1.不可控岩层变形能力对煤层上峰值支承压力位置影响分析

煤层上峰值支承压力即弹性极限固定端的位置,取决于弹性极限固定端围压条件形成位置。而围压条件形成位置,即弹性极限固定端位置又取决于不可控岩层的变形能力。所谓不可控岩层变形能力,即它的自撑能力,也就是它因自重产生弯沉运动的幅度,其弯沉幅度大,它的变形能力也相应地大,反之则小。在煤层围压条件、物理力学性质一定条件下,不可控岩层变形能力越大,即它的自撑能力越小,工作面煤壁以内,被变形大的不可控岩层弯沉运动压酥、片帮的深度就越大,其煤层弹性变形区、弹塑性变形区及峰值支承压力位置即煤层上的弹性极限固定端位置也随之内移。所以不可控岩层变形能力大时,峰值支承压力形成位置离开工作面煤壁向内的距离就大,反之则小。而不可控岩层的变形能力又取决于组成不可控岩层各岩层的赋存条件及物理力学性质、开采深度及煤层采高。组成不可控岩层各岩层的赋存条件好,厚度大,节理裂隙不发育,断层少,且间距大,岩层的强度、硬度大。由这样岩层组成的不可控岩层,其自撑能力就强,相应它的变形能力就小,其所对应的峰值支承压力位置就靠近工作面煤壁,反之则其变形能力就大,支承压力峰值位置向内就远离工作面煤壁。

在覆岩岩性不变的条件下,煤层开采深度增加,使得不可控岩层厚度也增加,其自重也增大,当然其因自重运动引起的变形能力也增大,相应峰值支承压力位置也内移。采高对峰值支承压力位置影响是,采高大,实际上就是增加了不可控运动段岩层的运动空间,造成了不可控岩层下沉幅度增大,使得不可控岩层变形能力增加,从而导致峰值支承压力位置内移。对放顶煤开采而言,不可控岩层变形能力增加,这就意味着顶煤沿推进方向被压酥的范围增大,这有利于顶煤的放出。

需要说明的是,在煤层围压条件及其赋存条件、物理力学性质一定的条件下,不可控岩层的变形能力即它的自撑能力对支承压力区上的支承压力量值及弹性极限固定端上的峰值支承压力量值是不产生影响的,也就是支承压力区上的支承压力及峰值支承压力量值不随不可控岩层变形能力的变化而变化。这是因为峰值支承压力量值只取决于煤层的围压条件及其物理力学性质、赋存条件,不可控岩层的变形能力只对支承压力区及峰值支承压力所处位置产生影响。

2.煤层赋存条件及物理力学性质对峰值支承压力位置影响分析(www.daowen.com)

在开采深度即围压条件一定条件下,煤层赋存条件、物理力学性质越差,它对不可控岩层运动控制能力就弱,峰值支承压力位置就向工作面煤壁以内的深部移动,反之则向外移。

3.直接顶底板岩层赋存条件及物理力学性质对峰值支承压力位置影响分析

在不可控岩层变形能力不变的条件下,当直接顶底板岩层松软破碎时,工作面支架通过钻顶、扎底、直接顶底板岩层通过底鼓、变形或冒漏等方式让压,而使整个不可控运动段岩层沿推进方向整体向前移动,导致整个变形段煤层,当然也包括峰值支承压力位置向煤壁以内深部移动,从而使支承压力峰值位置处于深部,反之位于浅部,这就是直接顶底板岩层赋存条件、物理力学性质对峰值支承压力所处位置影响。

综上分析,概括起来说,煤层上的峰值支承压力是由采场上方不可控运动段岩层运动,强制煤壁以内弹性极限固定端上的煤体产生的三向极限弹性变形所形成的,该三向极限弹性变形所对应的三向极限应力即三向极限抗压强度就是煤层弹性极限固定端上的峰值支承压力。煤层上弹性极限固定端的峰值支承压力量值的大小,取决于煤层所处地应力及开采深度所对应煤层的围压条件和煤层物理力学性质、赋存条件。而峰值支承压力作用位置取决于不可控岩层变形能力,煤层采高、物理力学性质,直接顶底板的赋存条件、物理力学性质。