某矿水力采煤矿压显现的有关特点及规律
采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用
第一节采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用一、采煤工作面采动后压力显现的状况由于岩层本身的重量以及地质构造等因素,使岩体中存在有一定的应力,称之为原岩石应力,未经采动的岩体内原应力处于平衡状态。
工作面回采时,随着采空范围的增大,上覆岩层产生变形挠曲直至破坏冒落后,岩体内的应力将重新分布,并趋于新的平衡。
(一)开采后采煤工作面上覆岩层活动特征顶板岩层的垮落,首先在于顶板岩层的破断、而后在于破断岩块的失稳。
1、老顶的初次断裂老顶岩层悬露时的情况可近似地视其为“板”。
其四周的支承条件则决定于四周采空的情况及煤柱的宽度。
老顶岩层中,最大的弯矩绝对值发生在长周边的中点,即工作面中部上方顶板岩石中。
因而,顶板岩层达到极限垮落时,首先在工作面中部上方岩层中形成平行于工作面方向的裂缝。
其断裂过程,先由长边中间沿工作面方向向两端扩展,而后由短边中间沿煤柱向两端扩展,裂缝在拐角处呈弧形,形成贯通,老顶岩层中间部分形成X型破坏,随着破坏时岩块间的失稳状态,形成了对回采工作面空间安全上的不同威胁。
2、采煤工作面回采期间岩层移动的特点随着回采工作面的推进,老顶初次断裂后,上覆岩层也将逐步活动,上覆岩层的破坏状态可分为冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。
(二)采煤工作面矿山压力对采区巷道的影响采煤工作面开采中打破了岩石原有的平衡状态,同时也破坏了原有应力分布状态,从而使岩块冒落,或使开采空间处于高度应力状态。
1、采煤工作面周围支承压力分布采煤工作面在开采过程中,导致围岩内的应力不断地趋于新的相对平衡状态。
由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力,称作支承压力。
回采工作面支承压力,常以其分布的范围、形式和峰值大小表示其显现特征。
前支承压力(曾称移动支承压力)——指采煤工作面煤壁前方形成的支承压力,它随着工作面的推进而不断向前移动。
前支承压力作用时间较短,且位置不断变化。
回采工作面推过一定距离后,采空区的冒落矸石有松散状态进入压实状态,此时所形成的最高应力峰值,根据上覆岩层形成的结构状态,前支承压力峰值的位置可深入煤体内2~10m,其影响范围可达到工作面前方90~100m。
4采场矿山压力显现基本规律
应采取的对策 掌握步距大小 加强支护及 其稳定性
老顶来压步距的影响因素:力学性质 厚 互相咬合的条件 地质构造
来压步距统计情况:10-30m 54%
30-55m 37.5% 其余 大于55m (大 同坚硬顶板160m)
来压步距↑矿压显现↑ 动压系数↑
结论:
Sl=ηmL 采高、控顶距的大小成正比关系 举例说明
采高↑老顶平衡↓,煤帮稳定性↓矿压显 现↑
顶板控制≤顶板估算量
二、工作面推进度的影响
顶板下沉量是时间的函数,但加快推进速 度能否必然使顶板下沉量减小,并甩开矿 压?
工序对顶板下沉量影响的实质:结构、前 后支承压力 不断推移
(76)从S-t曲线看出:加快推进速度缩短了 落煤与放顶的时间间隔,虽然减小下沉量, 改善顶板状况,但增加了工序的影响次数, 即缩短了工序的时间间隔,同时加剧了顶 板的下沉速度
三、开采深度的影响
积聚的能量与深度的平方成正比 开采深度直接影响着原岩应力的大小,同
时对开采后巷道或工作面周围的支承压力 值。 对矿压的影响可能比较明显。 采场顶板下沉量与采深没有直接关系
第四章 采场矿山压力显现规律
概述 老顶的初次来压 老顶的周期来压 顶板压力的估算 回采工作面前后支承压力的分布 影响采场矿山压力显现的主要因素
4.1 概述
一、顶板下沉 二、顶板下沉速度 三、支柱的变形与折损 四、顶板破碎情况 五、局部冒顶
六、工作面沿顶板沿煤壁切落
第五节 回采工作面前后支承压力的分布
4.大采深并影响到地表
1.刀柱法 2.全部垮洛法或充填法 3.大采高或坚硬顶板
采煤工作面矿山压力基本规律
2、基本顶周期来压及矿压显现特征
(1)基本顶周期来压
当采煤工作面继续推进,基本顶悬臂跨度达到极限跨度时,基本顶 当采煤工作面继续推进,基本顶悬臂跨度达到极限跨度时, 在其自重及上覆岩层载荷的作用下,将沿工作面煤壁甚至煤壁之内发生 在其自重及上覆岩层载荷的作用下, 折断和跨落。随着采煤工作面的推进,基本顶这种“稳定—失稳—再稳定” 折断和跨落。随着采煤工作面的推进,基本顶这种“稳定—失稳—再稳定” 现象,将周而复始的出现,使采煤工作面矿山压力周期性明显增大。这 现象,将周而复始的出现,使采煤工作面矿山压力周期性明显增大。 种基本顶的周期性破断失稳对工作面产生的周期性的来压显现, 种基本顶的周期性破断失稳对工作面产生的周期性的来压显现,称为基 本顶的周期来压。 本顶的周期来压。
3、弯曲下沉带
裂隙带上方直至地表的岩层为弯曲下沉带, 裂隙带上方直至地表的岩层为弯曲下沉带,这部分岩层 不产生裂缝或仅产生极微小的裂缝,并在采空区上方的地表 不产生裂缝或仅产生极微小的裂缝, 形成一个比开采范围大的沉降区。 形成一个比开采范围大的沉降区。
三、采煤工作面四周支承压力显现规律
(一)采煤工作面四周支承压力显现规律
Kp=1.5时,则∑h=2hm,即冒落带高度为采高的2倍。一般 即冒落带高度为采高的2
认为开采后冒落带的高度为采高的2 认为开采后冒落带的高度为采高的2~4倍。
2、裂隙带
裂隙带位于冒落带之上,随冒落带岩石的跨落和逐渐压 裂隙带位于冒落带之上, 实,裂隙带岩层出现弯曲下沉,离层和断裂为排列整齐的岩 裂隙带岩层出现弯曲下沉, 块。裂隙带的范围,随冒落带上覆岩层的性质、开采高度变 裂隙带的范围,随冒落带上覆岩层的性质、 化而变化。 化而变化。
开切 眼 直接顶初次跨落步距
第10讲采场矿压显现规律及影响因素_矿井围岩控制与灾害防治
1、采高与控顶距
SL= mL
回采工作面的顶板下沉量与采高及控顶距的大小成正比关系。
采高越大的工作面,其矿压显现也越严重;采高越低,顶板活动趋缓和,煤壁也较为稳定;控顶距增大,顶板稳定性变差。
2、工作面推进速度的影响
加快工作面的推进速度只是缩短了落煤与放顶两个主要生产过程的时间间隔,从理论上说,其结果肯定能减小顶板下沉量,但同时必然使顶板下沉速度加剧。
二、回采工作面前后支承压力的分布
【笔注】
回采工作面前后的支承压力状态一般可绘成下图的形式,并且可将其分为应力降低区b(减压区)、应力增高区a(增压区)和应力不变区c(稳压区)。在工作面前方支承压力的峰值到煤壁为极限平衡区,向煤体内则为弹性区。
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
【笔注】
第10讲采场矿压显现规律及影响因素
【本讲内容提纲】
1.老顶初次来压与布
3.回采工作面矿压显现主要影响因素
【重点内容详解】
一、老顶初次来压与周期来压
【笔注】
1、衡量矿山压力显现程度的指标
1)顶板下沉量
2)顶板下沉速度
3)支柱的变形和折损
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)
其它还有煤壁片帮、支柱插入底板、底板鼓起等一系列矿山压力现象。
第四章 采场矿山压力显现基本规律
老顶来压时老顶控制不当,将导致工作面的 垮顶现象。
图4-10
永定庄矿8411面垮顶现象
29
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,尤其是保证支架的规格质量; ③ 工作面与开切眼斜交,使老顶悬板呈梯形, 根据顶板达极限跨度时破断的原理,老顶初 次来压的破断将不致于造成工作面全面来压, 而呈局部来压。让工作面呈局部来压。
14
初次来压一般要持续2~3 d。而且来压期间顶板下 沉速度急剧增大,由于老顶初次来压对工作面的影 响较大,因此必须掌握初次来压步距的大小,以便 及时采取对策。在来压期间,必须加强支架的支撑 力,尤其要加强支架的稳定性。一般可以采用木垛、 斜撑、抬棚等特种支架加强回采工作空间的支护。
15
动载(动压)系数、来压步距 来压时支架载荷与平时支架载荷之比。
19
在图4-8中,形成了A岩块的回转与B岩块的反向回转。 此时A岩块的前咬合点O有一向上运动的趋势,这种趋势 使 A 岩块前咬合处的局部范围受拉应力。这种情况很易 使A岩块的前端点破碎,导致结构的失稳。
20
当A岩块与B岩块回转成一体时,如图4-7(c)所示, A、B岩块合为一体。
21
随着回采工作面的继续推进,A、B岩块又将在下部分开, 像B、C岩块间的关系一样,如此反复。随着回采工作面的 推进,上覆岩层的结构经历了“稳定—失稳—再稳定”的 过程。由于A 岩块的回转,必然导致回采工作面顶板的不 断下沉,支架所受的载荷也随之增加。
p q1 q2 n h
式中 p—考虑直接顶载荷及老顶来压时的支护强度,kPa; n—老顶来压与平时压力强度的比值,称为增载系数,取 2。
35
M 取 h (M为采高,K为碎胀系数),则 K 1
某综采工作面矿压显现规律研究
某综采工作面矿压显现规律研究摘要:利用矿压监测在线监测系统,结合综采工作面煤层赋存条件,分析综采工作面初次来压步距、周期来压步距、支架初撑力、支架循环末阻力、支架循环末阻力频率分布并得出工作面矿压显现规律,为该煤矿类似地质条件下的工作面矿压显现和工作面支护提供宝贵的经验。
关键词:矿压;规律一、工作面概况某矿综采工作面,煤层厚度1.60~3.50m,平均2.92m,煤层倾角1~8°,平均5°。
工作面埋深461m,走向长度为2359.5m,倾斜长度为186.7m。
工作面整体为一宽缓的单斜构造,布置ZY4000-17.5/38型掩护式液压支架。
液压系统选用两台BRW400/31.5型乳化液泵和一个RX400/25型乳化液箱供液。
二、KJ327型矿山压力监测系统概况KJ327矿压监测系统可以方便的实时监测支架动态受力状况,可以以曲线和数据两种方式显示受力状况,查看每班的升降架次数进而推断移架次数,可以判断支架的初撑力及末阻力是否符合安全规程,通过y(t)曲线可以查看液压支架的安全阀设定是否合适,判断支架内部是否漏液串液,支架是否起到良好的支护作用,通过长期观测为判断同一地质条件下的周期来压规律提供依据。
三、矿压监测方法工作面安装机械压力表和KJ327型矿山压力监测系统监测矿山压力。
矿山压力监测系统在工作面使用9台监测分站(根据液压支架数量,9个监测分站均匀分布,每台监测分站用1台隔爆兼本安直流电源,监测相邻的三台液压支架),实时在线监测27组液压支架(54个支柱)的压力值变化,监测数据被实时传送到地面控制中心,在PC 机上形成实时曲线和数据文件。
按照液压支架从机头至机尾的顺序升序编号,分别在8#、22#、36#、50#、64#、78#、92#、106#、120#架处安装监控分站,对液压支架压力状况进行实时监测。
四、工作面初次来压分析以加权阻力对来压步距进行分析,时间加权工作阻力(Pt)是指一个采煤循环内以时间为加权计算的平均工作阻力。
采煤工作面矿山压力显现规律
二、采煤工作面矿山压力显现规律
• 总之,在采空区四周都存在着应力集中现象。 (回风巷、溜子道几乎相等,煤壁明显大于老 塘。) • ⑸由此可见:回采工作面前方的支承压力主要 是由于工作面的采空区上方岩体的重力转移所造 成的。同时,顶板岩梁弯曲下沉作用也会引起工 作面前方煤体中产生应力升高现象(平时表现不 明显,当工作面来压时就会突然地表现出来,岩 层越硬越明显)。 • ⑹当垮落岩块被压倒一定程度后,回采工作面后 方的采空区,同样会出现支承压力。
二、采煤工作面矿山压力显现规律
④两次来压间隔的天数称为来压周期,在此期 间工作面推进的距离称为周期来压步距。 • 老顶初次来压步距与老顶岩层的力学性质、厚 度、破断岩层之间互相咬合的条件有关(一般为 20—35m,个别矿可达60—70m,甚至更大)。 • 由于周期来压时老顶岩梁处于悬臂状态,与初次 来压时老顶处于双支撑状态不同。周期来压步距 比初次来压步距小得多,一般约为5—20m左右, 少数坚硬顶板可达20—30m。 •
三、掘进工作面矿山压力显现规律
如果两帮岩石节理发育、岩性较软,则 在两帮支承压力作用下,两帮岩石沿着斜 面垮落下来,这就是片帮。 • C、巷道底压。巷道产生侧压,获得新 的平衡后,新的自然平衡拱仍然把压力传 给两帮,再传给底板。当底板岩石强度较 低时,底板岩石就会向上移动,形成底膨。 •
• • 2、影响采场矿压显现的岩层组成 对采场矿压显现有明显影响的岩层,由直接顶 和老顶两部分组成。 • A、直接顶 其作用力必须由支架完全承担, 它由泥质页岩、页岩、矿质页岩等组成。 • B、老顶 由一层或几层岩层(岩梁)组成,它 对采场矿压显现有明显影响,其运动的作用力 (岩层重量)不由支架全部承担(支架承担老顶 作用力的大小,由对岩梁位态控制要求决定), 它由砂岩、石灰岩、砂砾岩等组成。
第四章 采场矿压显现基本规律
第四章采场矿压显现基本规律第一节概述在实际生产过程中,工作面常有下述一系列矿山压力现象,并且习惯上用这些现象作为衡量矿山压力显现程度的指标。
1.顶板下沉一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。
以S表示,有时为了对比,常常把这个指标换算为单位采高、单位推进度的顶板下沉量,即以每米采高每米推进度多少mm来表示。
下图为工作面顶底板移近曲线,1为顶板绝对下沉曲线;2为顶板相对移近量(下沉)曲线;3为底版臌起曲线。
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。
3.支柱的变形与折损4.顶板破碎情况常常以单位面积中冒落面积所占的百分数来表示。
5.局部冒顶指回采工作面顶板形成的局部塌落。
6.工作面顶板沿煤壁切落,或称大面积冒顶指工作面由于顶板来压导致顶板沿工作面切落,其它还有煤壁片帮,支柱插入底板,底板臌起等。
第二节老顶的初次来压1.概念初次来压:把由于老顶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。
初次来压步距:由开切眼至初次来压时工作面推进的距离称为老顶的初次来压步距。
2.老顶初次来压时的特点1)顶板下沉量大、支柱载荷增大。
2)煤壁内的支承压力增大,煤壁变形与片帮严重。
增压区、减压区、稳压区。
3)直接顶破碎,并有掉渣现象。
4)初次来压比较突然,容易造成严重事故。
初次来压步距的大小与老顶岩层的力学性质、厚度、破断岩块间互相咬合的程度等有关。
同时,也与地质构造等有关。
一般20~35m,个别50~70m甚至更大。
根据统计,在我国现有的生产矿井中,初次来压步距为:10~30m 54%30~55m 37.5%其余为大于55m,最大为160m左右,如大同。
第三节老顶的周期来压一、回采工作面推进对岩体结构的影响当工作面推进时,岩块A 首先处于悬露状态,此时工作面支架将受到岩体A 的保护,受力甚小。
但当达到极限跨距时,岩层形成了断裂。
此时若岩块A 与岩体咬合不住,则此岩层及上覆岩层将形成一端由支架支撑而另一端由已冒落的矸石所支撑。
采煤工作面矿山压力显现规律
结论: Sl=ηmL 与采高、控顶距的大小成正比关系 举例说明 采高↑老顶平衡↓,煤帮稳定性↓矿压显现↑ 采高↑老顶平衡↓,煤帮稳定性↓矿压显现↑ 顶板控制≤ 顶板控制≤顶板估算量 二、工作面推进度的影响 顶板下沉量是时间的函数,但加快推进速度能 否必然使顶板下沉量减小,并甩开矿压?
工序对顶板下沉量影响的实质:结构、前后支承压 力不断推移。 从S-t曲线看出:加快推进速度缩短了落煤与放顶 的时间间隔,虽然减小下沉量,改善顶板状况,但增加 了工序的影响次数,即缩短了工序的时间间隔,同时加 剧了顶板的下沉速度。 因此,随着工作面推进速度的加快,有可能将由于 时间影响而导致的工作面顶板下沉量、煤壁片帮等现象 “甩掉”。但无法把由于生产工序(即落煤与放顶)而 引起的顶板下沉等矿山压力现象“甩掉”。
第三节 老顶的周期来压
A A稳定 A B B C
A断裂
A B
AB相向翻转
A
B
C
回到初始位 置,周而复 始
采场的周期来压 周而复始 稳定-失稳-再稳定 周期来压
周期来压的矿压显现: ① 顶板下沉速度急剧增加 ② 顶板下沉量急剧增大 ③ 支柱载荷增大 ④ 煤壁片帮 ⑤ 支柱折损 ⑥ 顶板发生台阶下沉
4.大采深并影响到地顶板
采煤工作面刚开始割煤时, 最大支承压力在煤壁上方,如图 中(a)所示,但煤壁处是自由 面,抗压强度较小,煤壁发生变 形。支承压力逐步向深处转移。 如图中(b)所示。 采煤工作面前方煤体内,支 承压力的分布范围从工作面前方 1~3m处开始,直到30~40m,甚 至有的在距煤壁100m时开始变 形,最大应力的位置约距煤壁 5~15m。应力集中系数K为支承 压力与原岩应力的比值,变化范 围一般为1.25~5.00.
工作面前后支承压力分布
4、5采场矿山压力显现基本规律
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
矿压显现规律
矿压显现规律矿压是指地下矿井在开采过程中由于岩石层的变形和破裂所产生的应力状态。
矿压显现规律是指矿井在不同开采阶段、不同地质条件下,矿压的变化规律。
矿压显现规律对于矿井的设计、采矿方法的选择以及矿山安全管理具有重要意义。
下面将从不同的角度来探讨矿压显现规律。
一、地质条件对矿压的影响地质条件是影响矿压显现规律的重要因素之一。
不同地质条件下,矿压的变化规律也不同。
例如,在软弱地层中开采,由于地层的可塑性较大,矿压会表现出较为明显的显现规律。
而在硬岩地层中开采,则矿压显现规律相对较弱。
因此,矿压显现规律需要根据具体的地质条件进行分析和研究。
二、开采阶段对矿压的影响不同开采阶段对矿压的影响也是矿压显现规律的重要内容。
一般来说,矿压在采前、采中和采后都会有不同程度的变化。
在采前,矿压较小,主要受到地应力的影响;在采中,矿压逐渐增大,出现明显的显现规律;在采后,矿压又会逐渐减小。
因此,矿压显现规律需要考虑不同开采阶段的特点。
三、采矿方法对矿压的影响采矿方法也是影响矿压显现规律的重要因素之一。
不同的采矿方法对矿压的影响也不同。
例如,采用支架法开采时,可以有效地控制矿压的显现,减小矿岩变形和破坏。
而采用割缝法开采时,由于割缝面积较大,矿压显现规律相对较明显。
因此,在选择采矿方法时,需要考虑矿压显现规律的影响。
四、矿山安全管理对矿压的影响矿山安全管理对于矿压显现规律的控制和预测具有重要作用。
通过加强对矿山地质环境的监测和预测,可以及时发现矿压显现规律的变化趋势,采取相应的措施进行调整和控制。
同时,合理制定矿山安全管理措施,加强对矿压的监控和预警,可以有效地提高矿山的安全性和生产效率。
总结起来,矿压显现规律是矿井开采过程中矿压变化的规律。
地质条件、开采阶段、采矿方法和矿山安全管理都对矿压显现规律产生影响。
了解矿压显现规律,可以为矿井的设计和采矿方法的选择提供科学依据,同时也可以提高矿山的安全性和生产效率。
因此,对于矿山工作者来说,深入研究和了解矿压显现规律具有重要的实际意义。
采煤工作面矿山压力基本规律
二、基本顶的初次垮落
(一)基本顶初次垮落前岩层结构 若Δ>0,随直接顶初次垮落,,基本顶在一
定范围内呈现悬露状态,此时可将基本顶视为一 边由采煤工作面煤壁支承,另外三边由煤柱支承 的一个“板”的结构。但由于基本顶在采煤工作 面方向上的长度远大于推进方向长度,可将其视 为一端由采煤工作面煤壁支承,一端由煤柱支承 的两端支撑的梁结构。
一、直接顶分类
强度指数
D=10RcC1C2
式中 Rc-岩石单向抗压强度,MPa;
C1-节理裂隙影响系数;
C2-分层厚度影响系数。
采煤工作面矿山压力基本规律
ⅠⅡ Ⅲ
Ⅳ
指标
视基本顶为梁时的受力分析图
采煤工作面矿山压力基本规律
极限垮距(只考虑按弯距计算) L初:
2、浅部煤层情况下, 近似视基本顶为简支 梁
极限垮距L初:
采煤工作面矿山压力基本规律
基本顶断裂后的平衡拱结构
基本顶岩梁达 到极限跨距断裂后, 并不一定立即垮落, 断裂岩块间由于回 旋形成挤压,能形 成平衡拱式的结构。
3、由于裂缝带形成了以煤壁和采空区冒落带为 前后支承点的半拱式平衡,所以采煤工作面处于减 压力范围。
采煤工作面矿山压力基本规律
4、采煤工作面前方形成的支承压力,最大值发生 在工作面中部前方,峰值可达原岩应力的2~4倍,即应 力集中系数K值的变化范围为2.0~4.0。前方支承压力 的峰值位置可深入煤体内2~10m,其影响范围可达采 煤工作面前方90~100m。
底板岩层内压应力的大小与煤柱上方的支承压 力成正比。
采煤工作面矿山压力基本规律
底板岩层中的应力分布
1、2-支承压力曲线;3-原岩应力曲线; 4、5-应力增高区边界线;6-应力降低区边界线
采场矿山压力显现基本规律
? 支架应具备:① 一定的可缩量; ② 一定的工作阻力:P= QA+B-T·tg(ψ-θ)。
? 对于冒落带岩层,T=0,P=QA+B,即支柱阻力能承受控顶 区全部岩层重量。
二、老顶的周期来压
? 老顶岩层的周期性破断致使“砌体梁”结构的周期性 失稳而引起的顶板来压周期性出现的现象称为老顶周 期来压。
? 坚硬厚岩层较多时,可能会出现复合破断问题。
预防老顶来压造成事故的措施:
? 来压的预测预报; ? 加强支护; ? 工作面与开切眼斜交,
使老顶悬板呈梯形,让 工作面呈局部来压。
梯形悬露顶板的破断形状
第四节 顶板压力的估算
一、经验估算法
? 支架受力包括两部分: 直接顶的载荷Q1;
? 老顶通过直接顶作用于 支架的载荷Q2。
第四章 采场矿山压力显现 基本规律
第一节 概 述
? 1、顶板下沉: 一般指顶底板相对移近量。常以
每米采高、每米推进度下沉量(S/L·M)作为衡量 顶板状态的一个指标。
? 2、顶板下沉速度: 指单位时间内的顶底板移近
量。它表示顶板活动的剧烈程度。
? 3、支柱变形与折损 ? 4、顶板破碎情况: 常以单位面积中冒落面积所
P ? Q1 ? Q3 Pl P ? Q1l ? Q3r
适用条件:
? 我国华北的大部分矿区可用经验估算法,即4-8倍采高 的岩柱重量。
? 对于一些工作面顶板下沉过大的情况下,可采用控制老 顶变形失稳的估算法。
? 对于坚硬顶板或经常发生切顶或台阶下沉的地区,则用 控制老顶滑落失稳方法估算。
第五节 工作面前后支承压力的分布
采煤工作面矿山压力显现规律
第六章:采煤工作面矿山压力 第3讲:采煤工作面矿山压力显现规律
支承压力的概念
支承压力:岩体中开掘巷道或进行回采后,原岩应力遭到破坏,引起应力 重新分布,这种采动后应力重新分布所形成的应力升高区的压力。
采煤工作面四周支承压力:采煤工作面大面积开采后,发生在工作面前后 方、两侧煤柱或采空区大于原岩应力的矿山压力。
围岩性质 煤的强度 开采深度
三、影响采煤工作面支承压力的主要因素
采空区残留空间 相邻工作面回采 近距离煤层开 采
影响因素
谢谢!
概念
采空区上方岩层冒落稳定 后趋于固定值
固定支 承压力
变形破 坏
两侧煤柱或煤体强度不足抵抗 支承压力时,煤体将产生变形 或破坏
二、支承压力在煤层底板的传递
支承压 应力大小与施力 点的距离成反比
02
底板岩层内的压 力值与煤柱上方 的支承压力成正 比
03
底板岩层性质 将对上部煤柱 上的支承压力 在底板内的传 递范围有很大 影响
一、采煤工作面四周支承压力
采煤工作面前后方支承压力
应力升高区
A
B
分为
三区
应力降低区
C
原始应力区
分布特点
1
前方移动支承压力远远大于 后方支承压力
2
工作面前后方支承压力是移 动支承压力
3 工作面处于减压范围内
采煤工作面采空区侧支承压力
一、采煤工作面四周支承压力
采空区侧向支承压力是指工作 面推过后,采空区两侧煤柱或 煤体上的支承压力
4采煤工作面矿山压力显现规律共12页
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。
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。
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zz n 对纤 维 素酶 活力 整体 呈激 活作 用 , z z 的浓 度范 围 内 ,对 纤维 素酶 活力 总体 呈激 活 f 杨连 玉 , 国梁 , 在 n + 2 】 张 赵颖 彩 , 玉米 秸秆 利 用 等. 浓度 为 03 g L时 , . m/ 0 m 激活 作用 达 到最 大 以 作用 。c 度从 O g L到 0 5 g L时激 途径及 其在 农 业 生态 系统 中的综合 利 用对 策 o浓 m/ m . m/ 2 m 后开 始减 弱 , 但依 然表 现为激 活作 用 。 活 作 用 逐 渐 增 加 ,. m / L达 到最 大 值 以 …. 料 工业 ,0 5 2 (3 :2 4 . 0 5 gn 2 r 饲 2 0 ,62 )4 — 5 22 纤维 素酶 活力 的影响 .6M . 后 ,激 活 作用 有 所 降 低 ; u 浓 度从 O gm f] Cz m / L 3王瑞 明 , 关凤 梅 . 霞 , 玉 米秸 秆 水解 与 马 等 Mg 对纤 维 素 酶 活 力 整 体 呈激 活作 用 , 到 0 0  ̄n , u 对 纤 维 素酶 活 力呈 激 活作 木 糖 酒精发 酵 的初 步研 究 『 _ 2 . m i C 2 L J 酿酒 , 0 ,9 1 2 22 0 随着 Mg  ̄度 的增大 , 2  ̄ 激活 作用 跟着增 加 。 在 用 , 且激 活 作用逐 渐增 加 , 0 0 g L开始 , ()5 7 从 . m/ 2 m 1:6 5 . M 浓 度在 0 — . g L之 间 ,激活 作用 增 激活作 用开 始下 降 。在 浓度 升高 到 0 m / L f1 . 1m / 8 6 m . g 4张毅 民 , 5 m 吕学斌 , 汉斌 , 一株 纤维 素分 但 等. 加 幅度平 稳 。 时 c 纤 维 素 酶 的作 用 转 为抑 制 作 用 , u对 抑 解 菌的 分 离及 其 粗 酶性 质 研 究 [ _ 南农 业 J华 】 3讨论 制 作 用 随浓 度增 大 而 加强 ,.  ̄ L后抑 制 大学学报 ,0 5,62 :9 7 . 08 m m 2 0 2 (16 — 2 酶是 蛋 白质 ,因此 影响 蛋 白质空 间结 构 作 用趋 于半稳 ; 对纤 维素 酶 整活 力体 呈激 『 赵 军 , c 5 ] 小仓 信 夫 , 野 昌弘. 肩 星天 牛 的 矾 光 改变 的 因子如 物理 园子 、化 学因 子等也 会 改 活 作 用 ,在 3 0m /L以上 激 活 作 用 不 显 人 工饲 养 (l,北 京林业 大 学 学报 ,992 . g 0 m IJ )J 19 ,1 4: — . 变酶 的活性 。 金属 离子 对酶 的作用 尤其 重要 , 著 , 本维 持在 O 基 D值为 01 右 。 a浓 度在 f158 61 .左 c 很多 情况下 金属离 子是 ~ 些酶 的 的活性 巾心 3 0 m / L以上 ,激 活 作用 开始 显 著增 加 ; 【 张丽 萍 , . g 0 m 6 】 董超 , 迎春 , . 种 离子对 纤 维 王 等几 不可 或缺 的部分 。有关 金属 离 子对 酶 的活性 z 。 n 对纤 维 素酶 活力 整体 呈 激活 作用 , z 素 酶 活 力 的 影 响 『.河 北 省 科 学 院 学报 . 在 n J ] 的影 响围 内外 已有 不少 研究 f 。金属 离 子 以 浓 度 为 0 0 m / L时激 活作 用达 到最 大 。 . g 3 m 以 2 0 ,7 ) 3 - 3 . 0 0 1( : 5 2 8 4 2 3 种主 要途 径 参加 催化 过 程 :通过 结 合底 物 后 便 开始 减 弱 , 但依 然表 现 为激 活 作用 ; z f1 Mg 7李卫 芬 , 梓 荣 , + 许 孙建 义 , 鲍康 . 金属 离子 对 为反应 定 向 、通过 可逆 的改 变金 属离 子 的氧 对 纤 维素 酶活 力整 体呈 激活 作 用 ,随着 M 糖 化酶 活性 的影 响【 . 9 ,53:9 — 9 . g J1 92 ( 26 28 19 ) 化 态调 节氧 化还原 反应 、通 过静 电稳定 或 屏 浓 度 的增大 , 激活 作用 跟着增 加 。 M 浓度 『1 在 8单谷 , 罗廉 , 余世 袁 . 金属 离子 对 纤 维素 酶 蔽 负电荷 。本研 究结果 表 明 : n 在设 定 的浓 在 O8 1 g L 间 , 活作 用增 加 幅度平 制 备的 影 响.J 产化 学与 工业 ,9 81( : M . . m/ 之 —6 m 激 f_ J林 19 ,8 ) 3 5 -5 . 3 7 度范 围 内 , 对纤 维素 酶活 力 总体呈 激 活作用 。 稳 Mn 浓 度从 O g L到 02 g L时激 活 作, m/ m . / m m } } j 参 考 文 献 明显 增 加 ,. g L以后 ,激 活作 用 趋 于平 … 胡代 泽 . 国农作 物 秸 秆 资 源 的利 用现 状 03 / m m 我 稳, 时 O 此 D值 维持在 0 3 . 0左右 ; o 存 设定 与前 景l1 源开发 与 市场 ,0 0 1 1 1 . . 7 C J资 . 2 0 , () 9 0 6 : 2
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高 新 技 术
某矿 水力采煤 矿 压显现 的Байду номын сангаас关特 点及规 律
沈 健
( 贵州省水城县煤破管理局 , 贵州 水城 534 ) 500
摘 要: 水采 矿压 规律 至今 尚无 系统的 可 靠的理论 数据 。本文 简要 分析 了该煤 矿 多年来在 厚煤层 中的水 采 实践 , 压显 现方 面暴 及矿 露 的问题, 并对水 力采煤 矿压 显现 的有 关特 点及规律 进行 了探 讨 。 关键 词 : 力采煤 矿 ; 点及规 律 ; 讨 水 特 探 1水力 采煤矿 生产 实践 中矿压 显 现分析 掘进 的煤 巷 中, 5 6 在 -m厚 的煤 层 中掘 进时 出 在 深 部开 采 时, 时利 用采 场 顶板 压力 有 11浅部 矿压 显现 . 现 冒顶 . 一直 冒至顶 板岩 石 。泥 岩 的伪 顶 、 直 达到 松动 煤体 增 加小 时 落煤 量 。而 到一 4m 30 煤矿 19 96年开 采第 一 水平 时, 曾对 顶板 接顶 有 时也随 之 冒落, 种现 象经 常发 生 , 这 直 水 平 以下时 , 矿压显 现 与浅部开 采 时不 同。在 常 压力 进行过 观测 。其 回采 巷道在 工 作面采 动 接影 响安 全生产 。个 别时 候 以致造 成 减产 或 采 动影 响 区掘 进水 采 回采 巷道 时 , 出现如 所示 的矿 压显 现 。当掘 进至距 离采 空 区 影 响下 的顶 板活 动范 围 。煤层 沿走 向 的顶板 停产 。当跨 巷 采煤 时, 煤 层底 板 以下 1~ 图 1 在 0 0 3m 矿 有 活 动范 围为 7 m 左右 , 观测 区的 开采深 度 4 m 的岩 巷, 论使 用 金属 棚 或 是砌 碹 巷 道 停 采 线 2 ~ 0 时 , 压 显 现 加 剧, 时 沿底 0 其 0 不 是在垂 深 1 0 10 2 — 3 m处 。 都有 被压垮 的 可能 。 板 掘 进 的煤 巷发 生 严 重 冒顶 。甚 至 将 5 6 —m 1 随着 开采深 度增 加, . 2 矿压 显现 情况 2 采掘过 程 中的矿 斥显 现 0 厚 的煤一 直 冒至顶板 。一旦穿 过几 米 冒顶 区 21采煤 面 的矿压显 现 . 后矿 压 又 减小 , 时 压力 显 现 不 明显 ; 时能 有 有 19 年投 产 时在一 2m水 平 生产 , 大 93 10 最 开采 垂深 只有 10 左右 。此 时 矿 压 显现 4m 明显, 本上 不是影 响生产 的 主要 因素。只 是 基 j压 蟠 中谈授暑性暮薛 巴 在 采 区结 束时 回收采 区上 山煤 柱 时才 显现 出 , 集 中压力 。有 时还希 望利 用矿压 来松 动煤体 , 增 加落 煤量 , 采 区巷 道 的维修 量很 小 。~ 这时 2 0 水平 投 产 采 深加 深 达 到 I5 0m 8 m左 右 , 矿 压 显现 与一 2 m 相差 不 多, 是 在开 采 断层 10 只 带 附近 的煤时矿 压有 较大 的显现 。 在 该 地 带 掘 进煤 巷 时 会 出 现 少 量 的煤 炮 , 道 支架 折 损 量有 所 增加 , 时因 矿压 大 巷 有 而压垮 煤巷 , 正常生 产 。 在跨 巷道采 煤 影响 但 时, 在 煤层 底板 下 8 l m 的岩巷 , 能保 持 设 -O 仍 其 巷道 的完整 性 。 9 8 30 19 年一 4m水平 投产 , 最 大开采 深 度达 3 0 , 这 个水 平 开采 比较 深 7m在 的 区域 , 矿压 显 现增 加 , 现 在煤 巷 掘进 和 采 表 煤 过程 中煤 炮 明显 增加 , 时 直接 影 响安 全 有 生产 。八 号采 区 、4 0 区投 产后 , 深部 一4 采 随着 2一3n D 01 ; @ 地 区 的开采 , 压 比一4 m水 平 又有 所增 加 。 地 30 20 00年一 6m水 平投 产后 , 50 开采 区域 垂 深在 50 0m左 右时 煤炮 、 压显 著加剧 。往 往 于 矿 图 1水 采回采 巷道 矿压 显现 采 场应 力 集 中 造成 煤 巷 掘进 施 工 很 困 难 , 有 ①“ 推移 区”减压 区) 集 中增压 区; 压缩 区 ( ; ② ③被 时 出现随掘 随压 垮, 冒顶频 繁 。 煤层底 板 头 沿