侧向支承压力影响范围

不同煤层倾角条件下区段煤柱应力分布数值模拟研究

不同煤层倾角条件下区段煤柱应力分布数值模拟研究摘要:针对平煤集团十三矿煤层倾角变化大,回采巷道支护困难等问题,通过岩石力学参数测试分别模拟煤层埋深300m、500m、800m 和倾角0°、25°、30°情况下区段工作面侧向压力分布规律和区段煤柱受力情况,并对12020区段运输平巷(下巷)实体煤侧的应力及围岩变形监测、。

研究结果表明:随煤层倾角增大下区段运输巷与上区段回风巷两侧应力承非对称分布,采场顶板应力分布也是高度不均匀、不对称的,侧向水平应力峰值随煤层倾角增大而增大,且工作面后方增加幅大于工作面前方;峰值位置随煤层倾角增大而逐渐靠近煤壁。

煤层倾角加大时,应力明显偏向下区段运输巷,使得下区段运输巷顶部出现明显应力集中,随着煤层倾角的增大,这种差异有扩大的趋势。

数值分析结果和现场抽采参数分析结果基本吻合,对区段煤柱优化和巷道安全支护具有重要意义。

关键词:倾角变化煤柱受力压力显现数值计算不同煤层倾角条件下巷道变形规律是各不相同的,特别在大倾角情况下,巷道变形破坏与缓倾斜及水平煤层的破坏情况有较大的差别[1～2]。

平煤集团十三矿已二采区由于接替紧张,部分区段巷道掘进时很难避开回采工作面的采动影响,采动影响下的区段煤柱留设和支护技术的选择,是影响巷道围岩变形的重要因素。

因此,倾角变化较大地质条件下煤柱尺寸的确定、支护技术的选择及回采巷道围岩变形控制一系列复杂的力学问题急需进行了系统的研究,确保矿井的正常生产。

在采矿工程中,通过理论分析、数值模拟计算、矿压监测等科学手段对采矿工程中围岩活动规律、巷道围岩稳定性问题涉及到的岩体力学特性、围岩压力、支护围岩相互作用关系、巷道与工作面的时空关系等,取得了显著的效果。

1 数值模型的建立及方法1.1 模型范围本次数值模拟以十三矿己二采区12020区段为研究对象凌,根据十三矿己二采区煤层顶底板岩层柱状资料所得的煤与岩石物理力学参数,对12020区段工作面进行数值模拟。

注浆加固技术在沿空掘巷小煤柱的研究与应用

注浆加固技术在沿空掘巷小煤柱的研究与应用摘要：近年来,我国对煤矿的需求不断增加,煤矿开采越来越多.为提高煤炭资源回收率,部分煤矿使用沿空掘巷小煤柱布置工作面,但小煤柱在工作面回采过程中受到顶板来压和巷帮压力作用,小煤柱变形越来越严重,不利于工作面正常安全生产,因此本文首先分析固化支护原则,其次探讨沿空掘巷护巷煤柱注浆加固技术,最后就注浆加固支护效果检验进行研究,以供参考.关键词：沿空掘巷;窄煤柱;注浆加固引言沿空掘巷的巷道受到采动以及支撑压力等因素的影响，其围岩的裂隙发育、部分区域松散破碎、矿压表现突出，使得采空区的煤柱经常发生片帮，有时还会导致底板变形量大等现象，这些现象对回采过程中的安全性有极大的影响，并且使得维修巷道的成本增加，沿空掘巷中，小煤柱的稳定性对整个巷道的稳定性具有直接影响，本文采用注浆的方法对其进行加固，可以有效解决这一过程中巷道围岩发生变形或者破坏的难题。

1固化支护原则(1)保证巷道加固后保持巷道稳定，并使巷道的变形量确保在设计允许范围内，从支护方案及支护机理上，要着眼于喷浆封闭软弱岩煤体锚杆锚注联合支护，以提高围岩自身承载能力，实现强韧性封层、稳压注浆胶结主动支护、保证支护结构稳定的原则。

(2)要充分考虑到受强膨胀围岩来压快、变形量大和破碎极其严重的特点，采用支护重点在于对弱结构岩层和极软弱煤层造成巷道顶板两帮破坏的严重地段，进行放顶和扩帮，进行补锚补喷进行注浆固结围岩。

(3)施工过程中严格把控施工技术与安全生产的相互衔接、相互协调和相互促进，以安全为先，技术把关，达到巷道施工安全，后期巷道支护稳定、使用寿命增长、服务于矿井安全生产的原则。

2沿空掘巷护巷煤柱注浆加固技术2.1监测煤柱内部的应力注浆效果检验是通过围岩应力计来比较确定的，在煤柱上打孔分别测量已注浆和未注浆的煤柱内应力变化。

可以得出已注浆的煤柱孔内应力大于未注浆的煤柱，这一结果表明进行注浆加固可以连接破碎的煤岩，使其称为整体，增强其强度和承载力，同时也提高了其稳定性，更好的对围岩进行了控制。

济宁三号煤矿沿空巷道侧向支承压力分布规律研究

济宁三号煤矿沿空巷道侧向支承压力分布规律研究王波;谷长宛;闫刚【摘要】为研究深部厚煤层综放沿空掘巷巷道侧向支承压力分布规律,以济宁三号煤矿123下04工作面窄煤柱沿空掘巷巷道为工程背景,采用数值模拟、理论分析与现场实测相结合的方法对沿空巷道煤柱垂向应力进行分析研究,得出煤体和煤柱上的支承压力分布规律.结果表明,深部厚煤层综放沿空掘巷巷道侧向支承压力分布与常规支承压力分布规律一致,煤体侧支承压力峰值为40 MPa,峰值距煤壁5.7 m,支承压力影响范围为27～32 m,煤柱上的支承压力峰值为35.5 MPa.研究为深部厚煤层综放沿空掘巷时巷道的开掘和支护提供理论依据,并为相似开采条件下的矿山生产提供参考.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2019(016)003【总页数】8页(P7-14)【关键词】深部厚煤层;综放;沿空掘巷;支承压力;分布规律【作者】王波;谷长宛;闫刚【作者单位】华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊 065201;华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊 065201;华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊065201【正文语种】中文【中图分类】TD3230 引言目前，随着厚煤层开采深度的增加，综放和沿空掘巷开采技术被越来越广泛应用。

上一区段工作面开采完毕，煤体侧的应力状态逐渐趋于稳定，形成较稳定的支承压力分布。

而沿空巷道的开掘会再次打破这种平衡，进而形成另一种平衡。

因此有必要对沿空掘巷后顶板的支承压力分布规律进行深入研究。

刘金海、姜福兴、王乃国等[3]对深井特厚煤层综放工作面走向及侧向巷帮煤体垂直应力进行观测，得到其支承压力沿走向的分布规律。

任艳芳、宁宇[4]利用数值模拟、相似模拟和现场实测对浅埋煤层长壁工作面开采顶板运动规律进行研究，得出其超前支承压力分布规律及变化特征。

王书文、毛德兵等[5]利用煤层应力及微震监测装置得到了采空区侧向支承压力演化规律。

王宏伟、李小军、赵鹏、刘杰等[6-9]分别针对不同工况条件下的工作面超前和侧向支承压力做了深入研究，揭示了多种不同条件下的采动应力场分布规律，为巷道支护和顶板控制做出了巨大贡献。

矿山压力与岩层控制复习题(华科题库)

一、名词解释1、支承压力: 在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变以后的切向应力增加部分称为支承压力。

2、矿山压力显现: 由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象。

3、矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法。

4、回踩工作面（采场）：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间。

4、伪顶: 位于直接顶和煤层之间，厚度小于0.3~0.5m的极易垮落的软弱岩层，一般随采随冒。

5、直接顶: 直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层6、矿山压力: 由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。

7、老顶: 位于直接顶（煤层）之上对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层。

8、底板：位于煤层下方的岩层。

9、顶板：赋存在煤层之上的岩层。

10、端面破碎度：指支架前梁端部到煤壁间顶板破碎的程度。

11、底板比压：将支架底座对单位面积底板上所造成的压力称为底板载荷集度，即底板比压。

12、支护工作阻力：支柱受顶板压力作用而反映出来的力。

13、始动阻力：在顶板压力作用下，活柱开始下缩的瞬间支柱上所反映出来的力。

14、关键层：对采场上覆层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层15、老顶的初次来压：随着工作面的推进,老顶岩梁的长度和悬露面积逐渐增大,当其自重和上覆岩层作用力超过本身强度时,就会发生断裂而垮落.此时的垮落来势较猛,垮落面积较大,回采工作面压力显著增加,这种情况通常称为老顶的初次来压.16、关键层理论：为老顶来压预报提供理论依据提出岩层断裂前后的弹性基础梁力学模型及各种不同支撑条件下的力学模型。

17、支架的初撑力：利用升柱工具和锁紧装置使支柱对顶板产生一个主动力，这个最初形成的主动力称为支柱的初撑力。

///支架的初撑力指的是支架刚支设时，对工作面顶板所提供的支撑力18、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。

依据矿压规律合理确定煤柱宽度

依据矿压规律合理确定煤柱宽度郑伟【摘要】由于5号、6号煤层为近距离煤层,5号煤层工作面开采后留设的区段煤柱对下覆煤层形成高应力区域,使位于煤柱下方6号煤层工作面回采和掘巷时支护难度增加,所以确定合理的煤柱宽度,对开采下覆煤层提供有力技术资料.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】5页(P19-22,25)【关键词】煤层;规律;煤柱;宽度【作者】郑伟【作者单位】山西焦煤投资公司,山西太原030021【正文语种】中文【中图分类】TD822.31.1 工作面概况26302工作面为沿煤层倾向布置的长壁式回采工作面。

东边为昌平煤矿的矿界；南边已回采完的26304工作面，西面为北翼大巷；北面为已回采完的25301工作面。

26302工作面走向长800m，工作面底板标高420～540m，地面标高820～923m，布置在已采完的25302工作面下方，工作面布置如图1所示。

选择26302工作面胶带巷作为试验巷道，26302工作面胶带巷布置在25302工作面采空区下方，与25302工作面胶带巷内错4m。

1.2 工作面地质条件26302工作面总体呈单斜构造，煤层整体倾向西，平均倾角5°，根据相邻工作面巷道资料，预计本工作面掘进时将遇到4条断层，2个无炭柱。

1.3 工作面煤层赋存状况某矿26302工作面所采煤层为6号煤层，煤层为亮黑色，为焦煤。

煤层厚度变化为3.15～4.4m，平均煤层厚度为3.75m，煤层赋存较稳定。

根据26302工作面钻孔综合柱状图岩层分布规律，可以确定工作面基本顶为距煤层顶板2.55m的细粉砂岩，厚度为1.65m，黑色，有植物碎片化石；直接顶为泥岩厚度2.6m，黑色，中厚层状，平坦断口，半坚硬；直接底为泥岩厚度1.2m，灰黑色，层状，可见植物根茎化石；老底为K3砂岩，厚度3.3m，灰褐色，坚硬。

煤层开采过程破坏了原岩应力场的平衡状态，引起应力重新分布。

回采工作面受超前矿压影响下顶板的控制与管理

一
２、工作面片帮掉顶严重区域，片帮宽度大于ｌｍ，长度大于３ｍ，支架本身无法有效支护时，采取联金属网及架走向棚管理顶板，走向棚每架架设两棚，棚间
距７０ｍ。５ｒａ
（四）对运输顺槽进行卧底由于受顾桥矿采动影响，导致１３（）工作面运２２３
２、超前支护支柱阻力分析两巷均为锚索网支护，且超前支护合理。工作面１— １３采区，工作面长２０４ｍ，可采走向长１１ｍ，煤回采过程中，存在着推进速度慢及地质构造等方面影６Ｏ厚平均３５．ｍ，倾角５，工作面南部伪顶常为炭质泥响，使工作面前方巷道矿压显现和应力分布受到不同。岩或泥岩，北部伪顶缺失；直接顶在工作面南部为复程度的影响。（图）如合顶，由泥岩、砂质泥岩及１２ — 层煤线组成，北部以ｊ８粉细砂岩为主，靠近切眼直接顶以泥岩为主；老顶为ｊ６４中细砂岩。工作面与顾桥矿１】３１（）工作面相邻，且ｌ＆】０仅相距５ｍ，顾桥矿１ｌ３５１ｌ（）工作面早于本面回采，，。且超前本面２０５ｍ左右，使本面下顺槽及下端头始终处蔷。６于受动压影响范围内。给我矿１３（）工作面下顺槽２２３槭４顶板支护工作带来极大困难，为此，我们对下顺槽进Ｐ
输顺槽底板出现鼓底现象，为了能够保证工作面下出Ｉ有足够的行人、通风、运输断面，同时保证工作面Ｚｌ转载机、运输机的安全顺利向前推进，必须要对转载机段及靠近皮带机机尾部分进行人Ｙｌ底，卧底量根＿ｂ￣据底板鼓起情况来定，如遇到顶板来压，下出口高度较低，工作面机头支架与运输机高度过低时，必须采区措施，对工作面刮板运输机机头及转载机尾进行强

煤矿矿压预警与监测技术研究

煤矿矿压预警与监测技术研究摘要：针对千米垂深矿井近距离极薄保护层与被保护层协同开采条件下的矿压动态监测与围岩稳定性控制难题，通过现场矿压动态监测与数值模拟手段，构建工作面矿压动态监测机制，探究围岩稳定性。

结果表明：综采工作面超前影响明显范围为15.0~30.0m，超前支护的范围可调整至30.0m。

在老顶周期来压期间，回风巷瓦斯浓度不断增大。

通过数值模拟分析得到随工作面推进距离的增加，保护层己15-15108综采工作面采空区侧向围岩支承压力呈先增大而后趋于稳定的趋势变化，竖直位移则呈先增大后减小的趋势变化。

关键词：千米深井；矿压显现；围岩稳定性。

1前言近距离煤柱下特厚煤层综放开采过程中，由于工作面采用综采放顶煤一次采全厚开采强度大，煤层结构较为复杂，在上覆近距离采空区煤柱下开采，临空隔小煤柱开采，采动破坏影响较为明显，对围岩运动规律、矿压显现、顶板控制等具有较大差异性。

近年来，随着我国煤矿综采设备机械化、智能化程度不断提高，工作面单产单进水平逐步提升。

煤层工作面长度的增加，能够降低工作面回采巷道掘进工作量，减少综采工作面搬家次数，提高煤炭资源采出率，最大限度地发挥综采设备的利用率，提高工作面单产，因此超长工作面在我国各大矿区的应用日益广泛。

但是，煤层沿倾斜方向采出空间随工作面长度的增大而增大，为覆岩运移创造了更大的空间，导致工作面压力升高，矿压显现强烈。

近年来，针对超长工作面矿压显现规律的热点问题，我国学者专家及矿山科技工作者进行了大量研究。

2工作面矿压动态监测方案与结果分析2.1监测方案设计2.1.1监测设备的安装布置（1）矿压监测压力监测分机的布置在工作面现场对液压支架所受压力变化进行动态测试。

工作面自第1架开始，每隔10架安装1台顶板压力监测传感器，共12台，每台压力监测分站监测1台液压支架。

（2）顶板离层仪的布置在工作面上、下进风巷距工作面切眼向外每50m安设1台顶板离层仪。

2.1.2监测方式（1）矿压监测方式：①采用KJ533型矿用无线多功能监测设备在工作面平均布置12台分站，通过无线传输功能上传至各分站，分站将信息传送到计算机中进行分析统计。

矿山压力及其岩层控制试题-百分之百必考

绪论：三个概念第二章：原岩应力概念。

原岩应力分布规律第三章：采场覆岩结构假说。

老顶断裂形式及初次断裂步距。

老顶失稳形式。

第四章：矿压显现指标。

老顶初次来压及周期来压。

采场周围支承压力分布及各自名称。

影响矿山压力显现的因素。

第五章：老顶分级，直接顶分类。

采场支架类型。

第六章：关键层及特征。

横三带、竖三区。

第七章：围岩变形经历的5个阶段。

巷道位置类型。

巷道围岩控制原理。

第八章：无煤柱护巷类型。

围岩卸压方法。

金属支架。

锚杆分类及锚固力。

软岩巷道变形力学机制。

第九章：影响顶煤冒放性因素。

顶煤破坏过程描述。

第十一章。

煤矿动压现象。

分类。

冲击地压机理。

冲击地压防治。

1．.矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在硐周围岩体中形成的作用在巷硐支护物上的力。

2. 矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象。

3．矿山压力控制：所有减轻，调节改变和利用矿山压力作用的各种方法。

4. 原岩应力：存在于地层中未收工程扰动的天然应力。

5．原岩应力场：天然存在于怨原岩内而与人为因素无关的应力场。

6.构造应力：由于地壳构造运动在岩体中引起的应力。

7.原岩应力分布规律：(1实测铅直应力基本上等于覆岩层重量。

(2水平应力普遍大于铅直应力。

(3平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小。

（4最大水平应力与最小水平应力一般相差较大。

8.直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。

9.伪顶：在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3 0.5M,极易垮落的柔软岩层。

10.老顶：通常把位于直接顶之上对采场矿山压力直接造成影响的厚二坚硬的岩层称为老顶。

11.老顶断裂形式：老顶的梁式破断，老顶的板破断。

老顶达到初次断裂时的跨距称为初次断裂步距。

12.老顶初次断裂后砌体梁失稳形式1）顶扳下沉滑落失稳、变形失稳。

13.矿山压力显现程度的指标1）顶扳下沉量：2）顶板下沉速度：3）顶板的破碎情况程度4）局部冒顶面正常生产的重要因素5）顶板沿工作面煤壁切落或大面积冒顶6）单体支架的变形和折损。

93上01综放工作面侧向支承压力分布规律现场实测分析

个回采工作面，四周为实体煤，北部为尚未开采的９｝２３ｏ工
作面，南部为尚未开采的９￡Ｏ３３工作面，地面标高＋５．４２９ｍ，
工作面高程 …３５８５５平均埋深５８８ｍ，３ｍ。工作面走向长
趟
—
１０ｍ，４５倾斜长１５煤层倾角ｌｏ２，均１ｏ７ｍ，９～１ｏ平５。工作面直
范围在侧向８６ｍ以外。．５
观测日期＝＝暑
Ｉ
结束，时间为５月２９日至８月８日，７，测的频率随共２天观
着工作面的推进距离及数值的变化大小而及时调整。２两顺槽侧向支承压力分布特征．煤体应力状态和
＝兽
ｊ
＝
—ｌ１５ — 一 — ．珊 ●
— 一５５＂ —— 甚５一再一１．５．６ ●— ∞一０１ｍ
３６ｍ，均１．ｍ，浅灰色，．３平０４灰、９块状结构，状构造，厚层较
图１上顺槽侧向媒体应方计读数变化曲线
硬。老顶上部岩层为粉砂岩，５１３６ｍ，厚．１．４平均４３ｍ，．７
维普资讯
５０
差科技
２００７年第３期
９３上０王综放工作面侧向支承压力
分布规律现场实测分析
王保安
（兖矿集团南屯煤矿，山东邹城
２３１）７５５
摘
要在钻孔内安设钻孔应力计进行支承压力的观测，摸清和掌握了采煤工作面侧向支承压力的分布范围、塑性破坏区域

4、5采场矿山压力显现基本规律

倾角增大，沿岩层面的切向滑移力Wsinα (即Q2) 增大，垂直层面的压力Wcosα (即Q1)减小。
图4-17 W—上覆岩层重力；Q1—垂直岩层的分力；Q2—
30
由于倾角增加，采空区冒落矸石不一定能在原地滞留，很可能沿着底板滑移，从而改变了上覆岩层的运动规律。
对不同倾角的两带(冒落带、导水裂隙带) 观测(图4-18)，也可以证明岩层移动是不均匀的，尤其在急倾斜煤层，基本上改变了原来的规律性。
12
工作面周期来压时的特征：
阜新矿务局高德矿，北翼九层一区二段工作面，面长170 m，煤厚为3 m，老顶为4.5 m，直接顶为3.5 m厚的细砂岩，煤层倾角 32°～35°。
来压序号来压步距平时支架来压支架动载系数／m 荷载/kN 荷载/kN
初次
37.4
1.95
1
17.6
596
1080
31
图4-18 1—导水裂隙带；2—冒落带
32
由于倾角增加，冒落矸石沿着底板滑移，下部充填较满，上部形成冒空。这样必然使回采工作面支ห้องสมุดไป่ตู้受力不均匀。图(b)表示了不同倾角时支架载荷的分布情况。
图4-19 采空区冒落矸石滑移及其造成的后果
33
4.6.5 下分层开采时矿山压力显现
下分层的矿压显现与上分层相比有以下特点： ①老顶来压步距小，强度低；
此外，来压大小与采空区冒落矸石的充满程度直接相关。采空区冒落愈严实，老顶对工作面影响愈小；反之，则越大。
14
老顶来压时老顶控制不当，将导致垮顶现象。
图4-10 永定庄矿8411面垮顶现象
15
预防老顶来压造成的事故的措施：
① 来压的预测预报； ② 加强支护； ③ 坚硬顶板－工作面与开

采煤工作面矿山压力显现规律

第四章采煤工作面矿山压力显现规律第一节概述大多数情况下，矿山压力显现会给地下开采工作造成不同程度的影响。

为使矿山压力显现不至于影响正常的工作和保证生产安全，就必须采取各种技术措施加以控制。

包括对巷道及采煤工作空间进行支护、对松软煤岩体进行加固、用各种方法使巷道或采煤工作面得到卸压、用人为的方法使采空区顶板按预定要求冒落等。

此外人们对矿山压力的控制不仅在于消除和减轻对开采工作造成的危害，还包括合理地利用矿山压力的天然能量为开采工作服务。

例如，利用矿山压力的作用压酥煤体以方便落煤工作，借助采空区上覆岩层压力压实已冒落的矸石形成再生顶板等等。

所有这些人为地调节、改变和利用矿山压力作用的各种措施，叫做矿山压力控制。

简称矿压控制。

在实际生产过程中，采煤工作面常有下述一系列矿山压力现象，并习惯上用这些现象作为衡量矿山压力显现程度的指标。

（1）顶板下沉量，一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板移近量。

随着工作面的推进，顶底板处于不断移近状态。

（2）顶板下沉速度，指单位时间内的顶底板移近量，以mm/h计算。

它表示顶板活动的剧烈程度。

（3）支柱变形与折损，随着顶板下沉，采煤工作面支柱受载也逐渐增加，一般可以用肉眼观察到柱帽的变形，剧烈时可以观察到支柱的折损。

（4）顶板破碎情况，常常以单位面积顶板中冒落面积所占的百分数来表示。

它是用来衡量顶板控制好坏的质量标准。

（5）局部冒顶，指采煤工作面顶板形成局部塌落，它影响采煤工作的正常进行。

（6）大面积冒顶，指采煤工作面由于顶板来压导致顶板沿工作面切落。

常常对工作面生产造成严重影响。

其它还有煤壁片帮、支柱钻底、底板臌起等一系列矿山压力现象。

第二节老顶的初次来压直接顶初次垮落后，工作面继续向前推进，由于老顶比较坚硬，在一定范围内呈悬露状态，其四周分别由煤壁及煤柱支撑。

此时可将老顶视为一个板的结构。

但是由于采煤工作面沿倾斜方向的长度，往往大于老顶沿走向方向垮落时的跨度，因此通常将老顶视为一端由煤壁而另一端由煤柱支撑的两端固定的梁。

矿压名词解释和填空+简答

名词解释矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力矿山压力显现：在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在掩体中产生的动力现象。

这些由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法叫矿山压力控制原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力构造应力：由于地质构造运动而引起的应力场支承应力：一般将巷道的两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力初次来压：通常将老顶沿块第一次失稳而造成回采工作面顶板压力突然增大的现象称为巷道顶板的初次来压周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称为工作面顶板的周期来压底板比压：将支架底座对单位面积底板上锁造成的压力称为底板载荷集度原岩：地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体称为原岩围岩：地下巷道开掘必然引起原岩应力改变，将这种应力重新分布所波及的岩石称围岩极限平衡区：极限平衡区是一个范围，此范围内岩块所出的应力圆与其强度包络线相切。

极限平衡状态：范围内岩块所处的应力圆与其强度包络线相切破裂区：靠采空区侧应力低于原岩应力的部分称为破裂区塑性区：在采煤工作面煤壁前方，部分煤体进入塑性变形状态弹性应力增高区：塑性区外圈的应力高于原始应力，与弹性区内应力增高部分均为承载区，也称应力增高区超前支承应力：工作面前方形成超前支承压力，他随着工作面推进向前移动侧向支承压力：工作面沿倾斜和仰斜方向及开切眼一侧煤体上形成的支承压力，在工作面过一段时间后，不再发生明显变化，称为固定支承压力或惨合支承压力煤柱应力传递影响角: 等值线为1 在煤柱边缘的切线与垂线之间的夹角应力集中系数：支承压力峰值与原岩铅直应力的比值双固梁：两端为固定铰支座简支梁：一端为固定铰支座，而另一端为可动铰支座的梁弹性基础梁：是指直接以垫层顶为底模板的弹性梁。

矿山压力及控制

1、发展巷道锚杆支护设计的实用而经济的方法是在围岩〔〕分类根抵上发展巷道锚杆支护设计。

C 、稳定性2、支撑掩护式液压支架顶部对顶板的支撑局部长度〔〕掩护局部长度。

A 、大于3、煤矿中多遇到〔〕岩石，即造岩矿物的固体颗粒间为刚性连接，破碎后仍可保持一定形状的岩石。

A 、固结性4、当构造面的延展长度在〔〕范围内时，称为中等构造面。

B 、1-10m5、支撑式液压支架顶部对顶板起支撑作用而〔〕掩护作用。

C 、无6、岩石在天然含水状态下的密度称为岩石的〔〕。

C 、天然密度7、普通所设计的支撑式支架，顶梁长度在〔〕m 摆布。

D、8、单位顶底板移近量所对应的支柱工作阻力增量，称为支护系统〔〕。

B 、刚度9、底板的刚度可通过对反映底板抗压入特性的〔〕的分析获得。

D 、底板比压10、窄煤柱巷道是指巷道与采空区之间保存〔〕宽的煤柱。

C 、5-811、按支架构造，可将液压支架分为〔〕类。

A 、212、以下不可以直接作为衡量矿山压力显现程度指标的是〔〕。

B 、顶板悬顶面积13、工作面支座插入底板的破坏形式不包括〔〕。

D 、拉伸与剪切14、在工作面前方支承压力的峰值到煤壁为极限平衡区，向煤体内侧为〔〕。

A 、弹性区15、岩石破碎后的碎胀系数的重要影响因素不包括〔〕。

B 、破碎后块度的质量16、普通条件下，支护设计中的支柱初撑力不应低于其额定初撑力的〔〕% 。

C 、70-8017、在新的老顶分级指标中，将老顶〔〕作为其分级指标。

A 、初次来压当量18、支架构造及性能的设计必须符合回采工作面〔〕的运动规律。

C 、围岩19、影响岩体强度的主要因素不包括〔〕。

D 、大气压20、〔〕常用来作为衡量顶板管理好坏的质量标准。

D 、顶板破碎情况21、根据巷道不同时期的矿压显现规律，巷道支护可分为巷内根本支架支护、巷内加强支架支护、巷旁支护和〔〕支护四种形式。

C 、联合22、以下不属于应力解除法的是〔〕。

D 、关键层应力解除法23、利用卸压巷硐发展巷道卸压的实质是，使被保护巷道处于开掘卸压巷硐而形成的应力〔〕区。

基于两侧采空区孤岛工作面侧向支承压力冲击研究

基于两侧采空区孤岛工作面侧向支承压力冲击研究摘要：为研究北岭煤业64103工作面受两侧采空区侧向支承压力冲击危险性的量化影响，建立了采空区侧向支承压力估算模型，计算得出，64103工作面主运顺槽所在区域应力为13.44MPa，辅运顺槽所在区域应力为13.22MPa，均未超过所采4#煤冲击判断线，两侧采空区对工作面冲击危险性较小。

关键词：孤岛工作面侧向支承压力冲击危险性山西中煤平朔北岭煤业有限公司为设计生产能力90万t/年，主采4号煤层，64103工作面为本矿井最后一个工作面，属于两面采空孤岛工作面。

由于64103工作面两侧已采空，工作面及两顺槽回采时应力集中程度高、顶板剧烈运动、容易发生冲击地压、工作面有毒有害气体超限等一系列问题[1]，对工作面安全回采造成困难。

1 工作面基本概况64103工作面开采煤层为4煤，4煤为近水平特厚煤层，煤层厚度6.50～12.26m，平均10.01m，纯煤厚9.16m；夹矸厚度0.85m，其煤层结构为2.1（0.5）2.2（0.1）3.45（0.25）1.5；煤层赋存稳定，煤层倾角2°~5°，平均4°。

主运及辅运顺槽巷道掘进长度1205m，切眼长度195m。

工作面倾向长度185m，推采长度1055m，与两侧采空区之间区段煤柱宽20m。

64103工作面位置如图1.1所示。

工作面西侧为64102采空区；东侧依次为64104工作面、64105工作面、64106工作面；北侧为矿井井田保护煤柱；南侧为4煤层大巷保护煤柱。

64103、64104、64105和64106工作面的开采顺序为：64105综采工作面→64106综放工作面→64105综采工作面→64104综放工作面→64103综放工作面。

因此64103工作面属于两面采空孤岛工作面。

图1.1 64103工作面位置平面图本区段4煤层直接顶为0.5m厚的深灰色泥岩，局部灰褐色，泥质成分，块状构造，参差状、平直状断口。

矿山压力

悬臂梁理论中的采场压力一般说来，软一些的煤层夹在相对较硬的顶板和底板岩层之间，这些岩层承受着上覆岩层的重量。

在这种条件下（指未开采时），压力均匀地分布在煤层里。

当采用长壁式采煤法时，采空区上方的顶板会像悬臂梁一样向下倾斜并最终坍塌。

因此，采场的压力会出现重新分布直至达到新的平衡。

垂直支承压力出现在如图所示的采空区的几个边上。

长壁工作面煤壁前方出现的支承压力被称为前方支承压力，距上、下顺槽口一段距离范围内巷道两帮的压力被称为侧边支承压力，侧边支承压力和前方支承压力在上、下的T型口交汇并叠加从而形成峰值支承压力。

根据现场的情况，前方支承压力首次出现在离工作面152米的地方，在这个时候压力大小的增加不大。

在离工作面61米至46米的范围内有轻微的压力显现，在距工作面21米至15米的范围内压力迅速增加，并在工作面前方0.9至4.9范围内达到压力峰值（如图所示）。

峰值支承压力的大小一般是1.5~5倍的上覆岩层重量。

因为侧边支承压力和前方支承压力在两个T型口的相交，所以前方支承压力的大小在工作面呈不均匀分布。

在工作面煤壁两端高，并在9~21米的距离内迅速向中部减小，直至支承压力均匀分布。

在工作面区域，垂直压力远远小于上覆岩层的重量，直接顶也处于应力释放状态。

压力逐渐向采空区增加，这是因为破碎的顶板岩石又逐渐被压实，英国研究人员认为，破碎的顶板岩石最终支撑了工作面以上、3/10至4/10采深的老顶。

采空区，最大的压力为上覆岩层的重量，没有观测到应力增加，因此不存在后方支承压力。

但是，卡门通过观察美国后退长壁式采煤得出存在后方支承压力的结论，他认为后方支承压力出现距工作面线D的地方。

其中D为:D=侧边支承压力大约是在前方支承压力出现的同时在工作面上下顺槽的两帮上首次出现。

随着工作面的推进，侧边支承压力的影响区会从两帮开始延深，最远距离为上覆岩层厚度的1/4到1/3。

最大的侧边支承压力处在两帮边上，并且以指数形式减小。

采煤工作面垂直应力计算

采煤工作面垂直应力计算作者：赵锋来源：《山东工业技术》2015年第05期摘要：古城煤矿3202工作面为古城煤矿即将回采的工作面，距离3203采空区121m，平均开采深度为1170m，最大采深为1250m。

因此计算垂直应力对3202工作面的回采具有重要的指导意义。

关键词：垂直应力；采空区；关键层；影响范围1 采空区侧向支承压力计算理论2 工作面垂直应力计算结果3201工作面开采后，采空区周围岩层的运动处于非充分采动阶段，采空区宽度的一半约为岩层破裂高度，每个关键层悬露部分传递到采空区一侧煤体的重量为其重量的一半。

通过采空区侧向支撑压力计算理论模型，计算3202工作面的垂直应力，得到垂直应力影响范围。

（4）通过计算，得到3203采空区一侧煤体的侧向支承压力分布。

支承压力峰值位置距采空区约64m，支承压力峰值约为93MPa；距采空区0～19m为低应力区；距采空区19m～128m为支承压力影响区；距采空区128m以外为原岩应力区。

计算表明，3203 采空区的侧向支承压力影响范围为 128m，而 3203 采空区距 3202 工作面121m，故 3202 工作面皮带顺槽仍处于 3203 采空区影响范围内。

因此，采空区主要影响 3202 工作面皮带顺槽，从而有可能造成皮带顺槽围岩变形量大，甚至造成巷道冲击。

3 结语根据3202工作面实际回采过程发现，3202工作面皮带顺槽矿压显现明显，顶底板围岩变形严重，特别是推采到见方位置应力集中区段，矿压显现更为明显。

根据此工作面垂直应力计算方法计算出的结果符合现场实际。

对现场提前采取防范措施起到了重要的指导意义。

参考文献：[1]潘俊锋，连国明，齐庆新等.冲击危险性厚煤层综放开采冲击地压发生机理[J].煤炭科学技术，2007（06）.[2]罗一忠.大面积采空区失稳的重大危险源辨识[D].长沙：中南大学，2005.作者简介：赵锋（1980—），男，山东科技大学，本科，自动化专业，助理工程师。

采场支承压力分布.

图4.4 煤屑重量与钻孔深度得实测曲线
图中钻孔排出的煤屑重量与煤壁内应力增高有明显变化关系。同时，钻孔排出的煤屑体积和煤屑粒度大于3mm组成百分数也有相同的变化规律。
• （3）钻孔钢弦测力计法 • 钻孔钢弦测力计方法同钻孔液压枕监测支承压力分布特征的原理相同，主要差异在于传感原理不同。
图4.5 钢弦式测力计结构
• 4.1 支承压力分布与显现的动态变化规律
7# 6# 5# 4# 3# 2# 1#
顶底板移近速度
1 2 3 4 5 6 7
相对稳定裂隙完成显著运动
1、2、3、……7－分别为对应动态仪的动态曲线
v
覆岩运动（压实矸石）
图4.1 侧向支承压力显现规律
• 4.2 监测方法 • 支承压力现场测定主要是确定其分布特征，如分布范围、高峰位置、低应力区范围等重要的特征参数，这些重要的特征参数也正是有关矿山压力控制设计的依据。
图4.3 应力计测孔布置示意图
• （2）钻屑法
• 钻屑法根据钻孔过程中单位孔深排出煤屑的重量、体积和粒度组成等来判断采煤工作面煤体应力是一种简便方法。 • 排出煤屑的状况，一方面与钻孔的几何尺寸有关，另一方面与煤体内应力状况有关，在应力作用下钻孔发生收缩变形，使钻孔的煤屑量和粒度组成发生改变。 • 该方法是用手持式电钻垂直煤壁打眼，钻孔深 5m～8m，在钻孔过程中，收集钻出的煤屑，每钻进一米测量一次煤屑重量和体积及用3mm筛子测粒度组成。
图4.6 支承压力及其显现分布曲线
• ②测区布置与监测方法 • 超前巷道位移监测支承压力分布特征，在采场前方布置仪器观测是位移信息的变化过程，实现支承压力显现分布特征的测定。测区布置可以与顶板运动监测类似，在巷道内等间距安设 5-7台位移计，间距3m -5m，当靠近煤壁的位移计距煤壁2m左右时移至前方，监测顶底板移近量和移近速度。一般情况下，每隔2小时观测一次读数。也可以在支承压力影响范围外的回采道内布置固定测站，监测采场推进过程中（逼近测站过程中）的移近速度变化，得到距煤壁不同距离的移近速度曲线。

矿山压力对掘进施工的影响

R
RC
0.778
0.222
B h
R
RC1
0.6 4
0.36
B h
式中 R—岩柱强度，MPa； RC —原位临界立方体单轴抗压强度，MPa B—岩柱宽度，m； h—岩柱高度，m。 RC1—临界尺寸岩柱的强度，MPa。
（3）相邻巷道间合理距离我国煤矿目前采深条件下，大巷间的距离以
20～40m为宜，围岩较稳定时取小值，不稳定时取大值；在浅部和坚硬围岩以及在急倾斜煤层条件下，大巷间距可减小至10m；在深部和松软围岩条件下，大巷间距可增大至50m。
11、一个好的教师，是一个懂得心理学和教育学的人。21.6.1419:36:0019:36Jun-2114-J un-21
12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。19:36:0019:36:0019:36Monday, June 14, 2021
（3）采动影响阶段
巷道受上区段工作面（A）的回采影响后，在回采引起的超前移动支承压力作用下，巷道围岩应力再次重新分布，塑性区显著扩大，围岩变形急剧增长。
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。21.6.1421.6.1419:36:0019:36:00June 14, 2021
14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年6月 14日星期一下午7时36分0秒 19:36:0021.6.14

图煤层凸出角处叠加支承压力
3、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
（1）巷道围岩应力影响带巷道开掘以后，巷道周围岩体内的应力重新分