采场矿山支撑压力显现与上覆岩层运动间的关系PPT学习教案

1、采场矿山支撑压力显现与上覆岩层运动间的关系第1页/共18页 1、支承压力大小表达式 单位面积上承受的压力近似看成是上覆岩层各岩梁在该处的作用力。 2、影响因素分析 （1）直接覆盖岩层的单位岩重。与总厚度成正比。 （2）直接覆盖岩层悬跨部分重量传递至该处的作用力。 a、岩梁数目 b、传递比率（与该处煤岩层强度和岩梁自身的强度及运动发展情况有关)。c、厚度与跨度 （二）支承压力显现 在支承压力作用下，发生的煤岩层破坏压缩，相应部位的顶底板相对移动以及支架受力等现象。nnixiiiiiyCLmm11第2页/共18页（三）支承压力与支承压力显现的关系 支承压力的存在是绝对的，显现是相对的。 （支架受力

2、、煤岩层变形） 态和煤岩体本身各部位支承能力决定。第3页/共18页 （一）、初次运动阶段 支承压力分布与显现变化划分为三个阶段： 第一阶段：采场开始推进到煤壁支承能力改变之前。 煤体特点：煤体没有破坏，弹性压缩。 压力分布：一条高峰在煤壁上的单调下降曲线。（负指数）。 显现分布：与压力分布曲线相同。 即煤壁没有进入塑性状态，各岩梁的跨度相等，同一位置的传递系数相同，则压力公式可简化为：nxxiiyHKLCm1)1 (eKKbxx01第4页/共18页第5页/共18页 第二阶段：从煤壁支承能力改变到老顶岩梁端部断裂前为止。 煤体特点：煤体支承能力降低，老顶岩梁的离层发展，其 作为载荷与传递上部岩重

3、的作用发生变化。 压力特点：塑性区（包括煤体已完全破坏部分）压力逐渐 上升。弹性区内则单调下降，其压力高峰在交界处。 显现特点： 总体仍为单调下降曲线，但是具体讲则是塑性 区内与压力分布相反，弹性区内与压力分布相同。 在极限平衡状态下得到塑性区支承压力表达式：fcyyhxfc20)1)(001xytg第6页/共18页第7页/共18页 第三阶段：从老顶岩梁端部断裂到岩梁中部触矸为止。 特 点：支承压力分布与显现变化剧烈，压力分布与显现总体 一致。 压力特点：1、断裂线附近应力集中2、以断裂线为界分为两 个应力场3、两个应力场中压力分布背向发展。 显现特点： 1、岩梁断裂时，伴随压力的集中，该部位

4、移近速 度突增。 2、断裂扩展或显著沉降，顶底板移近出现停滞甚 至反弹。 3、断裂结束后，内外应力场中的压力显现以断裂 线为界呈背向转移变化。第8页/共18页（二）正常推进阶段 每一周期来压过程中分为两个过程。 1、相对稳定过程 从上次运动结束到工作面推进到岩梁端部再次断裂前夕。 压力分布：内应场缩小，压力很小；外应力场扩大，断裂前夕 压力达到最大。 显现分布：压力大小和分布平缓，显现平缓。 2、显著变化的发展过程 从岩梁断裂前夕至老顶岩梁运动结束止。 压力分布：同初次运动阶段中的第二阶段。 显现分布：同初次运动阶段中的第二阶段。第9页/共18页第10页/共18页 实践及理论推导证明： 当 不

5、会出现来压现象。 当46时，按梁计算来压步距准确，并且以其推断的沿推进方向的岩层运动和支承压力分布发展的规律是比较接近实际的。 我们可以以“板”的理论推断两侧支承压力分布和发展的规律。 “岩板”运动及破坏的发展过程。 （一）两侧支承压力分布发展变化规律 走向与两侧规律是同步发展的，大致也可分为三个阶段。10CL第11页/共18页 1、第一阶段：上下两侧煤壁边缘处于弹性状态。 两个方向上的压力高峰始终在煤壁上，峰值随推进步距增加而增加。 2、第二阶段：煤壁边缘破坏，部分进入塑性状态。 煤壁破坏，压力高峰前移，压力分布形成弹性和塑性两个区域。（此阶段塑性区的形成及扩展都首先从推进方向开始，然后随着

6、“板”的作用力向两侧转移，导致两侧塑性区形成。） 3、第三阶段：顶板在煤壁深部断裂，支承压力分布形成内外两个应力场，随工作面的继续推进，内外应力场的峰值将呈背向发展。第12页/共18页第13页/共18页 支架与围岩关系时顶板控制设计的基础，也是检验顶板控制效果的依据。 一、采场支架的设计工作状态 （一）采场支架对直接顶的工作状态 1、直接顶的结构特点 初次垮落后，煤壁与支架支撑，呈悬臂梁状态，失去了传递力的联系。端部断裂则以煤壁为支点作回转运动，支架完全承担其作用力。 2、支架对直接顶的工作状态 由于它在采空区内已经垮落，控制设计时，必须按最危险状态考虑。即按“给定载荷”考虑。第14页/共18

7、页 （二）采场支架对老顶的工作状态 1、老顶岩梁的结构特点 能保持传递力的联系，其作用力可传递到煤壁前方与矸石上。 2、支架对老顶岩梁的设计工作状态 老顶运动过程中给支架的作用力，由支架对老顶岩梁运动抵抗程度（或对岩梁位态控制的要求）决定。 支架对老顶岩梁有两种工作状态：AfmPzzzZ222)1 (212KSzKzZzLLnLnLfKRzLLn 第15页/共18页 1）“给定变形”工作状态 （1）岩梁运动稳定时的位置状态（即位态）由岩梁的强度及梁端支承情况决定。 （2）支架只能在一定范围内降低岩梁运动速度，但不能阻止岩梁运动。 （3）支架作用力与顶板作用力之间关系： QiRi 或 QiPiLR 其中： Ri沿倾斜每米支架阻力； Pi采场支架平均阻力。 二者之间没有直接的关系方程。 此状态下岩梁运动最终状态的采场顶板下沉量为：KAzALCKmhh) 1(第16页/共18页 要求的支架缩量: 运动结束时采场支架受力由支架综合刚度（支架力学特性）决定。 2）“限定变形”工作状态 指采场支架对岩梁运动进行必要的限制。（即在支架作用下，岩梁不能沉降至最低状态，运动结