初次來壓及周期來壓知識點[教學材料]

1、一、工作面初次來壓當工作面從切割眼向前推進，頂板懸露面積隨之擴大，直接頂垮落充填采空區(qū)，基本頂仍完整地支承在兩幫煤壁上，形成雙支板梁構(gòu)件。當板梁垮度隨著工作面推進增大到一定的范圍，由于基本頂?shù)淖灾睾蜕细矌r層的作用下，使基本頂斷裂垮落。這時，工作面已不再處于基本頂掩護之下，頂板迅速下沉而破碎，通常把基本頂?shù)谝淮未竺娣e垮落稱為初次垮落。由于基本頂初次垮落，使工作面壓力增大，故稱為初次來壓。初次來壓對工作面影響一般持續(xù)2d3d?；卷敵醮慰迓鋾r，工作面距切割煤壁的距離L1稱為初次垮落步距或初次來壓步距。L1值與基本頂巖性、厚度以及地質(zhì)構(gòu)造等因素有關，一般為20m35m，少數(shù)達50m70m。1） 初次

2、來壓的特點是：工作面頂板下沉量和下沉速度急增，甚至出現(xiàn)臺階式下沉；頂板破碎；甚至出現(xiàn)沿煤壁平行的裂隙，有時發(fā)出巨大的斷裂聲；支架受力增加，采空區(qū)掉塊；煤壁嚴重片幫。2） 初次來壓時，工作面要采取措施，如沿放頂線加強支護（增設排柱、木垛、斜撐、抬棚）、強制放落頂板等。基本頂初次垮落 L1-初次垮落步距二、周期來壓基本頂初次垮落后，工作面暫時免除了基本頂下沉的影響，支架受力減輕，基本頂由雙支板梁變?yōu)閼冶哿骸Ｉ细矌r層的重量主要由基本老頂懸臂梁直接傳給煤壁，部分由垮落的矸石承擔。圖114 基本頂周期垮落（來壓）示意圖L2-周期垮落步距；h直接頂厚度；m煤層厚度1) 當工作面推進到一定的距離，基本頂懸臂

3、在自重和上覆巖層的作用下，又會產(chǎn)生斷裂垮落，這時同樣會給工作面帶來增壓現(xiàn)象。當工作面再繼續(xù)推進，這部分垮落的基本頂被甩入采空區(qū)，工作面又處于基本頂懸梁掩護之下，恢復到前述的狀態(tài)。繼工作面的推進，基本頂?shù)目迓渑c工作面增壓現(xiàn)象重復出現(xiàn)。這種垮落與來壓隨工作面推進而周期性的出現(xiàn)，稱為基本頂周期垮落和周期來壓。兩次周期來壓之間的距離稱為周期垮落（來壓）步距。周期垮落步距同樣與基本頂巖性有關，一般為6m30m，多數(shù)為10m15m。由于周期來壓前，基本頂呈懸梁狀態(tài)，而初次來壓前，基本頂呈雙支板梁狀態(tài)。因此，在工作面內(nèi)，周期來壓步距小于初次來壓步距，它們的關系大致為： L2=（1/21/4）L12) 周期來

4、壓特點與初次來壓類似。三、頂板下沉在工作面推進過程中，采空區(qū)不斷擴大，上覆巖層移動下沉而破壞，根據(jù)破壞的特征，上覆巖層沿豎直方向自下而上可分為三帶：冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。在這三帶中，冒落帶和裂隙帶直接關系到工作面的頂板管理，彎曲下沉帶對工作面沒有多大影響。（一）冒落帶 易冒落的直接頂，不規(guī)則垮落，碎脹的巖塊將填滿采空區(qū)，形成冒落帶，支撐老頂。當松軟巖層很厚時，冒落的高度可視為直接頂?shù)暮穸?。當直接頂厚度不大，冒落的巖塊填不滿采空區(qū)，老頂懸空，這種情況下，老頂也將發(fā)生部分垮落，使工作面壓力增加。圖115巖層移動推測圖(a)巖層內(nèi)部破壞推測圖；(b)裂隙帶巖層移動曲線；（c）沿工作面推進方向的

5、分區(qū) 1冒落帶；2裂隙帶；3彎曲下沉帶（二）裂隙帶 位于冒落帶之上的老頂巖層，總是一端支承在煤壁上，另一端支承在采空區(qū)的碎石充填堆上。在上覆巖層的壓力作用下，冒落的巖塊逐漸壓實。因此，上覆巖層也隨之逐步彎曲下沉，成段拆斷或產(chǎn)生許多裂隙，但不冒落仍整齊排列，形成裂隙帶。其厚度根據(jù)實測一般為采高（煤層厚度）的717倍左右。 由于裂隙帶內(nèi)巖層的性質(zhì)和厚度不一致，所以各層的彎曲下沉量不同，這樣必然產(chǎn)生離層現(xiàn)象。如直接頂比較厚，沒有全部跨落，而直接頂?shù)膹姸纫话阌中∮诶享攺姸?，因此，在直接頂與老頂之間也會產(chǎn)生離層。 離層現(xiàn)象，往往可能產(chǎn)生沖擊地壓，引起工作面切頂、折斷支架，造成重大事故。裂隙帶巖層在水平方

6、向上又可劃分為三個區(qū) A區(qū)：從工作面前方30、40 m開始到工作面后方24m，該區(qū)內(nèi)頂板變形特點是水平位移劇烈，垂直位移微小，甚至有些情況下，頂板還會有上升現(xiàn)象。顯然是由于工作面煤壁支撐使頂板呈張拉變形的結(jié)果，所以稱煤壁支撐區(qū)。 B區(qū)：從工作面后方24m至30 m左右，頂板劇烈下沉破斷，且各巖層下沉速度由下向上逐漸減小，層與層之間產(chǎn)生離層，稱為離層區(qū)。 C區(qū)：工作面后方30 m以遠，已斷裂的巖塊又重新受到采空區(qū)冒落矸石的支撐，由下向上各巖層的下沉速度逐漸增大，層間進人相互壓實的過程稱重新壓實區(qū)。 由此可見，A區(qū)和C區(qū)的巖層分別為煤壁（剛性體）和矸石（柔性體）所支撐，B區(qū)的巖層則離層懸空，說明工作面的覆巖中存在著某種“結(jié)構(gòu)” 使之實現(xiàn)平衡，而工作面在這種“結(jié)構(gòu)”保護下完成采煤作業(yè)過程。 工作面支架的任務，就是有效地控制礦山壓力并盡可能使其上覆巖層不離層，尤其是直接頂不離層。為此，要求支架有足夠的支撐力（工作阻力）和一定的可縮性。支撐力大，可減少上覆巖層下沉量，從而減少離層的可能性，但是支撐力再大，也不可能避免上履巖層的撓曲下沉。因此，要求支架有一定的可縮量，否則支架會被壓斷。 為避免