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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。
1、顶板压力估算常用方法1、经验估算法按照支架承受载荷的原则，可将工作面支架受力情况简化为如图所示。
即支架受力一是直接顶的载荷，二是老顶通过直接顶作用于支架的载荷。
其中，2、 从老顶形成结构的平衡关系估算此种估算法认为直接顶的载荷应由支架全部承受，而老顶岩层由于能形成结构，因此支架所承受的载荷仅是当老顶岩层结构失稳时所形成。
失稳的方式有两种，其一是滑落失稳，其二是变形失稳。
（1） 从老顶结构的滑落失稳估算顶板压力根据老顶的平衡规律，控制老顶滑落失稳时，作用于支架上的力为;，kN式中：——岩块A与B的重量及其载荷，kN；L i0——相当于B岩块（悬露的岩块）的长度，m；Q i0——相当于B岩块的重量及载荷，kN；H——老顶岩层厚度，m；δ——B岩块的下沉量，m；、——岩块的破断角与内摩擦角，（°）。
（2）由老顶破断岩块结构的变形失稳估算顶板压力很多学者认为，老顶的位移量与对支架形成的载荷呈双曲线关系，因而提出p与的乘积是常数的概念。
为此，老顶对支架的作用载荷为式中：Δh0——实测所得回采工作面顶板下沉量；Δh i——要求控制的回采工作面顶板下沉量；K0——顶板下沉量为Δh0时，老顶岩梁在控顶距范围内的作用力。
式中：m E为老顶岩梁厚度；γE为老顶岩梁的体积力；L E为老顶岩梁的跨度；L为控顶距；K T为支架承担岩梁重量的系数。
3、威尔逊估算法估算顶板压力时只考虑直接顶的形状与载荷，因为载荷作用力的位置与支架可能形成的最大反力的作用位置不一定一致，所以引入由于支架与围岩相互平衡而产生的附加力的概念。
式中：Q1、Q3、P——直接顶载荷、附加力、顶板压力；l P、l、r——直接顶载荷、附加力、顶板压力的力臂。
2、试述影响矿山压力显现的主要因素①煤层采高及回采工作面控顶距。
在一定的地质条件下，回采工作面顶板下沉量与采高及控顶距成正比。
采高越大，采出的空间越大，必然导致采场上覆岩层破坏越严重，从而矿山压力显现越严重；采高越低，顶板活动越缓和，煤壁也较为稳定。
