淺析礦山壓力及其影響因素

摘 要：礦山壓力是影響礦山頂板事故的主要因素之一。該文簡要論述了礦山壓力假說及其影響礦山壓力的因素，并分析了礦山壓力檢測的重要性。這對礦山企業認識礦山壓力的重要性具有一定價值。

關鍵詞：礦山壓力 檢測分析 重要性 影響因素

中圖分類號：TD 324 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-01

隨著科學技術的迅速發展，人們對礦山壓力的認識又有了新的變化，為保障礦山生產的順利進行，必須要對礦山壓力檢測提出新的要求。結合礦山作業的復雜條件，在適應礦山發展需要的過程中，需要礦山壓力研究人員以動力的觀點認識礦山壓力及其呈現的全過程，結合礦山所在地的實際狀況，研究上腹巖層的運動變化規律，確定與煤礦生產相關的系數，包括支持壓力的分布和周期來壓。在此，該文從礦山壓力及其檢測的重要性、采場礦山壓力影響因素以及采用礦山壓力假說等三個

方面進行分析。

1 礦山壓力假說

礦山壓力和礦山壓力顯現的辯證關系是研究礦山壓力的關鍵，在實際生產中涉及的包括煤壁片幫、周期來壓和地表下沉等在內的一系列現象，都需要我們認真分析其造成的壓力來源，并做好礦壓觀測，分析其中規律，找到合適的控制方法，將各種破壞現象降低，

該文按狀態從以下兩個方面進行解釋。

（1）開采深度和頂板巖性對采場壓力拱的影響。礦山壓力隨著采場的前移也發生移動，工作面的推進與開采進度有著直接聯系，當工作面推進到一定距離后，采空區的頂部受壓力影響會出現冒落現象，這時采空區原有的頂部應力則會轉移到采空區兩側的煤柱上，使其形成相應的支撐壓力帶。因此，分析拱形結構可以發現，在煤柱附近會有應力降低區。當工作面推進到一定距離，頂板不能支持上腹巖層的重量，便形成了第一次來壓。進而引起上腹巖層的整體運動，某些關鍵層就形成了起著支撐作用的壓力拱。（2）懸臂梁假說的解釋。開采進度的不斷深入，作業人員在開采一定當初時，原有的工作面頂部會出現斷裂或垮落，這時支撐壓力帶的支柱為煤壁另一側的受支柱或填充物的支撐，煤與頂板巖石在最開始能夠憑借自身的整體作用固定成為一個支點，并由此起到主要作用，這一作用就是人們常說的“懸臂梁”。由此不難得出，在對采礦工作面展開維護工作時，需要立足運動角度，對影響“懸臂梁”的眾多因素進行分析，并結合著斷裂位置，提出相應的完善對策，這一過程即為礦山壓力的動力

作用，人們所謂的老頂周期來壓現象。

2 影響礦山壓力的因素

（1）自然條件的影響。①煤層厚度。支撐壓力的變化會隨著煤層厚度的變化而變化，當煤層厚度時，壓力升高區的應力平衡被打壞，煤壁的支承壓力將在原有的基礎上大幅度降低，而煤壓縮的總量越大，頂板巖層出現的下沉度也隨之加大，導致暴露在工作面空間后得頂板穩定性減小，甚至出現變形與破壞。而在保證工作面穩定性的過程中，必須確保工作面支護的強度、密度、穩定性符合我國相關部門的規定。②圍巖性質。在采場礦山壓力的眾多影響因素中，圍巖的堅硬與否，將直接影響著采場壓力的大小，具體表現為以下幾個方面：首先，在頂板的穩定性上，穩定堅固的頂板對其下沉量及支柱承受壓力造成的影響較小，但從頂板巖石原理上看，破碎頂板的下沉量及其支柱承受壓力都比較大。對礦山作業面造成了一定的影響，再加上支柱的無序排列，都給礦山的安全生產帶來了困難。最后，在礦山日常作業中，若頂板巖石過分堅硬，則會導致頂板大面積垮落的現象出現。③開采深度。從理論上看，在頂板壓力的影響因素中，礦山開采的深度會對其造成一定的影響，但在實際應用中，從當前掌握的資料來看，仍沒有找出具備一定規律性的證據，而這些都有待于現場實踐的進一步證明。（2）開采條件對采場礦壓的影響。實際生產中，盡量減小控頂距并做到及時移架。盡量降低空頂時間和控頂距對工作面支架的影響。事實上，不同的生產工藝也會呈現出不同的壓力特點，尤其在對頂板下沉的速度上。從近幾年我國礦山頂板觀測的資料來看，在排除工序這一影響因素后，頂板下沉的速度相對緩慢，一般在6.34～8.6 mm/h。（3）工作面推進速度影響。在影響采場礦山壓力的因素中，在很大程度上與工作面推進速度的快慢有關。工作面推進的越快，則頂板受到的沖擊力越大，下沉的速度也會越快，但在很大程度上，頂板的絕對下沉量和頂板傳遞給支柱的壓力直

接提高了頂板的穩定性。

3 研究礦山壓力的重要性

從巖體的整體性來看，人類在沒有開采礦體之前，巖體處于一個平衡狀態；但在人類開采礦體后，在地面下層形成了一定的地下空間，這個空間直接破壞了巖體的原始應力，而巖體在保持自身穩定性的過程中，需要重新分布巖體應力，直到巖體內形成新的平衡為止。然后與之前巖體應力不同的是，在后期應力分布的過程中，會對周圍的巖石產生變形、移動、破壞，從而對采礦的工作面、巷道及周圍的巖石產生壓力，而所謂的礦山壓力，就是指人們在開采過程中引起的巖移運動對支架周圍巖石產生的作用力。在我國近幾年的礦產資源生產中，發生了大量的塌方事件，而通過深入研究發現，在引起這些安全事故的過程中，53%的事故原因在于工作人員沒有對礦山壓力進行及時的觀測與處理，導致施工人員在后續作業中，破壞了巖體的應力平衡引發了安全事故，在影響礦山企業正常生產的同時，還對礦工的生命安全造成了嚴重的威脅。由此可見，在礦山資源日常生產中，開展礦山壓力實時監測與預警，對礦山生產安全與預防采礦事故的發生有著極其重要的作用。但在實際應用中，針對礦山壓力檢測方式，受技術、理論等多方面因素的影響，我國與國外一些發達國家相比仍處于落后階段，這就要求我國的科研人員能夠結合著我國礦山的實際發展狀況，加快研究步伐，設計出一套適合我國礦山應用的礦山壓力檢測系統，確保第一時間內對礦山壓力進行實時監測并

進行預警處理。

4 結語

綜上所述，強化礦壓力檢測，在提高礦山作業安全系數的同時，還能為其下一步的開采奠定堅實的基礎。這就要求礦壓檢測人員能夠創新礦山壓力檢測方式，在提高檢測準確度的同時，還能為作業人員的生命安全提供保障。

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