第10讲.pptVIP

矿井围岩控制 灾害防治 主讲人：张国华 教授 电 话：0451E-mail：zgh710828131@163.com 概 述 概 述 概 述 一、老顶的初次来压与周期来压 一、老顶的初次来压与周期来压 一、老顶的初次来压与周期来压 一、老顶的初次来压与周期来压 一、老顶的初次来压与周期来压 一、老顶的初次来压与周期来压 二、回采工作面前后支承压力分布 二、回采工作面前后支承压力分布 二、回采工作面前后支承压力分布 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 三、回采工作面矿压显现主要影响因素 * * 第10讲 采场矿压显现规律及影响因素 与 安全工程 1）顶板下沉量 一般指煤壁到采空区边缘裸露顶底板的相对移近量，简称顶板下沉量 S为顶板下沉量，L为控顶距，M为采高。 工作面顶底板移近曲线 1-顶板绝对下沉曲线 2-顶底板相对移近量曲线 3-底板鼓起曲线 衡量顶板的一项指标，以每米采高、每米推进度下沉多少毫米 来表示： 顶板下沉量可以通过工作面液压支架支柱的变化进行观察，普采面可以用测杆进行测量。 2）顶板下沉速度 单位时间内顶底板移近量，以mm/h计算。表示顶板活动的剧烈程度。 工作面所测顶板下沉速度变化情况 3）支柱的变形和折损( 普采工作面) 4）顶板破碎情况 5）局部冒顶 6）顶板沿煤壁切落（或称大面积冒顶） 煤壁片帮、支柱插入底板、底板鼓起 以上均为采煤工作面常见的矿山压力显现，且均能影响工作面的安全生产。 1、老顶的初次来压 由于老顶结构第一次失稳而产生的工作面顶板来压称为老顶的初次来压。此时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。 老顶断裂成岩块后的转动 老顶的初次来压可以根据同煤层工作面的矿压现象推测，同时可以通过观测工作面的矿压现象来确定。 老顶失稳后形成的岩块滑落，对工作面安全具有严重的威胁。 老顶岩块滑落失稳的两个例子 力学模型 老顶初次来压的力学模型 冒落矸石能承担部分老顶的载荷，使工作面支架所受的载荷得到减轻。工作面顶板必然发生下沉，是不可避免的，是回采工作空间的地下结构物与其它构筑物的重要区别之一。 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。 老顶初次来压步距一般采用固定梁条件的极限跨距来计算，即： 式中，h-老顶岩层的厚度；RT-老顶岩层的抗拉强度；q-老顶岩层所受的载荷。 初次来压前四周围岩的支承压力分布状态 2、老顶的周期来压 老顶初次来压后，回采工作面继续推进，裂隙体梁所形成的机构将发生变化， 如图。 回采工作面推进中岩体结构的变化过程 受力分析 A岩块的受力分析 老顶周期来压的力学模型 在A岩块断裂的瞬间，A岩块与未断岩块的接触处的剪切力达到最大，为QA+B，即相当于A岩块与B岩块本身的重量再加上他们的载荷。为了防止滑落失稳，其条件应力为： 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顶板的周期来压，相邻两次周期来之间回采工作面推进的距离叫做老顶的周期来压步距。 极限跨距的计算公式为： 在老顶初次来压及周期来压期间，老顶的作用都是通过直接顶而作用于支架上，同样，支架的支撑力也是通过直接顶而对老顶进行控制，因此保证直接顶的完整性有十分重要的意义。但此时由于老顶岩层的变形及其与支架的相互作用，常常导致直接顶破碎。 “稳定→失稳→再稳定” 式中，h-老顶岩层的厚度； RT-老顶岩层的抗拉强度； q-老顶岩层所受的载荷。 在老顶初次来压前，回采工作面四周煤壁上所承受的支承压力将随老顶跨距的加大而增加，初次破断前达最大值，一旦破断，支承压力将有所降低。 1、老顶初次破断前后支承压力分布 各种采空区支撑条件下工作面前后支承压力分布 2、回采工作面前后支承压力分布 已采空间支承压力的分布 （a）顶分层 （b）下分层 工作面前后支承压力分布 在一定地质条件下，采高是影响上覆岩层破坏状况的最重要因素之一。众所周知，采高越大，采出的空间越大，必然导致采场上覆岩层破坏越严重。 1、采高与控顶距 工作面开采后上覆岩层的下沉曲线按负指数函数变