第三节 矿山压力与控制 一、一、 矿山压力的基本概念矿山压力的基本概念 1.矿山压力矿山压力 由于采掘活动的影响，而在采掘空间周围由于采掘活动的影响，而在采掘空间周围 岩体上及支护物上所产生的力称为矿山压力。岩体上及支护物上所产生的力称为矿山压力。 水平原岩应力水平原岩应力铅垂原岩应力采矿开挖引起采矿开挖引起的应力集中的应力集中 2.矿山压力显现矿山压力显现 由于矿山压力的作用将引其围岩及支由于矿山压力的作用将引其围岩及支 护物的位移、变护物的位移、变形、破坏等一系列的力学现象称为矿压显现。形、破坏等一系列的力学现象称为矿压显现。三、支撑压力abcc 采煤工作面前后支撑压力分布采煤工作面前后支撑压力分布矿山压力控制利用矿山压力活动规律利用矿山压力活动规律采用合理的开挖顺序和过程采用合理的开挖顺序和过程避免顶板事故，保证采矿作业安全避免顶板事故，保证采矿作业安全人工控制与支护人工控制与支护二、煤层顶板和底板三、工作面顶板来压 （一）直接顶的初次垮落与初次放顶的安全措施（一）直接顶的初次垮落与初次放顶的安全措施 1）工作面直接顶的初次垮落）工作面直接顶的初次垮落 工作面自开切眼向前推进一段距离后（工作面自开切眼向前推进一段距离后（8-25米）米） 假如没有支护，直接顶悬露达到一定距离，在其重假如没有支护，直接顶悬露达到一定距离，在其重 力的作用下，就要开始跨落，称为工作面直接顶的力的作用下，就要开始跨落，称为工作面直接顶的 初次垮落初次垮落 这时直接顶的跨距称为初次垮落步距。见图这时直接顶的跨距称为初次垮落步距。见图 工工作作面面直直接接顶顶的的初初次次垮垮落落 直接顶直接顶初次放顶的安全措施初次放顶的安全措施 对于单体支柱支护工作面，制定初次放对于单体支柱支护工作面，制定初次放顶安全措施时，应该遵循以下原则顶安全措施时，应该遵循以下原则 （1）适当加大控顶距，防止直接顶回转推）适当加大控顶距，防止直接顶回转推垮工作面支架；垮工作面支架； （2）使用切顶支柱，密集放顶；）使用切顶支柱，密集放顶； （3）加强支柱的稳定性。尽量加打木垛，）加强支柱的稳定性。尽量加打木垛，在不能打木垛的密集支护区，加打斜撑。在不能打木垛的密集支护区，加打斜撑。(二)基本顶的初次来压基本顶的初次来压 随着工作面切眼的不断推进和回柱放顶的不断重复，基本顶暴露长度不断增加。当基本顶悬露达到极限跨距而且断裂时，可能形成三铰拱式的平衡。 随着工作面继续推进，将导致新岩块A的断裂。此时由于岩块A的受力作用迫使岩块发生回转，其结果会形成三个岩块的咬合平衡。工作面推进过程中同样可能形成不同数量的岩块咬合平衡，直到咬合关系不能满足平衡而失稳。 定义：基本顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压称为基本顶的初次来压。由开切眼到初次来压时工作面推进的距离称为基本顶的初次来压步距。 基本顶岩块失稳时，形成岩块滑落，对工作面安全造成威胁。基本顶初次来压的力学模型(三三)基本顶的周期来压基本顶的周期来压 基本顶初次来压后，采煤工作面继续向前推进，其岩体结构的变化如图所示。 随着工作面的推进，在基本顶初次来压后，裂隙带形成的岩体结构将始终经历“稳定失稳再稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。由于岩体结构的失稳导致工作面顶板的来压，这种来压将随着工作面的推进而周期性的出现。因此由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面的顶板来压周期。 周期来压的主要表现形式：顶板下沉速度急剧增加；顶板下沉量变大；支柱所承受的载荷普遍增加；有时还伴随着煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。如果支柱多数选择不合适或支柱稳定性差，则可能导致局部冒顶甚至顶板沿工作面切落等事故。四、采空区顶板处理处理方法全部垮落法缓慢下沉法煤柱支撑法采空区填充法第四节 采煤技术一、基本概念1. 采场在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或有用矿物的工作空间称为采场。2. 采煤工作面（回采工作面，简称采面）在采场内进行采煤的煤层暴露面称为煤壁，又称为采煤工作面。在实际工作中，采煤工作面是指进行采煤作业的场地，与采场是同义语。在采煤工作面煤层被采出的厚度称为采高，采煤工作面的煤壁长度称为采煤工作面长度，简称采面长度。3. 采煤工作在采场内，为了开采煤炭资源所进行的一系列工作，称为采煤工作。采煤工作包括破煤（落煤）、装煤、运煤、支护、采空区处理等基本工序及其辅助工序。4. 采煤工艺由于煤层的自然赋存条件和采用的采煤机械不同，完成采煤工作各道工序的方法也就不同，在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内各道工序按照一定顺序完成的方法及其相互配合称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成采煤工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。我国煤矿广泛使用的采煤工艺主要有：爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺、综合机械化采煤工艺和水力采煤工艺。5. 采煤系统采煤系统是指采区内的巷道布置系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风等目的的生产系统。通常是由一系列的准备巷道和回采巷道构成的。6. 采煤方法根据不同的矿山地质及技术条件，可有不同的采煤系统与采煤工艺相配合，从而构成多种多样的采煤方法。采煤方法是指采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合。不同采煤工艺与采区内相关巷道布置的组合，构成了不同的采煤方法。二、壁式体系采煤法又称长壁体系采煤方法，以长工作面采煤为主要特征，是我国目前应用最普遍的一种采煤方法。该方法具有如下一般特点：（1）在采煤工作面的两端各至少布置一条巷道，构成完整的生产系统。其中，为采煤工作面运煤、通风、行人等服务的巷道称为区段运输平巷，为工作面运料、回风等服务的巷道称为区段回风平巷。（2）采煤工作面长度较长，一般在80250 m以上。（3）采煤工作面可分别采用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破煤和装煤，用与工作面煤壁平行铺设的可弯曲刮板输送机运煤，用自移液压支架或单体液压支柱与铰接顶梁组成的单体支架支护采煤工作面工作空间，用全部垮落法或充填法处理采空区。（4）随着采煤工作面推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。（一）薄及中厚煤层单一长臂采煤方法（二）厚煤层分层开采的采煤方法 1、倾斜分层 2、水平分层（三）厚煤层整层开采的采煤方法1、预采顶分层放顶煤采煤法2、预采中分层放顶煤采煤法3、整层开采放顶煤采煤法4、分段放顶煤采煤法三、柱式体系采煤法三、柱式体系采煤法