科技信息 。矿业论坛Ｏ ＳＣ３ＥＮＣ￣＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１１年第２５期
袁店二矿首采工作面顶板运动规律研究
胡光雨 （淮北矿业股份有限公司袁店二矿安徽淮北２３３６６５）
【摘要】通过对淮北矿业集团袁店二井煤矿首采工作面的矿压观测，分析首采工作面的顶板运动规律，得到老顶周期来压时间和周期来 压步距．然后根据来压步距对直接顶和老顶进行分级，为指导采煤工作面顶板管理提供帮助，也为该矿后续．Ｙ－作面的顶板维护提供了一定的借 鉴意义。 【关键词】矿压显现规律；顶板运动；周期来压
１工程概况 工作面为袁店二矿７ 煤７：１ １首采工作面，７ １ １工作面地面标高 ２５．３—２９．５ｍ．工作面标高一５３０～３７３ ｍ，平均埋深４７８ ｉｎ。工作面上方 有农田、村庄和沟渠。无重要建筑。工作面东临ＤＦ２断层保护煤柱，西 为７：ｌ２工作面（尚未开采），北临８１采区轨道石门煤柱，南至７２１１Ｆ１０ 断层。工作面走向长度１４８ ｉｎ，倾斜长度９３９．５ ｍ。开采煤层７２＃煤层为 稳定煤层。宏观煤岩类型为半亮型煤。玻璃光泽，块状、粉末状构造，厚 度３．１ ４．１ ｍ，平均３．５９ ｍ，煤层倾角９．６ｏ １Ｏ．５ｏ，平均９．７ｏ。属厚煤层， 硬度Ｏ．３６．局部夹矸０．１～０．３ ｍ。另工作面内煤层局部受火成岩侵蚀． 煤层产状为：走向７４￣～１１００ｘ倾向３４４。～２０ｏ、倾角３￣－１６。。７２ｌ１工作面 的煤层顶底板情况如表１所示 表１ 工作面顶底板岩层情况 岩层名称 岩性 厚度㈤ 岩性特征 色一据灰色 细粒结构，层状构造， 成分石英、长石为主，有方解石脉竞 基本顶 细砂岩 ９．９６—１３．５４ 填，局部见黄铁矿晶体：老顶局部下 方为粉砂质结构，夹泥岩细条带，水 平层理发育 直接顶 泥岩 １－３２—３．８５ 婆灰色，泥质结构，块状构造，具滑 回 伪顶 煤、炭质泥岩 Ｏ一０．５２ 黑色，块状，含炭质成分较高。
采场顶板破断模型及垮落规律分析
薛熠;滕腾;王希贺;宋绪蕾
【摘 要】煤炭开采引起了上覆岩层空间结构的变化和顶板的变形破断,而采场顶板的断裂形态与采场压力密切相关,同时也对地表沉降产生较大影响.基于弹性力学薄板模型,采用位移变分法分析了顶板断裂的形成机制,根据薄板弹性理论,采用位移变分法建立了煤层顶板的力学模型,分析顶板断裂形态的形成机制,通过顶板的拉应力分布和弯矩分布得到了顶板的破坏规律.计算结果表明:顶板在初次破坏时,在顶板表面沿四周边缘出现O型破坏,继而在顶板中心处出现X型破坏,随着破坏的发展贯通,形成典型的O-X型破断.顶板在周期破坏时,随着工作的推进和角部效应的影响,形成半X型破断.
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2016(016)007
【总页数】6页(P156-161)
【关键词】顶板;破断;弹性力学;薄板
【作 者】薛熠;滕腾;王希贺;宋绪蕾
【作者单位】中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,徐州221116;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,徐州221116 【正文语种】中 文
【中图分类】TD31
在地下开采过程中，采场顶板的变形及采场压力与地下水迁移和地表沉降密切相关。同时，深部开采中，煤层的上覆岩层结构及顶板压力运动规律对煤炭开采有着重要意义[1—3]。由于近年来顶板事故出现频率的增加，对煤层顶板变形和破坏形式的分析可以对顶板事故进行预测，并对顶板支护提供指导。
近年来，学者对顶板破坏形式开展了大量的研究。黄庆享等[4]根据对开采过程中顶板的实测和模拟，指出了老顶初次破坏中出现的非对称现象。张杰等[5]进行了不同覆岩条件下相似材料模拟实验，对放顶方案和初次来压步距进行了分析。林崇德[6]借助相似材料模拟实验，并利用离散元对顶板和巷道围岩的破坏机理进行了数值模拟。贾喜荣等[7]结合实际应用利用薄板理论对初次来压步距进行了预测。然而，上述理论在分析采场生产的实际过程中存在一定的局限性，没有考虑顶板沉降的空间影响。
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。
顶板安全管理制度
第一章总则
第一条为了加强井下顶板安全管理，有效防范冒顶、片帮而引发的人身与设备事故，特制定本办法。
第二条顶板管理必须从组织上落实，项目部及施工队（班组）均应成立顶
板安全管理小组。第三条各单位和有关部门领导必须高度重视顶板安全管理工作，认真开展
顶板安全管理活动和检查。
第四条采掘施工要实行凿岩、爆破、出矿、崩落全过程安全管理。每一道
工序施工之前必须开展顶板安全管理活动，制定可行的施工方案和安全措施。
第五条矿山要加强采掘场所的地压监测和预报，及时指导现场作业人员安
全作业。
第六条进入作业现场的人员必须对顶板进行安全确认后方可进入。
第二章顶板分级管理
第七条采掘场所的危险级别划分的依据：
1、工作面的实际工程地质情况；
2、工作面顶板的面积、跨度、矿柱支撑状况；
3、采场类别，即矿房、矿柱、残柱；
4、影响因素，即渗水、爆破震动等。第八条根据工作面的矿岩、地质性质以及节理、裂隙发育和人为因素影响
的程度而导致采场发生冒顶、片帮可能性的大、小，将工作面划分为一级、二级、
三级。
第九条工作面危险级别划分的标准：
一级：工作面顶板及边帮岩石不稳固，可能产生较大范围的冒顶和片帮；
二级：工作面顶板及边帮岩石局部不稳固，可能产生局部范围的冒顶和片帮；
三级：工作面顶板存在不稳固岩石穿插，不稳固范围较小，冒顶形式以顶板
岩块冒落。
第十条项目部顶板安全管理领导小组，不定期会同班组顶板管理领导小组
对井下采场进行危险分级，有关单位要按照划分的级别进行管理，并在井口挂牌公布。第十一条一级危险工作面施工方案和安全措施，由项目部顶板安全管理小
组与安全科管理小组共同组织制定。
第十二条二级危险工作面施工方案和安全措施，由安全科顶板安全管理小
组组织制定，并上报项目部顶板安全管理小组备案。
第十三条三级危险工作面施工方案和安全措施，由施工队（班组）顶板安
全管理小组组织制定，并上报项目部顶板管理小组备案第十四条制定工作面施工方案和顶板安全管理措施时，顶板安全管理小组
