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1、。精选资料,欢迎下载一、工作面初次来压当工作面从切割眼向前推进, 顶板悬露面积随之扩大, 直接顶垮落充填采空区,基本顶仍完整地支承在两帮煤壁上,形成双支板梁构件。 当板梁垮度随着工作面推进增大到一定的范围, 由于基本顶的自重和上覆岩层的作用下,使基本顶断裂垮落。这时,工作面已不再处于基本顶掩护之下,顶板迅速下沉而破碎,通常把基本顶第一次大面积垮落称为初次垮落。由于基本顶初次垮落, 使工作面压力增大,故称为初次来压。初次来压对工作面影响一般持续2d3d。基本顶初次垮落时,工作面距切割煤壁的距离L1 称为初次垮落步距或初次来压步距。L1值与基本顶岩性、厚度以及地质构造等因素有关, 一般为 20m
2、35m , 少数达 50m 70m 。1)初次来压的特点是:工作面顶板下沉量和下沉速度急增,甚至出现台阶式下沉;顶板破碎;甚至出现沿煤壁平行的裂隙,有时发出巨大的断裂声;支架受力增加,采空区掉块;煤壁严重片帮。2)初次来压时,工作面要采取措施,如沿放顶线加强支护(增设排柱、木垛、斜撑、抬棚)、强制放落顶板等。基本顶初次垮落L1- 初次垮落步距二、周期来压基本顶初次垮落后,工作面暂时免除了基本顶下沉的影响,支架受力减轻,基本顶由双支板梁变为悬臂梁。 上覆岩层的重量主要由基本老顶悬臂梁直接传给煤壁,部分由垮落的矸石承担。图 114 基本顶周期垮落(来压)示意图L2- 周期垮落步距; h直接顶厚度;
3、 m 煤层厚度。精选资料,欢迎下载1) 当工作面推进到一定的距离,基本顶悬臂在自重和上覆岩层的作用下,又会产生断裂垮落,这时同样会给工作面带来增压现象。当工作面再继续推进,这部分垮落的基本顶被甩入采空区,工作面又处于基本顶悬梁掩护之下,恢复到前述的状态。 继工作面的推进, 基本顶的垮落与工作面增压现象重复出现。这种垮落与来压随工作面推进而周期性的出现,称为基本顶周期垮落和周期来压。两次周期来压之间的距离称为周期垮落(来压)步距。周期垮落步距同样与基本顶岩性有关,一般为6m 30m ,多数为 10m 15m 。由于周期来压前, 基本顶呈悬梁状态, 而初次来压前, 基本顶呈双支板梁状态。因此,在工
4、作面内,周期来压步距小于初次来压步距,它们的关系大致为: L2=(1/2 1/4 )L12)周期来压特点与初次来压类似。三、顶板下沉在工作面推进过程中, 采空区不断扩大, 上覆岩层移动下沉而破坏, 根据破坏的特征,上覆岩层沿竖直方向自下而上可分为三带:冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。在这三带中, 冒落带和裂隙带直接关系到工作面的顶板管理,弯曲下沉带对工作面没有多大影响。(一)冒落带易冒落的直接顶,不规则垮落,碎胀的岩块将填满采空区,形成冒落带,支撑老顶。 当松软岩层很厚时, 冒落的高度可视为直接顶的厚度。当直接顶厚度不大,冒落的岩块填不满采空区,老顶悬空,这种情况下,老顶也将发生部分垮落,使工作面
5、压力增加。图 115 岩层移动推测图(a) 岩层内部破坏推测图; (b) 裂隙带岩层移动曲线;(c)沿工作面推进方向的分区 1冒落带; 2裂隙带; 3弯曲下沉带。精选资料,欢迎下载(二)裂隙带位于冒落带之上的老顶岩层, 总是一端支承在煤壁上, 另一端支承在采空区的碎石充填堆上。 在上覆岩层的压力作用下, 冒落的岩块逐渐压实。 因此,上覆岩层也随之逐步弯曲下沉,成段拆断或产生许多裂隙, 但不冒落仍整齐排列,形成裂隙带。其厚度根据实测一般为采高 (煤层厚度)的 717 倍左右。由于裂隙带内岩层的性质和厚度不一致,所以各层的弯曲下沉量不同, 这样必然产生离层现象。 如直接顶比较厚, 没有全部跨落,
6、而直接顶的强度一般又小于老顶强度,因此,在直接顶与老顶之间也会产生离层。离层现象,往往可能产生冲击地压,引起工作面切顶、折断支架,造成重大事故。裂隙带岩层在水平方向上又可划分为三个区A区:从工作面前方30、40 m 开始到工作面后方24m ,该区内顶板变形特点是水平位移剧烈, 垂直位移微小, 甚至有些情况下, 顶板还会有上升现象。显然是由于工作面煤壁支撑使顶板呈张拉变形的结果,所以称煤壁支撑区。B区:从工作面后方24m至 30 m左右,顶板剧烈下沉破断,且各岩层下沉速度由下向上逐渐减小,层与层之间产生离层,称为离层区。C区:工作面后方30 m 以远,已断裂的岩块又重新受到采空区冒落矸石的支撑,
7、由下向上各岩层的下沉速度逐渐增大,层间进人相互压实的过程称重新压实区。由此可见, A区和 C区的岩层分别为煤壁(刚性体)和矸石(柔性体)所支撑, B区的岩层则离层悬空,说明工作面的覆岩中存在着某种“结构”使之实现平衡,而工作面在这种“结构”保护下完成采煤作业过程。工作面支架的任务, 就是有效地控制矿山压力并尽可能使其上覆岩层不离层,尤其是直接顶不离层。为此,要求支架有足够的支撑力(工作阻力)和一定的可缩性。 支撑力大, 可减少上覆岩层下沉量, 从而减少离层的可能性,但是支撑力再大,也不可能避免上履岩层的挠曲下沉。因此,要求支架有一定的可缩量,否则支架会被压断。为避免支架折断而产生离层,要求支架可缩量与顶板下沉量一致。( 三) 弯曲下沉带裂隙带上方直到地表的岩层为弯曲下沉带,这部分岩层不产生裂隙或仅产生极微小的裂隙,并在采空区上方的地面形成一个比开采范围大的空间。精选资料,欢迎下载Welcome ! 欢迎您的下载,资料仅供参考!