下载文档原格式
矿山压力与岩层控制第一章 采场顶板活动规律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. 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.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.矿山压力显现：矿山压力作用使巷道硐室周围岩体支护物发生力学现象.采场（回采工作面）：矿井下生产的现场工作地点或工作区域，直接大量采取煤炭的场所.上覆岩层：附存在煤层之上的岩层称为顶板；底板：位于煤层下方的岩层.直接顶：直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层.老顶：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.2、矿山压力控制的意义：①生态环境保护；②保证安全和正常生产；③减少资源损失；④改善开采技术；⑤提高经济效益3、采空区处理方法：刀柱法（留煤柱法）、缓慢下沉法、全部充填/局部充填法、全部垮落法.4、采场上覆岩层活动规律的假说（1）压力拱假说：工作面上部岩层由于自然平衡形成压力拱，工作面前方煤壁形成前拱脚a ，采空区矸石或充填物形成后拱脚b ，a 和b 均为应力增高区，工作面处于应力降低区。
压力拱假说对回采工作面前后的支承压力及回采工作空间处于减压范围做了解释，但并未对此拱的特性、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进行分析；（2）悬臂梁假说：工作面和采空区上方顶板可视为一端固定于岩体，另一端处于悬伸状态，当悬伸长度很长时，发生有规律的周期性折断，从而引起周期分析。
此假说解释了工作面近煤壁处顶板下沉量小，支架载荷也小，距煤壁越远两者越大，工作面前方出现的支承压力和工作面的周期来压现象；（3）铰接岩块假说：工作面上覆岩层的破坏可分为垮落带和规则移动带，规则移动带岩块相互铰合形成一条多环节的铰链，而规则地在采空区上方下沉。
该假说正确说明了上覆岩层的分带情况，并初步涉及岩层内部的力学关系及可能形成的结构，但并未对铰接岩块的平衡关系作进一步的探讨；（4）预成裂隙假说：采场上覆岩层由于受开采活动影响产生各种裂隙，因此将其视为假塑性梁。
孔隙率：是指岩石中各种裂隙和孔隙体积的总和与岩石的总体积之比。
空隙比：岩石中各种裂隙和孔隙体积的总和与组成岩石的固体矿物的实体积之比。
岩石力学：岩石材料力学与岩石工程力学的统称。
真密度：单位实体积的岩石，在温度为105-110.C下，干燥24h 后的质量。
视密度：单位体积岩石（包括孔隙）的质量。
吸水性：遇水不崩解的岩石在一定试验条件下，吸入水分的能力。
自然吸水率：岩石试件在大气压力作用下，吸入水分的质量与试件的干质量之比。
强制吸水率：岩石试件在真空或加压状态下吸入水分的质量与试件的干质量之比。
透水性：岩石能够被水透过的能力性能。
指标：渗透系数k。
渗透系数：由达西定律Q=KAI可知，单位时间内的渗水量Q与渗透面积A和水里坡度I成正比关系，渗透系数K为比例系数。
强度弱化系数：水饱和岩石试件的单轴抗压强度与干燥岩石试件的单轴抗压强度之比。
碎胀性：岩石由于破碎而引起体积增加的性质。
弹性：将使岩石产生变形的载荷卸载后，变形能够完全恢复的性质。
这种可恢复的变形称为弹性变形。
完全弹性：加载和卸载过程中，应力和应变之间保持者唯一的对应关系。
弹性后效：在弹性范围内外力不增加而弹性变形随时间的增加而缓慢增长；或者当外力停止作用后，部分变形立即恢复，圣域部分随时间增加而缓慢恢复直至完全恢复。
全程曲线：把能够反映岩石试件在破裂前后全过程的应力-应变曲线称为全程应力-应变曲线。
泊松比：在单轴压缩条件下，岩石试件在纵向缩短的同时，会产生横向膨胀。
在弹性范围内，通常把这种横向应变和纵向应变之比称为泊松比。
体积应变：岩石试件受单轴压缩时，在产生纵向压缩和横向膨胀的同时，还始终伴有体积的改变，通常把岩石体积的该变量与原体积之比称为体积应变。
扩容：岩石在塑性阶段表现出的体积膨胀现象又称为剪账现象。
强度：材料受理是能够抵抗破坏的能力。
岩石的5个强度指标：1.单轴抗压强度：时间在承受轴向压缩且达到破坏时的极限应力值。
2.单轴抗拉强度：时间在承受轴向拉伸且达到破坏时的极限应力值。
煤矿顶板事故防治知识点全整理矿井顶板事故防治顶板事故是煤矿生产的主要灾害之一，是指在地下采煤过程中，顶板意外冒落造成人员伤亡、设备损坏、生产中止等的事故。
顶板事故按冒顶范围分局部冒顶和大型冒顶；按力学原因分为压垮冒顶、漏冒型冒顶和推垮型冒顶。
采取局部冒顶的原因、预兆及防治1采取局部冒顶的原因采场局部冒顶常发生在上下出口、煤壁线、放顶线、地质构造处及采煤机附近。
其原因主要有：1）采空区顶板支撑不好，悬顶面积过大。
2）顶板中存在断层、裂隙、层理等地质构造，将顶板切割成不连续的岩块，回柱后岩块失稳，推倒支柱造成冒顶。
3）回柱操作顺序不合理。
4）工作面支护质量不好，支护密度不够、出撑力低、迎山角不合理等。
5）在遇见未预见的地质构造时，没及时采取措施。
6）工作面上、下出口连接风巷和运输巷，控顶面积大。
两巷掘进时经受压力重新分布的影响，同时由于巷道初撑力一般较小，使直接顶下沉、松动甚至破坏；特别是在工作面超前支撑压力作用下，顶板大量下沉，又在移动设备时反复支撑顶板，结果造成顶板更加破碎。
如果又有老顶来压影响，工作面上、下出口更易冒落。
7）煤壁线附近易形成“人字”“锅底”“升斗”等劈理，有游离岩块、易冒落。
2采场局部冒顶的预兆1）发出响声。
岩层下沉断裂，顶板压力急剧增大时，木支架有劈裂声；金属支柱活柱下缩，支柱钻底严重都可能发出响声。
2）掉碴。
3）煤体压酥，片帮煤增多。
4）顶板裂隙增多，裂缝变大。
5）顶板出现离层。
6）漏顶。
7）瓦斯涌出量突然增大。
8）顶板淋水明显增加。
3采场局部冒顶的主要预防措施1）防止煤壁附近冒顶，应及时支护悬露顶板，加强敲帮问顶。
2）炮采时合理布置炮眼，控制药量，避免崩倒支架。
3）防止两出口冒顶时，首先支架必须有足够强度，其次系统应具有一定阻力，防止老顶来压时推倒支架。
4）防止放顶线附近局部冒顶，要加强地质及观察工作，在大块岩石范围内加强支护，必要时用木支架代替单体金属支架。
5）随时注意地质构造的变化，采取相应措施。
顶板事故的防治1、采场顶板事故的防治1）、局部冒顶事故的防治（1）、靠煤壁附近的局部冒顶局部冒顶的原因有三种，第一是直接顶被密集裂隙切割，形成了游离岩块；第二是采高过大，在老顶来压期间，宽壁片帮，扩大了无支护空间；第三是放顶煤开采，顶煤破碎。
单体支柱工作面预防靠近煤壁附近局部冒顶折措施是：！采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂交错顶梁支架，正倒悬臂错梁直线支架等，并使端面距不大于200毫米，还应提高支柱的初撑力，以使端面冒高不超过200毫米。
此外，在金属网下，还可以采用长钢梁对栅迈步支架。
在架设支架前还必须敲帮问顶，发防止掉岩块伤人。
！炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架。
！尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交，避免煤层片帮。
煤层一旦片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。
综采工作面的局部冒顶，主要是发生在靠近煤壁附近的漏冒型冒顶。
其预防措施为：！支架设计上，采用长侧护板，整体顶梁，内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撑力。
工艺操作上，采煤机过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架，顶梁的俯视角不不超过7度。
当碎顶范围较大时，则应对破碎直接顶注入树脂类粘结剂使其固化。
（2）、采场两端的局部冒顶为预防采场两端发生漏冒，可在机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护，每对抬棚随机头机尾的推移迈步前移；或在机头机尾处采用双楔铰接顶梁支护（一般铰接顶梁，加上楔子后，不能向下弯，但能向上弯，双楔铰接顶梁则向下向上均不能弯）。
在工作面巷道相连处，宜用一对抬棚迈步前移，托住原巷道支架的棚梁。
此外，在采场两端还可以采用十字铰接顶梁支护系统以防冒顶。
在超前工作面10米以内，巷道支架应加双中心柱，超前工作面10~20米，巷道支架应加单中心柱以预防冒顶。
综采时，如果工作面两端没有应用端头支架，则在工作面与巷道相连处，需用一对迈步抬棚。
此外，超前工作面20米内的巷道支架也应以中心柱加强。
