采場礦山壓力顯現(xiàn)基本規(guī)律ppt課件

1、第四章第四章 采場礦山壓力顯現(xiàn)基本規(guī)律采場礦山壓力顯現(xiàn)基本規(guī)律本章介紹：本章介紹： 礦壓顯現(xiàn)指標礦壓顯現(xiàn)指標 老頂初次來壓、周期來壓老頂初次來壓、周期來壓 頂板壓力估算頂板壓力估算 影響礦壓顯現(xiàn)的因素影響礦壓顯現(xiàn)的因素 放頂煤開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律放頂煤開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律1；.第一節(jié)第一節(jié) 礦壓顯現(xiàn)指標礦壓顯現(xiàn)指標一、礦壓顯現(xiàn)：一、礦壓顯現(xiàn)： 在礦山壓力作用下，煤巖體及支護物所表現(xiàn)出的種種力學現(xiàn)象。二、礦壓顯現(xiàn)指標：二、礦壓顯現(xiàn)指標： 1、頂板下沉、頂板下沉 S（mm）煤壁到采空區(qū)邊緣范圍內(nèi)頂、底 板間相對位 移。 頂板絕對下沉不易得到，一般以距煤壁4米處下沉量為工作面頂板下沉量。 可以每米采高每米推

2、進度下沉量S/L/M為比較標準。2；.工作面頂?shù)装逡平€ 1頂板絕對下沉曲線； 2頂板相對移近量（下沉）曲線； 3底版臌起曲線 3；.2、頂板下沉速度、頂板下沉速度V（mm/h）單位時間頂板下沉量。3、支柱變形與折損、支柱變形與折損觀察噴液、下縮、壓裂、折斷等。4、頂板破碎度、頂板破碎度單位面積中頂板冒落面積所占百分比。5、局部冒頂、局部冒頂小范圍頂板垮落。6、大面積冒頂、大面積冒頂頂板沿工作面煤壁切落。7、煤壁片幫、煤壁片幫煤壁因支承壓力作用發(fā)生的剪切坍塌破壞。8、底臌、底臌底板塑性變形。9、支柱插入底板、支柱插入底板底板松軟，對頂板管理很不利。4；.第二節(jié)第二節(jié) 老頂初次來壓老頂初次來壓

3、一、初次來壓的形成：一、初次來壓的形成： 初采初采初次放頂初次放頂老頂懸露跨度增大老頂懸露跨度增大老老 頂斷裂頂斷裂形成平衡結構形成平衡結構失穩(wěn)失穩(wěn)初次來壓初次來壓 初次來壓初次來壓老頂平衡結構第一次失穩(wěn)而施加給工老頂平衡結構第一次失穩(wěn)而施加給工 作面以大型壓力的過程。作面以大型壓力的過程。 初次來壓步距初次來壓步距第一次來壓時，工作面距開切眼第一次來壓時，工作面距開切眼 的距離（推進距離）。的距離（推進距離）。5；.“砌體梁砌體梁”對初次來壓的解釋：對初次來壓的解釋：來壓時工作面頂板切斷情況來壓時工作面頂板切斷情況6；.二、初次來壓時礦壓顯現(xiàn)特點：二、初次來壓時礦壓顯現(xiàn)特點： 1、來壓前，頂

4、板壓力無明顯增大；、來壓前，頂板壓力無明顯增大； 2、煤壁內(nèi)部支承壓力增高，煤壁片幫嚴重；、煤壁內(nèi)部支承壓力增高，煤壁片幫嚴重； 3、頂板有板炮聲響；、頂板有板炮聲響； 4、頂板下沉速度急劇增加，由、頂板下沉速度急劇增加，由1mm/h 到到520mm/h； 5、支柱載荷急劇增加；、支柱載荷急劇增加； 6、頂板出現(xiàn)切斷（直接頂沿煤壁切斷）。、頂板出現(xiàn)切斷（直接頂沿煤壁切斷）。7；.三、預防措施：三、預防措施： 初次來壓前無明顯征兆，工作面頂板壓力不大，致使支架穩(wěn)定性差，來壓猛，易造成頂板事故。 1、增大支撐力 2、增加穩(wěn)定性 3、加強礦壓觀測及地質、開采資料 4、加強日常支護質量管理。四、來壓條

5、件：四、來壓條件： 1、有老頂存在； 2、直接頂垮落后不能充填滿采空區(qū)。五、初次來壓步距和來壓強度影響因素五、初次來壓步距和來壓強度影響因素 1、老頂?shù)牧W性質、厚度、破斷巖塊之間的相互咬合情況； 2、地質構造。8；. 來壓是老頂斷裂（結構失穩(wěn)）施力于工作面的結果； 來壓期間重點措施是： 增加支護強度； 增強支架穩(wěn)定性； 保護煤壁，減少片幫。9；.第三節(jié)第三節(jié) 老頂周期來壓老頂周期來壓一、周期來壓的形成：一、周期來壓的形成： 有初次來壓必有周期來壓。 初次來壓初次來壓老頂懸頂跨度增大老頂懸頂跨度增大老頂斷裂老頂斷裂平衡結構平衡結構失穩(wěn)失穩(wěn)周期來壓。周期來壓。 周期來壓周期來壓老頂平衡結構周期性

6、失穩(wěn)而施加給工老頂平衡結構周期性失穩(wěn)而施加給工作面以大型壓力的過程。作面以大型壓力的過程。 周期來壓步距周期來壓步距兩次來壓期間工作面推進距離。兩次來壓期間工作面推進距離。 （周期來壓步距（周期來壓步距 = 1/2 初次來壓步距）初次來壓步距）10；.“砌體梁砌體梁”理論對周期來壓的解釋：理論對周期來壓的解釋：11；.二、周期來壓時的礦壓顯現(xiàn)：二、周期來壓時的礦壓顯現(xiàn)： 1、頂板下沉量急劇增加；、頂板下沉量急劇增加； 2、支柱載荷普遍增加；、支柱載荷普遍增加； 3、煤壁片幫嚴重；、煤壁片幫嚴重； 4、當支撐力不足時，工作面回出現(xiàn)臺階下沉；、當支撐力不足時，工作面回出現(xiàn)臺階下沉； 5、如果支護參

7、數(shù)選擇不合理，會發(fā)生冒頂、切頂。、如果支護參數(shù)選擇不合理，會發(fā)生冒頂、切頂。 （周期來壓顯現(xiàn)一般較初次來壓時有所緩和）（周期來壓顯現(xiàn)一般較初次來壓時有所緩和）三、預防措施：三、預防措施： 同初次來壓，同時加強統(tǒng)計觀測。12；.13；.第四節(jié)第四節(jié) 頂板壓力的估算頂板壓力的估算 頂板壓力是工作面支護設計的一個重要參數(shù)。頂板壓力是工作面支護設計的一個重要參數(shù)。一、估算法：一、估算法： 1、經(jīng)驗估算法、經(jīng)驗估算法 ： 實質實質以直接頂沿煤壁斷裂、老頂平衡結構失穩(wěn)時最不 利狀態(tài)作為頂板壓力估算的依據(jù)（最大可能載荷）。 1）直接頂載荷）直接頂載荷 ： LhLhQ11hq11q14；. 2）老頂載荷）老頂

8、載荷 ： （按直接頂載荷的倍數(shù)估算） 經(jīng)大量觀測，最大壓力時也不超過平時的2倍。 故： 因 且 所以有： 即： 頂板壓力相當于 48 倍采高巖柱重量。hhnqqp2212q1pKMh5 . 125. 1pKMKMpp42212Mp8415；.2、從老頂結構平衡關系估算：、從老頂結構平衡關系估算： 實質：實質：直接頂載荷全部由支架承擔，老頂載荷僅當老 頂結構失穩(wěn)時產(chǎn)生。（失穩(wěn)：滑落失落、變形失穩(wěn)） 1）滑落失穩(wěn)估算：）滑落失穩(wěn)估算： 老頂載荷 = 兩巖塊重量 - 咬合處摩擦力 tan200HQLQFiiBA16；.2）變形失穩(wěn)估算：）變形失穩(wěn)估算： 支撐力與頂板下沉量為雙曲線關系： 即： 式中：

9、 實測頂板下沉量； 要求控制頂板的下沉量； 頂板下沉量為 時，老頂?shù)淖饔昧Α?PhEiPih0h0K實測要求00hKhPiEiTTEEELKLmK000hhKPiEi0hih0K0hTLELEmE （承載系數(shù)）17；.3、威爾遜估算法：、威爾遜估算法： 實質實質 只估算 直接頂載荷， 載荷與支撐 力不同線， 從而有附加載荷 。 的大小受直接頂垮落角的影響。 所需支撐力 P 依據(jù)直接頂形狀，按照力系平衡求出。二、實測法二、實測法 3Q3Q18；.第五第五節(jié)節(jié) 影響采場礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素影響采場礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素一、采高與控頂距：一、采高與控頂距： 圖中：圖中： L控頂距 So頂板最終下沉

10、量 SL控頂范圍內(nèi)最大下沉量 Lo 彎曲老頂前后最大曲率點間距 有：有： 且：且：00Khhms00LsLsL19；.故有：因為 故： 即： 其中 0000LLKhhmLLssL1PKmhLmLKKLLKmKKmmsppPL0000111111LmLKKKsppL0011LmsL0011LKKKpp20；. 由 （硬巖取小，軟巖取大） 頂板下沉量與采高、控頂距成正比；頂板下沉量與采高、控頂距成正比； 采高增大，上覆巖層活動范圍大，不易形成平衡結構；采高增大，上覆巖層活動范圍大，不易形成平衡結構； 采高增大，煤壁不穩(wěn)定，礦壓顯現(xiàn)嚴重；采高增大，煤壁不穩(wěn)定，礦壓顯現(xiàn)嚴重； 控頂距增大，頂板穩(wěn)定性差

11、?？仨斁嘣龃螅敯宸€(wěn)定性差。二、工作面推進速度及工序：二、工作面推進速度及工序： 1、 推進速度影響 = 時間對頂板下沉（變形）的影響。 加快推進速度 減少控頂時間 減少無工序下沉量。 對破碎頂板，加快推進速度，可改善頂板狀況。LmsL05. 0025. 021；. 2、工序影響：、工序影響：落煤引起頂板下沉速度增加；落煤引起頂板下沉速度增加； 放炮影響范圍：上、下放炮影響范圍：上、下15m，劇烈區(qū)上、下，劇烈區(qū)上、下5m22；.放頂引起頂板下沉速度增加；放頂引起頂板下沉速度增加； 影響范圍：上影響范圍：上20m下下10m 劇烈范圍：上劇烈范圍：上15m下下5m落煤、放頂落煤、放頂改變頂板支改

12、變頂板支 撐條件，頂板移撐條件，頂板移 動加強。動加強。注意：注意： 加快推進速度，不能減弱工序對頂板下沉的影響（“甩”掉礦壓）。 當頂板比較破碎時，加快推進速度可改善頂板狀態(tài)。 落煤、放頂兩工序要相距1015m以上。23；.三、采深：三、采深： 片幫幾率片幫幾率 HHKH 塑性增強，變形塑性增強，變形 支架載荷支架載荷 彈性能彈性能 采深對巷道影響很大，對回采工作面影響不明顯。采深對巷道影響很大，對回采工作面影響不明顯。 原因：原因：巷道位于高應力場內(nèi)，圍巖承受高應力作用，變形增大。巷道位于高應力場內(nèi)，圍巖承受高應力作用，變形增大。工作面頂板在上覆巖層平衡結構保護之下，受力變化不大。工作面頂

13、板在上覆巖層平衡結構保護之下，受力變化不大。24；.四、傾角：四、傾角： 垂直層面應力垂直層面應力 冒落矸石充填方式改變礦壓規(guī)律；冒落矸石充填方式改變礦壓規(guī)律； 影響頂板影響頂板“三帶三帶”形態(tài)；形態(tài)； 俯斜開采時容易形成平衡結構。俯斜開采時容易形成平衡結構。 頂板下沉量頂板下沉量支柱載荷支柱載荷25；.26；.五、分層（網(wǎng)下）開采礦壓顯現(xiàn)：五、分層（網(wǎng)下）開采礦壓顯現(xiàn)： 頂板已遭受一次破壞頂板已遭受一次破壞 1、分層頂板特點、分層頂板特點 再生頂板碎脹系數(shù)減小再生頂板碎脹系數(shù)減小 平衡結構內(nèi)老頂巖塊跨度小平衡結構內(nèi)老頂巖塊跨度小 頂板下沉量增大頂板下沉量增大 2、礦壓顯現(xiàn)特點、礦壓顯現(xiàn)特點 支架載荷減?。▌虞d荷?。┲Ъ茌d荷減小（動載荷?。?老頂來壓步距小、強度低老頂來壓步距小、強度低 27；.六、放頂煤開采礦壓顯現(xiàn)：六、放頂煤開采礦壓顯現(xiàn)： 1、放頂煤開采影響本質、放頂煤開采影響本質采高大、厚煤頂。采高大、厚煤頂。 2、礦壓顯現(xiàn)特點（、礦壓顯現(xiàn)特點（據(jù)唐山礦觀測）：）： 前方支承壓力峰值高、距工作面遠（前方支承壓力峰值高、距工作面遠（16