采场支承压力分布.
采掘每日一题
掘进专业采煤专业1、采煤工作面事故多发区主要有哪些？答：上、下安全出口，上、下端头，煤壁区，回柱放顶区2、工作面单体液压支柱柱径为100毫米的，其初撑力不得小于多少千牛？答：90千牛3、当单体支柱钻底量超过多少毫米时，必须穿铁鞋？答：100毫米4、随着煤层倾角的增加，顶板下沉量有什么变化？答：变小5、斜巷支设的支架必须向上迎一个进风巷和回风巷角度，迎山角一般等于巷道倾角的多少？答：1/6-1/8。
7、为全矿井、一个水平或两个以上的采区服务的巷道称为什么巷道？答：开拓巷道8、采煤工作面遇顶底板松软或破碎、过断层、过老空、过煤柱或冒顶区以及托伪顶开采时，必须。
答：制定安全措施。
9、采煤工作面安装净化水幕应距工作面上下出口不超过多少米？答： 30米10、采高越大的工作面矿压显现会发生什么情况？答：越严重11、采掘工作面的温度不得超过多少度？答：26℃12、采掘工作面的空气温度超过多少度时，必须停止工作？答：30℃13、上盘相对下降，下盘相对上升的断层叫什么断层？答：正断层14、常见顶板事故中，煤壁由支承压力作用，被压酥的过程叫什么？答：片帮15、锚喷支护在支护时有什么特性？答：保护围岩的完整性、稳定性，积极控制围岩的力学形态变化16、一个采区内同一煤层的一翼最多只能布置几个回采工作面同时作业。
答：117、一个采区内同一煤层的～翼最多只能布置几个掘进工作面同时作业。
答：2个18、采煤工作面回采结束后，必须在多少天内进行永久封闭。
答：45天19、采掘工作面回风巷中瓦斯浓度超过多少时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。
答：1.0%20、采煤工作面两道出口20m范围内，必须有多少米以上的人行道。
答：0.7m21、《煤矿安全规程》规定采掘工作面应实行什么通风。
答：独立通风22、中厚煤层工作面伞檐长度1米以下时，其最大突出部分不得超过多少毫米？答：250mm23、中厚煤层工作面伞檐长度超过1米时，其最大突出部分不得超过多少毫米？答：200mm24、整体移溜对，弯曲部分的长度不得小于多少米？答：15米25、单体液压支柱的工作特性是什么式的。
采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化
采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化樊卫阁，王庆路，王伟(兖州煤业股份有限公司杨村煤矿，山东济宁272118)摘要:为减少采煤工作面超前支护单体使用数量和减轻劳动强度，文章采用理论力学计算和巷道围岩收敛观测的方法,对工作面超前支承压力进行了研究。
得出结论，支承压力影响范围为20m,单体支柱使用数量减少了40棵。
关键词：支承压力；超前支护；工作面；单体支柱中图分类号:TD353文献标志码:A文章编号＜1009-0797(2021)02-0150-03Analysis of advance bearing pressure and optimization of advance support in coal mining faceFAN Weige,WANG Qinglu,WANG Wei(Yanzhou Coal Industry Co.,Ltd.Yangcun Coal Mine,Jining272118,China丿Abstract：In order to reduce the number of advanced support monomers used in coal mining face and reduce labor intensity,the paper uses theoretical mechanics calculation and tunnel surrounding rock convergence observation method to study the leading bearing pressure of working face.It is concluded that the influence range of supporting pressure is20m,and the number of single props is reduced by40trees. Keywords：Bearing pressure;Advanced support;working face;Single pillar0引言杨村煤矿323工作面轨道顺槽沿空侧煤柱4m,回采期间超前支承压力影响范围30m，巷道顶底板移近量500〜1200mm,两帮移近量500〜800mm,超前支护支设两排单体，支设距离30m。
第四章采场矿山压力显现基本规律
只有当老顶岩块在采空区
触矸形成反力后，其回转下
沉才会缓和和停止。
为了不使老顶沿工作面切
落，支架工作阻力应等于Q1 与Q2之和
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矿山压力与岩层控制
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第二节 老顶的初次来压
初次来压前，由于上覆岩层结构中有“梁”或“拱” 式结构存在，因此整个采空区周围的岩体可以视为一个结 构系统。这个系统的顶部是老顶岩层，四周则是直接顶和 煤柱。
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第二节 老顶的初次来压
老顶岩层初次破断后，老顶破断岩块回转下沉引起工 作面顶板急剧下沉、支架受力普遍加大、煤壁片帮的现象。
由开切眼到初次来压时工作面推进的距离称为老顶的 初次来压步距。一般情况下，老顶的初次来压步距与老顶 初次断裂的极限跨距相当。
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第三节 老顶的周期来压
梯形悬露 顶板的破 断形状
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第四节 顶板压力的估算
目前，有两种确定顶板压力的办法。
估算法：根据现有的矿山压力研究成果，对工作面可
能出现的顶板压力大小进行估算；
实测法：根据对大量工作面的实测与统计数据，确定
载荷不超过平时载荷的两倍。因此可得出下述关系
pq 1q 2n 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。
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矿山压力与岩层控制
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第四节 顶板压力的估算
取
h M K 1
大采高工作面超前支承应力分布特征分析
2021年6月第34卷第3期山西能源学院学报Journal of Shanxi Institute of EnergyJun.，2021Vol.34No.3·煤电技术研究·大采高工作面超前支承应力分布特征分析（大同煤矿集团华盛万杰煤业有限公司，山西运城043302）姚鹏飞【摘要】大采高工作面在开采时易导致巷道难支护、煤壁片帮现象，严重影响煤矿安全生产。
本文根据某矿8.5m大采高工作面实际开采情况，利用FLAC3D数值模拟软件建立数值模型，研究大采高工作面推进过程中超前支承应力分布特征。
研究表明：1）煤壁前方划分为塑性变形区、弹性应力变形区、原岩应力区，且工作面超前支承应力影响范围为50m，峰值介于9～9.7MPa；2）随着工作面的不断演化，应力峰值前移，应力集中程度上升，最大值的位置随着其不断推进发生向前移动的现象。
研究成果可为大采高煤矿的安全生产提供理论依据。
【关键词】大采高；应力分布；数值模拟【中图分类号】TD323【文献标识码】A【文章编号】2096-4102（2021）03-0006-03由于大采高工作面采高的增大，工作面周围的应力水平与普通采高相比有着很大的变化。
近年来，随着煤矿开采工作面高度的增加，采场压力剧烈显现、顶板控制难度增加，与正常工作面开采相比表现特征不同。
且大采高工作面超前支承应力大，导致工作面前方煤体裂隙发育，造成煤壁片帮，进而引发冒顶。
因此，如何保障大采高情况下采煤工作面安全高效开采成为迫在眉睫的问题。
国内许多专家对工作面开采中支承应力分布规律做了大量的研究。
武泉森研究得出：工作面超前移动支承应力区的影响范围为工作面前方35m，最大值位置位于工作面前方20～25m处。
但是在超前支承应力的范围内，直接顶与基本顶之间产生二层，这表示支柱载荷增大、锚杆受力也增加，为了增强巷道的稳定性，单体液压支柱初承力要大于8MPa。
陈轶平文中指出工作面超前支承应力大约在工作面前方35m左右位置，回采工作面前方煤体处于应力升高区，顶、底板支承应力显现相似。
采动围岩应力与控制
采动围岩应力与控制1、简述矿山压力及其控制发展简史与现状。
2、简述近水平工作面矿山压力显现的基本规律。
答：近水平工作面推进过程中的矿压显现规律如下：首先开切眼，随着工作面的推进，直接顶冒落；工作面再推进，直接顶大面积冒落，老顶产生裂隙，并形成三铰拱式平衡；工作面再推进，老顶平衡失稳，老顶垮落，对工作面形成冲击，这次冲击叫初次来压，此时工作面推进的距离是初次垮落步距。
初次来压后，工作面再推进，老顶又形成三铰拱式平衡，再推进三铰拱式平衡失稳，老顶垮落；周而复始，老顶由稳定－失稳－稳定－失稳的过程就形成了周期来压。
两次来压之间，工作面推进的距离叫周期来压步距。
3、论述影响矿山压力显现的主要因素。
答：（1）采高与控顶距：采高越大，采出的窨越大，必然导致采场上覆岩层破坏越严重。
控顶距越大，矿压显现越严重。
（2）工作面推进速度的影响：工作面推进速度越慢，矿压显现越严重。
（3）开采深度的影响：随着开采深度的增加，巷道围岩的变形与支架上承受的压力都将增加，但开采深度对采场顶板压力大小的影响并不突出。
（4）煤层倾角的影响：煤层倾角对回采工作面矿山压力显现的影响也是很大的。
随着煤层倾角的增加，顶板下沉量将逐渐小。
（5）分层开采时的矿山压力显现：开采第一分层时，矿山压力显现规律与普通单一煤层开采没有任何区别。
但当回采以下各分层时，工作面顶板就变成了在第一分层回采时冒落的岩块。
这样，破碎的顶板必然给顶板管理工作带来新的困难。
4、简述放顶煤工作面矿山压力研究的主要内容有哪些？以及其矿山压力显现的特点？答：放顶煤工作面也具有单一煤层采面的一般矿压显现规律，如初次来压、周期来压等。
但由于一次采高增大，煤炭开采对直接顶岩层和老顶的扰动范围增大，加之直接顶力学特性的变化，势必引起采面矿压显现的新特点。
（1）支承压力分布。
综放开采的支承压力分布范围大，峰值点前移。
支承压力集中系数与单一煤层开采相比没有显著变化。
综放面制成压力的分布同时受到煤层强度、煤层厚度等影响。
深部开采地压控制的研究_潘立友
矿井向深部延伸, 巷道地压大、支护困难的矛 盾突出, 巷道显现以底鼓为主。根据对深井巷道现 场 观测, 巷道底鼓现象具有以下特征: ( 1) 巷道底 鼓量大, 产生底鼓的巷道比例增加。( 2) 煤岩体蠕 变明显, 随深度增加, 巷道变形随时间变化而发展。 ( 3) 巷道底板岩体的破裂范围较大。( 4) 巷道的底 鼓受外界的扰动非常敏感。如赵各庄矿底板巷道受 动压影响, 十水平以下巷道采动影响后需返修。
Study on the separation and the broken law of top-coal in longwall top-coal caving mining —— JIA Guang -sheng etc.
T he paper analyses the influence o f cr acks on the breaking of to p-coal in longw all to p-coal caving mining . By the observ atio n in situ, the paper studies t he separ ation and bro ken law o f top-co al in differ ent distances t o the wall and different heig hts on suppor t.
工作面实测煤层深孔基点变形量和变形速度, 可获 得该工作面内应力场的范围达 15 m 以上, 较浅部 内应力场范围明显增加。
1 支承压力变化规律
1. 1 支承压力与采深的关系 根据深部开采的支承压力变化规律的有限元
模拟结果分析, 可以得到: 应力集中系数( K ) 随采 深的增加而呈减小的趋势, 煤壁前方支承压力的集 中程度降低, 支承压力峰值明显增大( 见图 1、2 所 示) 、支承压力分布规律为: 随采深的增加, 应力集 中程度减小, 而区域的宽度增加。
上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系
第三章上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系采场矿山压力研究的基本任务，一是为回采工作面顶板控制服务，解决顶板控制方案及支护选型计算等方面的问题，二是为回采工作面周围巷道矿山压力控制服务，解决巷道布置和维护方面的问题。
除直接顶外，其它岩层的运动很难在井下直接看到，但是可以通过回采工作面和采场周围巷道中比较容易观测到的顶底板位移和支架承载等压力显现，根据矿压显现，可以推断矿山压力的分布、上覆岩层运动，为采场矿山压力控制设计提供基础。
因此，“上覆岩层运动与矿山压力及其显现的关系”是“反演”和“正演”岩层运动及其运动结果的理论基础。
第一节矿山压力与矿山压力显现[2]正确地建立“矿山压力”及“矿山压力显现”的基本概念，弄清它们之间的联系及区别，是正确进行矿山压力控制研究和实践的基础。
一、矿山压力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”。
采动后在煤（或岩）层中形成的空间称为“采动空间”。
采动空间周围岩体（包括顶板、底板及两帮的岩层），统称为“围岩”。
煤及岩层采动前，一般都在覆盖重力、构造运动作用力等作用下，处于三向受力的原始平衡状态。
煤及岩层采动后，由于支承条件的改变，其原始平衡即遭破坏，各岩层边界上的作用力及分布在各点的应力（包括大小及方向）随之改变。
采动后重新分布于围岩各个层面边界上的力及岩层中各点的应力将促使该部分岩体产生变形或遭到破坏，从而向已采空间运动。
采动后作用于岩层边界上或存在于岩层之中的这种促使围岩向已采空间运动的力（采动后促使围岩运动的力），称为矿山压力。
二、矿山压力显现（一）矿山压力显现的概念采动后，在矿山压力的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”。
（二）矿山压力与矿山压力显现间的关系[2]研究与实践充分证明，矿山压力的存在是客观的、绝对的，它存在于采动空间的周围岩体中。
但矿山压力显现则是相对的、有条件的，它是矿山压力作用的结果。
采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化
采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化摘要：随着煤矿开采深度的增加，煤炭资源开采作业面临的地质环境越来越复杂，尤其是破碎顶板巷道的开挖和支护。
然而，原有的巷道支护技术已经不能满足深基坑（矿井）支护的需要，威胁着开挖(施工)作业的安全。
鉴于此，探索有针对性的支撑技术具有重要意义。
主要分析了采煤工作面超前支护压力的分析和超前支护的优化。
关键词：支承压力；超前支护；工作面；单体支柱引言在煤矿深部开采中，选择合理的矿山支持方法是确保安全生产的前提，其中还应考虑到地质条件和施工因素，并应根据沉陷原则选择合理的支持方法。
1、煤矿巷道支护的重要性随着国家的持续发展，工业水平显着提高，煤炭工业作为重工业的重要组成部分的发展，对工业发展产生了重大影响，从而影响了国家整个经济的发展速度和水平。
煤矿安全是一个主要关切问题。
近年来，煤矿倒塌等危险事故司空见惯。
如果不消除对采矿环境的安全风险，如果工人的安全得不到保障，人民和财产的安全将受到严重威胁，在某些情况下，国家的经济发展将受到严重损害。
随着我国人民生活水平的提高，人们的安全意识也在提高，许多工业精英正在努力寻找措施来改善矿山的安全，而矿山的建设是直接影响到总体安全的一个重要因素。
在地质安全方面，经验丰富的设计人员制定了一系列措施，不仅通过审查地质的地理位置和地质状况，而且通过改进工作，查明和处理采矿前的潜在风险，以查明和减少安全风险。
2、采煤工作面巷道掘进变形特征及影响因素分析本文研究的工作面自施工以来，行车道发生了严重变形，为了正确理解工作面变形，在其顶板采用“十字布点”的方式对顶板和两帮的移近量进行监。
对监测数据进行分析后，可总结出工作面变形特征如下:①工作面巷道顶板出现不同程度的煤层脱落；巷道顶板所采用的支护锚杆被拉断且钢带也被拉断，其中有一部分钢丝网被完全破坏。
其中，针对顶板下沉掉包严重的位置采用木垛的方法进行强化支护，但最终效果不明显。
②整个巷道工作面的底鼓现象较为严重，底鼓量最大可达1500mm。
标准版《矿山压力与压力控制》课后习题答案
矿山压力与压力控制习题第0章绪论1、顶板事故频繁发生的基本原因是什么?答：顶板事故频繁发生的基本原因是：（1）没有很好地研究和掌握各个具体煤层需要控制的岩层范围及其运动的规律（包括运动发生的时间和条件等），顶板控制设计缺少基础；2）没有深入地研究和掌握各种类型支架的特性，特别是在生产现场所能达到的实际支撑能力。
没有解决好针对具体煤层条件选好和用好支护手段方面的问题；3）没有更好地揭示支架与顶板运动间的关系，达到正确合理的选择控制方案。
2、矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么?答、矿山压力与岩层控制研究的主要任务为：（1）研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力（包括应力大小及方向等）及其发展变化的规律。
该应力的存在和变化是煤及岩层变形、破坏和位移的根源，也是采场及周围巷道支架上压力显现的条件。
搞清分布在煤层及各个岩层上的应力状况，揭示它们随采场推进及岩层运动而变化的规律，是采场矿山压力研究的重点。
（2）研究采场支架上显现的压力及其控制方法。
包括压力的来源、压力大小及与上覆岩层运动间的关系、正确的控制设计方法等。
（3）研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。
包括不同时间开掘的巷道压力的来源、巷道支架上显现的压力大小及其影响因素、以及支架与围岩运动间的关系等。
（4）控制采动岩层活动的主要因素分析。
从十分复杂的采动岩层活动中建立采动岩层的结构力学模型，从而展开对采场顶板矿压、采场突水、岩层移动及地表沉陷规律等进行系统描述。
（5）深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。
3、矿山压力与岩层控制研究历史上主要存在几种假说？并叙述各假说的内容及优缺点？答：（1）掩护“拱”假说掩护拱假说的基本观点是：①采动形成的工作空间是在一种“拱”的结构掩护之下；② “拱”结构承担上覆岩层的重量，通过拱脚传递到煤层及岩体上的压力及由此在煤及岩体中形成的应力，是煤及岩层破坏的原因，也是“拱”结构本身向外扩展的条件；③采场空间的支护仅承受拱内已破坏岩层的岩重，支架是在由“拱”的结构尺寸所圈定的破碎岩石荷重下工作—即在一定的载荷条件下工作，支架上显现的压力大小与支架本身的力学特性无关。
采场矿山压力显现.
1）“给定变形”工作状态 特点：（1）岩梁运动稳定时的位置状态（即位态）由岩梁 的强度及梁端支承情况决定。 （2）支架只能在一定范围内降低岩梁运动速度，但不能阻 止岩梁运动。 （3）支架作用力与顶板作用力之间关系： Qi>Ri 或 Qi>Pi×LR 其中： Ri——沿倾斜每米支架阻力； Pi——采场支架平均阻力。 二者之间没有直接的关系方程。 此状态下岩梁运动最终状态的采场顶板下沉量为：运动参数mE、C等条件下。 此表达式对应称为极限位态方程式，KA称为极限位态常数。 表达了岩梁处于最低位态时（或接近最低位态时）给支架的 作用力。
2）间接表达式（相对位态常数） 用岩梁在某一位态△h0时实测所得采场支架承载值P0代入 位态方程式反推出。 位态△h0时，岩梁跨度为L0，此时的位态常数为K0，则
1、第一阶段：上下两侧煤壁边缘处于弹性状态。 两个方向上的压力高峰始终在煤壁上，峰值随推进步距增 加而增加。 2、第二阶段：煤壁边缘破坏，部分进入塑性状态。图中2位置。 煤壁破坏，压力高峰前移，压力分布形成弹性和塑性两个 区域。（此阶段塑性区的形成及扩展都首先从推进方向开始， 然后随着“板”的作用力向两侧转移，导致两侧塑性区形成。） 3、第三阶段：顶板在煤壁深部断裂，支承压力分布形成内外两 个应力场，随工作面的继续推进，内外应力场的峰值将呈背向 发展。
（二）走向（推进方向）与两侧支承压力分布发展规律的关系 1、两个方向上单一弹性分布存在的时间，即塑性区及出现塑 性区时工作面推进的位置都相同。 2、尽管老顶断裂在两个方向上略有先后，但其发展进程和出 现的时间却是同步的。（任何方向超前支承压力显现都可 以作为顶板来压的依据） 3、与推进方向相比的最大差距 （1）侧向不存在内应力场分布范围收缩的情况，外应力场 的扩展是通过内应力场扩展和煤层再度压缩破坏而实现的。 （2）老顶中每一“岩板”运动的影响，对于任意部位来说 都 只有一次。（有助于更准确确定老顶岩梁数目及有关运动参 数）。
矿山压力及其控制复习重点
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。
老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳(变形失稳)，有时可能伴随滑落失稳，从而导致工作面顶板的急剧下沉。
此时，工作面支架呈现受力普遍加大现象，即称为老顶的初次来压。
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之为工作面顶板的周期来压。
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称为关键层。
沿空留巷：如果通过加强支护或采用其他有效方法，将相邻区段巷道保留下来，供本区段工作面回采时使用的巷道，称为沿空留巷。
沿空掘巷：巷道一侧为煤体，另一侧为采空区，如果采空区一侧采动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为沿空掘巷。
煤矿动压现象：煤矿开采过程中，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。
冲击矿压：冲击矿压是聚积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，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，部分巷道垮落破坏等。
冲击能量指数：在单轴压缩状态下，煤样全“应力一应变”曲线峰值c前所积聚的变形能Es与峰值后所消耗的变形能Ex之比值。
弹性能量指数：在单轴压缩状态下，煤样破坏前所积聚的变形能与产生塑性变形所消耗的能量的比值。
动态破坏时间：在常规单轴压缩试验条件下，煤样从限载荷到完全破坏所经历的时间。
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称为矿山压力。
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，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均叫做矿山压力控制。
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。
采矿工程面试专业知识
采矿工程面试专业知识概念解释1.煤田：在地质历史发展过程中，有含炭物质沉积形成的大面积含煤地带，称为煤田。
2.水平开采：将设有井底车场，阶段运输大巷并且负担全阶段运输任务的水平，称开采水平。
3.分层分采：在一个区段围，采完一个分层后待顶板垮落稳定后，再掘进区段水平巷开采下一分层，称为分层分采。
4.房式采煤法：只开煤房，不回收煤柱，留设房间煤柱支承上覆岩层的开采法。
5.辅助水平：辅助水平设有阶段大巷，担负辅助水平的运输，通风，排水等任务，但不设井底车场，大巷运出的煤需下运到开采水平，经开采水平的井底车场再运至地面。
6.掘进率：生产矿井在一定时期每产一万吨煤所需要掘进的生产巷道总进尺数和开拓总进尺数。
7.井底车场：连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和井筒提升两个生产环节的枢纽。
8."三下一上"开采：指的是在建筑物下，铁路下，水体下和承压含水层上的煤层的开采。
9.充分开采：地表最大下沉值不再随采空区尺寸增大而增加的开采状态称充分开采。
10.井田：划分给一个矿井或露天矿开采的那一部分煤田称为井田（矿田）11.期来压步距：两次期来压工作面之间的距离。
12.门：与地面不直接相通的水平巷道，其长轴线与煤层直交或斜交的岩平巷。
13.井型：矿井生产能力通常指矿井设计的年生产能力，亦称井型。
14.上山：指在开采水平以上沿倾斜向向上的巷道。
15.开切眼：形成初始采场的巷道。
16.回采工艺：在采煤工作面按照一定顺序完成各项工序的法及其配合17.井田围：是指井田沿煤层走向的长度和倾斜向的水平投影宽度。
18.阶段：在井田围，沿着煤层倾斜向，按一定标高把煤层划分为若干个具有独立生产系统的长条，每个长条叫一个阶段。
19.采区：在阶段沿走向把阶段划分为若干具有独立生产系统的块，每一块为一个系统。
带区式：在阶段沿煤层走向划分为若干个具有独立生产系统的带区，每个带区布置若干个倾斜分带，分带布置一个采煤工作面。
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
2、4采场矿山压力显现规律-随堂测验
“采场矿山压力显现基本规律”随堂测验题一、名词解释1、矿山压力显现由于矿山压力作用，使巷道或采场周围煤岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现，如顶板下沉和底板臌起、巷道变形、煤壁片帮或煤岩体突然抛出等现象。
（需列举出2-3种具体现象，否则扣除0.5分）2、初次来压基本顶（老顶）悬露达到极限跨距发生初次断裂，断裂的基本顶岩块回转下沉，从而导致工作面顶板急剧下沉和支架阻力普遍增大现象，称为基本顶（老顶）初次来压。
3、周期来压基本顶岩层的周期性破断过程中由于“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。
（1.5分）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。
（0.5分）4、来压动载系数基本顶来压时支架载荷与平时非来压时载荷的比值（1.5分），它反映了基本顶来压的强烈程度（0.5分）。
5、支承压力在岩体内部开掘巷道后，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。
（体现出切向应力概念可得1.5分）6、支承压力集中系数支承压力峰值与原岩应力的比值称为支承压力集中系数。
二、简答题1、试分析工作面周期来压的形成原因。
在基本顶初次破断后，随工作面推进基本顶将发生周期性破断和回转下沉，引起顶板下沉的急剧增大和支架工作阻力的明显增加，破断岩块形成的“砌体梁”结构也因此将经历“稳定-失稳-再稳定”的周期性变化，这就是引起工作面周期来压的原因。
2、简述工作面前后支承压力分布规律。
一般而言，工作面前后支承压力分布规律如下图所示。
工作面前方一定范围（如30-50m）内形成超出原岩应力的支承压力，称为应力增高区（增压区），在工作面及后方一定范围内支承压力小于原岩应力，形成应力降低区（减压区），在采空区一定距离后应力逐步恢复为原岩应力，称为应力恢复区（稳压区）。
浅埋厚煤层综放工作面支承压力分布特征分析
浅埋厚煤层综放工作面支承压力分布特征分析【摘要】本文对浅埋厚煤层综放工作面支承压力分布特征进行了深入分析。
首先介绍了研究背景和研究目的，然后详细阐述了支承压力分布特征分析方法和浅埋厚煤层综放工作面地质条件分析。
接着对支承压力分布特征进行了具体分析，并探讨了影响因素和改善对策。
结论部分总结了支承压力分布特征，展望了研究的未来发展方向。
通过本文的研究，可以更好地了解浅埋厚煤层综放工作面支承压力分布特征的规律性，有助于提高工作面的支撑稳定性和安全性，为相关领域的工程实践提供科学参考。
【关键词】浅埋厚煤层综放工作面、支承压力、分布特征、地质条件、影响因素、改善对策、总结、展望1. 引言1.1 研究背景浅埋厚煤层综放工作面是指埋深较浅、煤层厚度较大的煤矿开采工作面，是目前煤矿开采中比较常见的一种煤层开采方式。
随着煤矿深部资源逐渐枯竭，浅埋厚煤层成为了煤矿开采的重要对象。
在浅埋厚煤层综放工作面的开采过程中，支承压力是一个非常重要的参数，其分布特征直接影响着工作面的安全生产。
目前关于浅埋厚煤层综放工作面支承压力分布特征的研究还比较有限，尤其是对其影响因素和改善对策的探讨较少。
通过对浅埋厚煤层综放工作面支承压力分布特征进行系统的分析和研究，可以为工程实践提供重要的理论指导和技术支持。
本文旨在通过对支承压力分布特征的分析，探究其在浅埋厚煤层综放工作面的作用机制，为提高工作面的安全性和效益性提供理论依据和技术支持。
1.2 研究目的本研究旨在分析浅埋厚煤层综放工作面支承压力分布特征，探讨支承压力分布的影响因素，提出改善对策。
具体目的包括：1. 确定浅埋厚煤层综放工作面支承压力分布特征的规律，为该类工作面的支护设计提供科学依据；2. 分析支承压力分布特征的影响因素，揭示支撑结构的受力机理，为支护结构的改进提供理论支持；3. 研究支承压力分布特征的改善对策，探讨如何在保证安全生产的前提下提高工作面的生产效率；4. 总结支承压力分布特征的规律，为类似工作面及其他类似岩层的支护设计提供借鉴和参考。
煤矿开采技术——采煤工作面矿山压力基本规律
第六章采煤工作面矿山压力基本规律第一节矿山压力基本概念第二节采煤工作面围岩移动特征目的要求：1、理解矿山压力产生的根源及采煤工作面矿压显现的含义和其主要显现形式；2、了解采煤工作面围岩移动的过程及力学分析；3、掌握采煤工作面围岩移动矿压显现的特征及上覆岩层移动规律。
重点、难点和突破的方法：重点：1、采煤工作面各阶段围岩移动的矿压显现特征的原因分析；难点：１、采煤工作面围岩移动的力学分析；突破方法：1、联系采场实际，通过力学知识复习和运用相关模型直观分析讲解加以突破。
教学内容和步骤（附后）第一节矿山压力基本概念一、矿山压力的概念矿山压力就是由于井下采掘工作破坏了岩体中原岩应力平衡状态，引起应力重新分布，把存在于采掘空间周围岩体内和作用在支护物上的力称为矿山压力。
二、矿山压力来源1、自重应力2、构造应力：3、膨胀应力：遇水膨胀和温度变化与气体压力引起的应力（一）自重应力——上覆岩层重量引起的应力1、金尼克假说：σ1＝γH σ2＝σ3＝λσ1τmax＝式中:σ1——单元体所受的垂直应力 MPaσ2、σ3——单元体所受的侧向应力，MPaμ——单元体岩层的泊松比；γ——上覆岩层的平均重度，kN/m3；H——单元体距地面的深度，mλ——侧压系数τmax——单元体最大剪应力，kPa显然，μ值越大，则该单元体在垂直应力作用下产生的侧向应力也就越大。
2、海姆假说——随着开采深度的增加或由于岩性等方面的原因，使得μ＝0.5时，即：σ1＝σ2＝σ3＝γH形成所谓的静水压力状态，即岩体深部的原岩垂直应力与其上覆岩层重量成正比，侧向应力大致与垂直应力相等。
（二）构造应力——地壳构造运动在岩体内引起的内应力。
特点：1、构造引力以水平应力为主；水平应力以压应力为主；2、在构造应力场中，主应力的大小和方向可能有很大变化；两个方向的水平应力值（σ2、σ3）通常不相等；3、测定表明，水平应力大于垂直应力，即σHmax＞σHmin＞σv（4）构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍。
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• 安装时，先在孔底装入一木质垫块，将外 楔体3伸至最长，将应力计置于孔内，串接 折装杆，将应力计送到孔底，敲击拆装杆 尾端使楔体与孔壁撑紧，用手压油泵通过 三通阀将应力探头加压至5MPa左右，关闭 三通阀，拆除手压泵。
• 油枕应力计的测点布置，在开采前，从距 切眼50m~100m开始，每隔10m~20m由两 顺槽巷道向煤体钻水平孔。孔深一般 5m~10m。每个观测阶段每侧巷道内的钻孔 数不应少于3个~5个。钻孔的方向也可根据 观测需要确定。
采场支承压力分布监测方法
宁建国
• 巷道开掘的合理位置和开掘时间的选择、 底板巷道合理位置与维护等巷道矿压控制 设计，采场顶板来压预测预报等问题，其 共同点都是依据采场支承压力分布及其传 播规律，特别是煤体上支承压力高峰位置 以及内外应力场的分布范围等。 • 煤体上支承压力分布特征的监测内容为： • 1、内应力场形成前后支承压力高峰位置； • 2、支承压力影响范围； • 3、最大应力集中系数； • 4、内应力场范围和稳定时间。
• （4）超前巷道位移法 • ①原理 • 支承压力的存在是绝对的。支承压力显现是支承 压力的作用结要，其形式和程度是相对的。只有 当煤体进入塑料破坏状态后才会发生明显的显现， 支承压力显示的基本规律如图4.6所示。煤壁不出 现非弹性区，压力分布呈高峰在煤壁的负指数曲 线，相应的支承压力显现按同样的趋势分布，支 承压力与显现成正比关系；煤壁出现非弹性区后， 显现与压力的分布规律不尽相同，显现仍是一条 高峰在煤壁单调下降曲线，弹性区内显现与压力 成对应关系，非弹性区，显现与压力变化趋势相 反。
1—支撑； 2，6—导轨； 3—楔块； 4—金属弹性筒； 5—振弦；单位mm
• 其工作原理是：钻孔围岩内应力变化使金 属弹性筒受力变形，通过振弦的弦振频率 变化进行测量。钢弦长19mm，弦直径为 0.23mm，对弦的要求是均匀、弹性好、抗 疲劳性能好，为此须作严格的老化处理。 测力计安装在直径为37mm的钻孔内，依靠 楔块3紧压钻孔岩壁。使之具有一定的初始 安装应力。
• 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8m 0.4
v(mm)
0.3 0.2 0.1 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 L(m)
图4.9 支承压力显现变化
• 图4.9为实测侧向岩梁断裂（断裂线距煤壁 4.5m）后，外应力场压力显现变化。 • （1）工作面推过观测巷8m（L＝-8m）时， 6m点出现峰值，说明外应力场高峰支承压 力已自断裂线附近向前转移； • （2）当工作面推过观测巷16m（L＝-16m） 时，10m点又出现峰值，显然高峰支承压力 转移到该处。此后，压力显现下降并趋于 平稳。由此可见，沿倾向高峰支承压力距 煤壁10m左右。通过采场动态综合观测，得 到采场基本顶岩梁沿倾向运动稳定后的状 态及支承压力分布状况如图4.10所示；
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
图4.7 实测支承压力显现曲线
图4.7是实测回采巷道围岩移近的变化过程。支承压力显现范围延伸到 煤壁前方40m左右，愈靠近煤壁显现愈明显。煤壁前5m范围显现特别 强烈，为非弹性区。
• （4）侧向联络巷位移法 • 侧向联络巷位移法是在顺槽一侧设置一条 巷道监测线，如图4.8所示。观测开采前后 倾向支承压力分布状态。
图4.10 支承压力分布实测图
图4.11 实测P . H～S#6曲线
• 图4.11为实测开采上部煤层（6#煤层）时， 对下部煤层（8#煤层）工作面两侧支承压 力的影响范围（在侧向巷道中测）从各测 点的压力和下沉曲线变化可见，除P1的最 大压力为98kN外，其余各点压力和下沉都 是缓慢递增。显然，当6#煤层开采时，在 工作面两侧的影响范围对8#煤层应在17m 以内（测点Ⅰ距顺槽17m左右）。
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。
• 本节主要介绍几种现场常用的支承压力分 布特征的监测方法。
（1）钻孔液压枕法
• 该方法是利用钻孔液压枕（油枕应力计）测量 煤体的相对应力变化。 • 采用钻孔测力计测定支承压力分布特征的关键 是测力计的预紧，否则只能给出很低的压力变 化或根本测不出压力。 • 测力计的预紧一般通过楔体结构实现，
1—液压囊；2—压力表；3—外楔体；4—内楔体
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。