第三章采場上覆巖層運動和發(fā)展的基本規(guī)律上覆巖層運動和破壞的基本形式、縱向小本章提要運動發(fā)展的基本規(guī)律、在推進方向上的運動規(guī)律;直接頂厚度的確定方法、老頂范圍及其確定方法本章特點基本概念、基本規(guī)律較多巖層運動和破壞形式的判斷方法、巖層學(xué)習(xí)難點縱向組合運動的分析方法、巖層推進方向巖層運動各階段的參數(shù)與特點;上覆巖層運動參數(shù)確定方法3.1上覆巖層運動和破壞的基本形式3.1.1上覆巖層運動的兩種基本形式B彎拉破壞的運動形式(1)運動過程采場推進→重力作用彎曲→一定跨度、沉降、彎曲、端部開裂→中部開裂→冒落(2)力學(xué)條件巖層運動呈現(xiàn)彎曲沉降發(fā)展到破壞的運動形式,其力學(xué)條件是巖層中的最大彎曲拉應(yīng)力達到其抗拉強度fmax若sn>50frsnes若sn>so,若sn<s圖3.1彎拉運動的基本形式而破壞后是否冒落,則由其下部運動的空間的高度決定。即高度大于巖層的允許沉降值冒落,否則不冒落,保持“假塑性巖梁”。第n個巖層發(fā)展之冒落的條件:sn>S0S.=h-∑m(K-1),保持假塑性巖梁的條件為:(3)顯現(xiàn)特點Sn<so運動由于是逐漸發(fā)展,沖擊不大,相對(剪切運動)其礦壓顯現(xiàn)比較緩和(4)控制要求為保證巖層運動時的采場安全,支架必須承擔(dān)控頂區(qū)上方冒落巖層的全部巖重,并且把“假塑性巖梁”的運動控制在要求的位置上。當(dāng)然,當(dāng)不需要對“假塑性巖梁”沉降進行控制時,支撐這部分巖層的支架阻力可以為零,最大不必要超過巖梁跨度四分之一的巖重。A<Pr<A+myLo4Li剪(切)斷破壞的運動形式(1)發(fā)展過程懸露→產(chǎn)生不大彎曲,端部開裂→中部未開裂(或開裂很少)情況下切斷塌垮。(2)剪斷的充要條件采場推進到巖梁端部開裂的位置附近,由于剩余抗剪斷面上的剪應(yīng)力超過限度,而其中部還未開裂,只要巖層下部有少量運動空間,巖層即被剪斷。(3)顯現(xiàn)特點對采場產(chǎn)生明顯的動壓沖擊,支架阻力不夠易產(chǎn)生沿煤壁切下的重大冒頂事故,即使不垮也會出現(xiàn)臺階下沉。圖32必須有高初撐力,其阻力能抗衡頂板沿煤壁切下,把切斷線推至控頂距之外。支架縮量按照出現(xiàn)臺階下沉而不能壓死支架考出現(xiàn)臺階下沉?xí)r支架阻力與縮量分別為k2KE≥h-m2(KA-1)由于兩種運動形式的發(fā)展與破壞以及對采場控制的要求不同,因此,對其力學(xué)條件與現(xiàn)場判斷必須進行研究?！圻\動發(fā)展至破壞的力學(xué)過程及其條件B彎拉破壞的力學(xué)過程及其條件彎拉破壞是其懸跨度達到極限跨度后,深入煤壁的兩端部斷裂基礎(chǔ)上,于懸跨度的中部裂斷而實現(xiàn)的。彎壞的力學(xué)過程,就是其支承條件由雙嵌固梁向簡支梁發(fā)展的過程。mir(b)圖3.3巖梁的支承條件與彎距a嵌固狀態(tài);b簡支狀態(tài)梁由邊界煤柱及工作面煤壁支承。分析力學(xué)過程在上覆均布載荷和本身自重的作用下,巖梁中部O點開裂的條件是其彎矩達到使拉應(yīng)力超限的值。Molor對于嵌固梁來說,其端部和中部彎矩分別為:端部:中部q(41+2)LMo1212而簡支梁其端部和中部彎距為端部中部1(q1+q2)LM=0嵌固梁端部與中部彎矩之和正好與簡支梁中部彎距相等。梁端開裂后,端部彎矩向中部轉(zhuǎn)移,就是按照這一規(guī)律進行的。力學(xué)過程分析:(1)工作面推進至巖梁懸跨度達到極限值L0時,梁端彎矩MA為(41+q2)12梁端的拉應(yīng)