平顶山工业职业技术学院：《煤矿开采方法》课程教学资源（PPT课件）第二篇 采煤方法 第六章 采煤工作面矿山压力规律

煤矿开采方法 精品课程课件 第二篇采烘方法 第六章采煤工作面矿山压力规律

煤矿开采方法 精品课程课件 第二篇 采煤方法 第六章 采煤工作面矿山压力规律

第一节矿山压力基本概念 矿山压力 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,我们把存在 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。 地表 矿山压力来源 (一)自重应力 (二)构造应力 自重应 (三)膨胀应力 力0

第一节 矿山压力基本概念 一、矿山压力 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，我们把存在 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 （一）自重应力 （二）构造应力 （三）膨胀应力 σ1 σ2 σ3σ2 σ1 σ3 H 地表 自 重 应 力

三、矿山压力显现 在矿山压力作用下,围岩和支架所表现出来 的力学宏观现象,如围岩变形,离层,破坏 和冒落,支架受力变化和折损,煤(岩)突 出,充填物产生压缩和地面塌陷等,称为矿 山压力显现,简称矿压显现。 采煤工作面矿压显现的主要形式:工作面顶 板下沉、支架变形与折损、顶板破碎或大面 积冒落、煤壁片帮、支柱插入底板、底板膨 胀鼓起等

三、矿山压力显现 ❖ 在矿山压力作用下，围岩和支架所表现出来 的力学宏观现象，如围岩变形，离层，破坏 和冒落，支架受力变化和折损，煤（岩）突 出，充填物产生压缩和地面塌陷等，称为矿 山压力显现，简称矿压显现。 ❖ 采煤工作面矿压显现的主要形式：工作面顶 板下沉、支架变形与折损、顶板破碎或大面 积冒落、煤壁片帮、支柱插入底板、底板膨 胀鼓起等

第二节采煤工作面围岩移动特征 采煤工作面上方的岩层—顶板 下方的岩层—底板 顶板分类: 伪顶:位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层,厚度 一般0.3~0.5m以下; 直接顶:位于伪顶或直接位于煤层之上,具有一定稳 定性,随移架或回柱放顶后能自行垮落的岩 层 基本顶:位于直接顶或煤层之上,厚而坚硬难垮落的 岩层

第二节 采煤工作面围岩移动特征 采煤工作面上方的岩层——顶板 下方的岩层——底板 顶板分类： 伪顶：位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层，厚度 一般0.3～0.5m以下； 直接顶：位于伪顶或直接位于煤层之上，具有一定稳 定性，随移架或回柱放顶后能自行垮落的岩 层； 基本顶：位于直接顶或煤层之上，厚而坚硬难垮落的 岩层

煤层顶底板岩层 爱签爱 1、基本顶;2、直接顶;3、伪顶;4、煤层;5、底板岩 层

1 2 3 4 5 1、基本顶；2、直接顶；3、伪顶；4、煤层；5、底板岩 层 煤 层 顶 底 板 岩 层

直接顶初次垮落 令采煤工作面自切眼推进一段距离后,直接顶悬露达 到一定跨度,就要对采空区顶板进行初次放顶,使 直接顶垮落下来,这一过程称作直接顶的初次垮落 K=V′ 直接顶岩层总厚度∑h,则它冒落后堆积高度为∑h ,其与基本顶间可能留下的空隙: 2 h+m-K ∑ h(K,-1)

一、 直接顶初次垮落 ❖ 采煤工作面自切眼推进一段距离后，直接顶悬露达 到一定跨度，就要对采空区顶板进行初次放顶，使 直接顶垮落下来，这一过程称作直接顶的初次垮落。 ❖ Kp =V′/V ❖ 直接顶岩层总厚度 ，则它冒落后堆积高度为 ，其与基本顶间可能留下的空隙：    = −  = + − ( 1) h p p h K h m K h Kph

基本顶的初次垮落 (一)基本顶初次垮落前岩层结构 若Δ>0,随直接顶初次垮落,,基本顶在一定范围 内呈现悬露状态,可视为“板”;由于基本顶在采 煤工作面方向上的长度远大于推进方向长度,可将 其视为一端由采煤工作面煤壁支承,一端由煤柱支 承的两端支撑的梁结构。 (二)基本顶初次垮落与初次来压 随釆煤面继续推进,基本顶悬露跨度逐渐增大,产 生弯曲,达到一定跨度时,发生垮落。基本顶第一 次垮落称为基本顶初次垮落

二、基本顶的初次垮落 （一）基本顶初次垮落前岩层结构 若Δ>0，随直接顶初次垮落，，基本顶在一定范围 内呈现悬露状态，可视为“板”;由于基本顶在采 煤工作面方向上的长度远大于推进方向长度，可将 其视为一端由采煤工作面煤壁支承，一端由煤柱支 承的两端支撑的梁结构。 （二）基本顶初次垮落与初次来压 随采煤面继续推进，基本顶悬露跨度逐渐增大，产 生弯曲，达到一定跨度时，发生垮落。基本顶第一 次垮落称为基本顶初次垮落

(三)基本顶初次垮落步距确定 冷基本顶初次垮落时,其最大悬露跨度L称为基本顶 初次垮落步距。 1、一般情况下,视基本顶为两端固定梁 Q图 M图 M 视基本顶为梁时的受力分析图

（三）基本顶初次垮落步距确定 ❖ 基本顶初次垮落时，其最大悬露跨度L初称为基本顶 初次垮落步距。 1、一般情况下，视基本顶为两端固定梁 D q x D` L R1 R2 Qx Q图 M图 x M1 M2 x y 视基本顶为梁时的受力分析图

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❖ 极限垮距（只考虑按弯距计算） L初： q R h 2 T L初 = q L x R R M M Ⅰ Ⅰ σx σx τxy y c c h b=1 2、浅部煤层情况下， 近似视基本顶为简支 梁 ❖极限垮距L初： q R h T 3 L初 = 2

基本顶断裂后的平衡拱结构 基本顶岩梁达到 极限跨距断裂后, 并不一定立即垮 落,断裂岩块间 由于回旋形成挤争 压,能形成平衡 拱式的结构。 L2q)/2 基本顶断裂后形成的平衡拱

基本顶断裂后的平衡拱结构 ❖ 基本顶岩梁达到 极限跨距断裂后， 并不一定立即垮 落，断裂岩块间 由于回旋形成挤 压，能形成平衡 拱式的结构。 基本顶断裂后形成的平衡拱 F (qL)/2 L a b c F h L/2 L/4