摘 要：矿山压力是矿床开采后客观存在的现象，是矿井顶板安全灾害诱发的主要原因。了解并加以研究矿山压力的显现规律，对保证矿山的安全生产、保障矿工的生命财会、促进企业健康发展具有重要意义。文章结合自身在矿山工作的一些经验，对此做了初步的探讨。
关键词：煤层岩石、支撑压力、支架种类
1 矿山压力
地下通常是处于静止状态的，但是当由于生产的需要而进行巷道开掘或回采施工时，矿井原有的平衡状况就会受到外力的破坏，进而导致岩体内部应力要随之做相应的再分配，当新的应力超过煤岩的极限强度时，巷道及回采工作面周围的煤岩就会发生破坏，这种情况将持续到煤岩内部重新达到新的应力平衡为止。此时巷道和回采工作面周围的煤岩体就形成了一个新的应力场而达到平衡。这种由于在地下进行采掘活动而在井巷，硐室及回采工作面周围煤岩体中和支护物上所引起的力，就叫矿山压力，简称矿压。
2 支承压力
①支承压力的形成：当人们进行开掘切眼工作之前，煤体未被采动，处于应力平衡状态，而在煤体开掘切眼后，原有的平衡状态被打破，形成新的应力平衡状态。这种新的平衡状态是由于在切割眼上部顶板内形成了“压力拱”。两侧煤壁平均分担了切眼上部岩体的重量，这样就产生了应力集中的现象，我们把这种现象称作支撑压力。
②影响支承压力大小、分布的因素：煤质的软硬程度、顶底板岩层的性质、开采的深度、采空区充填程度、顶板悬露时间及面积大小决定了支承压力的大小和分布。
在煤质的软硬程度方面：煤质越是松软，变形和破坏的程度就越大，支承压力分布的范围也就越大，集中程度则越低。相反，煤质越是坚硬，支承压力越是集中，影响范围也就越小。
在顶底板岩层的性质方面：泥质页岩顶板支承压力的影响范围不到30～40 m。而砂岩顶板支承压力的影响范围可达到工作面前方100 m左右。这表明顶板岩层越坚硬，顶板压力分布就越均匀，支承压力的集中程度就越小。底板岩层越是坚硬，支承压力的影响范围也就越大，集中程度也就越小。
在开采的深度方面：开采深度越大，则悬露顶板的重量越大，支承压力也就越大。
在采空区充填程度方面：采空区充填程度越密实，支承压力就越小。
在顶板悬露时间及面积大小方面：采空区顶板悬露时间越长，面积越大，顶板压力就越大，支承压力的分布范围和集中程度也就越大。
③支承压力显现规律：我们工作中常见的几种现象，如：冲击地压、煤和沼气突出、煤壁破碎片帮、顶板下沉等都是在支承压力的作用下产生的。
冲击地压、煤和沼气突出：冲击地压是岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。它是煤矿重大灾害之一。在矿山压力显现形式中最为猛烈，破坏性强，常伴有煤岩体抛出、巨响、气浪及岩体震动等现象。经常造成巷道堵塞、冒顶片帮、支架损毁、人员伤亡等，对安全生产带来巨大威胁。世界上几乎所有国家都不同程度地受到冲击地压的威胁。那么在什么情况下会发生冲击地压？理论认为发生冲击地压有三个准则：能量准则、冲击倾向度准则、强度准则。其中能量准则和冲击倾向度准则是突然破坏准则，强度准则是煤体破坏准则，三个准则同时成立，才是产生冲击地压的充要条件。随着开采深度不断加深，冲击地压出现频率也不断加大。为了避免其发生造成重大事故，我们必须采取相应的措施以降低支承压力的集中程度，例如采用充填法处理采空区，采空区内不留煤柱，避免两上工作面相向回采，以防止形成支承压力的重叠。支承压力集中程度高，不仅可能产生煤层突出，还可能伴随大量沼气突出，造成煤和沼气突出事故。
煤壁破碎片帮：由于支承压力的作用，使得工作面的煤壁受到破坏变形，煤壁破碎片帮成斜面。根据生产经验得知，在煤质松软、支架初撑力低、支架工作状态不合理、支架支护滞后、煤层中节理及裂隙发育时易发生煤壁破碎片帮。
顶板下沉：在工作中，工作面前方尚未悬露的顶板在支承压力的作用下，就已经开始下沉。顶板预先下沉所产生的裂隙，会使得工作面和工作面前方区段平巷的压力增大。顶板下沉量的大小受煤层的厚度、煤层的松软程度、顶板的坚硬程度影响。煤层较厚较软，顶板较为坚硬时，顶板下沉量较大。在工作中我们经常用增设抬棚、斜撑支架等防护措施来防止区段平巷的支架被压坏。
3 工作面初次来压
通俗的说工作面初次来压就是由于老顶在自重和上覆岩层的作用下的第一次断裂使得工作面压力增大，即初次来压。
初次来压时具有以下特点：①支架受力猛增致使顶板破碎，煤壁出现平行的裂隙。②在老顶的剧烈活动下，工作面顶板下沉速度和下沉量都迅速增加，甚至有可能出现台阶式下沉。③由于老顶悬露面积增大，煤壁内压力太过集中，采空区出现掉块，煤帮严重出现大深度、大范围片帮。④老顶折断垮落时，有时发出巨大的断裂声，采空区深处发出闷雷声，来压剧烈时会扬起大量煤尘并伴有暴风。
工作中，我们常采取强制放落顶板、沿放顶线加强支护等措施来应对初次来压。
4 周期来压
当老顶初次垮落后，支架受力减轻，老顶由起初的双支承梁变为悬臂梁。此时上覆岩体的重量除部分由垮落的矸石承担之外，其他重量主要由悬臂梁直接传给煤壁。工作面继续向前推进，经过一定时间、达到一定距离时，老顶悬臂梁在自重和上覆岩层的作用下，又会发生断裂与垮落，即老顶来压又重复出现，就是工作面顶板的周期来压。这两次周期来压之间的距离称为周期来压步距。在工作面内，周期来压步距小于初次来压步距。发生周期来压时，相对比平时工作面的顶板压力和顶板下沉量来说，要超出30%～40%。工作面顶板周期来压是是矿井生产过程中周期出现的现象，是矿井灾害之一。那么掌握它的规律，预先采取有效措施，加强工作面支护就显得尤为重要。
周期来压所具有的特点与初次来压有一定相似性。
5 顶板下沉
随着开采活动的进行，采空区不断扩大，采用垮落法处理采空区，采空区内直接顶板不规则垮落、弯曲、旋转、下沉，上覆岩层遭到破坏，上覆岩层移动和破坏具有明显的分带性，根据破坏的特征，覆岩的破坏和移动可分为三带：弯曲下沉带、冒落带、裂隙带。“三带”之中，弯曲下沉带基本不影响工作面。而冒落带和裂隙带在工作面顶板管理方面影响颇大。
弯曲下沉带：弯曲下沉带也被称作弯曲带或整体移动带，它位于裂隙带之上直至地表。此段岩层几乎不产生裂隙，弯曲带在采空区的上方会形成一个下沉的盆地。弯曲下沉带一般呈整体移动，它的高度主要受开采深度的影响。
冒落带：冒落带也被称作垮落带，它位于覆岩的最下部，煤层采空后，上覆岩层随之打破原有平衡，岩块从紧靠煤层的顶板岩层开始冒落，直至充满开采空间。采出厚度和上覆岩石的碎胀系数是影响冒落带高度的主要因素。在采厚较大及岩石较为坚硬时，冒落带较大，反之较小。冒落带冒落的碎岩块之间空隙越多，连通性就越强，这里不仅是瓦斯集聚或逸出的场所也是水和泥沙溃入井下的一个通道。
裂隙带：裂隙带又被称作断裂带或裂缝带。裂缝带位于冒落带之上。随开采区域的不断扩大，裂隙带也不断向上发展。开采区域的范围扩大到一定程度时，裂隙带高度不再向上发展，此时裂隙带高度达到最大值。若开采区域继续扩大，裂隙带高度则不再变化，裂隙带上部裂缝反而会随着时间的推移逐渐闭合，岩层移动趋于稳定，裂隙带高度也随之降低。
6 结 语
煤矿是高危行业，由于矿山压力而造成的危害也是相当之大。因此深入了解矿山压力的显现规律并制定出有效的防控措施，是保证矿山安全生产的重要基础。
参考文献：
[1] 王旭涛.大倾角厚煤层一次全高开采相邻工作面矿山压力显现规律研究[J].煤炭工程，2012，（9）.
关键词：煤层岩石、支撑压力、支架种类
1 矿山压力
地下通常是处于静止状态的，但是当由于生产的需要而进行巷道开掘或回采施工时，矿井原有的平衡状况就会受到外力的破坏，进而导致岩体内部应力要随之做相应的再分配，当新的应力超过煤岩的极限强度时，巷道及回采工作面周围的煤岩就会发生破坏，这种情况将持续到煤岩内部重新达到新的应力平衡为止。此时巷道和回采工作面周围的煤岩体就形成了一个新的应力场而达到平衡。这种由于在地下进行采掘活动而在井巷，硐室及回采工作面周围煤岩体中和支护物上所引起的力，就叫矿山压力，简称矿压。
2 支承压力
①支承压力的形成：当人们进行开掘切眼工作之前，煤体未被采动，处于应力平衡状态，而在煤体开掘切眼后，原有的平衡状态被打破，形成新的应力平衡状态。这种新的平衡状态是由于在切割眼上部顶板内形成了“压力拱”。两侧煤壁平均分担了切眼上部岩体的重量，这样就产生了应力集中的现象，我们把这种现象称作支撑压力。
②影响支承压力大小、分布的因素：煤质的软硬程度、顶底板岩层的性质、开采的深度、采空区充填程度、顶板悬露时间及面积大小决定了支承压力的大小和分布。
在煤质的软硬程度方面：煤质越是松软，变形和破坏的程度就越大，支承压力分布的范围也就越大，集中程度则越低。相反，煤质越是坚硬，支承压力越是集中，影响范围也就越小。
在顶底板岩层的性质方面：泥质页岩顶板支承压力的影响范围不到30～40 m。而砂岩顶板支承压力的影响范围可达到工作面前方100 m左右。这表明顶板岩层越坚硬，顶板压力分布就越均匀，支承压力的集中程度就越小。底板岩层越是坚硬，支承压力的影响范围也就越大，集中程度也就越小。
在开采的深度方面：开采深度越大，则悬露顶板的重量越大，支承压力也就越大。
在采空区充填程度方面：采空区充填程度越密实，支承压力就越小。
在顶板悬露时间及面积大小方面：采空区顶板悬露时间越长，面积越大，顶板压力就越大，支承压力的分布范围和集中程度也就越大。
③支承压力显现规律：我们工作中常见的几种现象，如：冲击地压、煤和沼气突出、煤壁破碎片帮、顶板下沉等都是在支承压力的作用下产生的。
冲击地压、煤和沼气突出：冲击地压是岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。它是煤矿重大灾害之一。在矿山压力显现形式中最为猛烈，破坏性强，常伴有煤岩体抛出、巨响、气浪及岩体震动等现象。经常造成巷道堵塞、冒顶片帮、支架损毁、人员伤亡等，对安全生产带来巨大威胁。世界上几乎所有国家都不同程度地受到冲击地压的威胁。那么在什么情况下会发生冲击地压？理论认为发生冲击地压有三个准则：能量准则、冲击倾向度准则、强度准则。其中能量准则和冲击倾向度准则是突然破坏准则，强度准则是煤体破坏准则，三个准则同时成立，才是产生冲击地压的充要条件。随着开采深度不断加深，冲击地压出现频率也不断加大。为了避免其发生造成重大事故，我们必须采取相应的措施以降低支承压力的集中程度，例如采用充填法处理采空区，采空区内不留煤柱，避免两上工作面相向回采，以防止形成支承压力的重叠。支承压力集中程度高，不仅可能产生煤层突出，还可能伴随大量沼气突出，造成煤和沼气突出事故。
煤壁破碎片帮：由于支承压力的作用，使得工作面的煤壁受到破坏变形，煤壁破碎片帮成斜面。根据生产经验得知，在煤质松软、支架初撑力低、支架工作状态不合理、支架支护滞后、煤层中节理及裂隙发育时易发生煤壁破碎片帮。
顶板下沉：在工作中，工作面前方尚未悬露的顶板在支承压力的作用下，就已经开始下沉。顶板预先下沉所产生的裂隙，会使得工作面和工作面前方区段平巷的压力增大。顶板下沉量的大小受煤层的厚度、煤层的松软程度、顶板的坚硬程度影响。煤层较厚较软，顶板较为坚硬时，顶板下沉量较大。在工作中我们经常用增设抬棚、斜撑支架等防护措施来防止区段平巷的支架被压坏。
3 工作面初次来压
通俗的说工作面初次来压就是由于老顶在自重和上覆岩层的作用下的第一次断裂使得工作面压力增大，即初次来压。
初次来压时具有以下特点：①支架受力猛增致使顶板破碎，煤壁出现平行的裂隙。②在老顶的剧烈活动下，工作面顶板下沉速度和下沉量都迅速增加，甚至有可能出现台阶式下沉。③由于老顶悬露面积增大，煤壁内压力太过集中，采空区出现掉块，煤帮严重出现大深度、大范围片帮。④老顶折断垮落时，有时发出巨大的断裂声，采空区深处发出闷雷声，来压剧烈时会扬起大量煤尘并伴有暴风。
工作中，我们常采取强制放落顶板、沿放顶线加强支护等措施来应对初次来压。
4 周期来压
当老顶初次垮落后，支架受力减轻，老顶由起初的双支承梁变为悬臂梁。此时上覆岩体的重量除部分由垮落的矸石承担之外，其他重量主要由悬臂梁直接传给煤壁。工作面继续向前推进，经过一定时间、达到一定距离时，老顶悬臂梁在自重和上覆岩层的作用下，又会发生断裂与垮落，即老顶来压又重复出现，就是工作面顶板的周期来压。这两次周期来压之间的距离称为周期来压步距。在工作面内，周期来压步距小于初次来压步距。发生周期来压时，相对比平时工作面的顶板压力和顶板下沉量来说，要超出30%～40%。工作面顶板周期来压是是矿井生产过程中周期出现的现象，是矿井灾害之一。那么掌握它的规律，预先采取有效措施，加强工作面支护就显得尤为重要。
周期来压所具有的特点与初次来压有一定相似性。
5 顶板下沉
随着开采活动的进行，采空区不断扩大，采用垮落法处理采空区，采空区内直接顶板不规则垮落、弯曲、旋转、下沉，上覆岩层遭到破坏，上覆岩层移动和破坏具有明显的分带性，根据破坏的特征，覆岩的破坏和移动可分为三带：弯曲下沉带、冒落带、裂隙带。“三带”之中，弯曲下沉带基本不影响工作面。而冒落带和裂隙带在工作面顶板管理方面影响颇大。
弯曲下沉带：弯曲下沉带也被称作弯曲带或整体移动带，它位于裂隙带之上直至地表。此段岩层几乎不产生裂隙，弯曲带在采空区的上方会形成一个下沉的盆地。弯曲下沉带一般呈整体移动，它的高度主要受开采深度的影响。
冒落带：冒落带也被称作垮落带，它位于覆岩的最下部，煤层采空后，上覆岩层随之打破原有平衡，岩块从紧靠煤层的顶板岩层开始冒落，直至充满开采空间。采出厚度和上覆岩石的碎胀系数是影响冒落带高度的主要因素。在采厚较大及岩石较为坚硬时，冒落带较大，反之较小。冒落带冒落的碎岩块之间空隙越多，连通性就越强，这里不仅是瓦斯集聚或逸出的场所也是水和泥沙溃入井下的一个通道。
裂隙带：裂隙带又被称作断裂带或裂缝带。裂缝带位于冒落带之上。随开采区域的不断扩大，裂隙带也不断向上发展。开采区域的范围扩大到一定程度时，裂隙带高度不再向上发展，此时裂隙带高度达到最大值。若开采区域继续扩大，裂隙带高度则不再变化，裂隙带上部裂缝反而会随着时间的推移逐渐闭合，岩层移动趋于稳定，裂隙带高度也随之降低。
6 结 语
煤矿是高危行业，由于矿山压力而造成的危害也是相当之大。因此深入了解矿山压力的显现规律并制定出有效的防控措施，是保证矿山安全生产的重要基础。
参考文献：
[1] 王旭涛.大倾角厚煤层一次全高开采相邻工作面矿山压力显现规律研究[J].煤炭工程，2012，（9）.
