第4章 矿压显现与上覆岩层运动间的关系VIP免费

第1页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共10页4.1回采工作面矿山压力显现与上覆岩层运动间的关系采动过程中，矿山压力显现的基本形式包括围岩的明显运动产生的位移和支架受力等。矿压显现产生的根源在于上覆岩层运动。3.4.1围岩变形、破坏与垮落围岩变形、破坏与垮落包括两帮、顶板和底板三个部位。这里只重点介绍顶板垮落。3.4.1.1直接顶的初次垮落长壁工作面从开切眼开始采煤后，直接顶跨度不断增加，其弯曲下沉也不断增加。一般在直接顶跨距达6m～20m后，发生初次垮落。当直接顶垮落高度达到1m以上、垮落长度达工作面长度一半以上时，就叫做直接顶初次垮落。直接顶初次垮落时自开切眼到支架后排放顶线的距离叫做初次垮落步距，如图3-13所示。图3-13直接顶初次垮落直接顶初次垮落又称工作面初次放顶。直接顶初次垮落步距是衡量顶板完整程度的重要指标。直接顶的初次垮落现象是一种典型的矿压显现。3.4.1.2基本顶初次来压如果直接顶垮落后不能填满采空区，基本顶把自身及上位岩层的重量都加到工作面周围的煤柱上，工作面支架感觉不到基本顶的压力。随着回采工作面的推进，基本顶逐渐弯曲下沉，当达到极限跨距时断裂下沉。这时工作面顶板下沉加快，煤壁片帮严重，支架受力增大，甚至发生顶板的台阶下沉。这就是回采工作面开采以来基本顶初次断裂，使工作面支架承受较大的静载荷或冲击载荷，这种矿山压力显现叫做基本顶初次来压，如图3-14所示。基本顶初次来压时，由开切眼到工作面煤壁的距离叫做基本顶的初次来压步距，一第2页共10页第1页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共10页般为20～50m。（a）（b）图3-14基本顶初次来压3.4.1.3基本顶周期来压基本顶初次来压后，随着工作面的继续推进，基本顶呈周期性断裂与下沉，工作面周期性出现顶板下沉加快、煤壁严重片帮、支架受力增大以及顶板台阶下沉等。这种由于基本顶周期性断裂引起的矿山压力显现叫做基本顶周期来压，如图3-15所示。相邻两次基本顶周期来压的平均距离，即基本顶周期断裂的平均值叫做基本顶周期来压步距。一般为基本顶初次来压步距的1/2～1/4。图3-15基本顶周期来压3.4.2回采工作面支架受力与上覆岩层运动间的关系研究回采工作面支架上的压力来源、形成的条件及其影响因素，特别是与上覆岩层运动间的关系，认识支架上压力显现的相对性，是正确掌握回采工作面顶板运动规律、评价支架有效第3页共10页第2页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共10页支承能力和判断支护工作状态及控制效果的基础。回采工作面支架受力（支架载荷）是顶板运动的结果，其值取决于支架对顶板运动控制的方式和抵抗程度。当支架对顶板的运动不加限制时，其最终受力大小由支架的力学特性和顶板最终沉降值△hA决定；相反，当支架对顶板运动进行限制时，其受力的大小取决于对岩梁位态的控制程度。对于增阻支架来说，在回采工作面工作过程中，可以用支架受力模型（图3-16）表示，其受力值RT为图3-16支架受力模型RT=R0+Eε(3-8)式中——支架阻力，N；R0——支架的始动阻力，N；E——支架的刚度，N/m；ε——支架的压缩量，m。支架的压缩量为(3-9)式中△hi——回采工作面顶板下沉量，m；δT——支架钻入顶板的深度，m；δd——支架钻入底板的深度，m；δf——辅助性支护结构（如戴帽、穿鞋等）的压缩量，m。在回采工作面推进过程中，如果采高不变，则回采工作面推进至任一位置时，顶板下沉量△hi可近似表示为第4页共10页第3页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共10页(3-10)由式（3-8）~式（3-10）可以得出以下结论：（1）回采工作面支架受力大小受多方面因素影响，包括支架本身的力学特性E、回采工作面顶板下沉量、顶底板的抗压强度（影响δT，δd）及辅助性支架结构的压缩量δf等。由于这些因素影响，往往会使支架的设计工作阻力（或设计支撑能力）与支架在回采工作面的实际工作阻力（实际承载值）不完全一致，有时相差很大。（2）回采工作面顶板下沉量不仅随岩梁的悬跨度变化，而且...