礦山壓力及巖層控制

1、礦山壓力及巖層控制礦山壓力及巖層控制Mining Pressure and Strata Control課程設(shè)置課程設(shè)置: : 40學(xué)時(shí)講授方法講授方法: : 基本知識(shí)與專家講座相結(jié) 合，兼顧雙語(yǔ)教學(xué)知識(shí)范圍知識(shí)范圍: : 煤與非煤，專業(yè)外語(yǔ)參參 考考 書書 目目1、錢鳴高,劉聽成.礦山壓力及其控制, 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2、宋振琪主編.實(shí)用礦山壓力控制, 山東科技大學(xué)3、任德惠主編.井工開采礦山壓力與控制, 重慶大學(xué) 4、岑傳鴻主編.頂板災(zāi)害防治, 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)5、姜福興主編.礦壓控制設(shè)計(jì), 山東科技大學(xué)6、蔣金泉主編.礦山壓力監(jiān)測(cè), 山東科技大學(xué)7、黃自偉主編.礦壓測(cè)試儀表, 山東科技大學(xué)8、美國(guó)

2、西弗吉尼亞大學(xué) S.S.Peng主編的講義9、澳大利亞 B.H.G.Brady、英國(guó)E.T.Brown主編Rock Mechanics For Underground Mining目錄 第一章 緒論 第二章 礦山壓力及礦山壓力顯現(xiàn) 第三章 采場(chǎng)上覆巖層運(yùn)動(dòng)和發(fā)展的基本規(guī)律 第四章 采場(chǎng)上覆巖層的運(yùn)動(dòng)范圍 第五章 采場(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)與上覆巖層運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系 第六章 回采工作面頂板控制設(shè)計(jì) 第七章 巷道礦壓控制 第八章 沖擊地壓防治 第九章 綜采放頂煤采場(chǎng)的礦壓控制 第十章 礦柱支護(hù)采礦法的巖體控制 第十一章 崩落采礦法的巖體控制礦山壓力與巖層控制礦山壓力與巖層控制之第一章之第一章山東科技大學(xué)資環(huán)學(xué)院

3、山東科技大學(xué)資環(huán)學(xué)院資資 源源 工工 程程 系系緒 論本章提要 課題研究的主要任務(wù) 主要的礦山壓力假說(shuō)有較多的基本概念有較多的礦山壓力假說(shuō)幾種主要礦山壓力假說(shuō)的區(qū)別了解本課程礦山壓力研究的特點(diǎn)本章特點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn)P11.1 1.1 與礦山壓力有關(guān)的安全事故與礦山壓力有關(guān)的安全事故 1.2 1.2 礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù)礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù)1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回顧礦山壓力與巖層控制研究的回顧1.4 1.4 本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法 P21.1 1.1 與礦山壓力有關(guān)的安全事故與礦山壓力有關(guān)的安全事故P3圖1.1 中國(guó)煤礦安

4、全事故比例 圖1.2 中國(guó)煤礦死亡人數(shù)比例1.1 1.1 與礦山壓力有關(guān)的安全事故與礦山壓力有關(guān)的安全事故P4圖圖1.3 1.3 與巖層運(yùn)動(dòng)相關(guān)事故機(jī)理與巖層運(yùn)動(dòng)相關(guān)事故機(jī)理 頂板冒頂頂板冒頂1.1 1.1 與礦山壓力有關(guān)的安全事故與礦山壓力有關(guān)的安全事故P5頂板事故頻頂板事故頻繁發(fā)生的基繁發(fā)生的基本原因本原因 ？思考思考沖擊地壓沖擊地壓 透水事故透水事故( (見下圖）見下圖）1.1 1.1 與礦山壓力有關(guān)的安全事故與礦山壓力有關(guān)的安全事故P6圖圖1.5 1.5 廣東興寧一煤礦發(fā)生透水事故廣東興寧一煤礦發(fā)生透水事故 圖圖1.6 1.6 四川廣安礦井透水事故四川廣安礦井透水事故1.1 1.1 與

5、礦山壓力有關(guān)的安全事故與礦山壓力有關(guān)的安全事故 1.2 1.2 礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù)礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù)1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回顧礦山壓力與巖層控制研究的回顧 1.4 1.4 本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法P7 研究隨采場(chǎng)推進(jìn)在其周圍煤層及巖層中重新分布的應(yīng)力（包括應(yīng)力大小及方向等）及其發(fā)展變化的規(guī)律。 研究采場(chǎng)支架上顯現(xiàn)的壓力及其控制方法。 研究在采場(chǎng)周圍不同部位開掘和維護(hù)的巷道的礦山壓力顯現(xiàn)及其控制辦法。 控制采動(dòng)巖層活動(dòng)的主要因素分析。 深部開采時(shí)采場(chǎng)支承壓力分布、巖層結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、圍巖大變形的控制機(jī)制等。 1.2

6、 1.2 礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù)礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù)P8P91.1 1.1 與礦山壓力有關(guān)的安全事故與礦山壓力有關(guān)的安全事故 1.2 1.2 礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù)礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回顧礦山壓力與巖層控制研究的回顧 1.4 1.4 本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法掩護(hù)掩護(hù)“拱拱”假說(shuō)假說(shuō) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P10幾種主要礦山壓力假說(shuō)幾種主要礦山壓力假說(shuō) 掩護(hù)掩護(hù)“梁梁”假說(shuō)假說(shuō) 鉸接巖塊假說(shuō)鉸接巖塊假說(shuō)砌體梁假說(shuō)砌體梁假說(shuō)掩護(hù)

7、掩護(hù)“拱拱”假假說(shuō)說(shuō) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P11基本觀點(diǎn)？自然平衡拱假說(shuō) 壓力拱假說(shuō) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P12自然平衡拱假說(shuō)自然平衡拱假說(shuō) ccAAdbbhh321b3b2b1h1h2h3工作面推進(jìn)中的自然平衡拱工作面推進(jìn)中的自然平衡拱 自然平衡拱自然平衡拱 巷道開掘后，已采空間上部巖層將逐步冒塌成拱的形狀。巷道開掘后，已采空間上部巖層將逐步冒塌成拱的形狀。 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧壓力拱假說(shuō)壓力拱假說(shuō) S1LkS21模型主要假設(shè)？P13掩護(hù)

8、掩護(hù)“拱拱”假說(shuō)假說(shuō) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P14掩護(hù)掩護(hù)“梁梁”假假說(shuō)說(shuō) “懸臂梁”假說(shuō) “預(yù)生裂隙梁”假說(shuō)相關(guān)假說(shuō)？代表性1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P15“懸臂梁懸臂梁”假說(shuō)假說(shuō) 模型1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P16“預(yù)生裂隙梁預(yù)生裂隙梁”假說(shuō)假說(shuō)3113123低應(yīng)力區(qū)高應(yīng)力區(qū)假塑性變形區(qū)掩護(hù)掩護(hù)“拱拱”假說(shuō)假說(shuō) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P17掩護(hù)掩護(hù)“梁梁”假說(shuō)假說(shuō) 鉸接巖塊假說(shuō)鉸接巖塊假說(shuō)用冒落法管

9、理頂板的采場(chǎng)，支架上的壓力顯現(xiàn)是由兩部分巖層的運(yùn)動(dòng)所決定的。1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P18鉸接巖塊假說(shuō)鉸接巖塊假說(shuō)mz2=i= n+1mmimzmm+1hLkAhLm+1SAmz1=i=1nmim+1可能工作條件：“給定荷載”“給定變形”掩護(hù)掩護(hù)“拱拱”假說(shuō)假說(shuō) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P19掩護(hù)掩護(hù)“梁梁”假說(shuō)假說(shuō) 鉸接巖塊假說(shuō)鉸接巖塊假說(shuō) 砌體梁假說(shuō)砌體梁假說(shuō)在老頂巖梁達(dá)到斷裂步距之后，隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，巖梁將會(huì)折斷，但斷裂后的巖塊由于排列整齊在相互回轉(zhuǎn)時(shí)能形成擠壓，由于巖塊間的水平力以及相

10、互間形成的摩擦力的作用，在一定條件下能夠形成外表似梁實(shí)則為半拱的結(jié)。這種平衡結(jié)構(gòu)形如砌體，故稱之為砌體梁。砌體梁假說(shuō)砌體梁假說(shuō)1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P20砌體梁假說(shuō)砌體梁假說(shuō)1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P21該結(jié)構(gòu)為“煤壁已冒落矸石”及“煤壁支架已冒落矸石”兩種支撐體系所支撐采場(chǎng)上覆巖層可沿走向分為三個(gè)區(qū)：巖體結(jié)構(gòu)模型掩護(hù)掩護(hù)“拱拱”假說(shuō)假說(shuō) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P22幾種主要礦山壓力假說(shuō)幾種主要礦山壓力假說(shuō) 掩護(hù)掩護(hù)“梁梁”假說(shuō)假說(shuō) 鉸接巖塊假說(shuō)鉸

11、接巖塊假說(shuō) 砌體梁假說(shuō)砌體梁假說(shuō) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P23特征特征 幾何特征厚度較大巖性特性較為堅(jiān)硬（彈性模量較大、強(qiáng)度較高）變形特征同步協(xié)調(diào)破斷特征大范圍巖層移動(dòng)支承特征破壞前 “板”（或 “梁”）作為承載主體， 斷裂后砌體梁結(jié)構(gòu)作為承載主體。相關(guān)理論相關(guān)理論關(guān)鍵層理論關(guān)鍵層理論關(guān)鍵層：關(guān)鍵層：在巖體活動(dòng)中起主要控制作用的巖層 判別依據(jù)： 變形、破斷特征變形、破斷特征1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P24關(guān)鍵層理論關(guān)鍵層理論 以巖層運(yùn)動(dòng)為中心的礦山壓力理論以巖層運(yùn)動(dòng)為中心的礦山壓力理論 核心要點(diǎn) 強(qiáng)

12、調(diào)“礦山壓力”及“礦山壓力顯現(xiàn)” 的差別和聯(lián)系。 都不是靜止的 巖層范圍有限、可知、可以變化研究老頂來(lái)壓時(shí)刻的“支架圍巖”關(guān)系 工作方式：“給定變形”“限定變形”1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回礦山壓力與巖層控制研究的回顧顧P25相關(guān)理論相關(guān)理論關(guān)鍵層理論關(guān)鍵層理論 以巖層運(yùn)動(dòng)為中心的礦山壓力理論以巖層運(yùn)動(dòng)為中心的礦山壓力理論 1.1 1.1 與礦山壓力有關(guān)的安全事故與礦山壓力有關(guān)的安全事故 1.2 1.2 礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù)礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回顧礦山壓力與巖層控制研究的回顧 1.4 1.4 本課程的主要研究?jī)?nèi)容與

13、學(xué)習(xí)方法本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法P26P271.4 1.4 本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法法 本課程的學(xué)習(xí)基本要求：本課程的學(xué)習(xí)基本要求： 搞清概念搞清概念 掌握原理掌握原理 抓住重點(diǎn)抓住重點(diǎn) 理論聯(lián)系實(shí)際理論聯(lián)系實(shí)際 學(xué)會(huì)相關(guān)計(jì)算與設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)相關(guān)計(jì)算與設(shè)計(jì)1.1 1.1 與礦山壓力有關(guān)的安全事故與礦山壓力有關(guān)的安全事故 1.2 1.2 礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù)礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù) 1.3 1.3 礦山壓力與巖層控制研究的回顧礦山壓力與巖層控制研究的回顧 1.4 1.4 本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法本課程的主要研究?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)方法 P28P29 （1 1）頂板事故頻繁發(fā)生的基本原因是