曲线
• ②测区布置与监测方法 • 超前巷道位移监测支承压力分布特征，在采场 前方布置仪器观测是位移信息的变化过程，实 现支承压力显现分布特征的测定。测区布置可 以与顶板运动监测类似，在巷道内等间距安设 5-7台位移计，间距3m -5m，当靠近煤壁的位 移计距煤壁2m左右时移至前方，监测顶底板 移近量和移近速度。一般情况下，每隔2小时 观测一次读数。也可以在支承压力影响范围外 的回采道内布置固定测站，监测采场推进过程 中（逼近测站过程中）的移近速度变化，得到 距煤壁不同距离的移近速度曲线。
• 本节主要介绍几种现场常用的支承压力分 布特征的监测方法。
（1）钻孔液压枕法
• 该方法是利用钻孔液压枕（油枕应力计）测量 煤体的相对应力变化。 • 采用钻孔测力计测定支承压力分布特征的关键 是测力计的预紧，否则只能给出很低的压力变 化或根本测不出压力。 • 测力计的预紧一般通过楔体结构实现，
1—液压囊；2—压力表；3—外楔体；4—内楔体
图4.3 应力计测孔布置示意图
• （2）钻屑法
• 钻屑法根据钻孔过程中单位孔深排出煤屑的重量、 体积和粒度组成等来判断采煤工作面煤体应力是 一种简便方法。 • 排出煤屑的状况，一方面与钻孔的几何尺寸有关， 另一方面与煤体内应力状况有关，在应力作用下 钻孔发生收缩变形，使钻孔的煤屑量和粒度组成 发生改变。 • 该方法是用手持式电钻垂直煤壁打眼，钻孔深 5m～8m，在钻孔过程中，收集钻出的煤屑，每 钻进一米测量一次煤屑重量和体积及用3mm筛子 测粒度组成。