采煤工作面的初次來壓及周期來壓

發(fā)布時間：

2023-10-19

采煤工作面的初次來壓及周期來壓

（一）采空空間上方巖層的分帶

用全部垮落法處理采空區(qū)后，采空區(qū)上方的頂板巖石必然會垮落、堆積、碎脹、充填采空區(qū)，對上方巖層起到一定的支撐作用。由于充填的飽滿、密實程度與原有煤層相比有很大差異和不足，所以采空空間上方的巖層一般都將發(fā)生移動，自下而上形成垮落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶，如圖 3-5 所示。

（二）上覆巖層在工作面推進(jìn)方向的發(fā)展規(guī)律

1.直接頂初次垮落

長壁采煤工作面從切眼開始采煤后，直接頂?shù)膽衣犊缍炔粩嘣黾?，在自?作用下的彎曲下沉也不斷增大。一般在直接頂跨距達(dá) 6～20m 后，直接頂開始垮落。當(dāng)直接頂?shù)目迓浜穸冗_(dá)到采高的 1.5～2 倍（達(dá)不到時可采用人工強(qiáng)制放頂的措施）、垮落長度達(dá)到采煤工作面長度一半以上時，稱為直接頂初次垮落。直接頂初次垮落時的跨距稱為初次垮落步距如圖 3-6 所示。

直接頂本身的巖層強(qiáng)度有大有小，直接頂內(nèi)還可能存在各種裂隙，所以初次垮落步距的大小相差比較大。

2.基本頂初次來壓

直接頂初次垮落后，采煤工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，隨著每次回柱放頂，采空區(qū)上方的直接頂也就隨著垮落下來。頂板垮落破碎后體積要增大，破碎后的體積與原體積的比值稱為巖石的碎脹系數(shù)。巖石剛破碎時的碎脹系數(shù)一般為 1.25～1.5。如果直接頂厚度等于或大于采高的 2～4 倍，直接頂垮落后就能把采空區(qū)填滿，如圖 3-7 所示。隨著垮落的直接頂被壓實，基本頂巖層會下沉、彎曲、斷裂，但這些活動對工作面影響很小，即基本頂來壓的顯現(xiàn)在工作面不明顯。

如果直接頂垮落后填不滿采空區(qū)，開始時基本頂在采空區(qū)上方呈雙固定支點(diǎn)梁狀態(tài)，基本頂巖梁把自身及其上覆巖層的質(zhì)量都壓到工作面周圍的煤柱上，這時工作面還不會受到基本頂壓力的影響。

隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，基本頂巖梁的跨度越來越大，基本頂就會逐漸彎曲下沉，當(dāng)雙固定支點(diǎn)梁達(dá)到極限跨距時會斷裂下沉，如圖 3-8a 所示。這時工作面頂板下沉加快，煤壁片幫嚴(yán)重，支柱受力增大，當(dāng)采煤工作面過基本頂斷裂線時，甚至?xí)l(fā)生頂板出現(xiàn)臺階下沉的現(xiàn)象，如圖 3-8b 所示。這是工作面自開始采煤以來基本頂?shù)牡谝淮蝸韷?，稱為基本頂初次來壓。切眼到基本頂初次來壓時工作面推進(jìn)的距離稱為基本頂初次來壓步距，一般為 20～35m。此后，工作面進(jìn)入正常采煤時期。

3.基本頂周期來壓

基本頂初次來壓后，隨著工作面的繼續(xù) 推進(jìn)，基本頂巖梁會發(fā)生周期性的斷裂下沉，工作面內(nèi)也周期性出現(xiàn)頂板下沉加快、煤壁片幫嚴(yán)重、支柱受力增大，甚至頂板出現(xiàn)臺階下沉等現(xiàn)象，稱為基本頂周期來壓（圖 3-9）。基本頂巖梁周期性斷裂的距離稱為老頂周期來壓步距，一般為基本頂初次來壓步距的 1／2～1／4。