标题：矿压
简介
概述在矿体没有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采后，形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、破坏，从而对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把由开采过程而引起的岩移运动对支架围岩所产生的作用力，成为矿压。
矿压相关名词原岩应力——岩体采动前，由于自重应力和构造应力等作用形成原岩应力，原岩应力处于平衡状态。
应力重新分布——岩体开掘巷道或进行回采后，破坏了原岩应力平衡状态，引起应力发生转移而进行应力重新分布。
矿山压力——由于采掘活动而在巷道和工作面周围煤岩体内或支撑物上形成的力，叫矿山压力（简称矿压、地压、岩压）
矿山压力显现——在矿山压力的作用下所产生的一系列力学现象，叫矿山压力显现（矿压显现）。如顶板下沉、底板鼓起、煤壁片帮、支架变形、岩层移动、煤的压出等。
支承压力——岩体开掘巷道或进行回采后，应力重新分布，在采煤工作面和巷道两侧煤岩体上形成的集中压力，称为支承压力。
矿山压力控制——为安全、合理采出煤炭而采用的人为调节、改变和利用矿山压力的工作，叫矿山压力控制（矿压控制）。
顶板管理——采煤工作面主要是控制顶板的变形和破坏，在实践中采煤工作面矿压控制俗称顶板管理，顶板管理主要内容是支护采场、处理采空区。
采煤工作面矿压显现规律分析
一、工作面概况XXX矿XXX工作面为X煤层首采面，位于XXX采区东翼，北邻XXX正断层布置，距XXX断层最小煤柱35m，距XXX断层最小煤柱70m，工作面走向长度1800米，倾斜宽200米，煤层厚度为2.1~4.6 m，平均3.3 m，局部平均倾角为12°。
直接顶为0～2.4m砂质泥岩、老顶为4.5～18.4m为中细砂岩，老顶直覆，均厚15.5m，灰白色，中厚层状，成份以石英为主，钙质胶结致密坚硬，砂岩裂隙较发育，局部赋存砂岩裂隙水，以静贮量为主，补给、排泄条件较好，工作面回采期间淋水较大。经对该面上顺槽顶板出水取样化验，其水质类型为CL--K+-Na+型，表明该出水受到上覆新生界含水层的补给，新生界下含与煤系砂岩含水层存在水力联系。
由于XXX工作面水文地质条件复杂，新生界下含水对工作面安全生产威胁大，下含水通过砂岩裂隙发育部位和构造露头渗透给煤系地层并可能最终进入工作面。所以该面设计留有足够的防水煤岩柱（最小85m），以保证采后“三带”不会发展到基岩，下含水不会直接溃入工作面，而是间接渗流到工作面。
XXX工作面支架采用ZZ6400-18/38型131架，ZZG6400-18/38型端头架6架，工作面刮板机为SGZ-800/1050，煤机为MG400/940-QWD型双滚筒采煤机，运输顺槽为SZB-730/75转载机、SSJ-1000/75×2型胶带输送机 (快速齿箱)和SSJ-1000/200×2型胶带输送机。
该面于2007年3月18日开始回采，2008年5月21日收作。工作面回采过程中受地压影响，多次出现严重来压现象，其中有两次较为严重，出现支架被压死现象，一是2007年8月13日夜班，工作面已回采430m；二是2008年2月19日夜班，工作面已回采860m。
二、工作面来压时的特点从几次来压的受力分析来看，工作面压力集中在中下部，且有以下几个特点。
（一）每次来压前，出现淋水较少，压力表显示值上升，最高的压力达50 MPa以上，安全阀淋水。来压期间，工作面安全阀普遍卸载，出现大面积滴液现象（压力集中区安全阀水流成线）。压力表数值普遍达到40MP以上，最大值60MP（压力表量程为0—60MP）。支架活柱下沉量增大，实测最大值17mm/小时。工作面淋水量增大，水从顶板裂缝中大量流出（最大涌水量125立方米/小时），由于大量出水，导致系统无法正常运行，工作面需要加快推进度时，无法正常推进。
（二）下端头顶板长距离悬空不跨落，采用放炮放顶效果不明显，最长距离近30米。工作面煤壁受压变软、变薄，压力达到峰值时，顶板在工作面煤壁侧沿倾向出现断裂，断裂后顶板呈台阶下沉，采空区有顶板断裂的闷雷声。
（三）支架活柱迅速降低，造成煤机无法正常通过，煤机马头经常被抵坏，影响工作面正常推进，不能有效快速通过应力集中区。
（四）来压期间，下半部支架无法正常拉移，只有采用人工落工作面链板机、整体卧支架底座，最大卧底量达600mm，由于底板多为砂岩，施工起来非常困难，严重影响安全生产。
（五）煤机无法通过地点顶板都为砂岩，需打眼放炮，增加了劳动强度、危险程度及材料、设备消耗。
（六）受老顶直覆、顶板砂岩裂隙发育、砂岩裂隙水丰富、并能接受第四系下含水一定量补给等因素影响，致使出水强度大，增加老顶来压强度。
三、矿压观测及分析该面是XXX矿XXX槽首采面，顶底板岩性均为砂岩，较坚硬，加强工作面矿压监测获取顶板来压规律以指导生产显得尤为重要，为此，工作面按每间隔10架共布置9条测线，每条测线安设一块KBJ-III型组合式压力表，通过自动记录及人工巡查获取数据。
矿压观测数据分析：
（一）工作面上、中、下段初次来压时间不一致，来压步距也不相同，初次来压步距为25～31m，初步判定工作面老顶来压步距约为30m。
（二）在工作面推进过程中，受老顶岩石坚硬、顶板砂岩水、下含水、推进速度慢等因素影响，导致工作面上、中、下部各部位周期来压时间及步距不尽相同，即使同一测线，周期来压步距也有差异，其中8#～90#架周期来压步距较小，一般步距变化范围在13~16m，周期来压持续时间一般在3~5m。
工作面周期来压特点：一是强度大；达到峰值时间短，一个小班支架活柱下降量可达400mm；二是卸载距离短，一个推进步距即可显著减轻顶板压力；三是工作面局部煤壁片帮；四是周期来压分段；五是安全阀普遍开启；六是顶板破碎后，工作面涌水量激增，涌水激增后工作面压力减小。
四、矿压显现规律及采取的有效措施（一）矿压显现规律 XXX工作面回采期间，由于工作面推进度较慢（运输系统和顶板淋水，涌水最大时，可达100m3/h，水煤对运输系统造成较大影响），工作面下半部两次出现压架现象。工作面周期来压时，顶板在工作面煤壁处断裂，整个大顶重力几乎由支架承受，当工作面相进速度缓慢时，延长了工作面割煤与放顶时间间隔，在一定的单位时间内加大了顶板下沉量，从而使工作面大顶来压作用于支架上的时间相对增加，加长了支架大立柱安全阀卸液时间，活柱下降量增大，从而造成工作面支架压死现象。
根据XXX回采实测，工作面倾角在6°～47°，平均12°，特别是工作面切眼向外660m范围内，局部倾角在30°～40°之间，工作面俯角平均15°，其中90#～137#平均在20°以上。在切眼往外660米范围内和工作面90#~137#支架范围内基本上没有出现显著来压显现，这就证明了煤层倾角对回采工作面矿山压力显现影响比较大，随着煤层倾角增大，顶板下沉量将逐渐减少，从而支架所受支撑工作阻力也相对减少。
（二）工作面来压期间应采取的措施：
一是加快工作面推进速度，对工作面顶板受力状况有所改善，对支架支撑力也有所改变。
二是平均采高宜控制在2.8m以上，工作面循环进度5m/天以上。
三是加大泵站泵压，工作面移架时尽可能利用抬架千斤顶带压擦顶移架，防止顶板离层、架头漏顶。
四是过构造带煤顶较厚时要及时联网护料固顶。
五是为保证足够的初撑力，工作面相邻30架范围内同时移架数不宜超过3架，并保持移架到位后持续供液3～5S。 
五、工作面防治水由于每次来压时，工作面大量出水，导致系统无法正常运转，对运输系统、机电设备造成极大危害，致使推进度缓慢，严重影响生产。根据XXX回采经验，总结以下几点防治水措施：
（一）工作面回采前，施工放水钻孔，提前疏放工作面顶板砂岩水，可以降低工作面在回采期间的出水量和出水强度。钻孔布置在运顺，每隔20m施工一钻孔，钻孔施工参数根据煤层具体情况而定。
（二）回采期间：
1、在运顺布三路管路，一是为老塘自流管路，一是为老塘管道泵管路，三是工作面淋水、老塘水抽水管路。从切眼开始每隔一定距离，在老塘埋设管路并用瓦石墙封闭严实，一路为自流管路、一路为管道泵管路（在管道泵管路另一头用管道泵抽排），自流管路和管道泵管路不能在同一瓦石封闭墙内，随着工作面推进，埋设老塘管路抽不出水来时，掐掉管路，重新砌瓦石墙，然后继续抽排。
2、 在运顺转载机外每隔20米左右挖一大水漾，配备足够排水能力排沙泵两台，工作面淋水和老塘水沿水沟进入水漾，水沟每隔5米左右挖小水漾，用于沉淀煤渣便于清理水煤。
3、工作面淋水大时，用钢筋加工1.5×3.0m雨搭子，在钢筋两侧留500mm雨布以便于相邻支架搭接成整体，雨搭子固定在护帮板上，雨搭子固定时要留50~100mm出护帮板，以便使雨搭子紧贴煤壁，煤机割到此处时，收起护带板，割煤后及时伸护帮板。工作面3#处用麻袋装货码成一道坝子，用软管(型号根据水量定)连接到运顺下帮水沟处，防止水进入出煤系统，影响生产。移架时，要开空系统停车，并用麻袋在转载机和顺槽皮带机机尾处上各砌一道坝子，防止水煤进入系统。