地下的巖層上下間存在著壓力和相抗的應(yīng)力，這種壓力和應(yīng)力，處于相對(duì)平衡的狀態(tài)。

    煤體采動(dòng)前，煤體內(nèi)的應(yīng)力處于平衡狀態(tài)。煤體上所受的原始應(yīng)力為γ·H（即：單位面積所受上部巖體的質(zhì)量）。這里的γ為巖體的堆密度（容重），H為距地面的垂高。

    當(dāng)在煤體中開掘巷道（例如開切眼）后，這種平衡狀態(tài)的應(yīng)力分布受到破壞，應(yīng)力重新分配，如圖8-5所示。開切眼上方巖體質(zhì)量Q，由兩側(cè)煤體平均分擔(dān)。因此，在兩側(cè)煤體中產(chǎn)生了應(yīng)力集中現(xiàn)象。經(jīng)研究表明，一般支承壓力的峰值為原始應(yīng)力的2～4倍。當(dāng)集中應(yīng)力超過了巷道圍巖的極限強(qiáng)度時(shí)，將導(dǎo)致巷道圍巖變形、破壞和垮落。這是巷道開掘后需要支護(hù)的基本原因。

    當(dāng)回采工作從開切眼開始后，隨著工作面前進(jìn)，在采場(chǎng)前方的煤體中同樣產(chǎn)生支承壓力。回采工作面圍巖應(yīng)力分布如圖8-6所示。在回采工作面后方，當(dāng)垮落后的巖石或充填體壓實(shí)到相當(dāng)程度后，也產(chǎn)生了支承壓力。前后兩個(gè)支承壓力隨回采工作面的推進(jìn)而移動(dòng)。因此，支承壓力的分布情況比在巷道周圍要復(fù)雜的多。采場(chǎng)地壓現(xiàn)象是一個(gè)與工作面推進(jìn)速度有關(guān)的動(dòng)態(tài)過程。

    圖8-4    普采面支架錯(cuò)梁三角柱布置

    圖8-5    煤體中開掘巷道后應(yīng)力重新分布

    從圖8-6中可以看出，由于采動(dòng)影響的結(jié)果，在回采工作面前方煤體及后方采空區(qū)中，根據(jù)應(yīng)力分布不同，可以分成5個(gè)區(qū)，即應(yīng)力降低區(qū)，左、右兩個(gè)應(yīng)力升高區(qū)（升壓區(qū)即支承壓力區(qū)）和左、右兩個(gè)原始應(yīng)力區(qū)（常壓區(qū)）。

    回采工作面前支承壓力的分布范圍，從工作面前方0.5~ 3m處開始直到10~45m，甚至深入煤層達(dá)100m以上。支承壓力最高點(diǎn)距煤壁3~5m。支承壓力的大小和范圍與回采工作面頂板懸梁垮度、開采深度、煤巖性質(zhì)等因素有關(guān)。頂板懸梁垮度愈大，開采深度愈深，煤巖愈堅(jiān)硬，支承壓力愈大，其波及的范圍也愈遠(yuǎn)。

    回采工作面后方支承壓力的分布范圍和最高壓力點(diǎn)的位置，距回采工作面較遠(yuǎn)，其應(yīng)力集中程度亦較小。

    圖8-6    回采工作面圍巖應(yīng)力分布

    a-應(yīng)力降低區(qū)；b-應(yīng)力升高區(qū)或支撐壓力區(qū)；c-原始應(yīng)力區(qū)

    由圖8-6可以看出，回采工作面空間雖然處于應(yīng)力降低區(qū)之內(nèi)，但其上方頂板巖石，在自重的作用下，也會(huì)產(chǎn)生變形。這種變形主要表現(xiàn)為頂板的彎曲下沉。回采工作面支架一般將承受這種作用力。

    由于支承壓力的作用，可將工作面煤壁“壓酥”，其影響深度為0.5~ 3m。這種現(xiàn)象有利于落煤，目前使用的各種淺截深采煤機(jī)械就是利用了這一點(diǎn)。但煤壁壓酥，也增加了片幫的機(jī)會(huì)，影響安全，應(yīng)加以注意并采取相應(yīng)的措施。

    由于支承壓力的作用，工作面前方的頂板在尚未懸露之前，已經(jīng)開始下沉。實(shí)測(cè)資料表明其下沉量可達(dá)16~ 60mm，甚至達(dá)到100mm。這種現(xiàn)象可能使前方頂板在沒有懸露之前，就已產(chǎn)生裂縫，從而增加了工作面支架的荷載，給回采工作面頂板管理增加了困難。

    同時(shí)，支承壓力的作用還影響到工作面前方一段巷道的維護(hù)工作。對(duì)這段巷道應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，并隨時(shí)進(jìn)行維修。當(dāng)采空區(qū)下側(cè)留有巷道時(shí)，應(yīng)留設(shè)足夠?qū)挼淖o(hù)巷煤柱，以使支承壓力由煤柱支撐，避免巷道維護(hù)發(fā)生困難。

    此外，支承壓力還是引起井下產(chǎn)生沖擊地壓，造成煤及瓦斯突出事故的主要原因之一。