1、第四章 采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律第一節(jié) 概 述大多數(shù)情況下，礦山壓力顯現(xiàn)會給地下開采工作造成不同程度的影響。為使礦山壓力顯現(xiàn)不至于影響正常的工作和保證生產(chǎn)安全，就必須采取各種技術(shù)措施加以控制。包括對巷道及采煤工作空間進(jìn)行支護(hù)、對松軟煤巖體進(jìn)行加固、用各種方法使巷道或采煤工作面得到卸壓、用人為的方法使采空區(qū)頂板按預(yù)定要求冒落等。此外人們對礦山壓力的控制不僅在于消除和減輕對開采工作造成的危害，還包括合理地利用礦山壓力的天然能量為開采工作服務(wù)。例如，利用礦山壓力的作用壓酥煤體以方便落煤工作，借助采空區(qū)上覆巖層壓力壓實已冒落的矸石形成再生頂板等等。所有這些人為地調(diào)節(jié)、改變和利用礦山壓力作用的各種措施

2、，叫做礦山壓力控制。簡稱礦壓控制。在實際生產(chǎn)過程中，采煤工作面常有下述一系列礦山壓力現(xiàn)象，并習(xí)慣上用這些現(xiàn)象作為衡量礦山壓力顯現(xiàn)程度的指標(biāo)。（1）頂板下沉量，一般指煤壁到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装逡平俊ｋS著工作面的推進(jìn)，頂?shù)装逄幱诓粩嘁平鼱顟B(tài)。（2）頂板下沉速度，指單位時間內(nèi)的頂?shù)装逡平?，以mm/h計算。它表示頂板活動的劇烈程度。（3）支柱變形與折損，隨著頂板下沉，采煤工作面支柱受載也逐漸增加，一般可以用肉眼觀察到柱帽的變形，劇烈時可以觀察到支柱的折損。（4）頂板破碎情況，常常以單位面積頂板中冒落面積所占的百分?jǐn)?shù)來表示。它是用來衡量頂板控制好壞的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。（5）局部冒頂，指采煤工作面頂板形成局

3、部塌落，它影響采煤工作的正常進(jìn)行。（6）大面積冒頂，指采煤工作面由于頂板來壓導(dǎo)致頂板沿工作面切落。常常對工作面生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。其它還有煤壁片幫、支柱鉆底、底板臌起等一系列礦山壓力現(xiàn)象。第二節(jié) 老頂?shù)某醮蝸韷褐苯禹敵醮慰迓浜螅ぷ髅胬^續(xù)向前推進(jìn)，由于老頂比較堅硬，在一定范圍內(nèi)呈懸露狀態(tài)，其四周分別由煤壁及煤柱支撐。此時可將老頂視為一個板的結(jié)構(gòu)。但是由于采煤工作面沿傾斜方向的長度，往往大于老頂沿走向方向垮落時的跨度，因此通常將老頂視為一端由煤壁而另一端由煤柱支撐的兩端固定的梁。若老頂以上巖層的強度低于老頂巖梁時，則上覆巖層的重量將通過老頂形成的梁而傳遞至兩端的煤壁及煤柱上。隨著工作面繼續(xù)往前推進(jìn)

4、，直接頂不斷垮落，老頂懸露跨度逐漸增大，直至達(dá)到極限跨度時，老頂將出現(xiàn)斷裂，進(jìn)而發(fā)生垮落。老頂由開始破壞直至垮落常需要一定的時間，甚至在老頂垮落前的23d即出現(xiàn)頂板斷裂的響聲等來壓預(yù)兆。在垮落前12h，采空區(qū)可能發(fā)生隆隆巨響，通常煤壁片幫嚴(yán)重，頂板產(chǎn)生裂縫或掉渣，其下沉量及下沉速度明顯增加。支架載荷迅速增高。這種老頂初次折斷或垮落前后工作面的礦壓顯現(xiàn)，稱為老頂?shù)某醮蝸韷?。老頂初次垮落時，其懸露跨度L初稱為老頂初次垮落步距。該值決定于老頂巖層的巖石性質(zhì)、厚度等因素。地質(zhì)構(gòu)造對于老頂?shù)某醮蝸韷阂灿杏绊懀缬龅綌鄬訒r，即可能減少老頂?shù)目迓洳骄?。一般老頂?shù)某醮蝸韷翰骄酁?035m，有的礦區(qū)可達(dá)5070

5、m，甚至更大。老頂巖層達(dá)到極限懸跨度形成斷裂后，并不一定立即垮落，巖塊間由于互相咬合關(guān)系也可能形成平衡，如圖41所示。由于巖層抗拉強度較小，因而在斷裂時如前所述很可能在梁的中間底部及兩側(cè)支座的上部裂開。隨巖塊的轉(zhuǎn)動，可能形成強大的水平擠壓力，從而形成三鉸拱式的平衡結(jié)構(gòu)。這種三鉸拱形成的條件是：（）咬和點處形成的應(yīng)力應(yīng)小于巖塊的抗壓強度。若超過該處的強度極限，就可能咬合不住，從而導(dǎo)致巖層的垮落。（）在擠壓過程中要求巖層有一定的厚度，從而保證鉸接點b在鉸接點a、c連線之上，才能形成三鉸拱式的平衡。但巖層厚度也不能過大，否則也可能咬合不住。（3）三鉸拱兩端支座處，巖塊與煤壁的摩擦力要大于支座反力。圖

6、41老頂巖梁斷裂后形成的平衡由于煤壁前方強大的集中應(yīng)力（KH）的影響，可能導(dǎo)致直接頂巖層內(nèi)發(fā)生剪切破壞，從而形成預(yù)生裂隙，這會影響到采煤工作面內(nèi)的頂板管理。老頂初次來壓比較突然，來壓前采煤工作面上方的頂板壓力較小，因而容易使人疏忽大意。初次來壓時，老頂跨度較大，影響范圍也較廣，工作面易出現(xiàn)事故，因此，在生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)加注意。在來壓期間，必須注意采煤工作面的支護(hù)質(zhì)量，加強支架的支撐力，增強支架的穩(wěn)定性。一般可以采用木垛、戧柱等加強支護(hù)。第三節(jié) 老頂?shù)闹芷趤韷豪享敵醮慰迓浜螅S著采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，工作面上方的老頂巖層將呈懸露狀態(tài)（圖42a)。此時，上覆巖層的重量將由老頂?shù)膽冶壑苯觽鬟f給煤壁，部分

7、上覆巖層及已折斷的老頂重量，將直接加在已垮落的矸石上，此時采煤工作空間處于老頂懸梁的保護(hù)之下。當(dāng)采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，老頂懸露跨度達(dá)到一定長度時，老頂在其自重及上覆巖層載荷作用下，將沿煤壁甚至在煤壁內(nèi)發(fā)生折斷和垮落（圖42b）。隨著工作面的推進(jìn)，老頂?shù)倪@種垮落現(xiàn)象將周而復(fù)始地出現(xiàn)，而使工作面內(nèi)呈現(xiàn)周期性的礦壓顯現(xiàn)。這種老頂周期性折斷或垮落前后工作面內(nèi)的礦壓顯現(xiàn)稱為老頂?shù)闹芷趤韷骸Ｖ芷趤韷旱牡V壓顯現(xiàn)有：頂板下沉速度急劇增加、頂板下沉量急劇增大、支柱載荷增大、煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺階下沉等。兩次周期來壓的間隔時間稱來壓周期。兩次周期來壓期間工作面推進(jìn)的距離叫做周期來壓步距。周期來壓步距取決于

8、老頂?shù)膸r性、厚度、老頂上方巖層的組成情況等因素。周期來壓步距要比初次來壓步距小，一般可由下列公式計算。 L周=（）L初 （41）圖42 老頂?shù)闹芷趤韷豪享敒楹穸容^大的整體堅硬巖層時，周期來壓步距一般較大，若老頂上方巖層系松軟巖層，該松軟巖層給老頂施加很大的載荷，可能使老頂?shù)闹芷趤韷翰骄嗫s短。當(dāng)傾向或斜交斷層位于預(yù)期的周期來壓線之前不遠(yuǎn)處，工作面推進(jìn)到斷層附近時，老頂將比預(yù)期的位置提前垮落，即縮短了周期來壓步距。若斷層位于預(yù)期位置后面不遠(yuǎn)處，則可能使周期來壓步距稍微延長。在周期來壓期間，老頂?shù)淖饔昧νㄟ^直接頂作用到支架上，支架的支撐力也是通過直接頂對老頂進(jìn)行控制。因此，直接頂?shù)耐暾詫刂评享數(shù)?/p>

9、平衡將起到重要作用。周期來壓的劇烈程度與冒落矸石充滿采空區(qū)的程度有直接關(guān)系，采空區(qū)矸石冒落越嚴(yán)實，老頂對工作面的影響越小，反之則較大。預(yù)防周期來壓造成事故，主要是準(zhǔn)確地利用周期來壓的步距及預(yù)兆，及時采取加強支護(hù)措施。尤其是保證支護(hù)的規(guī)格質(zhì)量，保證一定的支護(hù)密度及支架穩(wěn)定性。第四節(jié) 采煤工作面周圍的支承壓力及其分布一、采煤工作面前方的支承壓力采掘空間附近應(yīng)力增高區(qū)內(nèi)的應(yīng)力稱為支承壓力。采煤工作面割煤使煤壁剛剛裸露時，對于堅硬煤層，其應(yīng)力分布理論上如圖43中ab曲線所示。在煤壁上方垂直應(yīng)力為最大值max,在煤壁深處2逐步減小。但煤壁處為自由面，抗壓強度較小，煤壁附近煤層產(chǎn)生壓縮變形后，max便逐步

10、向煤體深處轉(zhuǎn)移（圖43中2、3）。煤壁深處，由于水平方向的擠壓力逐漸增加，因此煤體便由單向受力狀態(tài)逐步過渡到三向受力狀態(tài)，其抗壓強度也逐漸增加。當(dāng)工作面不斷推進(jìn)時，支承壓力的峰值也將穩(wěn)定地在煤壁深處向前移動。支承壓力的特征一般可用應(yīng)力集中系數(shù)、峰值位置及支承壓力范圍等參數(shù)來說明。采煤工作面前方煤體內(nèi)，支承壓力的分布范圍，通常從工作面前方13m處開始，直到3040m，甚至有時還在距煤壁約100m時即開始變形，最大應(yīng)力的位置約距煤壁515m。應(yīng)力集中系數(shù)K為支承壓力與原巖應(yīng)力的比值，其變化范圍一般為1.255.00。二、采煤工作面后方的支承壓力根據(jù)前蘇聯(lián)對一個礦的測定，采煤工作面后方采空區(qū)內(nèi)已冒落

11、矸石上的應(yīng)力分布情況如圖4-4所示。測定的工作面條件是：采深163m，工作面長120m，開采第一分層，測點設(shè)在距開切眼60m處。采深163m的原巖應(yīng)力為H =163×2.5×10-2=4.07MPa。由曲線3可知，在工作面中部，距采煤工作面8085m處，冒落矸石受力達(dá)到H ，至125m處達(dá)到高峰值1.31H，而后又逐漸恢復(fù)到H 。從煤層傾斜方向看，工作面中部測點的支承壓力值為最大，其它各點的最高壓力值都未達(dá)到H 。可見通常在工作面后方冒落矸石上的壓力僅能恢復(fù)到H或比H稍大一點的程度。圖4-3 工作面前方支承壓力的分布圖4-4 已采空間支承壓力分布曲線圖4-5 工作面前后支承

12、壓力的分布三、采煤工作面前后方支承壓力的特點采煤工作面前后方支承壓力分布形態(tài)如圖4-5所示?？蓪⑵浞譃閼?yīng)力降低區(qū)、應(yīng)力增高區(qū)（支承壓力區(qū)）和應(yīng)力不變區(qū)（原巖應(yīng)力區(qū)）。其分布特點是：1、采煤工作面前方煤壁一端幾乎支承著采煤工作空間上方裂隙帶及其上覆巖層大部分重量，即工作面前方支承壓力遠(yuǎn)比工作面后方支承壓力大。2、工作面煤壁及采空區(qū)垮落帶是隨著時間向前移動的，因而工作面前后方支承壓力帶也隨著時間向前移動。3、由于裂隙帶內(nèi)形成了以煤壁及采空區(qū)垮落帶為前后支承點的拱式平衡結(jié)構(gòu)，所以，采煤工作空間是處于減壓帶范圍內(nèi)。四、采煤工作面的側(cè)支承壓力隨采煤工作面推進(jìn)，除在工作面前后方產(chǎn)生支承壓力區(qū)外，在采空區(qū)兩

13、側(cè)煤柱或煤體中也將產(chǎn)生支承壓力區(qū)（圖46）。這種支承壓力在采空區(qū)上方巖層冒落穩(wěn)定后逐漸趨于固定值，如工作面兩端煤柱或煤體不足以抵抗此支承壓力時，煤幫或煤柱將產(chǎn)生變形或破壞。在此支承壓力區(qū)內(nèi)的巷道也將長期受到影響而難以維護(hù)。圖46 采煤工作面的側(cè)向支承壓力五、支承壓力在煤層底板中的傳遞采煤工作面采動后，承受支承壓力的煤柱或煤體將把支承壓力傳遞給底板。底板內(nèi)各點的應(yīng)力大小與施力點的距離成反比，隨底板巖層與煤柱之間垂直距離的增加而迅速降低。同時應(yīng)力以中心為最大，向煤柱外側(cè)呈一定角度擴(kuò)展（圖47）。圖47 支承壓力在煤層底板中的傳播底板巖層內(nèi)應(yīng)力的大小與煤柱上方支承壓力的大小成正比。即與煤層的厚度、傾

14、角、埋藏深度、頂板巖層性質(zhì)、煤層的采動狀況和煤柱的寬度等密切相關(guān)。若兩側(cè)都已采動，形成支承壓力疊加，則在底板內(nèi)應(yīng)力的傳播深度和大小，均比單側(cè)開采時大得多。隨煤柱寬度的減小，支承壓力在底板內(nèi)的傳遞深度和應(yīng)力值將顯著增大。底板巖層性質(zhì)，對上部煤柱的支承壓力在底板內(nèi)的傳遞范圍有很大影響。堅硬的底板巖層可使傳遞的應(yīng)力迅速減弱，但應(yīng)力向煤柱外側(cè)的擴(kuò)展角度增大。相反，在松軟的巖層內(nèi)支承壓力傳遞的深度要比在堅硬巖層內(nèi)大得多，其強烈影響范圍往往達(dá)到2030m以上。第五節(jié) 影響采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素一、頂板巖層組成1、直接頂?shù)挠绊懼苯禹數(shù)耐暾潭葘⒅苯佑绊懝ぷ髅娴陌踩肮ぷ髅娴纳a(chǎn)效率，而且也將影響到

15、支護(hù)方式的選擇。直接頂?shù)耐暾潭热Q于兩個因素：一是巖層的力學(xué)性質(zhì)；二是直接頂巖層內(nèi)各種原因造成的層理和裂隙的發(fā)育情況。直接頂巖層內(nèi)各種層理或裂隙等“弱面”的存在將直接影響到直接頂在懸露時的穩(wěn)定性。我國多年來在生產(chǎn)實踐中注意到了弱面對頂板穩(wěn)定性的影響。常常把這些弱面簡稱“劈”。而其中有些“劈”的組合形式，對直接頂?shù)姆€(wěn)定性影響較大。如“人字劈”與“升斗劈”（圖48）。這類劈可能在頂板毫無預(yù)兆的情況下發(fā)生局部冒頂。直接頂?shù)姆€(wěn)定性還與裂隙方向和工作面推進(jìn)方向之間的關(guān)系有關(guān)。當(dāng)工作面推進(jìn)方向與裂隙面傾斜方向（特別是構(gòu)造裂隙）一致時，常常容易造成工作面頂板較大的壓力。圖48 頂板的人字劈與升斗劈2、老頂

16、的影響老頂?shù)倪\動及來壓強度不僅對直接頂?shù)姆€(wěn)定性有直接影響，而且對確定支護(hù)強度、支架的可縮量以及選擇采空區(qū)處理方法等都起著決定性的作用。如前所述，根據(jù)老頂取得平衡的條件，在采用全部垮落法管理頂板的采煤工作面中，一般情況下，老頂?shù)墓ぷ髅骓敯鍓毫Φ挠绊懼饕獩Q定于直接頂?shù)暮穸?。顯然，老頂離煤層越遠(yuǎn)，即直接頂厚度越大，破斷后形成平衡“結(jié)構(gòu)”或呈緩慢下沉式平衡的可能性也越大。這時來壓強度也將較弱。在直接頂很薄甚至沒有直接頂時，老頂直接賦存于煤層之上時，可采用充填法或刀柱法控制頂板。但在堅硬的頂板條件下，采用刀柱法仍難以避免老頂?shù)拇竺娣e垮落而引起事故。因此，目前逐步采用注水弱化頂板的控制辦法。二、采煤工作面

17、推進(jìn)速度工作面推進(jìn)速度對礦山壓力的影響，主要表現(xiàn)為工作面推進(jìn)速度對頂板下沉量的影響，及對煤壁片幫、煤壁前方支承壓力的影響。頂板下沉量隨時間的延長會相應(yīng)增加。例如淮南謝一礦，當(dāng)工作面以每天一循環(huán)沿走向方向推進(jìn)時，離煤壁5m處的頂板下沉量平均為289.2mm。當(dāng)工作面推進(jìn)速度為兩天一循環(huán)時，下沉量則達(dá)到410mm。顯然，加快推進(jìn)速度能夠避免一些礦山壓力現(xiàn)象。因而有人認(rèn)為：“加快工作面推進(jìn)速度，縮短循環(huán)時間，必然可以使頂板下沉量減小。這樣就可能把頂板壓力甩掉”。實際情況并非完全如此。加快工作面推進(jìn)速度只是縮短了落煤與放頂兩個生產(chǎn)過程的時間間隔，從理論上講，能夠減小頂板下沉量。但同時使頂板下沉速度加劇

18、。所以加快推進(jìn)速度只能消除一部分頂板下沉量，但不會消除由于落煤、放頂劇烈影響所造成的部分頂板下沉。只有在工作面推進(jìn)速度比較緩慢的情況下，加快工作面推進(jìn)速度才能使頂板下沉量明顯降低，從而使支架受力減少。但是當(dāng)工作面推進(jìn)速度加快到一定程度后，頂板下沉量的變化將逐漸減少。因此，隨著工作面推進(jìn)速度的加快，有可能將由于時間影響而導(dǎo)致的工作面頂板下沉量、煤壁片幫等現(xiàn)象“甩掉”。但無法把由于生產(chǎn)工序（即落煤與放頂）而引起的頂板下沉等礦山壓力現(xiàn)象“甩掉”。另外，對單體支架工作面，煤礦安全規(guī)程中規(guī)定：“用陷落法管理頂板時，回柱放頂?shù)姆椒?，回柱的安全措施，以及放頂同放炮、機(jī)械落煤等工序平行作業(yè)時的安全距離，都必須

19、在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定。”這是因為落煤與放頂對工作面頂板下沉量影響很大，單體支架支護(hù)無法在這種情況下保證人身安全。所以落煤與放頂不能在同一地點進(jìn)行，必須錯開一定距離。一般兩者的錯距在2030m以上比較合適。對于液壓支架來說，由于其工作方式?jīng)Q定了落煤與放頂（移架）幾乎是在同一地點進(jìn)行。但是，這種支架穩(wěn)定性好，能夠保證人身安全，因而采用平行作業(yè)是允許的。只是由于液壓支架大部分采用整架降柱而后再升柱的辦法，因而所控制的頂板常常比單體支架時易于破碎。三、開采深度開采深度直接影響原巖應(yīng)力的大小。因而也就影響著開采后巷道或工作面周圍巖層內(nèi)支承壓力的峰值大小。從這個意義上說，開采深度對礦山壓力具有絕對影響，但

20、對礦山壓力顯現(xiàn)的影響則不盡相同。開采深度對巷道礦山壓力顯現(xiàn)的影響可能比較明顯。如在松軟巖層中開掘巷道，隨著深度的增加，巷道圍巖的“擠、壓”現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。隨著開采深度的增加，具有巖石沖擊的礦井，形成巖石沖擊的次數(shù)及強度將顯著增加。開采深度對工作面礦山壓力顯現(xiàn)的影響并不明顯，尤其是對頂板下沉量的影響。這主要是由于頂板的變形及支架上所受載荷大小是與上覆巖層在運動時形成的平衡“結(jié)構(gòu)”有關(guān)。而開采深度可能影響工作面前方支承壓力及采空區(qū)內(nèi)壓力的大小。隨著開采深度的增加，工作面前方支承壓力的增加以及底板臌起等情況也可能導(dǎo)致工作面支架受載的增加。四、采高與控頂距在一定條件下，采高是影響上覆巖層破壞狀況的重要

21、因素。采高越大，采出的空間越大，工作面上覆巖層破壞也越嚴(yán)重。在同樣位置的老頂巖層取得平衡的機(jī)會就越小，而且在支承壓力的作用下，工作面煤壁也越不穩(wěn)定，易于片幫。采高越大，工作面中礦壓顯現(xiàn)越嚴(yán)重；采高越小，頂板活動越緩和，煤壁也較為穩(wěn)定。五、煤層傾角實際觀測證明，煤層傾角對采煤工作面的礦壓顯現(xiàn)有著較大的影響。眾所周知，急斜長壁工作面頂板下沉量比緩斜工作面要小得多。這主要是隨煤層傾角的增大，上覆巖層作用于層面上的壓力減小，而沿層面的切向滑移力增大。隨傾角的增大，采空區(qū)冒落的矸石不一定能在原地留住，很可能沿底板滑移，從而改變了上覆巖層的運動規(guī)律（圖4-9）。由于采空區(qū)冒落矸石的滑移，使采空區(qū)上形成了上

22、部冒空而下部冒實的情況，導(dǎo)致工作面支架受力不均衡。另外，在同樣生產(chǎn)條件下，采用沿傾斜向下推進(jìn)的長壁工作面布置，與沿走向推進(jìn)的工作面布置相比，其上覆巖層更容易形成平衡“結(jié)構(gòu)”。圖49 不同傾角時的冒落帶分布圖第六節(jié) 放頂煤開采時的礦山壓力顯現(xiàn)放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)一般小于單一煤層開采或厚煤層分層開采第一分層工作面，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。一、支架載荷表41是不同煤層條件放頂煤開采的支架工作阻力實測結(jié)果。從該表可以看出，盡管這幾個礦區(qū)放頂煤開采條件相差甚遠(yuǎn)、架型各異，有綜采放頂替煤，也有懸移支架放頂煤，但在開采過程中支架受力均不大，僅為額定工作阻力的50左右，甚至更低。表4-1 典型放頂煤工作面實測

23、支架阻力局（礦）名架 型煤層傾角/煤層厚度/m煤層硬度/實測支架工作阻力KN·架平均值與額定值之比%陽泉ZFS440046672.7166837.9軒崗劉家梁礦ZFS300010158100.10.3129743.2石炭井烏蘭礦ZFSB300278120.61.2120637.7棗莊柴里礦GFZA5102.24.71.52.5126354.0棗莊王晁礦XDY1462.56.22.53.033628.0在相同的地質(zhì)條件下對比放頂煤工作面與上分層工作面支護(hù)強度（表4-2），可以看出放頂煤工作面支架受到的外力載荷小于上分層開采支架受到的頂板壓力。通過對放頂煤工作面支架前、后柱阻力的觀測（表

24、4-3）可以看出，放頂煤工作面支架阻力前柱普遍高于后柱，這一點與單一煤層或分層開采是不同的。表4-2 上分層與放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)對比表項目兗州東灘礦兗州興隆莊礦陽泉一礦邢臺局邢臺礦上分層放頂煤上分層放頂煤上分層放頂煤上分層放頂煤支護(hù)強度/MPa0.510.440.480.460.320.310.380.28放頂煤/上分層/86.395.896.973.7表4-3 放頂煤工作面支架前、后柱阻力對比礦 別煤層工作面編號平時/KN來壓時/KN前柱后柱前后前柱后柱前后興隆莊3號530653137391010527770.6212289.4973.51263.86891054.2284.5209.2鮑

25、 店3號13081603.51432.41711830.51873.5- 43南 屯3上63101103.2810.4292.82082.5824.81257.7東 灘3上1430743026726086143955821296180276649858304王 晁3下10138674121309436二、礦山壓力顯現(xiàn)在放頂煤工作面，非來壓時期煤壁比較穩(wěn)定，無較大的片幫。工作面來壓時，煤壁呈現(xiàn)明顯的片幫。因此，煤壁片幫成為老頂來壓的主要標(biāo)志。煤壁片幫一般可以從工作面中部開始，然后向兩巷擴(kuò)展，片幫深度達(dá)0.30.5m。而工作面支架阻力的增加一般不太大，有時甚至由于來壓時頂煤比較破碎，放煤比較充分，

26、支架的阻力反而有所降低。這說明老頂?shù)臄嗔咽窃诿罕谇胺疆a(chǎn)生的，而老頂?shù)目迓鋭t是以煤壁作為回轉(zhuǎn)支點，由于強大的支承壓力作用于煤壁而導(dǎo)致嚴(yán)重片幫。由于放頂煤開采的特點，頂煤破碎放出后，形成的空間較大，垮落的直接頂堆積的矸石剛度較小，而且一般不能充分充填支架后方的采空區(qū)。這就使得支架與老頂間沒有剛度較大的傳力介質(zhì)，甚至有時由于頂煤的充分放出，在來壓時支架與老頂之間失去力的聯(lián)系。因此，老頂?shù)倪\動對工作面支架的載荷影響很小。又由于直接頂垮落破碎后在采空區(qū)形成的充填高度一般不能觸及支架的頂梁，故老頂?shù)目迓洳灰讓χЪ軜?gòu)成沖擊威脅。表44為部分綜放面的來壓特征。由表可見，老頂初次來壓時支架的動載系數(shù)為1.221

27、.39（平均1.3），周期來壓期間動載系數(shù)1.151.39（平均1.28），說明綜放工作面頂板初次來壓和周期來壓期間礦壓強度基本相同。放頂煤工作面礦山壓力觀測資料表明，在放頂煤開采過程中工作面仍然存在初次來壓和周期來壓現(xiàn)象，總的特征是來壓強度不大于單一煤層或上分層來壓時的來壓強度（表4-5）。由表4-5可見，除了兗州興隆莊礦在上分層開采時周期來壓動載系數(shù)與放頂煤開采時相同，其余礦區(qū)上分層開采周期來壓動載系數(shù)均比放頂煤開采時分別高6.25%、7.9%和20.7%。此外，在周期來壓時支架受到的頂板壓力，放頂煤工作面均小于或近似于上分層開采時支架所受到的外力，如邢臺礦在周期來壓時上分層開采7205工

28、作面支架工作阻力為2260kN/架，動載系數(shù)1.23，而在7803放頂煤工作面支架工作阻力僅為1600kN/架，動載系數(shù)降至為1.14，如此小的動載系數(shù)，在工作面內(nèi)基本感覺不到周期壓力的變化。大同礦務(wù)局忻州窯礦在上分層開采的8922工作面內(nèi)周期來壓強烈，動載系數(shù)高達(dá)2.1，而在8920放頂煤工作面內(nèi)周期來壓變緩，動載系數(shù)僅為1.74。表4-4 綜放工作面頂板來壓步距及強度礦別工作面編號直接頂初垮老頂初次來壓老頂周期來壓步距/m支架阻力/KN步距/m支架阻力/KN動載系數(shù)持續(xù)時間/d步距/m支架阻力/KN動載系數(shù)持續(xù)時間/d最大平均最大平均最大平均興隆莊431483407216034.9421740911.39311.3458640451.232.5興隆莊530611.13193297045312321951.24313.2406736291.332興隆莊53136.22425189431.1295221231.2639.8319825311.392鮑 店130811.42950253449519035891.22216424137561.151東 灘143上0713.82533209555