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)膽衣犊缍炔粩嘣黾樱谧灾?作用下的彎曲下沉也不斷增大。一般在直接頂跨距達 6～20m 后，直接頂開始垮落。當直接頂?shù)目迓浜穸冗_到采高的 1.5～2 倍（達不到時可采用人工強制放頂的措施）、垮落長度達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，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，基本頂巖梁的跨度越來越大，基本頂就會逐漸彎曲下沉，當雙固定支點梁達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，煤壁片幫嚴重，支柱受力增大，當采煤工作面過基本頂斷裂線時，甚至會發(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，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）?；卷攷r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。