1.1顶板大面积来压现象
顶板大面积来压是矿山坚硬顶板下刀柱房柱式开采后,由于大面积的顶板悬空而突然冒落的一种剧烈的动力现象。一次冒落的面积少则几千平方米,多则几万十几万平方米,这样大面积的悬空顶板在极短时间内冒落下来,不仅由于重力作用产生严重的冲击破坏,而且更严重的是把已采空间的空气瞬时排出,形成巨大的暴风,其破坏力极强。
1. 2项板大面积冒落方式
顶板大面积来压的冒落方式有整体一次冒落和分层分次冒落两种。例如,1975年6月大同矿区马脊梁煤矿的402盘区,在采空面积达151280 m2,的情况下,顶板突然冒落,工作面被压垮,强大的气流吹开三层2m厚的密闭,将180 kg的输送机溜槽吹出16 m远,并贴在煤壁上,井口喷出300 m长的黑烟尘,地面房层摇晃,地震台记录达3. 2级,裂度4~5度,这是一次典型的整体一次冒落式来压。地面出现一个椭圆形塌陷区,面积达7万m2。
分层分次冒落式也常有发生,例如山西阳方口煤矿北坑东大巷上山盘区,在采空面积8万m2的情况下,顶板夜间冒落,将地面熟睡的工人惊醒,井下部分巷道压垮,事隔一天后,又冒顶一次,一星期后又连续冒顶两三次。大同忻州窑煤矿东二上山盘区,采空面积约10. 6万m2,1962年4月也连续发生几次冒顶,延续时间两个月,停产3d,吹毁密闭一座。
1. 3切型冒落与拱型冒落
顶板大面积来压的冒顶形式有切冒型和拱冒型,如图1所示。图1-a为切冒型,当采空面积达到一定范围时,顶板沿煤壁切落直达地表,其特征是冒落面积大,冒顶时间短,且多数发生在100 m以内采深的浅部开采区,冒落形状呈反漏斗,冒落角650^-850,冒落后的地面出现纵横交错的张开裂缝。图1-b为拱冒型,即顶板冒落后形成拱形空间,其特征是分层分次冒落,延续时间长,拱的四周顶板悬臂,冒落高度小,中部冒落高度大,但空顶面积小。
1. 4项板大面积来压与煤柱分布
顶板大面积来压与煤柱分布有关,煤柱面积比率大时,一般不易发生大面积来压。例如对大同矿压的调查,煤柱比率大于30%时很少发生大面积来压,但小于20%的采空区,大都发生。煤柱的宽高比也直接影响大面积来压发生,调查表明,宽高比大于3 ~ 4时一般不发生。煤柱的平面分布影响大面积来压的范围,一般情况下煤柱稀少的地方容易发生,煤柱密集的区域往往是塌陷区的边缘。