采场矿山压力及其控制方法(正式版)

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。

第一部分：名词解释

1.矿山压力：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的运动的力（即采动后促使围岩运动的力），称为矿山压力。既是指分布于岩层内部各点的应力，又包括了作用于围岩任何一部分边界上的力。

2.矿山压力显现：采动后，在矿山压力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，统称为“矿山压力显现”。

3.直接顶：所谓直接顶是指在老塘（采空区）内已垮落，在采场内由支架暂时支撑的悬臂梁岩层，其结构特点是在采场推进方向上不能始终保持水平力的传递。因此，控制直接顶的基本要求是：当其运动时，支架应能承担其全部作用力。

4.基本顶：基本顶是指运动时对采场矿压显现有明显影响的传递岩梁的总合，在初次来压后，是一组在推进方向上能始终传递水平力的不等高裂隙梁。对于基本顶各岩梁控制的基本要求是：防止由于基本顶运动对采场产生动压冲击和大面积切顶事故发生，把基本顶岩梁运动结束时在采场形成的顶板下沉量控制在要求的范围。

5.传递岩梁：把每一组同时运动或近乎同时运动的岩层看做一个运动的整体，称为“传递力的岩梁”，简称“传递岩梁”

6.支承压力：煤（矿）层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用在煤（岩）层和矸石上的垂直压力。包括高于和低于原始应力的整个区间，来源于上覆岩层的重量。

7.支承压力显现：在支承压力作用下，发生的煤岩层破坏压缩，相应部位的顶底板相对移动以及支架受力等现象。

8.冲击地压：又称岩爆，是指井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。

9.垮落步距，来压步距：当直接顶垮落高度达到1m以上，垮落长度达工作面长度一半以上时，就叫做直接顶初次垮落（初次放顶）。直接顶初次垮落时自开切眼到支架后排放顶线的距离叫做初次垮落步距。

回采工作面开采后的初次断裂，使工作面支架承受较大的静载荷或冲击载荷，这种矿山压力显现叫做基本顶初次来压。基本顶初次来压时，由开切眼到工作面煤壁的距离叫做基本顶的初次来压步距。

2016/12/9

1矿山压力与岩层控制——采场岩层移动与控制主讲：李成伟采场岩层移动与控制2016/12/9

2CONTENTS第七章岩层移动引起的采动损害概述1岩层控制的关键层理论2上覆岩层移动规律3工作面底板破坏与突水4岩层移动控制技术5一、岩层移动引起的采动损害概述我国煤矿90%以上是井工垮落法开采。垮落法采煤，开采以后必然引起岩体向采空区移动，将造成采动损害及相关问题，主要表现为：（1）形成矿山压力显现，引起采场和巷道围岩变形、垮落和来压，需对采取支护措施维护采场与巷道的生产安全。（2）形成采动裂隙，引起周围煤岩体中的水和瓦斯的流动，导致井下瓦斯与突水事故，需要对此进行控制和利用。1.煤层开采产生的相关问题2016/12/9

3（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷，导致农田、建筑设施的毁坏，当地面潜水位较高时，地表沉陷盆地内大量积水，农田无法耕种村庄被迫搬迁，引发一系列环境、经济和社会问题。（4）由于开采对围岩的破坏，为了保护矿井生产安全，需要留设大量的煤柱，我国煤炭采出率低。一、岩层移动引起的采动损害概述2.煤矿绿色开采理念2016年3月，国家发改委、国家能源局联合印发2016-2030能源技术革命创新行动计划；在煤炭无害化开采技术创新方面提出绿色开发与生态矿山建设，重点在绿色高效充填开采、绿色高效分选、采动损伤监测与控制、采动塌陷区治理与利用、保水开采、矿井水综合利用及深度净化处理、生态环境治理等方面开展研发与攻关。一、岩层移动引起的采动损害概述2016/12/9

4煤炭开采岩层移动排 放 水地表塌陷土地与建筑物损害瓦斯事故排放瓦斯污染环境地下水资源流失与突水事故煤与瓦斯共 采保水开采充填开采排放矸石煤巷支护矸石井下处 理煤炭地下气 化占用农田污染环境绿色开采“高效安全、高采出率、环境协调”绿色开采技术体系膏体材料充填超高水材料充填矸石干式充填一、岩层移动引起的采动损害概述瓦斯抽采与利用被保护层组保护层地面钻井071421283504080120160200时间/d抽采量/m3/min020406080100抽采浓度/%抽采瓦斯量抽采瓦斯浓度远距离保护层开采（100～110m）地面钻井抽采法一、岩层移动引起的采动损害概述2016/12/9

矿山压力与岩层控制

一、名解：

1.矿山压力：是指分布于岩层内部各点应力，又包括作用于围岩上的任何部分边界上的外力。

2.支承压力：是指煤层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用于煤层、岩层、和矸石上的垂直压力。

3.围岩应力：是指洞室开挖后，周围岩体失去原来的平衡，引起洞室一定范围内岩体应力发生改变，重新调整形成新的应力。

4.原岩应力：是指把未受采掘扰动影响的岩石应力称为原岩压力。

5.基本顶：是指运动时对回采工作面矿山显现有明显影响的传递岩梁的总合，在初次来压后，是一组在推进方向上能够始终传递水平应力的不等高裂隙。

6.直接顶：是指在采空区内已夸落，在回采工作面内由支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在回采工作面推进方向上不能始终保持水平力传递。

7.泊松比：是指岩石在受单向压缩载荷时，试件在轴向压缩的同时产生横向膨胀，其横向与纵向的比值称为泊松比。

8.初次夸落距：是指当工作面自开切眼推进一段距离后直接顶悬露达到一定的高度，采空区进入初次放顶，直接顶开始夸落，此时直接开始夸落的距离称为初次夸落距。

9.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。

10.步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。

11.砌体梁：在一定的条件下能够形成表似梁实则为半拱结构。这种平衡结构形如砌体，故称为砌体梁。

12.关键层：在回采工作面上覆岩层中存在多个岩层时，对岩体活动全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。

13.碎胀性：是指岩石破碎后处于松散状态下得体积与破碎时的体积之比。

二、填空：

1.三横三纵：三纵带是指弯曲下沉带、裂隙带、冒落带；三横是指煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区。

2.直接顶完整性的取决因素：岩石本身的性质、裂隙的发育情况直接顶内的各种原因造成的层理。

3.节理裂隙的分类：原生裂隙、构造裂隙、压裂裂隙。

4.影响顶板下沉的因素：采高、采深、倾角及推进的速度。

5.采区巷道的支护形式：基本支护、加强支护、巷旁支护、巷道围岩加固。