第六章 采煤工作面矿山压力观测

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：这些由于矿山压力作用是使巷硐周围岩体和支护物产生种种力学现象的统称矿山压力控制：所有减轻、调节、改变、和利用矿山压力作用的各种方法直接顶：一般把直接位于煤层上方一层或几层性质相近的岩层。

伪顶：在梅层直接顶之间有时存在厚度小于0.3—0,5米、极易跨落的软弱岩层。

老顶：通常把位于直接顶之上的对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层。

采空区处理办法：刀柱法，顶板缓慢下沉法，全部或局部填充法，全部跨落法。

横三区：煤避支撑区，离层区，重新压紧区；竖三带：弯曲下沉带，；裂缝带；跨落带。

直接顶初次跨落的标志：直接顶跨落高度超过1—1.5米，范围超过全功工作面长度的一半。

此时的直接顶跨距称为初次跨落距。

岩石碎胀系数：岩石破碎后，杂乱堆积，岩体的总体力学特性类似于散体。

由于由于岩层破碎后体积将产生膨胀，因此直接顶跨落后，堆积高度要大于直接顶岩层原来的厚度。

影响碎胀系数的重要因素是岩石碎后块度的大小以及其排列状态。

例如，坚硬岩层大块破断且排列整齐，因而碎胀系数较小，岩石破碎后块度较小而且排练紊乱，则碎胀系数较大。

老顶的断裂：随着弯矩的增长，老顶岩层达到强度极限时，将形成断裂。

分三张情况：1 当f<0.02时，板破断将先沿固定长边形成裂缝并延伸，在长边形成的裂缝的过程中，板中央沿Y方向将随之形成裂缝，而后导致破裂。

2 当0.02<f<0.032时，破断裂缝也沿长边延伸，短边裂缝延伸，裂缝在死角形成圆弧贯通，板中央沿Y方向裂缝延伸，板形成X型断裂。

3 f>0.032时，断裂缝也沿长边沿申，再短边裂缝延伸，再到裂缝在四角形成圆弧形贯通，四周简支的板仍然处于稳定状态，工作面继续推进导致a/b值的增加，达到简支板的极限状态，原有工作面上方板的裂缝闭合，工作面上方重新形成新的裂缝并与短边的裂缝贯穿，最终导致板的X型破断。

2024年煤矿矿压观测制度近年来，在矿压观测方面，已初步掌握采区内各工作面顶板活动特点，为及时采取相关措施提供了时间保障；同时为配合矿井安全生产标准化建设，加强矿压观测、防治工作显得十分重要，为此特制定矿山压力预测预报制度如下：一、观测范围采煤面及巷道定点观测。

二、观测内容掘进头观测内容：顶板离层观测2、采煤工作面观测内容：回采放顶煤工作面：支架工作阻力、两巷顶板下沉量；回采工作面：初次来压、老顶来压、周期来压，支柱初撑力、工作阻力、顶板下沉量；工作面及两道超前支护质量等。

观测方法1、顶板离层仪____天记录一次显现数值。

2、工作面支架初撑力、工作阻力每班检测____次。

3、工作面顶板及两道超前支护质量、煤壁片帮、单体状况每班进行正常的观测。

四、预报内容1、采煤工作面支护质量不符合下列要求的：单体液压支柱工作面支柱初掌力不小于90KN/棵，合格率达____％以上，综采工作面支架初撑力液压不小于24MPa；单体液压支柱工作面泵站的压力不小于18MPa，综采工作面泵站的压力不小于30MPa。

2、掘进工作面支护质量不符合下列要求的：锚杆支护巷道顶部锚杆锚固力不低于____吨、帮部锚杆锚固力不低于____吨，预紧力矩帮顶均不小于100N.m，巷道围岩位移控制在300mm以内，顶板离层仪安设及时，牌板内容齐全。

3、两巷超前顶板运动规律、巷道变形量等其它出现异常现象时。

五、观测制度1、严格执行班中检测、记录制度，严禁空岗、漏检。

2、原始数据记录要准确，不得随意乱改，严禁做假表。

3、监测过程中发现异常，应及时向矿调度室汇报。

六、资料整理1、技术科对每天的资料必须及时进行整理，如发现情况异常，应及时汇报有关矿领导并安排处理。

2、矿压观测人员针对所观测内容必须填写相应的《单体工作面支护质量与顶板动态监测表》、《综采放顶煤工作面支护质量与顶板动态监测表》、《顶板离层仪观测记录》2024年煤矿矿压观测制度（二）一、引言煤矿矿压是指煤矿开采过程中，由于煤层开采导致的矿山压力的增加。

《矿山压力及其控制》课程教学大纲英文名称：Mining Pressure and Strata Controling学时数：72其中实验学时数：3 课外学时数：0学分数：6适用专业：煤矿开采技术一、本课程的性质、目的和任务本课程的任务是在学习《数学》、《制图》、《工程力学》、《煤矿地质》、《井巷工程》、《采掘机械》、《煤矿开采学》等课程的基础上，系统地讲授矿山压力的基本理论、矿山压力显现规律、矿山压力控制理论和方法，矿山压力的研究方法等内容。

本课程的性质：本课程是研究地下煤矿开采过程中，回采工作面和采区巷道矿山压力的成因、显现规律、控制理论和方法的技术科学，是煤矿开采技术专业的主要专业课。

本课程的目的是：通过本课程的学习，使学生较全面的了解矿山压力理论的形成和发展，掌握回采工作面和采区巷道矿山压力的规律及控制手段和方法，从而具备选择采场、巷道支护设备和方式的能力，具备选择合理的矿井布置、开采方法、开采顺序、巷道位置的能力，并为今后从事矿山压力的研究奠定一定的基础。

课程教学目标：（一）知识目标了解岩石及围岩的基本性质，理解矿山压力的基本概念；了解岩层运动规律，了解矿山压力及其显现与上覆岩层运动的关系；了解解采煤工作面和巷道矿压的控制理论和方法；掌握巷道矿压及其显现规律；掌握采煤工作面上覆岩层移动及其矿山压力显现规律；了解影响采煤工作面矿山压力显现的主要因素；了解常用矿山压力观测仪器的原理及结构；掌握采煤工作面“三量”观测的内容及方法；了解煤矿冲击地圧发生的条件及原因。

（二）能力目标能使用常用矿压观测的仪器进行矿压观测；能进行采煤工作面顶板运动的预测预报；能进行采区巷道矿压观测；能进行矿压观测数据的分析和处理，会编写矿压观测报告；能对巷道冒顶进行预防和处理；能对采煤工作面顶板控制进行设计；能对各种条件下的采煤工作面顶板事故进行防治。

（三）思想教育目标具备辩证思维的能力；具有热爱科学、实事求是的学风和吃苦耐劳、敢于奉献、敬业爱岗的精神，具有创新意识、创新精神；加强职业道德意识和修养。

煤矿矿压观测制度范文第一章总则第一条为确保煤矿安全生产，科学应对矿井矿压风险，保障矿工身体健康，制定本制度。

第二条本制度适用于所有煤矿的矿压观测工作。

第三条矿压观测工作是指对煤矿及其井下工作面进行矿压观测，解读矿压状态，提出相应的应对措施的工作。

第四条矿压观测的目的是实时了解矿井的地质构造、地应力、岩体变形等情况，为矿山安全运营提供科学依据。

第五条矿压观测工作应遵循安全第一、预防为主、综合治理的原则。

第二章矿压观测的内容和要求第六条矿压观测工作应包括以下内容：（一）地质构造的测量和分析；（二）地应力的测量和分析；（三）矿压变形的测量和分析；（四）矿压状态的评价和预测；（五）矿压应对措施的提出。

第七条矿压观测工作应依据相关规程和标准进行，确保观测数据的准确性和可靠性。

第八条矿压观测工作应有专业的技术人员进行，具有相关的资质和经验。

第九条矿压观测应从矿井的开工前阶段开始，持续进行到矿井废弃闭井为止。

第十条矿压观测工作应与采掘和支护工作相结合，及时调整采掘和支护方案。

第三章矿压观测的组织和管理第十一条矿压观测工作由煤矿企业的安全生产部门负责组织和管理。

第十二条矿压观测工作应编制相应的工作方案和实施计划，并按照计划进行实施。

第十三条矿压观测工作应有专门的观测设备和工具，并进行定期的维护和检修。

第十四条矿压观测工作应设立专门的矿压观测组，由专业人员组成。

第十五条矿压观测组应定期进行业务培训和交流，提高观测水平和技能。

第十六条矿压观测组应建立和完善有关观测记录和资料的管理制度。

第四章矿压观测的数据和分析第十七条矿压观测的数据应进行及时的采集、记录和储存，确保数据的完整性和准确性。

第十八条矿压观测的数据应进行分析和解读，提取有用信息，为矿山安全运营提供参考。

第十九条矿压观测的数据应按照相关规定上报，并保存一定的历史数据。

第二十条矿压观测的数据应与其他监测数据进行对比和分析，防范矿灾事故的发生。

第五章矿压观测的应对措施第二十一条矿压观测结果显示矿压状态异常时，应及时采取相应的应对措施，避免事故发生。

煤矿,综采工作面矿压观测及顶板预报分析报告130408综采工作面矿压观测及顶板预报分析报告 1、矿压观测的目的和任务 1、掌握回采工作面上覆岩层运动横向和纵向的发展规律及移动概况与支架的相互关系，更好地进行老顶来压的预报，提出公道的顶板管理措施，如支护方式，支护强度，特种支护，回采工艺等等，为工作面的高产、高效安全生产创造良好的技术条件。

2、对采煤工作面支护质量进行监测，任务包括：监测平常生产进程中支架的支护质量、围岩移动概况，不安全隐患因素等，以到达安全生产可靠的目的，在保证顶板安全的条件下充分发挥综采液压支架的优势。

3、掌握巷道支架与围岩的相互关系，其任务包括提出公道的围岩松动范围，肯定公道的巷道支护型式、支护参数。

4、研究掌握采动影响和支持压力的散布规律，其任务包括肯定回采巷道的支护参数，肯定煤壁前方巷道公道的保护范围，肯定工作面的端头支护的技术措施等，以保证安全生产，提高资源的回收率，提高技术经济效果等。

2、工作面地质及开采条件 1、工作面概况作面名称 130408 盘区名称 13盘区地面标高/m 961⑴053 井下标高 775⑻00 地面的相对位置工作面位于贺家社村西北面，地表黄土丘陵区，有废旧的永胜洗煤厂、利峰尾煤浮选厂及乡村公路。

回采对地面设施的影响由于地表为黄土丘陵，有废旧的永胜洗煤厂、利峰尾煤浮选厂、乡村公路及河流，会受采动影响。

井下位置及4邻关系 130408工作面位于4#煤层103盘区，东面为本矿130407采空区，北面为本矿实体煤，西面为130409轨道巷，南面为采区回风、轨道、皮带大巷。

井上下关系见表1 煤层情况表（表2）煤层厚度（m）平均厚度（均2.6m）煤层结构简单煤层倾角/° 2⑹开采煤层 4#煤层煤种焦煤稳定程度不稳定煤层描写情况工作面构造简单，为单斜构造，煤层由东南向西南逐步变厚，煤层偏向南西，走向为：北西——南东稳定说明根据130408皮带巷及轨道巷掘进情况发现有断层现象，所以判断该工作面为不稳定煤层。

2015年1月份矿压观测总结211302工作面1月23日开始生产，截止到1月底，211302工作面机头累计推进51.2m；机尾累计推进48.6m。

工作面初次来压分布不均衡，压力分段显现，来压时顶板破碎，煤帮有破断的声音，部分支架安全阀打开。

（1）由上部测站（133#、148#、162#支架）矿压观测数据统计分析可知，上部测站顶板初次来压步距为30.6~34.3m，三支架平均初次来压步距为32.58m。

顶板来压时加权阻力为2413.12~2914.22kN，平均动载系数为1.32。

来压持续长度为0.8~5.6m，三支架平均来压持续长度2.21m。

来压期间支架下缩量增大，煤壁片帮、回采巷道变形等其他矿山压力现象并不明显，上部工作面整体状况良好。

（2）由中部测站（58#、74#、90#、109#支架）矿压观测数据统计分析可知，中部测站顶板初次来压步距为20.6~25.8m，三支架平均初次来压步距24.2m。

顶板来压时加权阻力为2526.89~3228.65kN，平均动载系数为1.36。

来压持续长度为0.8~4.8m，三支架平均来压持续长度2.46m。

来压期间支架下缩量增大，煤壁片帮、回采巷道变形等其他矿山压力现象并不明显，中部工作面整体状况良好。

（3）由下部测站（14#、27#、42#支架）矿压观测数据统计分析可知，下部测站顶板初次来压步距为28.2~32.3m，三支架来压步距平均值为30.86 m。

顶板来压时加权阻力为2283.25~3102.36kN，平均动载系数为1.70。

来压持续长度为0.4~14.2m，三支架平均来压持续2.56m。

来压期间支架下缩量增大，工作面端头煤壁略有片帮，回采巷道变形等其他矿山压力现象并不明显，下部工作面整体状况良好。

现场矿压监测表明：基本顶沿工作面倾斜方向分段来压比较明显，来压次序一般为先中部后上、下部。

上、中、下三段来压强度也有差异，下部来压比上部强烈，这主要与采空区冒落程度有关，应加强对工作面下部支架支护质量的管理。

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。

矿压观测与顶板灾害防治矿山压力研究方法1 理论研究：解析分析方法、数值分析方法、模糊分析、概率统计、随机分析、灵敏度分析、趋势分析近代数学、力学和计算机科学方法2实验室研究：岩石的物理力学性质、相似模拟3 现场观测：出现了利用红外遥感、声波、遥控、自动监测课程意义1 本课程是正确进行采矿设计、合理选择支护形式和支架类型，加强顶板管理，保证安全生产的重要一环。

2 毕业后到煤矿就业的同学编写规程、设计支护、排计划等离不开实际矿压观测数据。

否则为盲目3 继续深造的同学需要做科研工作，煤矿的科研不能只是空洞的理论。

必须以现场观测数据为基础。

为何要进行这项工作为何要不断进行矿压观测工作？煤田地质条件复杂、采煤方法多样、采矿技术进步、矿压理论和实践不断发展、不考虑现场实际矿压状况，任何理论都不能保证安全生产课程性质本课程的主要内容有：矿山压力基本概念、矿山压力观测仪器、矿山压力观测方法、矿山压力观测数据的分析与处理、采煤工作面顶板事故的防治。

可以为今后从事相关工作打好基础，同时培养分析问题、解决问题的能力。

第一章岩石及岩体的基本性质1 物理性质(密度,孔隙性,吸水性,软化性)、2 变形性质（应力－应变曲线）、3 强度特性(单轴抗压,抗拉,抗剪,三轴抗压)、4 破坏类型(拉断破坏,剪切破坏)、5 岩体性质(非均质,各向异性,非连续性)、一矿山压力矿压概念：采动后作用于围岩中和支护物上的力矿山压力的来源(自重,构造,膨胀)圆形巷道应力分布规律二矿山压力显现：概念：煤及岩层采动后，在矿山压力作用下表现出来的围岩运动与支架受力等现象3 采煤工作面上覆岩层移动规律三带直接顶与老顶厚度的确定4 采煤工作面矿压显现规律初次来压,周期来压,步距应力的“三区”影响因素（直接顶、推进速度、开采深度、采高与控顶距、倾角）第二章矿山压力观测仪器本章主要内容一机械式矿压观测仪器、二液压式矿压观测仪器、三振弦式矿压观测仪器、四矿山压力遥测仪器、五其他矿压观测仪器、矿山压力观测仪器发展的特点:由无到有、由功能单一到多项功能组合、由简陋到精致，甚至可实现遥控、监测、按其工作原理分为：机械式、液压式、振弦式、电阻应变式、声波法、光学法及其他物理方法按观测内容分为：1、采煤工作面和巷道支柱（架）工作阻力观测仪器2顶底板相对移近量和巷道围岩表面位移观测仪器3岩体内部原岩应力和附加应力观测仪器4围岩深部位移观测仪器5矿山动力现象观测仪器等机械式和液压式矿压观测仪器结构简单、工作可靠、造价较低，是矿山压力观测常用仪器。

第六章采煤工作面其它矿压观测第一节采煤工作面顶板状况统计观测顶板状况统计观测方法是60年代前西德最先提出并使用的矿压观测方法。

由于这种观测方法简单易行，生动直观，对比鲜明，不需要特殊的仪器设备，能直接客观地反映采煤工作面顶板控制效果，所以很快得到了许多国家采矿业的重视，并日益得到推广。

从70年代起，我国也开始运用这一观测方法，近年来已取得了良好的效果，成为采煤工作面矿压观测中必不可少的内容。

一、顶板状况统计观测的内容和衡量指标（一）顶板破碎度和冒落灵敏度顶板破碎度是指控顶区内，冒高超过10cm以上的顶板局部冒落面积占所观测范围内顶板面积的百分数。

该指标反映了顶板的冒落程度。

在实际应用中，为了测量上的方便，将顶板冒落面积和观测区顶板面积，简化为在具体观测剖面上的冒顶宽度和观测剖面的顶板宽度，其比值则为相应宽度的比值。

图 6-1 观测剖面示意图根据观测范围的不同，控顶区内顶板破碎度可用以下几个指标来表达：1.端面顶板破碎度（F1）端面顶板破碎度系指端面无支护空顶区范围的顶板破碎程度。

(6-1)式中a−顶梁上第一接顶点至梁前端头的距离，mb−顶梁前端至煤壁的距离，mc−煤壁片帮深度，md1−端面无支护区冒顶的宽度，ms1−端面无支护区顶板的宽度2.顶梁上方顶板破碎度（F2）顶梁上方顶板破碎度系指控顶区有支护范围内的顶板破碎程度(6-2)式中di-有支护范围内顶板冒落的宽度，(i=2,3,…)，m；S2-顶梁末端（控顶区边界）至顶梁前端第一接顶点的距离，m。

3.顶板总破碎度（F3）顶板总破碎度系指整个控顶区内的顶板破碎程度。

(6-3)式中s-控顶区顶板宽度，m。

大量的观测结果表明，端面顶板对矿山压力反映最敏感，最容易破碎，而且端面顶板的破碎程度对顶板控制和生产的影响最大。

因此端面顶板破碎度是顶板状况统计观测的重点观测研究项目特别是综采工作面，主要是端面冒顶影响生产，而顶梁上方的冒落很难观测到，因此，在实际观测中，主要观测端面顶板破碎度作为对比指标（图6-2）图6-2综采工作面顶板破碎度观测剖面以“宽度比”代替面积比存在一定的误差，但随着观测剖面（测线）的增多，这种误差会逐渐减小端面顶板破碎度（F1）和端面无支护区顶板的宽度（S1）有密切的关系。