矿山压力与岩层控制
矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力。
矿山压力显现：由于矿山压力作用，使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象。
矿山压力控制：所有减轻 、调节、 改变和利用矿山压力作用的各种方法。
矿山压力与岩层控制的研究方法：理论研究，实验室研究，现场监测。
表征岩石的变形指标一般有泊松比、弹性模量和体积变形量。
材料发生破坏除了取决于该点的剪应力，还与该点的正应力有关。
岩石变形分为弹性变形、塑性变形和粘性变形。
原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。
原岩应力场：天然存在于原岩内而与人为因素无关的应力场。
原岩应力组成 ——自重应力和构造应力。
由地心引力引起的应力场称为自重应力场；
由于地质构造运动而引起的应力场称为构造应力场 。
构造应力——由地壳构造运动在岩体中引起的应力，分为现代构造应力和地质构造残余应力。
构造应力以水平应力为主，具有明显的区域性和方向性。
构造应力特点：
1）分布不均，在构造区域附近最大；
2）水平应力为主，浅部尤为明显；
3）具有明显的方向性，最大应力与最小应力相差较大；
4）坚硬岩层中明显，软岩中不明显；
原岩应力分布基本规律：
（1）实测铅直应力基本等于上覆岩层重量；
（2）水平应力普遍大于铅直应力；
（3）平均水平应力与铅直应力比值随深度增加而减小；
（4）最大主应力与最小主应力一般相差较大。
岩体受外力作用而产生弹性变形时，在岩体内部所储存的能量，称为弹性应变能。
在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向增高部分称为支承压力。
在煤层或矿床开采的过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面或采场。
赋存在煤层之上的岩层称为上覆岩层，在煤层之下的岩层称为底板。
伪 顶——位于煤层之上，薄而软弱的岩层；位于煤层之上随采随冒落的极不稳定岩层，其厚度一般在0.5m以下，岩性多为炭质页岩。
直接顶——位于煤层或伪顶之上一层或几层性质相近岩层；
老顶——位于直接顶或煤层之上厚而坚硬的岩层（基本顶）；
采空区的处理方法：刀柱法，顶板缓慢下沉法，全部或局部充填法，全部垮落法。
矿山压力假说： 一、压力拱假说 二、悬臂梁假说 三、 铰接岩块假说
四、预成裂隙假说
回采空间周围存在三个区：即应力降低区、应力增高区和采动影响区，且随着采面推进而前进。
三个理论： 砌体梁理论、传递岩梁理论、关键层理论
直接顶的第一次大面积垮落称为直接定的初次垮落。
直接顶初次垮落的标志是：直接顶垮落高度超过1—1.5m，范围超过全工作面长度的一半。
初次垮落距的大小由直接顶岩层的强度、分层厚度、直接顶内节理裂隙的发育程度所决定，它是直接顶稳定性的一个综合指标。
当直接顶厚度小于或等于老顶厚度时，均易于形成这种离层。（直接顶与老顶间的离层）
充满采空区所需直接顶厚度： Kp 碎胀系数、 M煤层厚度。
老顶的断裂形式分为：一、老顶的梁式断裂 二、老顶的板破断（O-X破坏）
老顶失稳分为：一、结构的滑落失稳 二、结构的变形失稳。
直接顶的初次跨落步距：回采工作面从开切眼开始向前推进，到直接顶第一次跨落时的推进距离。
老顶和直接顶的关系不一样，形成的离层现象也不一样。
老顶达到初次断裂时的跨距称为初次断裂步距。
弯矩形成的极限跨距比剪切力形成的极限跨距小；
简支梁的抗弯极限跨距比固支梁的小；
老顶初次断裂支架支撑四种形式：四边固支，一简三固，两简两固，三简一固。
边—长系数：主要由采空区几何形状系数和边界约束条件决定，它反映了工作面长度和开采边界对断裂步距的影响，故称为边—长系数。
老顶初次断裂步距是由反映其自身稳定性的步距准数和反映开采边界条件与工作面长影响的“边—长”系数这两个要素构成的。
髙长比越小，结构抗滑落失稳的能力越大。
老顶断裂后在一定区域内出现了“反弹”现象，而在另一些区域则出现了“压缩”现象。
根据对岩体结构
分析
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所得的结论，可对以下矿山压力现象做出解释：
(1) 老顶岩块的滑落失稳是工作面顶板出现台阶以及有时地表下沉出现台阶的原因；
(2) 煤壁上方老顶剪切力最大是工作面顶板沿煤壁切落的原因；
(3) 上覆岩层结构的存在是支架受力小于覆盖层重量的原因，并由此可以分析工作面支架工作阻力必须平衡的顶板压力大小；
(4) 采高小、直接顶较厚和采用充填法处理采空区是工作面顶板压力比较小的原因；
(5) 工作面形成的支承压力主要集中于前拱脚的原因。
回采工作面常见的矿山压力现象：
一、顶板下沉，二、顶板下沉速度，三、支柱变形与折损，四、顶板破碎情况，五、局部冒顶，六、大面积冒顶。
老顶的初次来压：老顶岩层初次破断后，老顶破断岩块回转下沉引起工作面顶板急剧下沉、支架受力普遍加大、煤壁片帮的现象。
老顶的初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
动压系数：支架来压时载荷与平时载荷之比。
老顶的初次来压步距与来压强度，与老顶岩层的力学性质、厚度、破断岩块之间相互咬合的条件有关，与地质构造的因素有关。
老顶初次来压步距越大，工作面来压显现越剧烈，相应的动压系数（支架来压时载荷与平时载荷之比。）也越大。
老顶岩层的周期性破断而引起“砌体梁”结构的周期性失稳而引起的顶板来压现象称为采场周期来压。
周期来压的主要表现形式是：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、顶板台阶下沉、支柱折损，甚至工作面冒顶事故。
来压的大小还与采空区冒落矸石充满采空区的程度直接相关。充填越严实，来压越小。
预防老顶来压造成的事故的措施：1、判断老顶来压预兆；2、加强支护；3、保证支架规格质量；4、保证支架密度及支架稳定性。
老顶来压与平时压力强度的比值称为增载系数。
顶板压力相当于采高4—8倍岩柱的重量 。
影响采场矿山压力显现的主要因素主要是：采高、采深、倾角和推进速度。
工作面开采后上覆岩层的移动曲线是按照负指数函数的关系变化的。
回采工作面的顶板下沉量与采高、控顶距的大小成正比关系。
下分层的矿压显现与上分层相比有以下特点：
1老顶来压步距小，强度低；2支架载荷小；3顶板下沉量大。
直接顶的完整程度直接影响工作面安全和支护方式的选择。
影响直接顶完整性的两个因素：
1、 力学性质：（抗拉、抗压强度，弹模等）
2、 岩层内节理裂隙的发育情况：（原生裂隙、构造裂隙、压裂裂隙。）
一般可将各种节理裂隙分为以下三类：
原生裂隙：指岩层在形成过程中受温度、沉积作用等影响形成的弱面。
构造裂隙：指岩层形成后，经剧烈的地质变动形成的弱面。
压裂裂隙：在煤层开采时引起的破坏面。
直接顶三种稳定性状态：1、破碎的顶板 2、中等稳定顶板 3、完整顶板
直接顶初次垮落距L大于等于16~20的顶板称为稳定顶板，L小于等于8的顶板称为不稳定顶板，L=9~15之间的顶板称为中等稳定顶板。
端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎的程度。
老顶的分类：
按直接顶厚度与采高比值 N=∑h/m，并参照老顶初次来压步距L，将老顶分为4级。
一级 N>5, 来压不明显
二级 2
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