第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦課件

第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦2022/12/16第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦2022/12/14第二章1第一節(jié)采煤工作面上覆巖層移動規(guī)律一、采煤工作面圍巖構(gòu)成采動、采動空間、圍巖（頂板+底板+兩幫）偽頂、直接頂、基本頂、直接底第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第一節(jié)采煤工作面上覆巖層移動規(guī)律一、采煤工作面圍巖構(gòu)成第二2二、采動巖體破壞的基本形式巖體中存在結(jié)構(gòu)面（弱面），采動破壞往往是弱面的分離。破壞形式：冒落—巖石在拉應(yīng)力作用下，從巖體中分離成巖塊，在重力作用下下落充填采空區(qū)。離層—巖層的層面或?qū)永砻骈g張開的現(xiàn)象。層間錯(cuò)動—相鄰巖層沿層面或軟弱面發(fā)生相對滑移。剪切破壞和塑性變形—剪應(yīng)力作用產(chǎn)生的成組滑移面。塊體滾動—已破壞的巖塊滾動下移；結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動?；瑒印獛r體沿?cái)鄬?、軟弱夾層和層面產(chǎn)生滑動。巖爆、煤爆底鼓片幫力學(xué)機(jī)理：張破壞、剪破壞、結(jié)構(gòu)體滾動、結(jié)構(gòu)體沿結(jié)構(gòu)面滑移和錯(cuò)動第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦二、采動巖體破壞的基本形式巖體中存在結(jié)構(gòu)面（弱面），采動破壞3三、采煤工作面上覆巖層移動規(guī)律采煤工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與開采后上覆巖層移動規(guī)律直接相關(guān)。垂直方向“三帶”冒落帶：直接頂破碎堆積而成，巖塊不連續(xù)、不規(guī)則排列，堆積高度（2~4）m。裂隙帶：巖層斷裂，巖塊有規(guī)則排列。彎曲下沉帶：裂隙帶之上，巖層呈彎曲下沉，地表形成橢圓形移動盆地，aa區(qū)為壓縮變形，ab區(qū)為拉伸變形。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦三、采煤工作面上覆巖層移動規(guī)律采煤工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與開采4裂隙帶水平方向“三區(qū)”（1）煤壁支撐影響區(qū)A：水平位移大，垂直位移小。（2）離層區(qū)B：頂板急劇下沉、斷裂，下沉速度由下向上逐漸減小，巖層間出現(xiàn)離層現(xiàn)象。（3）重新壓實(shí)區(qū)C：工作面后方30m以外，斷裂巖層被冒落帶矸石支撐，裂隙帶巖層由上而下下沉速度逐漸減小，層間離層被壓實(shí)。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦裂隙帶水平方向“三區(qū)”（1）煤壁支撐影響區(qū)A：水平位移大，垂5裂隙帶巖層的結(jié)構(gòu)形式（礦壓假說）

實(shí)測證明，支架的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上覆巖層的重力，工作面附近區(qū)域的巖層運(yùn)動影響支承壓力的分布和支架的載荷，這個(gè)范圍就是冒落帶加裂隙帶，大約相當(dāng)于6~8倍采高。由三區(qū)的劃分可知，煤壁支撐區(qū)的巖層由煤壁支撐，重新壓實(shí)區(qū)的巖層由矸石支撐，離層區(qū)的巖層部分由支架支撐，大部處于懸空無支撐狀態(tài)。由工作面支架的壓力小于上覆巖體的重力，說明工作面上方的巖體存在一種平衡結(jié)構(gòu)，支撐著上覆巖體的壓力，工作面在這種結(jié)構(gòu)的保護(hù)之下。有關(guān)巖體結(jié)構(gòu)的形式的假說稱為采場礦壓理論。結(jié)構(gòu)形式：砌體梁、傳遞巖梁、懸梁（板）結(jié)構(gòu)、壓力拱第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦裂隙帶巖層的結(jié)構(gòu)形式（礦壓假說）實(shí)測證明，支架的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小6（一）砌體梁結(jié)構(gòu)中國礦大錢鳴高院士提出。裂隙帶巖層為堅(jiān)硬巖層，斷裂后的巖塊象砌體一樣擠壓成一個(gè)能夠承載的結(jié)構(gòu)，之間的軟巖可視為作用在巖梁上的載荷。砌體梁結(jié)構(gòu)為半拱式平衡結(jié)構(gòu)。塊體間依靠水平擠壓力產(chǎn)生的摩擦力平衡巖塊的自重和上覆巖層傳遞的載荷。支架的載荷（支護(hù)強(qiáng)度）第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（一）砌體梁結(jié)構(gòu)中國礦大錢鳴高院士提出。裂隙帶巖層為堅(jiān)硬巖層7（二）傳遞巖梁結(jié)構(gòu)山東科大宋振騏院士提出。一組或幾組基本頂?shù)臄嗔褞r塊的相互咬合，形成一種能向煤壁前方和采空區(qū)矸石上傳遞力的結(jié)構(gòu)，稱為傳遞巖梁。支架承擔(dān)巖梁的作用力的大小，由其對巖梁運(yùn)動的控制要求而定。位態(tài)方程如下：第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（二）傳遞巖梁結(jié)構(gòu)山東科大宋振騏院士提出。一組或幾組基本頂?shù)?（三）懸梁（板）結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬的頂板在初次來壓后，可視為一端固定于工作面前方煤體上的懸臂巖梁（巖板），隨工作面推進(jìn)，懸臂長度增大，達(dá)極限長度時(shí)，懸梁破斷，工作面出現(xiàn)來壓現(xiàn)象。支架的最大載荷：第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（三）懸梁（板）結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬的頂板在初次來壓后，可視為一端固定于9（四）壓力拱結(jié)構(gòu)松軟頂板形成壓力拱。拱的一個(gè)支點(diǎn)在工作面前方的煤壁上，另一支點(diǎn)在采空區(qū)已垮落的矸石上。工作面支架主要承受拱內(nèi)部分巖石的重量及拱運(yùn)動時(shí)的附加載荷。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（四）壓力拱結(jié)構(gòu)松軟頂板形成壓力拱。拱的一個(gè)支點(diǎn)在工作面前方10第二節(jié)采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律一.工作面礦壓顯現(xiàn)方式由于采動作用促使圍巖向采動空間運(yùn)動的力叫礦山壓力。以圍巖運(yùn)動和支架受力表現(xiàn)出的現(xiàn)象叫礦山壓力顯現(xiàn)。顯現(xiàn)的形式：（一）頂?shù)装逡平ǘ┲Ъ艿淖冃闻c損壞（三）頂板破碎（四）局部冒頂（五）煤壁片幫（六）臺階下沉（七）大面積冒頂和垮落第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第二節(jié)采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律一.工作面礦壓顯現(xiàn)方式第二11第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦12二、直接頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（一）直接頂?shù)姆诸惻c垮落形式第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦二、直接頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（一）直接頂?shù)姆诸惻c垮落形式第二章采煤工13（二）直接頂?shù)倪\(yùn)動形式1.直接頂緩慢下沉薄煤層、頂板可塑性大，頂板下沉后沒有斷開與底板接觸。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（二）直接頂?shù)倪\(yùn)動形式1.直接頂緩慢下沉第二章采煤工作面上覆142.直接頂彎曲斷裂直接頂懸空后，在重力作用下產(chǎn)生彎曲，先在煤壁端上部拉開，然后在中間下部裂開，最后不規(guī)則垮落。直接頂垮落步距——從切眼到直接頂初次垮落的距離。是判斷直接頂穩(wěn)定性的指標(biāo)，可作為直接頂分類的依據(jù)。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦2.直接頂彎曲斷裂直接頂懸空后，在重力作用下產(chǎn)生彎曲，先在煤15直接頂冒落高度的確定采空區(qū)充滿程度的判斷充滿條件第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦直接頂冒落高度的確定采空區(qū)充滿程度的判斷第二章采煤工作面上覆163.直接頂?shù)囊?guī)則垮落（1）直接頂剪切斷裂直接頂巖層彎曲下沉量很小時(shí)，端部裂開，整體剪切下落。（2）鉸接巖梁巖梁兩端先裂開，然后中部裂開下沉，兩塊相互咬合形成鉸接巖梁結(jié)構(gòu)。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦3.直接頂?shù)囊?guī)則垮落（1）直接頂剪切斷裂第二章采煤工作面上覆17三、基本頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（一）基本頂?shù)倪\(yùn)動形式1.基本頂緩慢下沉采高小、直接頂厚度大，采空區(qū)充滿程度好，基本頂彎曲斷裂后在矸石支撐下緩慢下沉。此時(shí)，基本頂能形成傳力結(jié)構(gòu)，將自身的重量和上覆巖層的部分重量傳遞到前方煤壁和后方采空區(qū)矸石上，工作面內(nèi)礦壓顯現(xiàn)不明顯。2.基本的呈長巖梁折斷直接頂冒落后不能充滿采空區(qū)，基本頂按一定的跨度，周期性折斷，巖梁長度較大。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦三、基本頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（一）基本頂?shù)倪\(yùn)動形式第二章采煤工作面上18三、基本頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（二）基本頂?shù)某醮蝸韷?.初次來壓的形成基本頂視為四周固支的板，當(dāng)工作面由切眼向前推進(jìn)，直接頂垮落后，懸空面積越來越大，達(dá)到極限跨度時(shí)，巖板發(fā)生斷裂破壞，進(jìn)一步巖塊要發(fā)生下沉垮落。在這過程中，采煤工作面有明顯的礦壓顯現(xiàn)?；卷敵醮握蹟嗷虺醮慰迓淝昂蠊ぷ髅娴钠毡閬韷含F(xiàn)象叫基本頂?shù)某醮蝸韷骸３醮蝸韷翰骄郘：由開切眼到基本頂初次垮落時(shí)工作面推進(jìn)的距離。L與巖性、厚度、載荷有關(guān)。統(tǒng)計(jì)數(shù)字：10~30m54%30~55m37.5%>55m8.5%2.初次來壓的顯現(xiàn)（1）工作面頂板劇烈下沉；（2）支架載荷增加，安全閥開啟，活柱下縮；（3）煤壁片幫嚴(yán)重；（4）頂板的斷裂聲第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦三、基本頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（二）基本頂?shù)某醮蝸韷旱诙虏擅汗ぷ髅嫔?9（三）基本頂?shù)闹芷趤韷?.周期來壓的形成基本頂初次斷裂后，隨工作面推進(jìn)，工作面上方的基本頂呈懸梁狀態(tài)，當(dāng)懸臂長度達(dá)到極限值時(shí)在煤壁或在煤壁前方折斷下沉，工作面出現(xiàn)來壓現(xiàn)象，這種折斷周期性出現(xiàn)，工作面呈現(xiàn)周期性來壓，稱基本頂周期來壓。步距L周=（1/2~1/4)L初2.周期來壓的表現(xiàn)形式下沉速度增大，下沉量增加；支架載荷增加；煤壁片幫；頂板臺階下沉，切頂。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（三）基本頂?shù)闹芷趤韷?.周期來壓的形成第二章采煤工作面上覆20四、支承壓力及其顯現(xiàn)（一）支承壓力的定義煤層回采后導(dǎo)致圍巖應(yīng)力重新分布，作用于煤層、巖層、矸石上垂直應(yīng)力稱為支承壓力。采煤工作面周圍支承壓力分布分布特征：范圍、峰值位置、峰值大小應(yīng)力集中系數(shù)k=支承壓力峰值/原巖應(yīng)力第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦四、支承壓力及其顯現(xiàn)（一）支承壓力的定義第二章采煤工作面上覆21采煤工作面前后方支承壓力分布曲線第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦采煤工作面前后方支承壓力分布曲線第二章采煤工作面上覆巖層移動22（二)支承壓力在底板中的傳播分布規(guī)律（1）煤柱下為增壓區(qū)、采空區(qū)下為減壓區(qū)；（2）隨深度增加，支承壓力逐漸減小，影響范圍擴(kuò)大；影響角φ與巖性和煤層傾角有關(guān)；沿走向φ=15°~35°，傾斜方向φ=25~55°（3）底板堅(jiān)硬，影響深度小但擴(kuò)展角大；巖層松軟，影響深度大。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（二)支承壓力在底板中的傳播分布規(guī)律第二章采煤工作面上覆巖層23第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦24（三）支承壓力的影響因素1.開采深度隨深度增加，原巖應(yīng)力增加，支承壓力也增加。2.圍巖性質(zhì)堅(jiān)硬巖層影響范圍廣。（3）煤質(zhì)煤體堅(jiān)硬，支承壓力分布范圍小，集中系數(shù)高，峰值位置距煤壁近。（4）與煤層的相對位置接近采空區(qū)，支承壓力變小，遠(yuǎn)離煤層支承壓力變小

第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（三）支承壓力的影響因素1.開采深度第二章采煤工作面上覆巖層25第三節(jié)影響采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素地質(zhì)因素：頂?shù)装?、傾角、開采深度等技術(shù)因素：采高、控頂距、采煤工序、推進(jìn)速度一、地質(zhì)因素（一）頂板巖層的影響1.直接頂直接頂?shù)姆€(wěn)定性影響工作面的安全和生產(chǎn)效率，決定支護(hù)方式選擇。直接頂穩(wěn)定性取因素1）巖層力學(xué)強(qiáng)度；2）層理和裂隙的發(fā)育程度。2.基本頂?shù)挠绊懟卷數(shù)倪\(yùn)動是工作面礦壓顯現(xiàn)的原因?；卷?shù)膩韷簭?qiáng)度對工作面的支護(hù)強(qiáng)度、支柱可縮量采空區(qū)處理方法起決定作用?；卷攲ぷ髅鎭韷河绊懗潭扰c直接頂?shù)暮穸染o密相關(guān)。直接頂厚，冒落后能充滿采空區(qū)，基本頂破斷后形成的結(jié)構(gòu)易于平衡，或呈緩慢下沉，則周期來壓較弱。反之則較強(qiáng)。（二）開采深度開采速度h→原巖應(yīng)力σz→支承壓力kσ開采深度對巷道礦壓顯現(xiàn)影響很明顯。深部巷道變形量大，支架損壞嚴(yán)重、支護(hù)困難。對采煤工作面礦壓顯現(xiàn)影響不明顯。工作面的支護(hù)強(qiáng)度與深度無直接關(guān)系。解釋原因：巖體結(jié)構(gòu)的存在。（三）煤層傾角頂板下沉量、支架載荷與傾角關(guān)系：α大→s??；α大→p小由于矸石滾動下滑對工作面下部采空區(qū)的充填作用，出現(xiàn)工作面下部來壓強(qiáng)度小于中上部。中上部來壓時(shí)間超前下部。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第三節(jié)影響采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素地質(zhì)因素：頂26第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦27演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/16第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew28第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦2022/12/16第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦2022/12/14第二章29第一節(jié)采煤工作面上覆巖層移動規(guī)律一、采煤工作面圍巖構(gòu)成采動、采動空間、圍巖（頂板+底板+兩幫）偽頂、直接頂、基本頂、直接底第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第一節(jié)采煤工作面上覆巖層移動規(guī)律一、采煤工作面圍巖構(gòu)成第二30二、采動巖體破壞的基本形式巖體中存在結(jié)構(gòu)面（弱面），采動破壞往往是弱面的分離。破壞形式：冒落—巖石在拉應(yīng)力作用下，從巖體中分離成巖塊，在重力作用下下落充填采空區(qū)。離層—巖層的層面或?qū)永砻骈g張開的現(xiàn)象。層間錯(cuò)動—相鄰巖層沿層面或軟弱面發(fā)生相對滑移。剪切破壞和塑性變形—剪應(yīng)力作用產(chǎn)生的成組滑移面。塊體滾動—已破壞的巖塊滾動下移；結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動。滑動—巖體沿?cái)鄬?、軟弱夾層和層面產(chǎn)生滑動。巖爆、煤爆底鼓片幫力學(xué)機(jī)理：張破壞、剪破壞、結(jié)構(gòu)體滾動、結(jié)構(gòu)體沿結(jié)構(gòu)面滑移和錯(cuò)動第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦二、采動巖體破壞的基本形式巖體中存在結(jié)構(gòu)面（弱面），采動破壞31三、采煤工作面上覆巖層移動規(guī)律采煤工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與開采后上覆巖層移動規(guī)律直接相關(guān)。垂直方向“三帶”冒落帶：直接頂破碎堆積而成，巖塊不連續(xù)、不規(guī)則排列，堆積高度（2~4）m。裂隙帶：巖層斷裂，巖塊有規(guī)則排列。彎曲下沉帶：裂隙帶之上，巖層呈彎曲下沉，地表形成橢圓形移動盆地，aa區(qū)為壓縮變形，ab區(qū)為拉伸變形。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦三、采煤工作面上覆巖層移動規(guī)律采煤工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與開采32裂隙帶水平方向“三區(qū)”（1）煤壁支撐影響區(qū)A：水平位移大，垂直位移小。（2）離層區(qū)B：頂板急劇下沉、斷裂，下沉速度由下向上逐漸減小，巖層間出現(xiàn)離層現(xiàn)象。（3）重新壓實(shí)區(qū)C：工作面后方30m以外，斷裂巖層被冒落帶矸石支撐，裂隙帶巖層由上而下下沉速度逐漸減小，層間離層被壓實(shí)。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦裂隙帶水平方向“三區(qū)”（1）煤壁支撐影響區(qū)A：水平位移大，垂33裂隙帶巖層的結(jié)構(gòu)形式（礦壓假說）

實(shí)測證明，支架的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上覆巖層的重力，工作面附近區(qū)域的巖層運(yùn)動影響支承壓力的分布和支架的載荷，這個(gè)范圍就是冒落帶加裂隙帶，大約相當(dāng)于6~8倍采高。由三區(qū)的劃分可知，煤壁支撐區(qū)的巖層由煤壁支撐，重新壓實(shí)區(qū)的巖層由矸石支撐，離層區(qū)的巖層部分由支架支撐，大部處于懸空無支撐狀態(tài)。由工作面支架的壓力小于上覆巖體的重力，說明工作面上方的巖體存在一種平衡結(jié)構(gòu)，支撐著上覆巖體的壓力，工作面在這種結(jié)構(gòu)的保護(hù)之下。有關(guān)巖體結(jié)構(gòu)的形式的假說稱為采場礦壓理論。結(jié)構(gòu)形式：砌體梁、傳遞巖梁、懸梁（板）結(jié)構(gòu)、壓力拱第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦裂隙帶巖層的結(jié)構(gòu)形式（礦壓假說）實(shí)測證明，支架的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小34（一）砌體梁結(jié)構(gòu)中國礦大錢鳴高院士提出。裂隙帶巖層為堅(jiān)硬巖層，斷裂后的巖塊象砌體一樣擠壓成一個(gè)能夠承載的結(jié)構(gòu)，之間的軟巖可視為作用在巖梁上的載荷。砌體梁結(jié)構(gòu)為半拱式平衡結(jié)構(gòu)。塊體間依靠水平擠壓力產(chǎn)生的摩擦力平衡巖塊的自重和上覆巖層傳遞的載荷。支架的載荷（支護(hù)強(qiáng)度）第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（一）砌體梁結(jié)構(gòu)中國礦大錢鳴高院士提出。裂隙帶巖層為堅(jiān)硬巖層35（二）傳遞巖梁結(jié)構(gòu)山東科大宋振騏院士提出。一組或幾組基本頂?shù)臄嗔褞r塊的相互咬合，形成一種能向煤壁前方和采空區(qū)矸石上傳遞力的結(jié)構(gòu)，稱為傳遞巖梁。支架承擔(dān)巖梁的作用力的大小，由其對巖梁運(yùn)動的控制要求而定。位態(tài)方程如下：第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（二）傳遞巖梁結(jié)構(gòu)山東科大宋振騏院士提出。一組或幾組基本頂?shù)?6（三）懸梁（板）結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬的頂板在初次來壓后，可視為一端固定于工作面前方煤體上的懸臂巖梁（巖板），隨工作面推進(jìn)，懸臂長度增大，達(dá)極限長度時(shí)，懸梁破斷，工作面出現(xiàn)來壓現(xiàn)象。支架的最大載荷：第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（三）懸梁（板）結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬的頂板在初次來壓后，可視為一端固定于37（四）壓力拱結(jié)構(gòu)松軟頂板形成壓力拱。拱的一個(gè)支點(diǎn)在工作面前方的煤壁上，另一支點(diǎn)在采空區(qū)已垮落的矸石上。工作面支架主要承受拱內(nèi)部分巖石的重量及拱運(yùn)動時(shí)的附加載荷。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（四）壓力拱結(jié)構(gòu)松軟頂板形成壓力拱。拱的一個(gè)支點(diǎn)在工作面前方38第二節(jié)采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律一.工作面礦壓顯現(xiàn)方式由于采動作用促使圍巖向采動空間運(yùn)動的力叫礦山壓力。以圍巖運(yùn)動和支架受力表現(xiàn)出的現(xiàn)象叫礦山壓力顯現(xiàn)。顯現(xiàn)的形式：（一）頂?shù)装逡平ǘ┲Ъ艿淖冃闻c損壞（三）頂板破碎（四）局部冒頂（五）煤壁片幫（六）臺階下沉（七）大面積冒頂和垮落第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第二節(jié)采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律一.工作面礦壓顯現(xiàn)方式第二39第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦40二、直接頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（一）直接頂?shù)姆诸惻c垮落形式第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦二、直接頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（一）直接頂?shù)姆诸惻c垮落形式第二章采煤工41（二）直接頂?shù)倪\(yùn)動形式1.直接頂緩慢下沉薄煤層、頂板可塑性大，頂板下沉后沒有斷開與底板接觸。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（二）直接頂?shù)倪\(yùn)動形式1.直接頂緩慢下沉第二章采煤工作面上覆422.直接頂彎曲斷裂直接頂懸空后，在重力作用下產(chǎn)生彎曲，先在煤壁端上部拉開，然后在中間下部裂開，最后不規(guī)則垮落。直接頂垮落步距——從切眼到直接頂初次垮落的距離。是判斷直接頂穩(wěn)定性的指標(biāo)，可作為直接頂分類的依據(jù)。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦2.直接頂彎曲斷裂直接頂懸空后，在重力作用下產(chǎn)生彎曲，先在煤43直接頂冒落高度的確定采空區(qū)充滿程度的判斷充滿條件第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦直接頂冒落高度的確定采空區(qū)充滿程度的判斷第二章采煤工作面上覆443.直接頂?shù)囊?guī)則垮落（1）直接頂剪切斷裂直接頂巖層彎曲下沉量很小時(shí)，端部裂開，整體剪切下落。（2）鉸接巖梁巖梁兩端先裂開，然后中部裂開下沉，兩塊相互咬合形成鉸接巖梁結(jié)構(gòu)。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦3.直接頂?shù)囊?guī)則垮落（1）直接頂剪切斷裂第二章采煤工作面上覆45三、基本頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（一）基本頂?shù)倪\(yùn)動形式1.基本頂緩慢下沉采高小、直接頂厚度大，采空區(qū)充滿程度好，基本頂彎曲斷裂后在矸石支撐下緩慢下沉。此時(shí)，基本頂能形成傳力結(jié)構(gòu)，將自身的重量和上覆巖層的部分重量傳遞到前方煤壁和后方采空區(qū)矸石上，工作面內(nèi)礦壓顯現(xiàn)不明顯。2.基本的呈長巖梁折斷直接頂冒落后不能充滿采空區(qū)，基本頂按一定的跨度，周期性折斷，巖梁長度較大。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦三、基本頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（一）基本頂?shù)倪\(yùn)動形式第二章采煤工作面上46三、基本頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（二）基本頂?shù)某醮蝸韷?.初次來壓的形成基本頂視為四周固支的板，當(dāng)工作面由切眼向前推進(jìn)，直接頂垮落后，懸空面積越來越大，達(dá)到極限跨度時(shí)，巖板發(fā)生斷裂破壞，進(jìn)一步巖塊要發(fā)生下沉垮落。在這過程中，采煤工作面有明顯的礦壓顯現(xiàn)?；卷敵醮握蹟嗷虺醮慰迓淝昂蠊ぷ髅娴钠毡閬韷含F(xiàn)象叫基本頂?shù)某醮蝸韷?。初次來壓步距L：由開切眼到基本頂初次垮落時(shí)工作面推進(jìn)的距離。L與巖性、厚度、載荷有關(guān)。統(tǒng)計(jì)數(shù)字：10~30m54%30~55m37.5%>55m8.5%2.初次來壓的顯現(xiàn)（1）工作面頂板劇烈下沉；（2）支架載荷增加，安全閥開啟，活柱下縮；（3）煤壁片幫嚴(yán)重；（4）頂板的斷裂聲第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦三、基本頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律（二）基本頂?shù)某醮蝸韷旱诙虏擅汗ぷ髅嫔?7（三）基本頂?shù)闹芷趤韷?.周期來壓的形成基本頂初次斷裂后，隨工作面推進(jìn)，工作面上方的基本頂呈懸梁狀態(tài)，當(dāng)懸臂長度達(dá)到極限值時(shí)在煤壁或在煤壁前方折斷下沉，工作面出現(xiàn)來壓現(xiàn)象，這種折斷周期性出現(xiàn)，工作面呈現(xiàn)周期性來壓，稱基本頂周期來壓。步距L周=（1/2~1/4)L初2.周期來壓的表現(xiàn)形式下沉速度增大，下沉量增加；支架載荷增加；煤壁片幫；頂板臺階下沉，切頂。第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦（三）基本頂?shù)闹芷趤韷?.周期來壓的形成第二章采煤工作面上覆48四、支承壓力及其顯現(xiàn)（一）支承壓力的定義煤層回采后導(dǎo)致圍巖應(yīng)力重新分布，作用于煤層、巖層、矸石上垂直應(yīng)力稱為支承壓力。采煤工作面周圍支承壓力分布分布特征：范圍、峰值位置、峰值大小應(yīng)力集中系數(shù)k=支承壓力峰值/原巖應(yīng)力第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦四、支承壓力及其顯現(xiàn)（一）支承壓力的定義第二章采煤工作面上覆49采煤工作面前后方支承壓力分布曲線第二章采煤工作面上覆巖層移動及其礦采煤工作面前后方支承壓力分布曲線第二章采煤工作面上覆巖層移動50（二)支承壓力在底板中的傳播分布規(guī)律（1）煤柱下為增壓區(qū)、采空區(qū)下為減壓區(qū)；（2）隨深度增加，支承壓力逐漸減小，影響范圍擴(kuò)大；影響角φ與巖性和煤層傾角有關(guān)；沿走向φ=15°~35°，傾斜方向φ=25~55°（3）底板堅(jiān)硬，影響深度小但擴(kuò)展角大；巖層松軟