矿山压力及岩层控制
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。
矿山压力与岩层控制分章节课后题答案
矿山压力与岩层控制分章节课后题答案第一章课后题答案1.什么是矿山压力？矿山压力是地质层、地下水和矿山开采引起的应力和变形所产生的压力作用。
2.什么是岩层控制？岩层控制是指在矿山开采中，通过采用适当的措施来保持岩体稳定，避免岩层破坏和塌陷，确保安全生产的技术措施。
3.列举矿山压力的主要来源。
矿山压力的主要来源包括地层的深度和覆盖厚度、地质构造活动、地下水、矿石开采等。
4.什么是煤柱？煤柱是指煤矿中煤层开采留下的煤炭矿柱，用于支撑上方地层的岩石和负荷。
5.煤层开采中会产生哪些岩层控制问题？煤层开采中会产生煤柱破坏、顶板下沉、底板塌陷等岩层控制问题。
1.煤层开采的主要压力问题有哪些？主要压力问题包括煤柱的变形和破坏、岩层的下沉和移动、煤与瓦斯突出等。
2.列举常用的煤层顶板支护方式。
常用的煤层顶板支护方式有液压支架、短牵引支架、长牵引支架、综放工作面支护等。
3.什么是煤与瓦斯突出？煤与瓦斯突出是指在煤层开采过程中，由于地应力释放和煤层瓦斯压力差等因素，导致煤层中的瓦斯和煤与瓦斯一起迅速释放到煤矿工作面。
4.列举常用的煤与瓦斯突出预防措施。
常用的煤与瓦斯突出预防措施包括合理布置瓦斯抽采钻孔、设置冻结带、控制工作面推进速度、适时切割煤柱等。
5.什么是煤矿的地压显现？地压显现是指煤炭开采过程中，地应力释放引起的顶板移动和地表沉陷现象。
1.列举导致复杂岩层变形和破坏的因素。
导致复杂岩层变形和破坏的因素包括地质构造、地震、地下水动力作用、加大采厚等。
2.什么是岩层的软化变形？岩层的软化变形是指在岩层开采过程中，受到外力作用导致岩层内部产生应力集中和岩石柔软化现象。
3.列举常用的岩层控制技术。
常用的岩层控制技术包括围岩加固、地下水控制、岩层预裂等。
4.什么是岩层顶板下沉？岩层顶板下沉是指岩层开采过程中，顶板发生沉降和下沉的现象。
5.列举常用的岩层顶板控制技术。
常用的岩层顶板控制技术包括钢支撑、锚杆支护、拱形支护等。
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制一．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定义为矿山压力。
原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。
充填开采：就是用充填材料来充填已采空间，借以支撑围岩，防止或减少围岩垮落和变形的顶板管理技术，采用此方法管理顶板的采煤方法称为充填开采。
关键层：对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层。
锚固力：锚杆对围岩所产生的约束力称为锚固力。
根据约束方式分为：托锚力，黏锚力，切向锚固力；根据锚固阶段分为：初锚力，工作锚固力，残余锚固力。
沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作面运输平巷保留下来，作为下区段工作面的回采时的回风平巷称为沿空留巷。
沿空掘巷：在上一区段工作面运输平巷废弃后，待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被废弃的巷道边缘，掘进下一工作面的区段回风平巷称为沿空掘巷。
冲击矿压：是压力超过煤岩体强度极限，聚积在采掘工程周围煤岩体之中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等。
充分开采：当采空区尺寸相当大时，地表最大下沉值不再随采空区尺寸增大而增大的开采状态称为充分采动。
二．简答题1.原岩应力概念组成部分以及场规律特点：（☆）答：天然存在于原岩内与人为因素无关的应力场称为原岩应力场。
其主要组成部分是自重应力场和构造应力场。
其规律特点：（1）实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量。
（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随深度增加而减小。
（4）最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。
2.构造应力场的特点：答：由于地质构造运动而引起的应力场称为构造应力场。
其特点：（1）构造应力以水平应力为主，具有明显的区域性和方向性。
矿山压力与岩层控制
一、名词解释1.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。
2.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3.老顶的周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。
4.关键层：将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制多用的岩层称为关键层5.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6.煤矿动压现象：煤矿在开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显的动力效应。
这些现象统称为煤矿动压现象。
7.支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。
8.测压系数：9.应力集中：受力体内，孔周围局部区域应力高于其它区域应力的现象10.原岩应力：未受开采影响的岩体内，由于岩体自重和构造运动等原因引起的应力11.冲击地压：煤岩体突然动力破坏，释放大量能量的灾害动力现象，可摧毁巷道、引发其他矿井灾害，造成人员伤亡二、简答题1.绘图表示采场水平和垂直的分区分带2.回采工作面支柱工作特性有几种，绘图加以说明3.采空区的处理方法4.冲击地压的预测预报方法答：冲击地压的预测主要包括时间、地点和规模大小。
目前主要采用的采矿方法，包括根据采矿地质条件确定冲击矿压危险的综合指数法、数值模拟分析法、钻屑法等；采用地球物理方法，包括微震法、声发射法、电磁辐射法、振动法、重力法等，可以达到准确预报冲击矿压可能发生的地点和位置，较准确地确定冲击矿压发生强度和震动释放能量的大小。
5.影响采场矿山压力的主要影响答：1.采高与控顶距2.工作面推进速度的影响3.开采深度的影响4.煤层倾角的影响5.分层开采时的矿山压力显现6.巷道围岩压力及影响因素答：围岩变形受阻而作用在支护结构物上的挤压力或塌落岩石的重力。
统称为围岩压力。
（1.松动围岩压力2.变形围岩压力3.膨胀围岩压力4.冲击和撞击围岩压力）。
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制一、名解：1.矿山压力：是指分布于岩层内部各点应力，又包括作用于围岩上的任何部分边界上的外力。
2.支承压力：是指煤层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用于煤层、岩层、和矸石上的垂直压力。
3.围岩应力：是指洞室开挖后，周围岩体失去原来的平衡，引起洞室一定范围内岩体应力发生改变，重新调整形成新的应力。
4.原岩应力：是指把未受采掘扰动影响的岩石应力称为原岩压力。
5.基本顶：是指运动时对回采工作面矿山显现有明显影响的传递岩梁的总合，在初次来压后，是一组在推进方向上能够始终传递水平应力的不等高裂隙。
6.直接顶：是指在采空区内已夸落，在回采工作面内由支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在回采工作面推进方向上不能始终保持水平力传递。
7.泊松比：是指岩石在受单向压缩载荷时，试件在轴向压缩的同时产生横向膨胀，其横向与纵向的比值称为泊松比。
8.初次夸落距：是指当工作面自开切眼推进一段距离后直接顶悬露达到一定的高度，采空区进入初次放顶，直接顶开始夸落，此时直接开始夸落的距离称为初次夸落距。
9.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。
10.步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
11.砌体梁：在一定的条件下能够形成表似梁实则为半拱结构。
这种平衡结构形如砌体，故称为砌体梁。
12.关键层：在回采工作面上覆岩层中存在多个岩层时，对岩体活动全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。
13.碎胀性：是指岩石破碎后处于松散状态下得体积与破碎时的体积之比。
二、填空：1.三横三纵：三纵带是指弯曲下沉带、裂隙带、冒落带；三横是指煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区。
2.直接顶完整性的取决因素：岩石本身的性质、裂隙的发育情况直接顶内的各种原因造成的层理。
3.节理裂隙的分类：原生裂隙、构造裂隙、压裂裂隙。
4.影响顶板下沉的因素：采高、采深、倾角及推进的速度。
5.采区巷道的支护形式：基本支护、加强支护、巷旁支护、巷道围岩加固。
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制1.名词解释1.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;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;4.原岩应力:未受开采影响的岩体内，由于岩体自重和构造运动等原因引起的应力;4.支撑压力:回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力;5.周期来压: 老顶平衡结构周期性失稳而施加给工作面以大型压力的过程6.初次来压: 老顶平衡结构第一次失稳而施加给工作面以大型压力的过程7.砌体梁: 工作面上下两区破断的岩块咬合形成的外表似梁，实质是拱的平衡结构8.关键层:对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起主要控制作用的岩层9.冲击地压: 聚集在矿井巷道和采场周围岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏的力学现象。
10.底板比压:底板单位面积所受支架的压力11.回采工作面:在煤层或矿床的开采过程中，直接进行采煤或采有用矿物的工作空间2.简答题1.原岩应力分布规律答：(1)实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量；(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)最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。
2.绘图说明横三区/竖三带三区：A煤壁支撑影响区B离层区：C重新压实区：三带：I垮落带：II裂隙带III弯曲带(硬度越高,三带发育越好)(自下至上)3.绘图说明支柱特性工作支柱力学特性——受顶板压力作用，支柱变形（下缩）性质。
4.关键层具有的特征①几何特征，相对于其他同类岩层单层厚度较厚；②岩性特征，相对于其他岩层较为坚硬，即弹性模量较大，强度较高；③变形特征，关键层下沉变形时，其上覆全部或局部岩层的下沉量同步协调；④破断特征，关键层的破断将导致全部或局部岩层的破断，引起较大范围内的岩层移动⑤支承特征，关键层破坏前以“板”(或简化为“梁”)结构作为全部岩层或局部岩层的承载主体，断裂后则成为砌体梁结构，继续成为承载主体5.影响采场矿山压力显现的因素答：①采高与控顶距的影响；②工作面推进速度的影响；③开采深度的影响；④煤层倾角的影响；⑤分层开采对矿山压力显现的影响；6.采场围岩与支架之间相互作用原理答：支架围岩是相互作用的一对力，支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关，支架结构及尺寸对顶板压力有一定影响。
矿山压力与岩层控制
（4） 采动影响稳定阶段 回采引起旳应力重新分布趋向稳定后，巷道围
岩变形速度再一次明显降低，但依然高于掘进影 响稳定阶段时变形速度，围岩变形量按流变规律 不断缓慢地增长。
（5） 二次采动影响阶段 巷道受本区段回采工作面（B）旳回采影响
时，因为上区段残余支承压力，本区段工作面超
前支承压力相互叠加，巷道围岩应力急剧增高，
图7-8区段平巷围岩变形
(1)巷道掘进影响阶段
(2)
煤体内开掘巷道后，巷道围岩出现应力
集中，在形成塑性区旳过程中，围岩向巷道空
间明显位移。伴随巷道掘出时间旳延长，围岩
变形速度逐渐衰减，趋向缓解。巷道旳围岩变
形量主要取决于巷道埋藏深度和围岩性质。
(3)(2) 掘进影响稳定阶段
(4) 掘巷引起旳围岩应力重新分布趋于稳定，
关系旳不同，巷道位置能够分为下列几类： （1） 与回采空间在同一层面旳巷道称为本 煤层巷道，分析本煤层巷道位置时，仅考虑回 采空间周围煤体上支承压力旳分布规律，可作 为平面问题处理。
（2） 与回采空间不在同一层面，其下方旳 巷道称为底板巷道，分析底板巷道位置时，应 该考虑回采空间周围底板岩层中应力分布规律， 按空间问题处理当然，位于回采空间所在层面 上方旳巷道称为顶板巷道 。 （3） 厚煤层中、下分层以及相邻煤层中旳 煤层巷道，有可能同步受到本分层和上分层以 及相邻煤层采面旳采动影响。分析此类巷道位 置时，根据巷道与回采空间位置和采掘时间关 系，综合考虑回采空间周围煤体上支承压力和 顶、底板岩层中应力旳叠加影响。
图7-5 a表达上部煤层单侧采动引起底板岩层 内应力分布，图7-5 b表达上部煤层两侧采动遗留 保护煤柱引起底板岩层内应力分布。
如图所示，除了在煤柱下方底板岩层一定范 围内形成应力增高区外，位于煤柱附近旳采空区 下方底板岩层一定范围内形成应力降低区。
矿山压力与岩层控制
象。
•
粘性流动——蠕变后卸载，部分变形不能恢复的现象。
矿山压力与岩层控制
•
•
与岩石类别有关（粘土矿物岩石蠕变显著）
•
岩石蠕变
•
• 段）
与应力大小有关（高应力蠕变明显，超过极限
应力，蠕变进入不稳定阶
•
蠕变试验：时间长；
•
测量要求精度高（用千分表）；
•
载荷恒定。
•
•
研究蠕变的意义：了解岩石的长时强度。
矿物：存在地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。 结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结合的情况。
(结晶、胶结)
构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
（节理、裂隙、空隙、边界、缺陷）
矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。
矿山压力与岩层控制
要确保试验岩样的天然状态。 岩样应具有一定的代表性。 钻孔采样时应尽量垂直于层面打孔，偏斜角不大于0.5°。 采取的岩(煤)块规格大体为长×宽×高=20×20×15cm。 上下端面的不平整度不大于0.1mm，上下端面的直径差不大于0.2mm。 试件端面垂直于试件轴的偏差不大于0.001rad。 圆柱形试件：φ4.8－5.2cm ，高H=（2－2.5)φ 长方体试件：边长L= 4.8－5.2cm , 高H=（2－2.5)L
•理想塑性
•具有应变硬化的塑性
矿山压力与岩层控制
••3、一般岩石的变形： • • 瞬时弹性变形 • • 后效弹性变形 • • 塑性变形
• • 岩石与其它金属及晶体矿物不同，因其有节理、裂隙存在，在应 力不高阶段，内部结构即有破坏，在产生弹性变形的同时，产生塑性 变形。
矿山压力与岩层控制重点总结
矿山压力与岩层控制重点总结关键信息项：1、矿山压力的定义与形成机制2、岩层控制的方法与技术3、矿山压力监测与数据分析4、岩层控制的安全标准与规范5、矿山压力与岩层控制的理论研究进展6、实际案例分析与经验总结11 矿山压力的定义与形成机制矿山压力是指在地下开采过程中，由于采掘活动引起的围岩应力重新分布，导致围岩变形、破坏和移动，并作用在采掘空间周围的支护结构和设备上的力。
矿山压力的形成机制主要包括原岩应力、开采扰动和围岩的力学性质等因素。
原岩应力是指在未受开采影响时，地层中存在的天然应力。
开采扰动会打破原有的应力平衡状态，使围岩应力重新分布。
围岩的力学性质则决定了其在应力作用下的变形和破坏特征。
111 原岩应力的测量与分析了解原岩应力的大小和方向对于预测矿山压力的分布具有重要意义。
常用的原岩应力测量方法包括水压致裂法、应力解除法等。
通过对测量结果的分析，可以为矿山设计和开采提供基础数据。
112 开采扰动对矿山压力的影响开采活动如采煤、掘进等会导致围岩的应力集中和释放，从而产生矿山压力。
开采深度、开采速度、开采方法等因素都会对矿山压力的大小和分布产生影响。
12 岩层控制的方法与技术岩层控制的目的是保持采掘空间的稳定性，保障安全生产。
常见的岩层控制方法包括支护技术、充填技术和卸压技术等。
121 支护技术支护是岩层控制的重要手段，包括锚杆支护、锚索支护、支架支护等。
锚杆和锚索通过将围岩锚固在深部稳定岩层上，提高围岩的自身承载能力。
支架则直接承受围岩的压力，提供支撑作用。
122 充填技术充填可以有效地减少顶板下沉和地表沉陷，同时提高资源回收率。
充填材料包括矸石、粉煤灰、膏体等，其性能和充填工艺对岩层控制效果有重要影响。
123 卸压技术通过钻孔、爆破等方式对围岩进行卸压，可以降低应力集中程度，减少冲击地压等动力灾害的发生。
13 矿山压力监测与数据分析矿山压力监测是掌握矿山压力变化规律、评估岩层控制效果的重要手段。
矿山压力与岩层控制名词解释+简答
矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体行程的和作用在巷硐支护物伤的力。
矿山压力显现：由于矿压的影响，而表现出来的一系列有形的变形。
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。
原岩应力：存在于地层中未受扰动的天然应力。
原岩应力分分布的基本规律：①实测铅直应力基本上等于上覆岩石层重量。
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最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。
构造应力：是由于地壳构造运动在岩体中引起的应力。
构造应力的基本特点：构造应力以水平力为主，具有明显的区域性和方向性。
①一般情况下地壳运动以水平运动为主，构造应力主要是水平应力；而且地壳总的运动趋势是相互挤压，所以水平应力占绝对优势。
②构造应力分布不均匀，在地质构造变化比较剧烈的地区，最大主应力的大小和方向往往有很大的变化。
③岩体中的构造应力具有明显的方向性，最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大。
④构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍，在软岩中存储构造应力很少。
砌体梁结构：在上覆岩层中存在由断裂岩块组成的“砌体梁”，因岩块相互挤压，形成承载结构。
认为：①上覆岩层可以坚硬岩层为底划分若干组，其上软弱岩层为载荷；②随着工作面推进上方坚硬岩层断裂形成岩块，岩块间受水平推力成铰接关系；③铰接岩块在某些条件下可形成平衡体。
弹性应变能：岩体受外力作用而产生弹性变形时，在岩体内部所储存的能量。
极限平衡状态：随着破坏向岩体内部发展，岩块的抗压强度逐渐增加，直到某一半径R处岩块又处于弹性状态，这样，半径R范围内的岩体就处于极限平衡状态。
减压区和增压区（支撑压力区）：比原岩应力晓得压力区是减压区，比原岩应力高的压力区是增压区（即支撑压力区）。
采场：把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面或简称采场。
顶板：赋存在煤层之上的岩层称为顶板或称为上覆岩层。
底板：赋存位于煤层下方的岩层称为底板。
矿山压力与岩层控制
一：名词。
1.矿山压力：由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围.煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力，就叫做矿山压力。
2.原岩应力：天然存在于原岩而与任何认为原因无关的应力。
3.支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道两侧增加的切向应力。
4.初次来压：由于老顶第一次失稳而产生的工作而顶板来压。
5.砌体梁：工作面上下两区破断的岩块咬合形成的外表似梁，实质是拱的平衡结构。
6.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。
7.残余碎胀系数：8.关键层：将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层。
9.冲击矿压：其是聚集在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故的现象。
10.超前支撑压力：11.极限跨距：老顶达到初次断裂的跨距称为极限跨距。
12.初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
13.端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎程度。
14.顶板冒落敏感度：端面距为1m时的端面破碎度。
二：解答：1.初次来压、周期来压的表现形式？答：初次来压：顶板下沉量和下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷增加；顶板破碎，出现平行于煤壁的裂缝，甚至出现台阶下沉；工作面前方煤壁内压力过度集中，致使煤壁破坏范围扩大，煤壁严重片帮、支柱折损或插入底板。
周期来压：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、顶板台阶下沉、支柱折损，甚至工作面冒顶事故。
2.简述有关回采工作面上覆岩层结构的假说。
答:1.压力拱假说，认为在这两个前后拱脚之间，无论在顶板或底板中都形成了一个减压区，回采工作面的支架只承受压力拱内的岩石重量。
2.悬臂梁假说，认为顶板岩层是一种连续介质，在靠近煤帮处顶板下沉量最小，表现的顶板压力也小。
3、预成裂隙假说，认为由于开采的影响，回采工作面上覆岩层的连续性被破坏，从而成为非连续体。
在回采工作面周围存在着应力降低区、应力增高区和采动影响区。
矿山压力与岩层控制
• 矿山压力有关概念（要点内容） • 矿山压力教学内容 • 学习矿压的意义（要点内容） • 采矿工程矿压特点
1
绪论
一、 矿山பைடு நூலகம்力有关概念
• 矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在周围岩体中形成的，及作用于支护
物上的力，简称“矿压”。在相关学科把其称为地层压力（简称“地压”）、 岩石压力（简称“岩压”）、二次应力、工程扰动力等。包括原岩对围岩作 用力，围岩体内之间作用力（如支承压力）和围岩对支护物作用力（狭义矿 压，如巷道围岩压力、采场顶板压力） 。
1、巷道地压：包括第二章矿山岩体的原岩应力及其重新分布、第 七章巷道矿压显现规律和第八章巷道维护原理和支护技术。
2、采场矿压：包括第三章采场顶板活动规律、第四章采场矿山压 力显现规律、第五章采场顶板支护方法、第六章采场岩层移动及其控制、 第九章厚煤层综放开采岩层控制、第十章浅埋煤层开采岩层控制和第十 二章非煤矿山岩层控制与边坡稳定等。
• 矿山压力与岩层控制是研究矿山岩体力学现象的机理、控制理论，以及控制 所采用的人工构筑物的学科，属于岩石力学的分支，是矿山采掘工程的基础 学科。
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二、 矿山压力教学内容
矿山压力及其岩层控制，主要讨论矿山压力的形成及其分布特征， 矿山压力的显现规律，及其对矿山压力的控制措施。按研究的地点和显 现特征，包括采场矿压、巷道地压、冲击地压和矿压研究方法等内容。
3、冲击地压：第七章煤矿动压现象及其控制。 4、矿压研究方法：第十三章矿山岩层控制研究方法（包括矿山现 场研究、实验室研究和数学力学分析）。
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井 按机理分类 巷 地 按地点分类 压
变形地压、松动地压、膨胀地压 竖井地压、平巷地压
露天采场矿压（边坡稳定）
矿
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制一、概念题1、矿山压力采动后作用于岩层边界或存在于岩层之中使围岩向已采空间运动的力，即采动后促使围岩向已采空间运动的力，称为矿山压力。
2、岩层控制把矿山压力显现控制在不影响或尽量少影响正常的安全采掘工作而进行的开拓部署和支护控制措施。
3、矿山压力显现采动后，在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象，其基本表现形式为围岩运动与支架受力。
4、直接顶在采空区内已跨落、在采煤工作面内由支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在采煤工作面推进方向上不能始终保持水平力的传递。
5、基本顶指运动时对采煤工作面矿压显现有明显影响的传递岩梁的总和，在初次来压后，是一组在推进方向上能够始终保持传递水平力的不等高裂隙梁。
6、传递岩梁每一组同时运动或近乎同时运动的基本顶岩层可以看成一个运动的整体，称为“传递力的岩梁”，简称“传递岩梁”。
7、支承压力煤炭采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用在煤层、岩层和矸石上的垂直压力，属于矿山压力的范畴。
8、内外应力场基本顶岩梁断裂结束时，以断裂线为界将支承压力明显地分为两个部分：断裂线与工作面煤壁之间的应力场为“内应力场”；断裂线外（至不受采动影响的原岩应力之间）的应力场为“外应力场”。
9、初次来压采煤工作面从切眼开采至基本顶首次断裂，使工作面发生明显的顶板下沉和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。
10、周期来压基本顶周期性裂断及回转下沉引起的明显矿山压力显现。
11、直接顶初次垮落步距直接顶初次垮落时自开切眼到支架后排放顶线的距离。
12、底板比压在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。
13、给定变形在岩梁由端部断裂到沉降至最终位态的整个运动过程中，支架只能在一定范围内降低岩梁的运动速度，但不能对岩梁运动的最终位态起到限制作用，岩梁运动稳定时的位置状态由岩梁的强度及两端支承情况决定。
14、限定变形是指采场支架对岩梁运动进行必要的限制，即在支架阻力的作用下，岩梁不能沉降至最低位态。
矿山压力与岩层控制
采场矿山压力显现基本规律
生产技术科
唐 猛
采场矿山压力显现基本规律
第一节
第二节
概
述
老顶的初次来压
第三节
第四节
老顶的周期来压
顶板压力的估算
第五节
第六节
回采工作面前后支承压力分布
影响采场矿山压力显现的主要因素
第一节
概
述
回采工作面常见的矿山压力现象：
一、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。
图4-11 回采工作面的顶板压力
(1)直接顶载荷Q1
Q1＝∑h· L1· γ
∑h－直接顶厚度； L1－悬顶距； γ－容重。 单位面积上载荷（支护强度）：
q1=Q1/L
当L1＝L，q= ∑h·γ
(2)老顶载荷Q2 采用直接顶载荷的倍数估算老顶的载荷。
p q1 q2 n h
但采深增大对采场矿压显现影响并不显著，只是煤 壁片帮现象将加剧。这是由于老顶岩层形成的“ 砌体梁 ” 大结构对采场支护“小结构”起到了保护作用。采深对 “砌体梁”结构的稳定性影响不大。
四、煤层倾角的影响
图4-23 采空区冒落矸石滑移及其造成的后果
四、煤层倾角的影响
①工作面沿倾斜方向向下推进时（俯采工作面）
Q A＋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而引起“砌体梁”结构 的周期性失稳而引起的顶板来压现象称为采场周期 来压。 周期来压的主要表现形式是：顶板下沉速度急剧 增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷普遍增加；有 时还可能引起煤壁片帮、顶板台阶下沉、支柱折损， 甚至工作面冒顶事故。
矿山压力与岩层控制
采动在煤或岩层中开掘巷道和进行回采工作称为对煤（或岩）层的“采动”。
采动空间采动后，在煤（或岩）层中形成的空间称为“采动空间”。
围岩采动空间周围岩体，包括图2.1中所示的顶板（T），底板（D）及两帮（B）岩层，统称为“围岩”。
1直接顶直接顶是指在老塘（采空区）内已跨落，在采场内由支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在采场推进方向上不能始终保持水平力的传递。
2基本顶是指运动时对采场矿压显现有明显影响的传递岩梁的总合。
在初次来压后，是一组在推进方向上能始终传递水平力的不等高裂隙梁。
3传递岩梁把每一组同时运动（或近似同时运动）的岩层看成一个运动的整体初次来压采场各岩层初次运动在采场的压力显现称为初次来压。
周期来压岩层周期性运动在采场的矿压显现称为采场周期来压。
矿山压力采动后作用于岩层边界上或存在于岩层之中，促使围岩向已采空间的运动的力。
（即采动后促使围岩运动的力）矿山压力显现采动后，在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象，称为“矿山压力显现”。
矿山压力显现的基本形式包括围岩的明显运动与支架受力等两个方面。
初次来压采场各岩层初次运动在采场的压力显现支承压力煤层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用在煤层、岩层和矸石上的垂直4压力。
支承压力显现在支承压力作用下发生煤层压缩和破坏，相应部位的顶底板相对移动以及支架受力变形等现象统称为支承压力的显现。
直接顶初次垮落当直接顶跨落高度达到1m以上、跨落长度达工作面长度一半以上时，就叫做直接顶初次垮落。
扩容如果应力接近这一极限，则巷道周边附近岩体的体积随应力增加而增加，产生“扩容”现象。
此后，如果“扩容”情况得不到控制，围岩周边将遭到破坏。
围岩中的应力将再次重新分布，应力范围扩大和应力高峰向深部转移等（二次重新分布），围岩的一部分进入塑性状态应力分布。
钻屑法钻屑法是通过在煤层中钻小直径钻孔（直径42-50mm），根据钻孔时在不同深度排除的煤量及其变化规律以及有关动力现象判断冲击危险的一种方法。
矿山压力与岩层控制
矿山压力：地下岩体在受到开挖以前，原岩应力处于平衡状态。
开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原始的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，直至形成新的平衡状态。
这种由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力定义为矿山压力，在相关学科中也称为二次应力或工程扰动力。
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，以及在岩体中产生的动力现象。
这些由于矿山压力作用使巷道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。
（1）岩石：岩石是组成地壳的基本物质，有各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而成。
为于自然状态下的岩体有所区别，多数岩石力学文献中，岩石是从岩体中取出的、尺寸不大的块状物质，有时又称为岩块。
原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。
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后的切向应力增高部分称为支承压力。
回采工作面（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称为回采工作面或简称采场。
顶板（上覆岩层）：赋存在岩层之上的岩层称为顶板或称为上覆岩层。
底板：位于煤层下方的岩层称为底板。
老顶：通常把位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。
一般是由砂岩、石灰岩及砂砾岩等岩层组成。
（65）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。
直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落,回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大,当达到其极限垮距时开始垮落。
直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。
（70）顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。
《矿山压力及岩层控制》绪论
§1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾
几种主要矿山压力假说 ⑴掩护“拱”假说 ✓ ⑵掩护“梁”假说 ✓ ⑶铰接岩块假说 ✓ ⑷砌体梁假说 ✓
P22
§1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾
相关理论
⑴关键层理论
判别依据：
变形、破断特征
关键层：在岩体活动中起主要控制作用的岩层
特征
①几何特征—厚度较大
②“预生裂隙梁”假说
高应力区
假塑性变形区
低应力区
12
3
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
σ1
σ3
σ3
σ1
P16
§1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾
⑴掩护“拱”假说
✓ ⑵掩护“梁”假说
✓ ⑶铰接岩块假说
用冒落法管理顶板的采场， 支架上的压力显现是由两 部分岩层的运动所决定的。
P17
§1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾
⑶铰接岩块假说
②岩性特性—较为坚硬（弹性模量较大、强度较高）
③变形特征—同步协调
④破断特征—大范围岩层移动
⑤支承特征—破坏前 “板”（或 “梁”）作为承载主体， 断裂后砌体梁结构作为承载主体。
P23
§1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾
⑴关键层理论 ✓ ⑵以岩层运动为中心的矿山压力理论
核心要点 ①强调“矿山压力”及“矿山压力显现” 的差别和联系。
《矿山压力与岩层控制》之第一章
绪论
山东科技大学资环学院 资源工程系
➢本章提要
• 课题研究的主要任务 • 主要的矿山压力假说
➢本章特点 • 有较多的基本概念
• 有较多的矿山压力假说
➢学习难点 • 几种主要矿山压力假说的区别
• 了解本课程矿山压力研究的特点
《矿山压力及岩层控制》教案
《矿山压力及岩层控制》教案教案：矿山压力及岩层控制一、教学目标：1.了解矿山压力对矿山岩层稳定性的影响；2.掌握矿山压力的测量和岩层控制的方法；3.初步了解矿山压力及岩层控制的相关理论知识。
二、教学内容：1.矿山压力的概念和类型；2.矿山压力测量的方法；3.岩层控制的方法和措施；4.矿山压力及岩层控制理论知识的介绍。
三、教学过程：第一节：矿山压力的概念和类型（20分钟）1.引入矿山压力的概念和意义；2.介绍矿山压力的分类和影响因素；3.讲解不同类型矿山压力的特点和应对方法。
第二节：矿山压力测量的方法（30分钟）1.介绍矿山压力测量的基本原理；2.教学矿山压力测量的仪器和设备；3.演示如何进行矿山压力测量。
第三节：岩层控制的方法和措施（40分钟）1.介绍岩层控制的基本原理；2.讲解岩层控制方法：预应力锚杆支护、钢支架支护等；3.介绍岩层控制措施：控制岩层索敌、防治岩爆等。
第四节：矿山压力及岩层控制理论知识介绍（50分钟）1.介绍矿山压力与岩层控制的相关理论知识；3.总结矿山压力及岩层控制的关键要点。
四、教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解和演示，向学生传授相关知识；2.实践法：通过实际操作和测量，让学生亲自实践并掌握操作技巧；3.讨论法：通过提问和讨论，激发学生的思考和学习兴趣；4.案例分析法：通过研究实际案例，让学生掌握解决问题的方法和技巧。
五、教学评估：1.课堂小测：通过选择题和简答题考察学生对于矿山压力及岩层控制的基本概念和方法的掌握程度；2.论文写作：布置论文写作任务，要求学生选择一个实际的矿山压力及岩层控制问题进行研究，并撰写一篇2000字以上的论文。
六、教学资源：1.教材：《矿山压力及岩层控制》教材；2.仪器设备：矿山压力测量仪器、岩层控制设备；3.多媒体：投影仪、电脑、PPT等。
七、教学反思：通过本次教学，学生可以初步了解矿山压力对矿山岩层稳定性的影响，掌握矿山压力的测量和岩层控制的方法，并了解矿山压力及岩层控制的相关理论知识。
矿山压力及岩层控制
支架受力支 支架 架压 变折 形（活柱下缩）
二、矿山压力显现的条件
——围岩稳定与破坏的条件
1、围岩破坏的条件
1 2c cos
两帮岩体不发生剪切破坏的条件：
1 sin
其中 1 k H
则两帮岩体处于稳定状态时的采深（不支护）
H 2C cos (1 sin) K
例: 两帮岩体力学参数为：ψ=25° ， C=3MPa，k=2.5 ，
三、矿压显现的相对性 由于围岩的运动受压力的大小、方向、边界以及
自身的强度极限等限制，加之支架对围岩运动的抵抗， 矿压显现不可能在任何压力存在的条件下显现出来， 即是相对的。
（一）巷道围岩运动的相对性
由于围岩承受的压力大小、自身强度、受力状况等不同，运动的 发展程度也不相同。 1、开采深度越浅，与采深有关的支承压力越大。
150~200m以后，出现明显的塑性变形与破坏。 100~150m以上岩体处于弹性状态，变形比较小，运动相对不明显。
2、围岩的变形能力还与围岩强度有关。
高强度~低强度
3、架设支架使两帮变为三向应力状态，阻止破坏发展，维持围 岩稳定。
（二）支架受力的相对性
支架上压力显现主要取决于以下三个方面因素： 1、支架对围岩的抵抗程度。（巷道、工作面） 2、支架的力学特性（刚性、增阻、恒阻） 3、不同时间、地点（岩层运山压力与矿山压力显现的关系
1、矿山压力的存在是绝对的，而显现是相对的。 2、压力显现强烈的部位不一定是压力高峰的位置， 但对某一点是相关的（例:煤壁前方值承压力与下沉两 关系）。
五、关于支护的作用问题
支架的作用在于帮助围岩稳定，把矿山压力显现 控制在要求的范围内。
锚固增加围岩内聚力，提高承载能力， 维护围岩稳定的支护类型可锚缩喷性控支制架围允侧岩许向变围力形岩，程有改度一变，定受保变力持形状围，态岩依，稳靠提定支高。架承提载供能给力围。岩
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直接顶岩层破坏离散原因
1.节理裂隙切割。 2.岩层松软，变形大离层。 3.落煤后顶板支护不及时。 4.老顶岩层平衡结构失稳，岩块回转。 5.支撑力不均衡或支架反复支撑。 6.放顶撤柱，动力冲击。
直接顶的离层
1.离层原因
直接顶教软，易发生弯曲变形 未及时支护或支撑力不足
直接顶的初次跨落
矿山压力及岩层控制
第三讲：采场上覆岩层活动规律
本章介绍
• 工作面的底板划分 • 矿压假说 • 直接顶稳定分析 • 老顶破断分析（梁、板） • 上覆岩层的活动规律 • 上覆岩层平衡结构
回采工作面的顶、底板划分
1.顶板
伪 顶----位于煤层之上薄而软的岩层。（0.3-0.5m） 直接顶----位于煤层或伪顶之上一层或几层围岩性质相近的岩层。 老 顶----位于煤层或直接顶之上厚而坚硬的岩层（基本顶）。
板块边界受压 地幔热对流 地球内应力
原岩应力的形成 地球心引力
地球旋转 岩浆侵入 地壳非均匀扩容
矿山压力的来源
• 自重应力 • 构造应力
自重应力
自重应力：由地心引力引起的应力场。
z H x y z
海姆公式： （1 静水压） 0.5
金尼克公式： 1-（弹性侧压理论） 0.2 - 0.3
矿山压力及岩层控制
第一讲：绪论
矿山压力的基本概念
矿山压力： 采动 采场、巷、硐支护物 力
矿压显现： 力学现象
矿山压力控制： 减轻、调节、利用、改变的方法
矿山压力对煤矿开采的意义
• 生态环境保护 • 保证安全和正常生产 • 减少资源损失 • 改善开采技术 • 提高经济效益
矿压的研究方法
• 现场实测 • 理论分析 • 物理模拟 • 数值模拟 • 工程类比
2.顶板
直接底----位于煤层之下的岩层（古土壤）。
老 底----直接底之下的岩层。
（对于反山，顶底板发生翻转的）
回采工作空间类型（依据采空区处理方法不同划分）
（a）完整空间---刀柱法或留煤柱开采； （b）自由弯曲空间---顶板缓慢下沉法（顶板塑性大）； （c）充填空间---充填法； （d）垮落空间---完全垮落法；
1.冒落区老顶支撑条件： 全部充填满回采空间
不能全部充填满回采空间 （老顶悬露，成梁式结构）
1.固定支座老顶梁式结构力学分析
（最大弯矩、最大剪切力发生在煤壁两端）
2.简支梁支座老顶结构力学分析
受弯矩作用拉断 老顶岩梁破坏形式有两种
受剪力作用剪断
老顶的板式破断：
板式结构边界支撑条件： 薄板：长150-200m 宽30m 厚2-4m
初次跨落——直接顶第一次跨落（初次放顶） (标志：跨落高度大于1-1.5，长面大于1/2面长）
初次跨落距——第一次跨落时，直接顶的跨距。 直接顶跨落距受直接顶的强度、厚度、节理裂隙影响，是描述直
接顶稳定性的综合指标。
直接顶跨落前，顶板完整性一般较好，支架载荷小，稳定性差， 初次跨落易发生大面积顶板事故。
老顶按梁式结构计算其极限跨度为：
按弯矩计算
固定梁
LLT h
2Rt q
简支梁
LLT 2h
Rt 3q
按剪力计算
LLS
4hRS 3q
LLS
4hRS 3q
结论： 对一般厚度岩层，弯矩极限跨度小于剪力极限跨度； 简支梁弯矩极限跨度小于固定梁弯矩极限跨度； （顶板岩层在固定端断裂后，随即在中间断裂）
老顶梁式结构分析
总结
原岩应力分布规律
• 三个规律 顶板活动规律
矿压显现规律 回采工作面支架与围岩的作用原理
• 两个原理
巷道支护与围岩的作用原理
• 一个方法 岩层控制方法
矿山压力及岩层控制
第二讲：原岩应力分布规律
本章介绍
• 原岩应力 • “孔”周围的应力分布 • 围岩极限平衡 • 支撑压力及其分布
原岩应力
原岩体：地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体。 原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。
当开采空间形成后，第一层岩层并非承受其上直至地表的全部岩层重量， 其上必然有一层距离较近的坚硬岩层，可将其上部岩层载荷通过本身的强度 或抵抗变形能力传递到空间两侧的实体支撑点上，而第一层岩层仅承受其上 直至第一层坚硬岩层间因弯矩施加的载荷。
回采工作面上覆岩层活动规律
老顶跨落后，其上覆岩层依次发生断裂、离层和移动，其破坏移 动的程度与与开采形成的自由空间大小有关。一般讲随时间推移，上 覆岩层移动一直波及地面。
垂 直 应 力 与 采 深 成 正 比
平 、 垂 应 力 比 值 随 采 增 加 而 减 小
回采空间周围的应力分布
不同方向临空，应力叠加； 拐角处应力集中程度高； 按临空自由面多少，应力集中程度如下关系： 孤岛大于半岛大于拐角大于单面
矿山压力的分布
矿山压力的分布
分
塑
布 的
弹 性
性
稳
状
定
状
态
顶板工作结构
1.梁式结构——将顶板视为沿工作面推进方向的梁，按梁式结构承载变 形破坏理论分析顶板破坏现象。
2.板式结构——将顶板视为一个板或经断层裂隙切割后多块板相互咬合 组成的板，按板式结构承载变形及强度理论分析顶板破坏现象。
3.顶板结构端部支撑条件： 固定支座——顶板被岩层夹持，为断裂，无自由端。 简支梁支座——顶板端部断裂或埋深较浅。（可转动）
（1）固定边界处弯矩比其他地方大； （2）顶板支撑条件下，由“四固——三简”转变时煤壁处弯矩增大； （3）板式支撑条件，最大弯矩位于工作面煤壁终端； （4）当板式结构四面临空时，最大弯矩在板中间。
3.板式结构破断过程
长边——短边——沟通——中间 （O-X型破断）
（a）
（b）
（c）：Βιβλιοθήκη 2的计算公式公式原理：
条
态
的
件
的
分
分 布
布
围岩极限平衡与支撑压力的分布
巷道（孔）应力状态两侧围岩单元体的
巷道两侧的支撑压力分布
切向应力分布：（大--小） 受力状态（单向--三向） 抗压强度：（低--高） 破坏顺序：（里--外）
围岩三区的形成
塑性区 弹性区 原始应力区
回采工作面支撑压力分布
前方移动的支撑压力远远大于后方的支撑压力 工作面承受极少量的压力
影响支撑压力的分布因素
• 回采空间尺寸及形状 • 回采空间顶板管理方法 • 顶板岩层及煤层岩性 • 采深 • 周围回采空间分布
支撑压力的分区
A减压区 B增压区 C稳压区 D极限平衡区 E弹性区
支撑压力在底板岩层中的分布
分布规律
煤体边缘附近底板产生高应力集中带 采空区下方一定范围内应力降低 多煤层同采时有应力互相干扰
矿山压力及岩层控制
第四讲：矿山压力显现规律
1.横三区、竖三区的形成
2.实测不同类型覆岩开采后的破坏情况
1.冒落带 2.裂隙带
3.工作面附近顶板移动观测曲线
4.上覆岩层随工作面推采位移路径
5.倾角与顶板位移的影响
顶板移动一般规律
➢ 岩层移动由下而上形成三带，直直地表。（冒落、裂隙、弯曲下沉） ➢ 在工作面附近顶板形成三区（煤壁支撑影响区、离层去、重新压实区） ➢ 裂隙带可形成某种平衡结构 ➢ 顶板移动在工作面前方30-40m开始(水平为主、垂直为小） ➢ 顶板（移动轨迹）位移基本垂直层面 ➢ 影响范围由下向上逐渐扩大，形状由方到园
0.25 - 0.43
构造应力
构造应力：由构造运动引起。 分为：现代构造应力和地质构造残余应力 构造应力的特点：
1.构造应力以水平应力为主。 2.构造应力分布不均匀。 3.构造应力具有方向性。 4.普遍存在于坚硬岩层中。
原岩应力的分布基本规律
• 实测铅直应力基本等于上覆岩层重量 • 水平应力普遍大于铅直应力 • 平均水平应力与铅直应力比值随深度增加而减少 • 最大水平主应力与最小水平主应力相差较大
边界支撑条件： （a）四边固支——首采工作面 （b）三固一简——一面为已采区 （c）二固二简——一面为已采区，一面为工作面采空区 （d）一固三简——三面临空，回采孤岛区域
板式结构体内弯矩分布 1.将板分为若干横纵条梁，求每条梁弯矩并考虑交叉点
挠度相等，从而求出板内弯矩分布。
2.板体内弯矩分布图
由图可见：