煤矿工人安全知识 第三课 什么是顶板压力
在掘进巷道之前，地下的岩层或煤层是实体的，上部岩层的重量压在下部岩层上，处于平衡状态。这时候岩体不变形，也不会移动。我们在煤层或岩层中掘进一条巷道后，巷道顶部的岩层就要往下落，这个顶部岩层的重量就压在巷道的两帮上(叫做支承压力)，就像盖房子用的水泥预制板搭在两堵砖墙上一样。如果巷道断面小，而顶板岩层又坚硬，这个“预制板”(顶板)一时还不会垮落；如果巷道断面大，顶板岩层比较松软、层理又明显，这个“预制板”就会发生离层和弯曲下沉，老工人叫“顶板有劲”了；要是不用支架或采用其它办法支护住，最后就要断裂、破坏，冒落下来。这种由于进行采掘活动而在巷道及回采工作面周围岩体中，以及在支架上所引起的力，叫做“矿山压力”，人们习惯称为顶板压力。
掘出的巷道如不支护，顶板就要冒落，冒顶会不会越冒越高呢?在回答这个问题之前，我们先来看看有些农村的窑洞吧。在黄土高原土质致密的地方，人们往往在向阳坡掏成半圆顶窑洞居住，窑洞里不支护，上面的黄土层多少年也不会塌落。井下巷道也是这样，当顶板冒成“拱”的形状(有的软岩层可能冒成“窝头状”)，就自然平衡不再往高处冒了，形成了自然平衡拱。这时顶板的压力通过圆拱传递到巷道两帮上，就好像一座石拱桥，桥上的物体重量是由两边桥基来承担一样。这个拱可以保持比较长时间的稳定，因此巷道支架所承受的压力，主要是拱内破碎岩石的重量。这种情况，在煤炭科学理论上叫做“自然平衡拱假说”。
