矿山压力与岩层控制

1实验表明岩石在不同状态下的强度值由大到小顺序：三向等压抗压强度，三向不等呀抗压强度，双向抗压强度，单向抗压强度，抗剪强度，单向抗拉强度2煤矿开采种用全部跨落发处理采空区，采空空间上方顶板岩层由下向上形成垮落带，裂隙带，弯曲下沉带3采场上覆岩层假说压力拱假说：此假说对采煤工作面前后支承压力及采煤空间处于减压范围作出粗略的但却是经典的解释，而对于此拱的特性，岩层变形，移动和破坏的发展过程以及支架与围岩的相互作用，没有做任何分析悬梁臂假说：此假说可以解释工作面近煤壁处顶板下沉量小，支架载荷也小，而距煤壁越远则两者均大的现象，同事还可以解释工作面前方出现的支承压力及工作面出现的周期来压铰接岩块假说：此假说对支架和围岩的相互作用做了比较详细的分析。

此假说正确的阐明了工作面上覆岩层的分带情况，并初步涉及岩层内部的力学关系及其可能形成的结构。

但此假说未能对铰接岩块间的平衡关系做进一步研讨预成裂隙假说：此假说认为，为了有效控制顶板，应保证支架具有足够的初撑力和工作阻力，并应及时支撑住顶板岩层，使各岩层之间保持挤紧状态4顶板事故基本类型：采煤工作面顶板事故从力源上看有压垮、漏冒、推垮三种基本类型。

回采工作面采煤后，不同物理性质的顶板岩层都要对回采工作面支架有垂直于层面方向的或大或小的顶板力，如果支架支不起这个顶板力，就会发生压垮型冒顶。

依据岩层的强度、分层厚度和岩层内裂隙情况宏观上可以把直接在煤层上面的顶板分为松软的、中等稳定的和坚硬的三类。

对中等稳定以下，尤其是松软的直接顶板，采煤后如果支架护不住碎顶，就会发生漏冒型冒顶。

此外，直接顶板岩层还可能施加给支架以沿层面方向的推力，支架的稳定性不好，受推力时稳不住，就会发生推垮型冒顶。

5液压支柱有哪几种？其特性？有支撑式，掩护式，支撑掩护式三种支撑式支架，其支撑力分布靠煤壁小，靠采空间大。

能适应中等稳定式或完整的直接顶板，尤其是能适应有老顶下沉来压的工作面掩护式支架，支撑力主要集中在煤壁附近，能适应松软破碎的直接顶板，但是靠采空区的支撑力较小，不能适应有老顶下沉来压的工作面支撑掩护式支架结构稳定有抵抗来自层面方向的推力。

它具有支护和支撑性能，但是造价高6单体液压支柱特性是恒阻式的7采场顶板科学管理包括两方面：一是在工作面投入生产前要进行合理的顶板控制设计；另一方面是在工作面日常生产中进行支护质量与顶板动态监测，从而保证合理控制顶板设计的实现8顶板事故按冒顶范围分为局部冒顶和大型冒顶，按力学原因分为压垮、漏冒、推垮三种9压垮型冒顶机理及防治（1）垮落带老顶岩块压坏采场支架导致冒顶老顶来压时，断裂下沉的老顶岩块要挤压采场支架，如果采场支架的支撑力的支撑力不足，就会被压坏而导致冒顶。

最不利的情况是垮落带老顶岩块前端已露出工作面煤壁，后端又未触矸，这时老顶岩块的全部重量均由采场支架承受，发生压垮型冒顶的可能性（2）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架导致冒顶由于采场支架的初撑力不足，在老顶岩块未明显运动之前，直接顶与老顶已发生离层，当老顶岩块向下运动时，采场支架承受冲击载荷，支架容易被损坏，从而导致冒顶综采工作面如遇老顶冲击来压，可能将支架压坏压死或压入底板，从而导致顶板事故（3）垮落带或裂隙带老顶旋转下沉时压坏采场支架导致冒顶当垮落带或裂隙带老顶断裂旋转下沉触矸时，如果采场指甲的可缩量不足，可能被压坏导致冒顶措施（1）采场支架的支撑力应能平衡最不利情况下垮落带直接顶及岩层的重量（2）采场支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层(3)采场支架的可缩量应能满足垮落带或裂隙带老顶最大下沉量的要求10采场控顶设计的目标有两个：第一最大限度的消除压漏推冒顶事故隐患，防止发生各种类型的冒顶事故；第二所需的费用最少设计的依据有：一个是依据顶板岩层的运动规律；一个事依据统计数据需要设计的内容有：支架架型，支架工作阻力，初撑力以及支架的高度11菜场中容易发生推垮型铆钉的地点：开切眼附近，地质破坏带附近，尖灭构造附近，旧巷（走向的或倾斜的）附近，掘进上下平巷时破坏了复合顶板的地点，局部冒顶附近，倾角大的地段，顶板含水的地段，12复合顶板推垮型冒顶及预防煤层具有复合顶板，同时还必须具备下列4个条件，才会发生推垮型冒顶：①因支柱初撑力小导致软硬岩层间离层；②因构造、旧巷、支柱初撑力小等原因导致顶板下部软岩中断裂出1个六面体；③六面体的相邻部分已冒空或成为采空区，而且又有一定倾角；④六面体因自重向自由空间的推力大于总阻力。

预防措施为：（1）提高单体支柱的初撑力。

（2）灵活运用仓戈柱仓戈棚技术，使它们迎着六面体可能推移的方向支设（3）控制采高，使直接顶冒落后能超过采高（4）采用整体支架（5）掘金上下平巷时不破坏复合顶板（6）应用伪俯斜工作面并使垂直工作面方向的向下倾角达4-6（7）工作面初采时不要反推13金属网下推垮型冒顶及预防金属网上顶板处于自然堆放状态或松散状态，而且煤层倾角又比较大时，可能发生金属网下推垮型冒顶。

金属网下推垮主要是由于网上碎矸失去支护形成网兜，其沿层面向下的推力拉倒网兜上方支柱，从而造成金属网下推垮型冒顶。

预防的主要措施是：（1）控制柱距，提高支柱初撑力，避免形成网兜，并防止各个工序碰倒支架。

（2）用“整体支架”增加支架的稳定性。

（3）回采第二分层及以下分层时用内错式布置开切眼，避免金属网兜上面碎矸之上存在空隙；提高支柱初撑力及刚度；初次放顶前应把靠老塘一侧的金属网切断，保证把金属网放到底板。

（4）采用伪俯斜工作面，目的主要在于增加抵抗下推的阻力。

（5）初次放顶时千方百计保证把金属网下放到底板14地质破坏带附近的局部冒顶地质破坏带主要是煤层和顶板岩层中的断层。

1、单体支柱工作面断层附近顶板压力大、破碎，支护不好时易发生压垮型或漏冒型冒顶。

当碎顶沿倾斜断层面移动时，易推倒支架导致推垮型冒顶。

因而在断层附近应增大支护密度，提高支护初撑力，甚至用木垛以支护，护好碎顶，并用戗棚戗柱增加支架稳定性。

2、综采工作面综采工作面主要怕遇到长度大于5m 的平行工作面的断层。

此时，支架若有较大的富余阻力，工作面可照常推进；若无，应让工作面与断层斜交。

15冲击推垮型冒顶当煤层顶板的下位分层容易而且工作面又使用单体支柱时，在下列两种情况下，可能发生冲击推垮型冒顶。

1、下位分层先离层、断裂成大块游离顶板，然后上位岩层中掉下大块矸石砸在下位游离顶板上，导致推垮型冒顶。

2、下位分层先离层，上位岩层中掉下大块矸石冲击已离层了的下位分层，使其产生大块游离顶板并导致推垮型冒顶。

预防措施：1、提高支柱的初撑力，避免下位分层离层；2、提高支护系统的稳定性，避免被推垮。

老顶来压时，如果直接顶已离层，也可能产生冲击推垮型冒顶。

但是，在这种条件下，主要是产生冲击压垮型冒顶，而且预防产生冲击压垮型冒顶的主要措施是不让直接顶与老顶之间离层，这一条也预防了冲击推垮型冒顶。

16采场两端局部冒顶单体支柱工作面，其两端包括工作面两端的机头面尾附近以及与工作面相连的一段巷道。

1、机关机尾处在工作面两端机关机尾处，经常要进行机关机尾的移置工作，就在拆除老抬棚南通市新抬棚时，碎顶可能进一步松动冒落。

为也预防采场两端发生漏冒，可在机关机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护，每对抬棚随机关机尾的推移迈步；或在机关机尾处采用双楔铰接枯涩支护2、在掘进与工作面相连的巷道时，由于巷道支架的初撑力一般都很小，很难控制直接顶的正常、松动甚至破碎，当直接顶是薄弱软岩时则更是这样。

随着采煤工作面的推进，交接处需去掉原巷道支架靠工作面的一条腿，并换用抬棚支承巷道支架的顶梁，这里如果支护操作不当，可导致碎顶冒落。

为保证安全在工作面与巷道交接处宜用一对抬棚迈步前移，托住原巷道支架的顶梁17厚层难冒顶板大面积冒顶机理：厚层难冒顶板初次断裂时，瞬间所有断块全部垮落。

只有老顶呈正（）-X型破断，老顶周边断裂线离采空区煤壁较近，老顶下面自由空间较大时，才可能瞬间全部断块都冒落措施：（1）增大工作面长度，令厚层难冒顶板初次断裂时呈竖（）-X型（2）让厚层难冒顶板下面自由空间高度不大于其基础岩层厚度的一半（3）对单体支柱工作面，考虑到采空区冒矸块度较大，放顶线上的支柱应有足够的支撑力与稳定性，以免被冒矸推倒，条件允许时尽量用墩柱（4）在开采煤层时，当下煤层的顶板较软，上煤层的顶板时厚层难冒顶板时，可先开采下煤层，使上煤层及其顶板位于下煤层才后的裂隙带内，产生松动和断裂，但又保持一定的稳定性18采场支架的要求支得起，就是要求支架在其工作全过程中能够支承住顶板所施加的压力，否则就会导致压垮型冒顶护得好，就是要求采场支架能控制工作空间的顶板，使其一点都不冒落；如果护不好，则可能发生漏冒型冒顶稳得住，就是要求采场支架具有抵抗来自层面方向推力的能力，如果采场支架对顶板稳不住，则可能导致推垮型冒顶老顶的初次来压：工作面采煤以来老顶第一次大规模来压。

15、老顶周期来压：老顶初次来压后，随着采煤工作面的继续推进，老顶岩梁周期性断裂、下沉，工作面内周期性地出现顶板下沉加快、煤壁严重片帮、支架受载增大以及顶板台阶下沉等老顶来压现象，叫做老顶的周期来压。

16、控顶距：从事采煤工作所需的工作空间。

17、端面距：煤壁至支架顶梁前端的距离。

18、顶底板移近量：顶板下沉量与底板鼓起量之和。

19、支柱活柱下缩量：支柱活柱下缩的距离。

20、支护系统刚度：指单位顶板下沉量所对应的支柱工作阻力的增量。

21、支柱刚度：指单位支柱活柱缩量的支柱工作阻力的增量。

22、支柱的密度：控顶范围内单位面积顶板中支柱的个数。

23、密集支柱：工作面切顶线加强支护的一组支柱。

24、顶板台阶下沉：坚硬顶板破碎成岩块后，由煤壁向采空区方向呈台阶状下沉的现象。

25、支护强度：支柱对单位面积顶板提供的工作阻力。