第四章第四章 回采工作面矿山压力回采工作面矿山压力显现基本规律显现基本规律衡量矿山压力显现程度的指标：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初次来压前回采工作面矿压显现的基本规律显现的基本规律一、直接顶的初次放顶和循环放顶一、直接顶的初次放顶和循环放顶 直接顶初跨条件：直接顶初跨条件： 1. 冒高：1； 2. 斜长：超工作面1/2。二、碎胀系数与残余碎胀系数（二、碎胀系数与残余碎胀系数（Kp、Kp） Kp = Kp = Kp 与与 Kp 对老顶有什么影响？对老顶有什么影响？ 2 老顶初次来压老顶初次来压 周期来压周期来压一、概念一、概念: 1老顶初次来压：老顶初次来压：由于老顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压。 2老顶初次来压步距：老顶初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。 3周期来压：周期来压：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周期来压。 图43 老顶断裂成岩块后的转动图46 初次来压前四周围岩的支承压力分布状态A增压区；B减压区；C稳压区图图49 老顶周期来压的力学模型老顶周期来压的力学模型二、老顶初次来压特点二、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。三、周期来压主要表现形式三、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。3 顶板压力估算顶板压力估算一、估算法一、估算法图图410 回采工作面的顶板压力回采工作面的顶板压力1直接顶载荷直接顶载荷Q12老顶的载荷老顶的载荷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）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）按防止老顶沿工作面切落或发生台阶下沉来估算来估算4) 威尔逊估算法威尔逊估算法图图411 威尔逊计算顶板压力的力学模型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回采工作面前后支承压力的分布一、支承压力的形成一、支承压力的形成 支承压力：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。根据现场实测及实验室研究，煤体边缘在支承压力作用下，按其变形特征分为四个区段：. 小于原岩应力的松弛区小于原岩应力的松弛区. 应力升高的塑性变形区应力升高的塑性变形区. 弹性变形区弹性变形区. 原岩应力区原岩应力区煤体边缘区应力分布煤体边缘区应力分布二、支承压力分布二、支承压力分布图416 各种采空区支撑条件下工作面前后支承压力分布图图418 工作面前后支承压力分布工作面前后支承压力分布极限平衡区分布规律：极限平衡区分布规律： （1）宽度与开采深度有关：当开采深由100m400m，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。 5 影响回采工作面矿山压力显现的主要因素影响回采工作面矿山压力显现的主要因素一、生产技术因素一、生产技术因素 1采高与控顶距图419 上覆岩层移动与工作空间顶板下沉的关系2工作面推进速度影响工作面推进速度影响图图420 工作面实际测定的工作面实际测定的“St”曲线曲线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 图421 放炮对工作面顶板下沉速度的影响1放炮经过测点；2测点下4m处放炮；3测点下10m处放炮图423 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开采深度开采深度4放炮、落煤、放顶影响放炮、落煤、放顶影响5煤层分层开采的矿压显现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上部煤层残留煤柱上部煤层残留煤柱二、地质因素二、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424 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