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[摘 要]基本顶的初次来压和周期来压是采煤工作面的典型矿山压力显现现象。初次来压时，基本顶跨距较大，垮落影响的范围广，工作面可能发生事故。本文主要阐述了采煤工作面基本顶来压的预报机理、基本顶来压预报、采煤工作面大面积冒顶事故的预报等问题。
[关键词]采煤工作面 顶板来压 预测 预报
中图分类号：TD322.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0297-01
基本顶的初次来压和周期来压是采煤工作面的典型矿山压力显现现象。初次来压时，基本顶跨距较大，垮落影响的范围广，工作面可能发生事故。因此，在生产实践中，要对基本顶来压的预测、预报及防范一定要高度重视。
1、基本顶来压的预报机理
控制基本顶来压的冒顶事故一定要重视对来压时间位置的预测预报。
大量的岩石受载实验表明，顶板岩石具有弹性、黏弹性、塑性、黏塑性和破断的明显变形与破坏的过程随采煤工作面的推进，基本顶的悬露面积逐渐增大，也是支承压力升高、转移、重新分布和峰值增大的过程，支承压力峰值越高，基本顶的变形速度越大，所以，在来压前后一般有如下显现特征：
一是基本顶破断前其悬露面积最大，支承压力峰值也最高，顶板变形速度也快，在破断前还有一个加速蠕变的过程，顶板来压前有下沉速度增大的显现；
二是基本顶断裂时，支承压力突变，峰值应力向工作面前方转移，断缝前方的顶板出现反弹，断缝后方的顶板会压缩下沉，即顶板破断时有反弹和下沉量增大的显现；
三是基本顶的断裂是裂缝形成、扩展时间过程，大量观测表明，基本顶断裂与工作面来压存在明显的时间差，为预报和采取对策，提供了时间保证；
四是按弹性基础上板的力学模型计算，在断裂线的前方有反弹区和压缩区的显现；
五是坚硬岩体断裂时有持续的破裂声响，并释放振动能量，越接近极限强度，发射音频越高，释放的振能越多。来压的显现为利用仪表监测、实施来压预报提供了依据。
2、基本顶来压预报
2.1 预报来压强度
按基本顶结构、来压时的悬顶范围、有无动压现象及其运动方式等，预计工作面矿压显现的影响程度，其来压强度根据对工作面安全生产的影响程度划分一般有以下三种情况：一是来压非常明显，来压时除加强支护措施外，一定要撤出工作面内工作人员；二是来压明显，来压时应有针对性地加强控制措施，可以不撤出工作人员；三是来压不明显，仅需来压地带加强控制措施，不用撤人。
2.2 预报来压时间
（1）早期预报。实践表明，基本顶岩梁端部出现破断时，工作面并不马上来压，而是随着工作面推进，等岩梁端部断裂线与工作面煤壁间距离缩小到一定范围时岩梁才出现显著运动，工作面才来压。
（2）近期预报。现场实践表明，运用近期报告方法预报来压时，通常在20h后工作面来压。
（3）临场预报。工作面来压顶板动态变化一般经历一个过程，在煤壁前方移近速度的高峰移近到煤壁附近时，基本顶岩梁的显著沉降，会先作用在煤壁，挠曲现象开始发生。
2.3 预报来压地点
所谓来压地点是工作面长度方向不同地段的来压顺序，因工作面长度较大，顶板约束条件各不相同，受顶板岩性、厚度的变化和受地质构造约束的影响，工作面内基本顶来压通常为分段来压，所以，一定要预报工作面不同地段来压顺序，以提前采取针对性的控制措施。
3、采煤工作面大面积冒顶事故的预报
3.1 复合型顶板推垮型冒顶的预报
（1）复合顶板沿倾斜向下推垮的预报
一是如果工作面某段范围内有沿走向及倾斜方向的裂隙或断层等把顶板切割成六面体岩块时，在工作面不安全因素平面图上对应的区域标出米。
二是如果工作面某段范围内的顶板不仅被切割成六面体岩块，而且在六面体的下方有去路，在工作面不安全因素平面图上对应的区域用带有向下箭头的方框标出来，表示此处可能出现推垮事故。
三是如果工作面某段范围内的顶板不仅被切割成六面体岩块，还在去路的位置能看到顶板已离层，此时，在工作面不安全因素平面图上对应的区域，用带箭头的方框标出来，表示此处有出现推垮事故的可能。
（2）复合顶板沿走向推垮的预报
如果工作面某段范围内沿走向有两条以上贯通裂缝，控顶区内至少有一条沿倾斜范围较大的裂隙或断。
一是在采煤工作面有仰角时，在工作面不安全因素平面图上相应的区域，用带指向采空区箭头的表示该处有可能出现指向采空区的推垮；
二是在采煤工作面有仰角时，并在煤帮附近存在0.5m以上的局部冒顶，就在工作面不安全因素平面图上相应的区域，用带指向煤壁箭头的方框表示该处容易出现指向煤壁的推垮。
3.2 旋转推垮型冒顶的预报
在煤层顶板存在由断层、裂隙、层理或薄弱岩层切割成的大块孤立顶板岩块时，回柱后孤立岩块可能旋转而下，将工作面支柱推向煤壁方向，导致旋转推垮型冒顶。
导致冒顶的主要原因是顶板岩块的主动力矩大于采煤工作面支架的反力矩，尤其是回柱放顶时，减小了反力矩，使主动力矩大于反力矩，出现旋转推垮型冒顶。
旋转推垮型冒顶同样可采用宏观作图法进行预报。
如果在采煤工作面某段范围内有两条以上沿走向贯通的裂缝，此处采空区又有一定的悬顶，这时可用标志表示此区域容易出现旋转推垮型冒顶。
参考文献
[1] 徐严军 张海文：基于工作面压力监测的支架性能评价，西部探矿工程，2012.5.
[2] 韩正铜 高存宝：应用二维倾角仪监测板平行错动，江苏煤炭，1994.3.
[3] 王明诗 武明修：综采工作面拆除支架时的支护试验研究，平煤科技，1992.7.
[4] 王红刚等：通风网络区域划分算法与程序实现，工矿自动化，2009.4.
[关键词]采煤工作面 顶板来压 预测 预报
中图分类号：TD322.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0297-01
基本顶的初次来压和周期来压是采煤工作面的典型矿山压力显现现象。初次来压时，基本顶跨距较大，垮落影响的范围广，工作面可能发生事故。因此，在生产实践中，要对基本顶来压的预测、预报及防范一定要高度重视。
1、基本顶来压的预报机理
控制基本顶来压的冒顶事故一定要重视对来压时间位置的预测预报。
大量的岩石受载实验表明，顶板岩石具有弹性、黏弹性、塑性、黏塑性和破断的明显变形与破坏的过程随采煤工作面的推进，基本顶的悬露面积逐渐增大，也是支承压力升高、转移、重新分布和峰值增大的过程，支承压力峰值越高，基本顶的变形速度越大，所以，在来压前后一般有如下显现特征：
一是基本顶破断前其悬露面积最大，支承压力峰值也最高，顶板变形速度也快，在破断前还有一个加速蠕变的过程，顶板来压前有下沉速度增大的显现；
二是基本顶断裂时，支承压力突变，峰值应力向工作面前方转移，断缝前方的顶板出现反弹，断缝后方的顶板会压缩下沉，即顶板破断时有反弹和下沉量增大的显现；
三是基本顶的断裂是裂缝形成、扩展时间过程，大量观测表明，基本顶断裂与工作面来压存在明显的时间差，为预报和采取对策，提供了时间保证；
四是按弹性基础上板的力学模型计算，在断裂线的前方有反弹区和压缩区的显现；
五是坚硬岩体断裂时有持续的破裂声响，并释放振动能量，越接近极限强度，发射音频越高，释放的振能越多。来压的显现为利用仪表监测、实施来压预报提供了依据。
2、基本顶来压预报
2.1 预报来压强度
按基本顶结构、来压时的悬顶范围、有无动压现象及其运动方式等，预计工作面矿压显现的影响程度，其来压强度根据对工作面安全生产的影响程度划分一般有以下三种情况：一是来压非常明显，来压时除加强支护措施外，一定要撤出工作面内工作人员；二是来压明显，来压时应有针对性地加强控制措施，可以不撤出工作人员；三是来压不明显，仅需来压地带加强控制措施，不用撤人。
2.2 预报来压时间
（1）早期预报。实践表明，基本顶岩梁端部出现破断时，工作面并不马上来压，而是随着工作面推进，等岩梁端部断裂线与工作面煤壁间距离缩小到一定范围时岩梁才出现显著运动，工作面才来压。
（2）近期预报。现场实践表明，运用近期报告方法预报来压时，通常在20h后工作面来压。
（3）临场预报。工作面来压顶板动态变化一般经历一个过程，在煤壁前方移近速度的高峰移近到煤壁附近时，基本顶岩梁的显著沉降，会先作用在煤壁，挠曲现象开始发生。
2.3 预报来压地点
所谓来压地点是工作面长度方向不同地段的来压顺序，因工作面长度较大，顶板约束条件各不相同，受顶板岩性、厚度的变化和受地质构造约束的影响，工作面内基本顶来压通常为分段来压，所以，一定要预报工作面不同地段来压顺序，以提前采取针对性的控制措施。
3、采煤工作面大面积冒顶事故的预报
3.1 复合型顶板推垮型冒顶的预报
（1）复合顶板沿倾斜向下推垮的预报
一是如果工作面某段范围内有沿走向及倾斜方向的裂隙或断层等把顶板切割成六面体岩块时，在工作面不安全因素平面图上对应的区域标出米。
二是如果工作面某段范围内的顶板不仅被切割成六面体岩块，而且在六面体的下方有去路，在工作面不安全因素平面图上对应的区域用带有向下箭头的方框标出来，表示此处可能出现推垮事故。
三是如果工作面某段范围内的顶板不仅被切割成六面体岩块，还在去路的位置能看到顶板已离层，此时，在工作面不安全因素平面图上对应的区域，用带箭头的方框标出来，表示此处有出现推垮事故的可能。
（2）复合顶板沿走向推垮的预报
如果工作面某段范围内沿走向有两条以上贯通裂缝，控顶区内至少有一条沿倾斜范围较大的裂隙或断。
一是在采煤工作面有仰角时，在工作面不安全因素平面图上相应的区域，用带指向采空区箭头的表示该处有可能出现指向采空区的推垮；
二是在采煤工作面有仰角时，并在煤帮附近存在0.5m以上的局部冒顶，就在工作面不安全因素平面图上相应的区域，用带指向煤壁箭头的方框表示该处容易出现指向煤壁的推垮。
3.2 旋转推垮型冒顶的预报
在煤层顶板存在由断层、裂隙、层理或薄弱岩层切割成的大块孤立顶板岩块时，回柱后孤立岩块可能旋转而下，将工作面支柱推向煤壁方向，导致旋转推垮型冒顶。
导致冒顶的主要原因是顶板岩块的主动力矩大于采煤工作面支架的反力矩，尤其是回柱放顶时，减小了反力矩，使主动力矩大于反力矩，出现旋转推垮型冒顶。
旋转推垮型冒顶同样可采用宏观作图法进行预报。
如果在采煤工作面某段范围内有两条以上沿走向贯通的裂缝，此处采空区又有一定的悬顶，这时可用标志表示此区域容易出现旋转推垮型冒顶。
参考文献
[1] 徐严军 张海文：基于工作面压力监测的支架性能评价，西部探矿工程，2012.5.
[2] 韩正铜 高存宝：应用二维倾角仪监测板平行错动，江苏煤炭，1994.3.
[3] 王明诗 武明修：综采工作面拆除支架时的支护试验研究，平煤科技，1992.7.
[4] 王红刚等：通风网络区域划分算法与程序实现，工矿自动化，2009.4.