矿山压力及其控制习题及解答 全面总结

1．什么是矿山压力和矿山压力显现？ 答：

地下岩体被采动以前，在其自重的作用下形成的原岩应力是处于平衡状态的。当在煤、岩体内开掘巷道或进行回采工作时，就会破坏原来的应力平衡状态，引起岩体内的应力重新分布。这种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于巷硐支护物上的力定义为矿山压力。

由于矿山压力的作用在巷道、回采工作面引起的一系列力学现象，如围岩的变形或挤入巷道，岩体破坏、移动或冒落，煤体被压碎、片帮或突然抛出，支架的变形或破坏，充填物产生压实，岩层和地表的移动或塌陷等，这些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，统称为矿山压力显现，简称为矿压显现。

第二章 矿山岩体的原岩应力及其重新分布

一、内容提要

1 ．岩体内原岩应力的概念

岩体内形成原岩应力的主要原因有两种，由于岩体自重而引起的自重应力和由于地质构造运动而引起的构造应力。自重应力是形成岩体垂直应力和水平应力的根本原因。构造应力主要是指水平应力。在矿山地质构造简单地区的岩体可能只有自重应力，在地质构造复杂地区的岩体中可能同时有自重应力和构造应力存在。

二、习题

1．什么叫原岩应力状态，对原岩应力状态有几种假说？ 答：

地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体叫做原岩。原岩的原始应力状态。原岩所处的应力状态叫做原岩的原始应力状态。

关于原岩的应力状态有两种假说：

（1）弹性假说，认为岩体处于弹性状态，其受力与变形的关系附合虎克定律，在垂直应力作用下将在岩体中引起水平应力的作用，其侧压系数?＝0.25～0.43。

（2）静水应力状态假说，认为在地下深处的岩体由于长期的地质作用和岩石的拐变作向应力和垂直应力趋于相等，即侧压系数?=1。

第三章 回采工作面上覆岩层活动规律及其分析

一、内容提要

1．老项岩层的梁式平衡

回采工作面自开切眼向前推进一段距离以后，直接顶开始垮落，老顶悬露于采空区之上而未折断，类似于一端由工作面前煤壁支撑，另一端由边界煤柱支撑的两端固定的梁。这时，开采空间上覆岩层处于平衡状态，通常将这种状态称为老顶的梁式平衡。

2．老顶岩层断裂时的极限跨距

随着回采工作面的推进，当老顶岩梁达到一定跨距时，老顶岩梁因其中的应力超过岩梁的强度极限而发生断裂。通常将老顶岩梁要断裂时的跨距称为老顶岩梁的极限跨距。其数值可按以下公式计算：

（1）当回采空间周围均未采动时，可按固定梁计算：

Lf?h2RT q（2）当回采空间周围均已采空或用刀桂法管理顶板时，其极限跨距可按简支梁计算，

LS?2hRT 3q3．裂陈体梁的平衡

老顶岩层达到极限跨距以后，老顶岩层就要断裂形成所谓裂凉体。但断裂后的岩块由于向下回转时产生相互挤压和摩擦而不发生垮落。这时，断裂岩块间形成三铰拱式平衡。通常将这种平衡称为裂隙体梁的平衡。裂隙体梁的平衡条件可用下式表示：

R?T?tan?????

式中 R——两岩块之间的剪力；

T——岩块之间的水平挤压力； ?——岩块间的摩擦角；

?一一岩块间的断裂角。

5．有关岩体“结构”的矿山压力假说”

（1）压力拱假说。该假说认为在回采工作空间上方由于岩层自然平衡而形成一个“压力拱”，前后拱脚之间形成一个减压区，回采工作面支架只承受压力拱内岩石重量的作用。

（2）悬梁假说。该假说认为顶板在初次垮落以后，可将其看作是一个悬臂梁，随着工作面的推进，悬臂梁发生周期性拆断；因而造成回采工作面的局期来压。

（3）预成裂隙假说。该假说认为，煤层开采后，由于支承压力的作用顶板的连续性被破坏，形成成组出现的矿压裂隙在工作面周围形成应力降低、应力升高和采动影响区，三个区域随着工作面的推进同时向前移动。这时，可将其视为“假塑性体，被各种裂隙破坏了的假塑性体彼此压紧形成预应力梁，此梁在自重和上覆岩层的作用下发生弯曲、下沉、滑移以至垮落。为了控制顶板，支架应有足够的初撑力和工作阻力，并应及时支撑住顶板岩层。

（4）铰接岩块假说。该假说认为，很据直接顶分层厚度和煤层采高的关系不同，可将开采空间上方的顶板岩层分为冒落带和裂隙带。裂隙带内岩块可以互相咬合形成三铰拱式平衡，使采场免受上部岩层的作用。

6．裂隙带岩层的结构模型及形成岩体结构的平衡条件

上覆岩层的岩体结构主要由坚硬岩层组成，软岩层只作为载荷，坚硬岩息断裂成岩块后排列整齐并互相咬合，这样，就可以建立一个静定的力学模型。根据力学计算，岩体结构的平衡条件为：

（1）岩块间应有足够的水平推力，且不可过大。

（2）岩块的下沉量S1要小，厚度h较大，且S1要远小于h。 （3）岩块间的断裂角。要小于岩块间的摩擦角．

（4）岩块间的剪切力Q要小于岩块间的摩擦力，即岩体结构上作用的载荷不易过大。

二、习题

1．什么是直接顶、伪顶和老顶，它们之间有何不同？ 答：

赋存在煤层之上的岩层统称为煤层的顶板。直接位于煤层之上的一层或几层性质相似的岩层称为直接顶，它由于具有一定稳定性，在回采工作面回柱放顶后易跨落的页岩、砂页岩等不太坚硬的岩层组成。

位于直接顶和煤层之间，厚度小于0.3m至0.5m 极易冒落的较软弱岩层称为伪顶。它随着煤体的破落而冒落，通常由炭质页岩组成。

位于直接顶之上（有时直接位于煤层之上）的厚而坚硬的岩层称为老顶。它通常不随回采工作面回柱放顶而冒落，而是以铰接岩梁的形式下沉，一般由砂岩、砾岩和石灰岩等坚硬岩层组成。

老顶是引起回采工作面顶板初次来压和周期来压的主要原因。老顶岩层愈厚、愈坚硬，矿山压力显现愈强烈。直接顶是影响回采工作面顶板初次来压和周期来压剧烈程度的主要原因，直接顶愈厚初次来压和周期来压显现就愈弱，反之，来压显现愈强烈。

2．怎样理解长壁工作面顶板在初次来压前的“拱”或“梁”，式结构？ 答：

随着回采工作面的不断向前推进，直接顶不断冒落，当直接顶之上存在有比较坚硬的岩层时，坚硬岩层不易冒落，可能形成大面积悬露，这时悬露在采空区上部的坚硬岩层是一端由工作面前煤壁支撑，另一端由采空区煤柱支撑的板，由于工作面沿倾斜的长度远大于坚硬岩层沿走向的跨距，因此，可以将此悬露的坚硬岩层视为两端固定的“梁”，如图3－1a所示。

随着工作面推进，悬露的坚硬岩层达到极限跨距，就要发生弯曲和断裂。此时，由于断裂岩块的向下转动而在岩块之间产生强大的水平挤压力，从而形成如图3－1b所示的“三铰拱”式平衡，此三铰拱可以支撑上部岩层的部分重量。

再有一种情况就是，直接顶以上没有坚硬的岩层，随着工作面的向前推进顶板呈层状冒落而形成“冒落拱”式结构，如图3－1c所示。

在煤层开采过程中，由于顶板岩层中有梁或拱式结构存在，它支撑着其上部岩层的重量，使回采工作面内的支架受载大大减小，因而，大大节省了工作面支护材料消耗。

qTTL （a） （b） （c）

图3－1 老顶岩层的岩梁和拱式结构

a－老顶的梁式结构；b—老顶的三铰拱式结构；c—顶板的冒落拱结构

3．试分析老顶岩层达到极限跨距时，其断裂是由于弯曲受拉而断裂，还是由于剪切而

断裂？ 答：

老顶岩层悬露后，可视为两端固定的梁。根据材料力学可知，梁中的最大弯矩和最力均发生在梁的两端，它们的数值分别为：

最大弯矩： M??最大剪力： Qmax12qL 121?qL 212My3?h2?4y2梁中任意一点的正应力和剪应力分别为：??，?xy?Qx?33h2??h最大正应力发生在梁的表面，即y???? ?1h处，则有： 2?maxqL2?2 2h最大剪应力发生在梁的中性轴一上，即y=0处，则有：?xy??max?3qL 4h当梁中的?max剪应力达到梁的抗拉强度极限RT，时，梁就会被拉断。这时，梁的极限跨距为:：Llt?h2RT q当梁中的剪应力?max达到梁的抗剪强度极限Rs时，梁就要被拉断。这时，梁的极限跨距为：

Ls?4hRs 3q对于一般煤系岩层其岩石的抗剪强度极限Rs要比抗拉强度极限RT大两倍以上。从以上两式中可以看出，在相同情况下，Ls要比LT大的多，在梁中剪应力达到抗剪强度以前，梁中的最大拉应力已达到了抗拉强度极限而使岩梁断裂。所以，老顶岩层，总以弯曲受拉断裂为主。

4．某一缓斜煤层顶板为中砂岩，岩层厚度h=4m抗拉强度R1=14000kPa，作用在岩层上的载荷q=190kN /m2，求其极限跨距 LT ，并绘出其剪力图和弯矩图，设 tan??0.8，

??0?，分析当岩层达到极限跨距时，能否形成三铰拱式平衡。若由于水的作用

tan??0.2，此时能否形成三铰拱式平衡？

答：

根据题中所给的条件可先求出老顶岩层极限跨距。

LT?h2?RT2?14000?4?48.56m q190然后再求出梁宽1m时，梁两端的最大剪应力和最大弯矩以及梁中部的弯矩。

Qmax?1qLT?0.5?190?48.56?4613kN 2MmaxqL2190?48.562T??????37336.2kN?m

1212qL2190?48.562T?????18668kN?m

2424M中根据Qmax、Mmax和M中，在Q一x和M 一x，坐标系中作出岩层的剪力图和弯矩图。如图2-2所示

6QMN460QMN1020304050Lm20-2-4-6402001020304050Lm-20-40

（a）

-60

（b） 图3－2 岩梁的剪力图与弯矩图 a——剪力图； b——弯矩图

当岩梁达到极限跨距断裂后，岩块间所形成的水平推力为，

2qL2190?48.56T?T??14000kN

8h8?4断裂岩块之间产生的摩擦力为：

F?T?tan??????14000?0.8?11200kN

断裂岩块之间产生的摩擦力F大于岩梁的最大剪力Qmax ，所以，岩梁可以形成三校拱

式平衡，不会产生滑落失稳。

当由于水的影响tan??0.2时，岩块间的摩擦力为：

F??T?tan??14000?0.2?2800kN

5．有一缓斜煤层，其顶板由四层岩层组成，各岩层的数据如表3－1所示。如采用刀

柱法处理采空区，刀柱间的距离应该是多少？

表3－1 岩层数据表

岩 层 1 2 3 4 容 重 ? (kN/m3) 22.6 24.5 25.5 24.5 层 厚 h (m) 4.0 2.7 2.0 3.5 弹性模量E （MPa） 24.5 10.8 14.7 22.6 抗拉强度RT (MPa) 13.72 答：

根据题中给的数据首先计算作用在第一岩层上的载减集度q值。考虑第一岩层本身重量的载荷集度q1为

q1??1h1?22.6?4.00?90.4kN/m2

考虑第二岩层对第一岩层的作用时，则有：

?q2?1E1h13??1h1??2h2?3??137.9kN/m?q1 33E1h1?E2h2考虑第三层岩层对第一层的作用时，则有：

?q3?1E1h13??1h1??2h2??3h3???171.4kN/m3??q2?1 333E1h1?E2h2?E3h3考虑第四层岩层对第一层的作用时，则有

?q4?1E1h13??1h1??2h2??3h3??4h4?3??160.4kN/m??q3?1 3333E1h1?E2h2?E3h3?E4h4由此可以看出第四层岩层对第一层岩层的载荷已无影响，计算第一岩层的载荷只计算到?q3?1即可，此时，q??q3?1?171.4kN/m3。

由于顶板岩层多数为脆性破坏，取安全系数?＝6，则刀柱间的距离应为安全跨距，可用下式计算：

L?h2RT2?13720?4.00??20.66m nq6?171.48．简述压力拱假说的实质、优缺点及适用条件。

答：

压力拱假说认为，回采工作面从开切眼开始就已形成了压力拱。随着回采工作面推进，由于采空区扩大，压力拱的范围也随之增大，直至采空区顶板冒落后，形成新的压力拱。这时，压力拱的一个支点是工作面前方煤壁（前拱脚），另一个支点是采空区的冒落矸石或充填体（后拱脚）。随着工作面向前推进，前后拱脚随之向前移动。前后两拱脚为高应力区，而前后拱脚之间为一减压区。因此，工作面内的支架只承受拱内岩石重量的作用。为了减小支架所受的压力，应当尽量减小拱的范围。

压力拱假说比较简明地解释了围岩的卸载原因和减压区的存在，给出了围岩的最终平

衡状态。但它不能全面地解释矿山压力的各种现象，特别是对岩层移动的力学特性未作任何分析。

压力拱假说可以用来解释在松软顶板条件下，回采空间压力减小的原因。 9．悬梁假说的实质是什么？有何优缺点了它可以说明一些什么问题？ 答：

悬梁假说认为顶板岩石是层状弹性连续介质，在顶板初次冒落以后，可以将顶板看成是一端固定在工作面前方煤壁中的悬臂梁。当顶板由多层岩层组成时，就形成了组合悬臂梁。随着回采工作面的推进悬梁不断加长，在自重和上部岩层的作用下，逐渐弯曲、下沉，以至于折断和垮落。

当岩梁随着工作面的推进发生周期性折断时，就形成了工作面顶板的周期性来压，同时，悬梁假说可以说明工作面前方煤体中存在应力集中（支承压力）的现象，说明工作面靠近煤璧处顶板下沉量小，顶板压力也小的原因。

这种假说的假设条件过于简单，一般煤层顶板很少是弹性连续介质，因而该假说不能从数量上解释矿山压力问题。特别是对松软破碎顶板不适用。对于坚硬顶板还有一定的参考价值。

10．何谓预成裂隙假说？它可以说明些什么问题？有何优缺点？ 答：

预成裂隙假说认为，由于开采工作的影响，回采工作面上粗岩层的连续性已被破坏，成为非连续体。把回采工作面看成是一个横向移动的巷道，在它的周围存在着应力降低区、应力升高区和采动影响区，它们随工作面的推进而相应地向前移动。

由于采场周围岩体被地质裂隙和矿压裂隙所切割，使岩体变为“假塑性体”，它可以发生很大的变形。当假塑性体处于彼此压紧伏态时，顶板岩层形成了预应力梁。这种梁在其自重和上覆岩层的作用下将发生塑性弯曲产致使顶板发生下沉或垮落。假说还认为，为了更有效地控制顶板，要求支架应有足够的初撑力和工作阻力。为了减小支架所受的载荷，土作面的控顶距不要过大，而且支架应有足够的可缩性。

这种假说在有些情况下是符合实际情况的，它比前两种假说有进一步的发展。但对于坚硬岩层往往不能形成“预成裂隙”，对于松软岩层又不能形成假塑性梁。所以这种假说也有一定的局限性。而且这种假说对于一些矿山压力现象（如顶板的初次来压和周期来压等）没有给予明确的解释。

11．简述铰接岩块假说的实质、优缺点及其适用条件。 答：

铰接岩块假说认为，不能用连续介质力学的方法解决矿山压力问题。煤层开采以后，工作面上部岩层的破坏可分为三个带，即直接靠近采空区的不规则垮落带和规则垮落带及其上面的规则移动带。

当直接顶的分层厚度h

当上部未垮落岩层的分层厚度h??m?（冒落歼石和未冒落岩层之间的间除），但

h???2?2.5?m?时，则形成规则垮落带，该带内的冒落岩块排列整齐，破碎膨胀系数为

Kp＝1.25～1.5。

再向上的岩层和冒落砰石之间的间隙m??则更小，岩层的分层厚度h???m??时，岩层不会垮落，形成规则移动带，即裂隙带。裂隙带内的破断岩块之间相互咬合而形成三铰拱式平衡。

这种假说较正确地说明了工作面上覆岩层的分带情况，并提出了岩层内部岩块间的力

学关系及可能形成的结构，但对于岩块之间的平衡条件探讨不够，因而对不同强度的顶板岩层中出现的矿山压力现象未能作出正确的解释。

这种假说对于解释直接顶上部存在有老顶的岩层，在煤层开采后形成结构的机理有一定的参考价值。

12．裂隙体梁假说主要适用于哪些条件？在哪些条件下不适用了试举例说明。

裂隙体梁假说是在铰接岩块假说的基础上发展起来的一种假说，它较明确地解释了裂隙带内破断岩块的平衡条件。所以，它对直接顶上部有较坚硬岩层的顶板是比较适用的。而对于煤层之上有较厚松软顶板岩层的情况则不适用。例如，它对厚度大于3～5倍采高的松软直接顶板和直接顶较厚的厚煤层分层开采中的下分层开采是不合适的。因为在这种条件下，顶板中无铰接岩块，也无所谓裂隙体梁存在。

13．试分析采场上方岩层的裂隙体梁的条件。

在上覆岩层中形成的结构就是上覆岩层的断裂岩块间形成的“三铰拱”式平衡，外形看上好像是由裂隙体岩层形成的梁。裂隙体梁的失稳就是岩块间的“三铰拱”式平衡遭到破坏所致。裂隙体梁的失稳有两种情况：一是变形失稳；二是滑落失稳。两种失稳都和岩块间产生的水平推力T的大小有关。

岩块间的水平推力T过大时，岩块在向下回转的过程中，其接触处的应力将超过岩块的抗压强度，从而使岩块破坏，“三铰拱”也因变形过大而破坏，致使裂隙体梁发生变形失稳。这时，岩块间水平推力T的大小可由下式确定：

T?LQ

2?h?S?式中 h一一岩层厚度；

L——每一岩块长度； S一一每一岩块下沉量。 当岩块间的水平推T过小时，岩块间产生的摩擦力也很小，不能承受岩块间的剪切力，则悬露岩块就要产生滑落失稳。为了不使岩块产生滑落失稳，岩块间的摩攘条件应满足下式要求：

Ttan??????Q

由以上两式可以看出，裂隙体梁的平衡和以下条件有关：

（1）当岩层的厚度h较小，即接近或等于岩块的初始下沉值S时，水平推力T将达到无穷大，任何岩石都无法承受这样大的力，因而裂隙体梁无法形成。

（2）当岩层的厚度h过大时，水平推力T则变小，在T值小于一定数值时，

Ttan??????Q就不能得到满足，因而引起岩块滑落失稳。

（3）当岩层的破断角?大于某一值时，水平推力则变小，在T值小于一定值时，

Ttan??????Q条件不能成立，裂隙体梁也无法平衡。当?角等于零或负值时，才有利

于裂隙体梁结构的平衡。当???（岩石的内摩擦角）时，在任何情况下，裂隙体梁不能取得平衡。

14．某回采工作面老顶岩层为砂岩，岩层厚度h= 5m，已知工作面周期来压步距，断裂岩块的最大下沉量S?1m，断裂岩块L1?15m，老顶垂直于岩层断裂（??0?）

之间的摩擦角??42?，煤层开采后，破碎的直接顶不能支撑老顶，试问老顶岩层断裂后能否取得自身平衡而形成裂隙体梁？

答：

要使老顶宕层断裂后形成裂除体粱式平衡而不产生滑落失稳，必须满足以下条件

LQ?T?? 2(h?S)??Ttan??????Q?将第一式代入第二式中可得到：

L?2?h?S? tan(???)将题中所给的数据代入此式，则得：

15?2?5?1??8.9 ?tan42很显然上述平衡条件完全得到满足。所以，老顶岩层断裂后，能够取得自身平衡而形成裂隙体梁。

15．某回采工作面煤层采高m?2.5m，直接顶为粘土页岩，其总厚度

???8m，

直接顶的破碎膨胀系数Kp?1.4，试问煤层开采后，破碎的直接顶岩石能否充满采空区？ 答：

在煤层开采厚度为2.5m，直接顶岩石破碎膨胀系数价等于1.4的情况下，要使直接顶垮落后充满采空区，所需要的直接顶厚度应不小于：

?h?m2.5??6.25m

Kp?11.4?1题中所给的直接顶总厚度为8m ，所以煤层开采后，破碎的直接顶岩石可以充满采空区。

16．某回采工作面煤层采高m＝3m ，直接顶为砂质页岩，其破碎膨胀系数 Kp＝1 . 6 , 直接顶岩层的总厚度???4m，直接顶冒落后，破碎矸石最上部距老顶岩层的距离是多少？

答：

煤层开采后，直接顶冒落形成的总空间为m?空间为Kp?h，而冒落的直接顶破碎矸石所占的

?h，所以，直接顶冒落后的破碎矸石和老顶之间的距离?H可用下式估算：

?H?m??h?Kp??h

将题中所给的数据代入上式可得：

?H?8?4?1.6?4?0.6m

17．某回采工作面直接顶冒落后不能充满采空区，老顶岩层厚度h=3m，其容重

??24.5kN/m3，在初次来压前老顶的跨距L =20m，这时，此老顶已和上部岩层离层，

试问，此时老顶中的最大拉应力发生在何处，其数值是多少？

答：

顶板初次来压前，老顶处于两端固定的固支梁状态，此时老顶中的最大拉应力发生在梁的两端上表面处。而老顶已和上部岩层发生离层，所以，作用在梁上的载荷为梁本身的自重。这样，梁中的最大拉应力值可按下式计算：

??拉?maxqL2?2?1.633MPa 2h18．有一煤田，煤层的最大开采厚度为3m ，倾角a = 12°，上覆岩层为中硬岩层。在煤层露头线以上为第四纪冲积层，冲积层中含水丰富，其最下部有一较厚的枯土隔水层，为了开采煤层时不破坏此隔水层，防水煤柱的垂高应为多少？

答：

由于冲积层最下部有一粘土隔水层，只要在煤层开采后，冒落带的高度达不到此隔水层，隔水层就不会被破坏。由于煤层倾角为缓倾斜煤层，冒落高度可以不考虑倾角的影响。又由于煤层上部的岩层为中硬岩层，岩层的碎胀系数可取Kp?1.3。则3m厚的煤层开采以后，顶板的胃落高度H可用下式估算：

H?m?10m

Kp?1为保险起见，考虑安全系数n?2，则有：

H??Hn?10?2?20m

在这种情况下，防水煤往的垂高取20m就相当安全了。

19．有一缓倾斜煤层，煤层最大开采厚度m=2.5m，煤层上覆岩层为中硬岩层，距该煤层上部50m处，有一含水较大的岩层，试问，在开采该煤层时，上部含水层中的水是否会灌入开采煤层？

答：

在煤层开采时，只要采空区顶板导水裂隙高度小于含水层至煤层的间距，就不会发生透水事故。在缓倾斜煤层的情况下，导水裂晾带高度可用下式估算：

H导＝m

bm?c式中 m——煤层开采厚度；

B、c——与上覆岩层有关的系数。

软岩层：b?0.024?0.034；c?0.048?0.068 中硬岩层：b?0.014?0.024；c?0.028?0.048 坚硬岩层：b?0.009?0.014；c?0.018?0.028

因为题中所给的顶板为中硬岩层，可取b?0.02，c?0.03。将b、c和题中的数据代入上式，则得：

H导＝2.5?31.25m

0.02?2.5?0.03开采煤层顶板的导水裂隙带高度为31.2，小于煤层至含水层的间距50m。所以，煤层开采时不会发生透水事故。

20．有一煤层顶板为厚层坚硬砂岩，岩层厚度h＝15m，岩石的抗拉强度极限

Rc?8MPa，岩石间的摩擦角??42?，作用在岩层上的载荷集度q?1MPa，当岩层断

裂时，能否取得自身平衡？如果不能平衡支架应具有多大的支撑力才不致摧垮工作面了？

答：

根据题中所给的条件，煤层开采后，岩层断裂时的极限跨距可按下式计算；

L?h2?RT2?8000?15??60m q1000岩层断裂后，岩块间的剪力R可用下式计算：

R?1qL?0.5?1000?60?30000kN 2岩块间的水平推力T可用下式计算，

qL21000?602T???30000kN

8h8?15而在断裂岩块之间的摩擦力F可用下式计算：

F?Ttan??30000?tan42??27012kN

由以上计算可以看出，岩块间的剪力R大于岩块间的摩擦力F，岩层断裂后是无法取

得自身平衡的，必然要发生滑落失稳。这时，为了保证工作面的生产，维护必要的工作空

P?R?F?30000?27012?2988kN, 间，每米工作面支架必须具有的支撑力至少应为：

才不会摧垮工作面。

第四章 回采工作面矿山压力显现基本规律

一、内容提要

1．老项的初次来压

老顶岩层在煤层开采以后，由于其悬露跨距超过一定距离而断裂，断裂岩块可能形成咬合平衡。当岩块之间的咬合平衡遭到破坏时，老顶第一次产生失稳，回采工作面出现第一次矿山压力显现明显增大。通常将老顶岩块第一次失稳而造成回采工作面顶板压力突然增大的现象称为老顶的初次来压。

回采工作面从开切眼推进到老顶初次来压时的距离叫做老顶的初次来压步距。

老顶初次来压前，其悬露面积较大，回采工作空间顶板压力显现较小。初次来压时，顶板压力的增大具有突然性，并常伴随有岩层的断裂声、煤壁片帮、顶板下沉速度增大、直接顶破碎加剧等现象出现，有时还会出要顶板台阶下沉现象。

2．老项的周期来压

老顶初次来压以后，随着工作面的继续推进，老顶岩层形成的裂隙体梁结构由稳定到失稳而导致回采工作面顶板压力周期性增大的现象称为老顶的周期来压。相邻两次周期来压之间回采工作面推进的距离叫做老顶的周期来压步距。

周期来压的主要表现是：顶板下沉速度剧增，支架承受的载荷增加，煤壁片帮严重，有时顶板出现台阶下沉现象。

3．回采工作面前后支撑压力分布

煤层被开采后，上覆岩层所形成的结构，由煤壁和采空区已冒落矸石支撑体系来支撑。又由于上覆岩层的大结构是半拱式结构，所以，回采空间上方的岩层重盆主要由煤壁来承担。因此，支承压力主要分布在工作面前方煤壁上。而在采空区冒落矸石上只承受其上部岩层的重量。

根据回采工作面前后的应力分布情况，可将工作面前后划分为应力增高区（增压区）；应力降低区（减压区）、应力不变区（稳压区）。

4．直接项及老项分类

根据直接顶的破碎程度和直接顶的初次垮落步距（即直接顶的稳定性指标）可将直接顶分为四种类型。根据直接顶的厚度（即老顶的位置）与煤层采高的比值和老顶的初次来压．步距可将老顶分为四级。

直接顶的稳定性对支架的选型、工作面的支护方式以及顶板的局部冒落常常起主导作用。而老顶的稳定性及其来压强度不仅对直接顶的稳定性具有明显影响，而且对确定支架的支护强度、支架的可缩量以及选择采空区的处理方法都具有决定性的作用。

5．影响回米工作面矿山压力显现的主要因素

1）煤层采高及回采工作面控顶距。 在一定的地质条件下，回采工作面顶板下沉量与采高及村顶距成正比，可用下式表示：

SL??mL

式中 SL——控顶距为L处的顶板下沉量； m——煤层的才高，m；

L——顶板的控顶距，m；

?——顶板的下沉系数，??0.025?0.05m?1，?取值大小与顶板性质及采空区的处

理方法有关。

2）工作面推进速度

在工作面推进速度较慢的情况下，加快工作面的推进速度可以减小顶板的下沉量，改善顶板状况。但当工作面的推进速度提高到一定穆度以后顶板下沉量的变化逐渐减小。因此，用加快工作面推进速度的办法减少顶板下沉量是有一定限度的。

3）开采深度，

随着开采深度的增加，一部分矿山压力显现增大，如煤壁上的支承压力增大，冲击地压、煤壁片帮及底鼓等现象加剧。但对工作面顶板下沉量及支架上所承受的载荷并没有明显的影响。这是因为回来工作面空间总是在上覆岩层大结构的保护之下的结果。

4）煤层倾角

由于煤层倾角的变化，顶板岩层重量在垂直于岩层层面的分力也发生变化。煤层的倾角增大，垂直层面的分力减小，因而顶板压力减小，顶板的下沉量也减小。但煤层倾角的增大会使采空区内的冒落矸石沿倾斜向下滑动，因而会引起上覆岩层移动规律的变化。

二、习 题

20．说明采场上覆岩层的结构对采场支架应有些什么要求？ 答：

在煤层开采过程中，由于回采空间上覆岩层组成的不同，裂隙带岩层可能形成“裂隙体梁”式结构或“拱”式结构。上覆岩层形成的这种大结构有其自身的运动规律。

根据对煤层开来后上覆岩层的实际观测，上覆岩层的移动规律可按Sx?Sm(1?e?azb)的关系来描述。而工作面现有支架的支撑力不可能改变上覆岩层的这种运动规律，所以，工作面支架必须适应这种运动规律。上覆岩层下沉，支架应随之下缩，否则，支架就要因受力过大而损坏。因而要求支架应有足够的可缩量以适应上覆岩层的运动规律。

由于回采工作的需要，采场应保持一定的空间，要求支架应有足够的支撑力，一方面支撑直接顶的重量，另一方面支撑老顶部分重量，当老顶失稳时，不使老顶沿工作面煤璧切落。如果支架有足够大的可缩量而没有足够的支撑力，甚至连直接顶岩层重量也不能支撑，那么，回采工作面所必须的工作空间就不能保证，工作面的安全生产就无保障。因此，要求采场支架在有足够可缩量的同时，还要有足够的支撑力，以适应上覆岩层结构的要求，达到既经济合理，又安全可靠的目的。

第五章 回采工作面顶板控制及支护方法

一、内容提要

1．控制采场矿山压力的基本手段

1）用不同的采空区处理方法来控制不同顶板。如：煤往支撑法、采空区充填法、全部垮落法和缓慢下沉法。

2）用各种支架来平衡顶板压力 2．工作面支架的工作特性

目前，回采工作面使用的支架主要是由顶梁和立柱组成，支架的工作特性主要决定于支柱的特性。现有的支柱工作特性有四种，急增阻式、微增阻式、恒阻式和刚性支柱。

3．单体支架的种类及其特性

1）木支架（包括木支柱和木顶梁）。木支柱的工作特性属于刚性支柱，其可压缩量很小，当在木柱上加上木顶梁或木柱帽时，木支架才具有一定的可缩性。

2）摩擦式单体金属支架。此种支架包括摩擦式金属支柱和金属顶梁。摩擦式金属支柱的工作特性有急增阻式和微增阻式两种。

3）单体液压支架。它主要由单体液压支柱和金属铰接顶梁组成。单体液压支架的工作特性属于恒阻式。

4．单体支架的支护方式

根据顶板稳定性的不同，工作面常采用不同的支护方式。当直接顶比较完整，稳定性较好时，可以选用带帽点柱支护方式；当直接顶中等稳定或比较破碎时，常采用栅子支护方式；当工作面采用机组割煤时，常采用悬臂梁支架支护方式。悬臂梁支护方式又可分为正悬臂和倒悬臂两种。悬臂梁支护的支架布置方式可分为齐梁直线往（一般采用正悬臂）和错梁直线柱（一般是正、倒悬臂交错布置）方式。

5．液压自移式支架的分类及各类支架的适用条件

目前，液压自移式支架分类在世界各国各有不同的方法，在我国意见也不够一致。但从我国普遍使用的名词来看基本上可分为三大类：支撑式、支撑掩护式和掩护式。支撑式支架包括垛式和节式等架型，一般适用于顶板比较完整，顶板压力大周期来压较剧烈的工作面；支撑掩护式支架也有多种架型，一般适用于顶板比较破碎，顶板压力较大的工作面；掩护式支架适用于顶板破碎，顶板压力较小的工作面。

6．回采工作面支架与围岩的关系

回采工作面支架与支架所支撑的围岩是一对相互作用的矛盾统一体。要求支架既能有效地支撑顶板岩层，又能在结构和性能上适应回采工作面顶板岩层的基本运动规律。这就是支架对围岩既支撑又适应的关系。研究支架与围岩之间的这种关系实质上就是寻求支架对围岩运动所起的最佳支护作用，使支架的结构设计能够达到在经济上最节省，在技术上能有效地支护回采工作空间的目的。

7．回采工作面顶板压力的估算

所谓顶板压力就是顶板作用在支架上的力。根据支架与围岩的关系可知，顶板对支架的压力大小除和顶板岩石性质有关以外，还和支架的结构及性能有关。对顶板压力的估算实质上是对支架合理工作阻力的估算。到目前为止确定支架合理工作阻力的方法在理沦上还没有得到很好地解决，在一般情况下，是以直接顶载荷的数倍来估算的。根据对摩擦支柱工作面的测定，周期来压时支架上的载荷不超过平时载荷的2倍，根据对摩擦支支架的合理工作阻力应为：

用如图8－5a、b所示。如果巷道浅部围岩松软破碎，顶板出现松动破裂区，锚杆的悬吊作用是将这部分易冒落岩体锚固在深部未松动的岩层上（图8-5c）。

（a） （b） （c）

图8－5 锚杆支护悬吊作用

2）组合梁理论。如果顶板岩层中存在若干分层，组合梁理论认为锚杆的作用一方面提供锚固力增加各岩层间的摩擦力，阻止岩层沿层面继续滑动，避免出现离层现象；另一方面锚杆杆体可增加岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间的水平错动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁成一个较厚的岩层(图8-6b)。

（a） （b）

图8－6 层状顶板锚杆组合梁

3）组合拱（压缩拱）理论。组合拱理论认为：在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆，从杆体两端起形成圆锥形分布的压应力区，如果锚杆间距足够小，各个锚杆形成的压应力圆锥体相互交错，在岩体中形成一个均匀的压缩带，即压缩拱。压缩拱内岩石径向、切向均受压，处于三向应力状态，围岩强度得到提高，支承能力相应增大（图8－7）。

图8－7 锚杆组合拱理论 图8－8 最大水平应力原理

4）最大水平应力理论。最大水平应力理论由澳大利亚学者W.J.Gale提出。该理论认为矿井岩层的水平应力通常大于垂直应力，巷道顶底板的稳定性主要受水平应力的影响。且有三个特点：①与最大水平应力平行的巷道受水平应力影响最小，顶底板稳定性最好。②与最大水平应力成锐角相交的巷道，其顶底板变形破坏偏向巷道某一帮。③与最大水平应力垂直的巷道受水平应力影响最大，顶底板稳定性最差。如图8－8所示。

5）围岩强度强化理论。围岩强度强化理论的要点如下：

① 巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的岩体相互作用形成统一的承载结构； ② 巷道锚杆支护可以提高锚固体力学参数（E、C、φ），改善被锚固岩体的力学性能； ③ 巷道围岩存在破碎区、塑性区和弹性区，锚杆锚固区域的岩体则处于破碎区或处于上述两个或三个区域中，相应地锚固区域的岩石强度处于峰后强度或残余强度。锚杆支护使巷道围岩特别是处于峰后区围岩强度得到强化，提高峰值强度和残余强度；

④ 煤巷锚杆支护可以改变围岩的应力状态，增加围压，从而提高围岩的承载能力； ⑤ 巷道围岩锚固体强度提高以后，可减少巷道周围破碎区、塑性区的范围和巷道的表

面位移，控制围岩破碎区、塑性区的发展，从而有利于保持巷道围岩的稳定。

12．依照锚杆屈服强度，树脂锚杆分为哪三类？各有哪些特点？ 答：

锚杆杆体是锚杆的主体，杆体材质及表面结构直接影响锚固范围内对围岩支护阻力的大小。依照杆体屈服强度σs将锚杆分为三类：σs＜340MPa，为普通锚杆；340MPa≤σs＜600MPa，为高强度锚杆；σs≥600MPa，为超高强度锚杆。

普通锚杆

锚杆杆体表面粗糙程度直接影响锚杆与围岩之间的剪切特征和相互作用力的传递。螺纹钢杆体表面有波纹节，杆体表面凸纹与粘结体间发生相对变形产生剪切力；粘结体楔块的变形产生膨胀作用，使垂直于杆体的约束力增大，也导致锚杆剪锚力增大。试验表明：螺纹钢锚杆的拉拔力达到圆钢锚杆的4～5倍。单向无纵筋左旋螺纹钢杆体搅拌树脂时左旋螺纹推动树脂挤向孔内，增加树脂的密实程度，增大锚杆锚固能力。全长锚固锚杆杆体一般选用左旋无纵筋螺旋钢筋。无纵筋左旋螺纹钢杆体、普通螺纹钢杆体、无纵筋右旋螺纹钢杆体锚固力试验结果见图7-49。杆体直径均为20mm，锚固段长度300mm。

13．试述桁架锚杆的主要形式及支护原理。 答：

常见的桁架锚杆由锚杆、拉杆、拉紧器和垫片组成。桁架锚杆的主要形式有单式桁架锚杆、复式桁架锚杆、交叉桁架锚杆、连续桁架锚杆等。

无论采用单式桁架锚杆或复式桁架锚杆，在顶板岩层内都会形成水平和铅直的挤压应力区。锚杆的锚固理和拉杆的预拉紧力，使顶板的“中性轴”下移，增加了顶板岩层的抗弯力，减小顶板内部及其表面张应力。对破碎顶板，桁架锚杆提供的水平压力增大了沿巷道横向一组裂隙的摩擦因数，提高裂隙梁的“完整性”，有利于顶板梁的成拱作用。通过拉杆可以协调锚杆之间的受力变形，将同一拉杆的若干根锚杆构成整体支护结构。另一方面，顶板弯曲变形和弯曲下沉时，拉杆和倾斜锚杆的共同作用使顶板内部及其裂隙体中产生更大的挤压应力和摩擦力，减小甚至抵消巷道顶板中部可能产生的拉应力，以阻止顶板的进一步弯曲和下沉，使顶板更快趋于稳定。

14．简述锚杆支护设计的工程类比法和系统设计法。 答：

工程类比法由直接类比法和间接类比组成。直接类比法是建立在已有工程设计和大量工程实践成功经验的基础上，在地质和生产条件及各种影响因素基本一致的情况下，根据类似条件的已有经验，进行待建工程锚杆支护类型和参数设计。为了使迄今为止巷道锚杆支护设计中取得的经验系统化、定量化，便于将不同工程的实践抽象为地质力学模型，适用而经济的方法是在围岩稳定性分类基础上的巷道锚杆支护设计，这是一种间接工程类比法。

我国巷道锚杆支护体统设计的基本思想是认为地质调查、设计、施工、监测、信息反馈等是相互关联、制约和影响的有机整体，巷道支护系统是一个复杂的系统工程。系统设计方法包括6部分：

①地质力学评估，主要是围岩应力状态和岩体力学性质评估。

②初始设计，以有限差分数制模拟分析为主要手段，辅以工程类比和理论计算法。对初始设计选定的方案进行稳定性分析。

③按初始设计选定的方案进行施工。

④现场监测，主要有锚杆受力和巷道围岩表面及深部位移的监测。

⑤信息反馈与修改、完善设计，选用巷道表面及深部位移、全场锚固锚杆的受力分布，端部锚固锚杆的载荷、锚固区内和区外的离层值作为反馈指标，提出修改方案。

⑥重复进行由初始设计至信息反馈与修改、完善设计步骤，直到满意为止。 15．简述软岩的概念和基本力学属性。

答：

软岩分为地质软岩和工程软岩。地质软岩是指强度低、空隙度大、胶结度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层的总称。

工程软岩是指在巷道工程力的作用下，能产生显著变形的工程岩体。巷道工程力是指作用在巷道工程岩体上的总和，工程软岩的定义揭示了软岩的相对性实质。

岩石存在一个软化临界载荷，施加的载荷水平低于软化临界载荷时，岩石处于硬岩范畴，施加的载荷水平高于软化临界载荷时，岩石称为软岩。与软化临界载荷相对应地存在软化临界深度。当巷道深度大于某一采深时，围岩产生明显的塑性大变形；当巷道埋深小于该开采深度时，巷道围岩不出现明显变形。这一深度称为软化临界深度。

16．简述软岩巷道围岩变形力学机制。 答：

从理论上分析软岩巷道围岩变形力学机制，可分为三种形式，即物化膨胀类型、应力扩容类型和结构变形类型。

膨胀变形机制。膨胀岩含有蒙脱石、高岭土和伊利石等强亲水粘土矿物，这种矿物由于其晶体结构的特殊，能将水分子吸附在晶层表面和晶层内。既具有矿物颗粒内部分子膨胀，又具有矿物颗粒之间的水膜加厚的胶体膨胀。同时通过毛细作用吸入水，使岩体膨胀。

应力扩容变形机制。变形机制与力源有关，软岩在构造应力、地下水、重力、工程偏应力作用下，岩体产生破坏变形，微裂活动迅速加剧，形成拉伸破坏和剪切破坏面，体积扩胀。

结构变形机制。变形机制与硐室结构和岩体结构面的组合特征有关。结构面的成因类型，结构面的结合特征，结构面的力学性质，结构面相对于硐室的空间分布规律及它制约下形成的岩体结构控制着软岩变形、破坏规律。

17．为什么锚注支护是软岩巷道支护的一种新途径。 答：

利用锚杆兼做注浆孔，通过锚杆和注浆加固围岩的支护方式称为锚注支护。包括外锚内注式和外内注锚式。

在锚杆支护围岩过程中，锚杆支护的锚固力很大程度上取决于围岩的力学性能，软岩巷道可锚性差是造成锚杆锚固力低和失效的重要原因。注浆可改变围岩的松散结构，提高粘结力和内摩擦角，封闭裂隙，显著提高岩体强度。注浆加固为锚杆提供可靠的着力基础，使锚杆对松碎围岩的锚固作用得以发挥，进一步提高围岩强度。因此，采取锚杆与注浆相结合的方法，使锚杆和注浆的作用在各自适用的范围内得到充分发挥，可提高软岩的支护效果。

18．简述锚杆支护质量监测的主要内容和意义。 答：

锚杆支护巷道围岩的活动状况具有一定的隐蔽性，围岩的破坏失稳一般无明显预兆，破坏往往带有突发性质。因此，所有采用锚杆支护的巷道都应进行锚杆质量监测，保证安全生产。主要监控指标有锚杆受力及分布状况和锚固区内外离层值。

19．某矿3号煤层厚2.6m，直接顶板为厚4.2m的页岩，随采随冒，老顶为厚8.6m的砂岩，其上有厚3m左右的页岩。该矿采区平巷布置方式曾有以下几种：

1）留25m煤柱；

2）留10～15m煤柱； 3）沿空掘巷； 4）沿空留巷。

你认为哪种护巷方式较好？与其它几种相比主要优点是什么？

答：

应采用沿空掘巷。因为该矿煤厚2.6m，采用沿空巷不仅对减轻巷道受压是有利的，而且可以大大降低由于留煤柱而造成的煤炭损失。从煤层赋存条件来说，直接顶厚度仅4.2m为煤层厚度的1.6倍，开采过程中根本不可能充满采空区，而老顶为8.6m厚的砂岩，其上又有3m厚的页岩随它一起运动，故表现为明显或较强烈的周期来压。在我国目前条件下，如才空区沿空巷留下，在后方采动影响带的巷道极难维护，因此应在工作面后方顶板冒落并压实后，采用沿空掘巷。

20．采区巷道矿压控制的基本途径有哪些？试举例说明，并指出其优缺点。 答：

开采中引起的采区巷道的矿山压力显现是客观现象，企图完全消除这种现象是不可能的，只能抵制和设法减轻、或者避免它的危害。控制采区巷道矿山压力的途径主要包括四个方面：抵抗高庄、避开高压、移走高压和释放高压。现分别举例说明：

1）抵抗高压。巷道开在高压区，或巷道经受高压时用加强支护的手段来对付高压，防止巷道过大的变形或破坏。如：加密巷道的棚子（缩短棚子间距），在拥子中打加强支柱；用锚杆支护以加固围岩等。

抵抗高压的优点在于巷道布置地点和掘进时间不受限制，但是它需要大幅度提高巷道支架承载能力，因此浪费物力、人力，成本高。有些情况下，仅靠抵抗高压并不能完全解决巷道安全维护问题。

2）避开高压。即在选择巷道位置时，避开高压区，把巷道布置在低压区，或在掘进时错过高压作用的时间，把巷道开在压力稳定的区域。如采用无煤往护巷，将巷道布置在靠近采空区煤体边缘的卸载带内；在选择岩石平巷或上下山位置时，将巷道布置在支承压力影响范围以外的采空区下等，这些都属于在地点上避开高压。在捆进下区段沿空巷道时，待上区段工作面压实后再开掘，则属在时间上错开高压。显然，避开高压从支护原理上最为优越，已被大量实践证明是有效的。但在有些情况下应用岩石平巷则可能增加联络巷道长度，或延长采掘接替的时间。

3）移走高压。巷道仍开在高压区，但采取人为的卸压措施，使高压转移至离巷道较远的地方。如在巷道煤帮采用钻孔卸压或切槽卸压。这种方法的特点是不形响和改变开采设计规定的巷道位置，但增加了卸载工作所需要的工程费用。

4）释放高压。巷道仍开在高压区，但允许巷道围岩有较大变形以释放部分能量。如采用大可缩量的支架等。从“支架一围岩”相互作用的观点是优越的；能利用围岩本身的承载能力，但可缩支架结构较复杂。

21．采区巷道支护的类型及其在采区平巷整个服务期间的作用是什么？ 答：

采区巷道支护的主要类型有：巷道基本支护，巷道加强支护。巷旁支护和围岩加固类支护。

1）巷道基本支护是指巷道开掘后即架设的金属或木材支架，是支护采区巷道的最墓本的支护结构物，服务于巷道服务期限的始终；

2）巷道加强支护是指在高压区域或处于移动支承压力影响时，当基本支护不能保证巷道稳定时采用的加强支柱等，包括临时性加强支柱和永久加强支柱两类；

3）巷旁支护是保护巷道而专门设置的一种人工构筑物，通常用在沿空留巷靠采空 一侧；

4）围岩加固类支护是指采用锚杆支护或化学加固的方法保持和增加围岩的稳定性，利用围岩自承力达到维护巷道的目的。有的作为基本支护应用。

22．根据采区巷道的特点，采区巷道基本支架应符合哪些基本要求？拱形金属可缩支

架和梯形金属可缩支架相比，各有何特点？

答：

1）采区巷道有以下特点：

①采区巷道与矿山基本巷道相比，服务年限短得多，特别是工作面两侧的采区平巷，仅为一个工作面回采服务。因此，这类巷道支护的要求“低”，允许有较大变形，只要不妨碍正常生产的安全进行.

②受采动影响较大，有的巷道甚至受两次以上采动影晌，从“支架一围岩”关系看，也处于变化之中，巷道要受到几倍于原岩应力的支承压力的作用，沿空留巷还要受工作面后方采动影响.

③大部分采区巷道开掘在煤层中，围岩稳定性差，有时有底鼓现象.

④随着采煤技术的发展，出现了如综采面所要求的大断面巷道和沿空巷道，给支护带来一些新的要求。

2）为此，采区巷道的基本支架应满足以下要求：

①既要有一定的支护阻力，又要有一定的可缩性。支架的阻力应考虑到采动影响，同时适应围岩的变形；

②由于支架支护过程中要经历不同矿压显现带，因此，支护结构要能承受较为复杂的受力状态；

③支架使用年限短，为降低成本应保证能多次复用； ④结构简单，便于支设和回收，造价便宜。

3）近年来，发展的金属可缩性支架中，应用较多的基本支架有拱形和梯形两大类型，其特点如下：

①拱形支架在我国可缩性支架中占有较大比重，它的最大特点是承载能力强，不易变形和损坏，能适应巷道自然冒落拱的形状，在同样跨度巷道中它的承载能力比梯形大一倍以上。而且拱形结构可以有三节、四节、五节或不等边等，可以适应围岩的不同压力状况。

②梯形支架用于采区平巷的最大优点是可以不破坏顶板的完接性，保证支架与顶板的良好接触。缺点是顶梁易弯曲，但可通过加强支往予以解决。

23．我国的沿空巷道主要采用哪几种类型支护方式？试根据沿走向不向带的矿压显现机理，说明采用这些类型支护的依据。

答：

1）我国不同矿区沿空巷道支护形式多种多样，归纳起来，主要有以下几种类型： ①沿空巷道基本支护。包括巷道开掘后架设的巷道栩子和加固的锚杆支架。巷道拥子包括三种：木材栩子，梯形刚性金属栩子，梯形和拱形可缩性金属支架。锚杆支架主要有金属锚杆和木（竹）锚杆。

可缩性金属支架是沿空巷道中较为理想的支架，近年来，在我国有很大发展，开滦矿务局各矿回采巷道有60～100%采用这种支架。充州兴隆庄煤矿在3号煤上分层5303工作面沿空留巷应用时，使用梯形可缩金属支架，可缩量800mm，加中柱整架承载能力达490kN , 由于支架可缩，损坏情况大大优于刚性金属棚子。

②沿空巷道加强支护。包括下列两种服务期限不同的支护：

一种是巷内永久性加强支护。由于沿空留巷的目的是供二次复用，不允许巷道断面被压缩得过小。为了减轻第一次回采的影响，限制巷道变形，常在工作面前方几十米处就开始架设加强支柱，留在巷内，直到第二个工作面采过后，与基本支架一道回收。

另一种是巷内临时加强支护，主要是在工作面前方采动影响带，受到支承压力影响时，为了抵抗高压力，架设临时加强支柱，较理想的是可缩金属支柱（包括加卡挂的U 型钢往）和单体液压支往，到后方采动影响基本稳定后再予擞除。有的工作面在第二次采动时，当

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