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矿山压力与岩层控制 第十章浅埋煤层开采岩层控制 第一节浅部煤层长壁工作面上覆岩层活动特点 第二节浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性 第三节浅埋煤层采场支护 第一节浅部煤层长壁工作面上覆岩层活动特点 神府、东胜煤田探明储量2 236亿t，占全国探明储量的1/3，是世界七大煤田之一神东矿区开采区域大部分集中于埋深在100~150 m以内的浅部，煤层的典型赋存特点是埋深浅、基岩顶板较薄、表土覆盖层较厚。由于此类煤层的矿压显现规律具有明显的特点，通常将具有浅埋深、基岩薄、上覆厚松散层赋存特征的煤层称为浅埋煤层。煤层埋藏浅并不一定矿压小，浅埋煤层长壁工作面普遍出现台阶下沉现象，支架压毁，矿压显现剧烈。 图10-1 浅埋煤层工作面被压坏的液压支架 一、 工作面矿压显现特征与规律 1 普采工作面矿压显现特征 （1）来压步距不大。 （2）来压明显，动载明显。 （3）来压的主要特征是顶板沿煤壁产生切落，出现台阶下沉。 二、 浅埋煤层上覆岩层运动特征及浅埋煤层定义  1 浅埋煤层上覆岩层运动的主要特征 （1） 顶板基岩沿全厚切落，基岩破断角较大，工作面覆岩基本上分冒落带和裂隙带“两带”。 （2） 浅埋煤层工作面顶板一般为单一主关键层类型，老顶岩块不易形成稳定的砌体梁结构。基岩厚度比较大时，会出现两个关键层组，形成大小周期来压现象。 （3） 基岩与载荷层厚度之比Jz（简称基载比），对来压显现有重要影响。当Jz0.8时工作面都出现了顶板沿煤壁台阶下沉，而当Jz0.8时一般不出现顶板台阶下沉。 2 浅埋煤层的定义 浅埋煤层工作面的主要矿压特征是老顶破断运动直接波及地表，顶板不易形成稳定的结构，来压存在明显动载现象，支架处于给定失稳载荷状态。浅埋煤层可以采用以下指标判定：埋深不超过150 m，基载比Jz小于1，顶板体现单一主关键层结构特征，来压具有明显动载现象。 第二节 浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性 由于浅埋煤层顶板单一关键层的特点，其顶板 砌体梁结构也将呈现新的形态。根据破断岩块的几 何特征和铰接形态，浅埋煤层工作面顶板 主要形成“短砌体梁”和“台阶岩梁”两种结构。 图10-6 “短砌体梁”结构关键块的受力P1 、P2—块体承受的载荷；R2 —Ⅱ块体的支承反力；θ1 、 θ2—Ⅰ、Ⅱ块体的转角；a—接触面高度；QA、QB—A、B接触铰上的剪力；L1 、L2—Ⅰ、Ⅱ岩块长度 图10-10老顶“台阶岩梁”结构模型P1 、P2—块体承受的载荷；R2 —N块体的支承反力；θ1 —M块体的转角；b—接触面高度；QA、QB—A、B接触铰上的剪力；L—岩块长度 (1)浅埋煤层老顶“短砌体梁”结构的水平力随块度的增加而减小，随回转角的增大而增大。工作面上方老顶岩块的载荷基本上全由前支点承担。浅埋煤层“短砌体梁”结构参数决定了该结构不易出现回转变形失稳，而具有强滑落失稳特性。 (2)当老顶岩块块度比较大或回转角比较大时都比较容易出现架后切落，形成“台阶岩梁”结构。“台阶岩梁”结构的水平力随回转角的增大而减小，随块度的增大明显下降，随最大回转角（落差）的增大而增大。工作面上方老顶岩块的载荷基本上全由前支点承担。“台阶岩梁”结构的失稳形式为滑落失稳 ?  第三节 浅埋煤层采场支护 一、 浅埋煤层采场的支架围岩动态作用关系 必须提供足够的支护阻力控制顶板的初始切落运动，才能防止顶板结构的进一步恶化所引起 的失稳载荷增大，达到以最小的支护阻力控制顶板的目的，这就是浅埋煤层周期来压期间的 “支架—围岩”动态作用关系。 二、 合理支护阻力的确定 （1） 判断关键层 （2） 确定来压步距。 （3）分别计算初次来压和周期来压的工作阻力，取其最大者作为工作面支护设计的依据。 * * 2 综采工作面矿压显现规律 （1）初次来压顶板沿煤壁切落，形成台阶下沉。来压猛烈 (2）周期来压来压历时较短，支架动载明显。 （3）顶板破断运动直接波及地表。 (4）工作面覆岩基本上为冒落带和裂隙带“两带” 。