825矿山压力及其控制

矿山压力及岩层控制

矿山压力及岩层控制Mining Pressure and Strata Control 课程设置: 课程设置: 40学时 讲授方法: 讲授方法: 基本知识与专家讲座相结 合，兼顾双语教学 知识范围: 知识范围: 煤与非煤，专业外语

矿山压力及岩层控制

参 考 书 目1、钱鸣高,刘听成.《矿山压力及其控制》, 中国矿业大学 2、宋振琪主编.《实用矿山压力控制》, 山东科技大学 3、任德惠主编.《井工开采矿山压力与控制》, 重庆大学 4、岑传鸿主编.《顶板灾害防治》, 中国矿业大学 5、姜福兴主编.《矿压控制设计》, 山东科技大学 6、蒋金泉主编.《矿山压力监测》, 山东科技大学 7、黄自伟主编.《矿压测试仪表》, 山东科技大学 8、美国西弗吉尼亚大学 S.S.Peng主编的讲义 9、澳大利亚 B.H.G.Brady、英国E.T.Brown主编《Rock Mechanics For Underground Mining》

矿山压力及岩层控制

目录第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 绪论 矿山压力及矿山压力显现 采场上覆岩层运动和发展的基本规律 采场上覆岩层的运动范围 采场矿山压力显现与上覆岩层

扎身煤海献青春 立足矿山采光明

矿山压力及岩层控制第一讲：绪论

矿山压力的基本概念矿山压力： 采动 采场、巷、硐支护物 矿压显现： 力学现象 矿山压力控制： 减轻、调节、利用、改变的方法 减轻、调节、利用、改变的方法 力

矿山压力对煤矿开采的意义 生态环境保护 保证安全和正常生产 减少资源损失 改善开采技术 提高经济效益

矿压的研究方法 现场实测 理论分析 物理模拟 数值模拟 工程类比

总结原岩应力分布规律

三个规律

顶板活动规律 矿压显现规律

两个原理

回采工作面支架与围岩的作用原理

巷道支护与围岩的作用原理

一个方法

岩层控制方法

矿山压力及岩层控制第二讲：原岩应力分布规律

本章介绍 原岩应力 “孔”周围的应力分布 围岩极限平衡 支撑压力及其分布

原岩应力原岩体：地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体。 原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。板块边界受压 地幔热对流 地球内应力

原岩应力的形成 地球心引力地球旋转 岩浆侵入 地壳非均匀扩容

矿山压力的来源 自重应力 构造应力

自重应力自重应力：由地心引力引起的应力场。

σ σ

z x

= γH = σy

= λσ

z

海姆公式： λ =(静水压)µ =

矿山压力及岩层控制

矿山压力及岩层控制Mining Pressure and Strata Control 课程设置: 课程设置: 40学时 讲授方法: 讲授方法: 基本知识与专家讲座相结 合，兼顾双语教学 知识范围: 知识范围: 煤与非煤，专业外语

矿山压力及岩层控制

参 考 书 目1、钱鸣高,刘听成.《矿山压力及其控制》, 中国矿业大学 2、宋振琪主编.《实用矿山压力控制》, 山东科技大学 3、任德惠主编.《井工开采矿山压力与控制》, 重庆大学 4、岑传鸿主编.《顶板灾害防治》, 中国矿业大学 5、姜福兴主编.《矿压控制设计》, 山东科技大学 6、蒋金泉主编.《矿山压力监测》, 山东科技大学 7、黄自伟主编.《矿压测试仪表》, 山东科技大学 8、美国西弗吉尼亚大学 S.S.Peng主编的讲义 9、澳大利亚 B.H.G.Brady、英国E.T.Brown主编《Rock Mechanics For Underground Mining》

矿山压力及岩层控制

目录第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 绪论 矿山压力及矿山压力显现 采场上覆岩层运动和发展的基本规律 采场上覆岩层的运动范围 采场矿山压力显现与上覆岩层

扎身煤海献青春 立足矿山采光明

矿山压力及岩层控制第一讲：绪论

矿山压力的基本概念矿山压力： 采动 采场、巷、硐支护物 矿压显现： 力学现象 矿山压力控制： 减轻、调节、利用、改变的方法 减轻、调节、利用、改变的方法 力

矿山压力对煤矿开采的意义 生态环境保护 保证安全和正常生产 减少资源损失 改善开采技术 提高经济效益

矿压的研究方法 现场实测 理论分析 物理模拟 数值模拟 工程类比

总结原岩应力分布规律

三个规律

顶板活动规律 矿压显现规律

两个原理

回采工作面支架与围岩的作用原理

巷道支护与围岩的作用原理

一个方法

岩层控制方法

矿山压力及岩层控制第二讲：原岩应力分布规律

本章介绍 原岩应力 “孔”周围的应力分布 围岩极限平衡 支撑压力及其分布

原岩应力原岩体：地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体。 原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。板块边界受压 地幔热对流 地球内应力

原岩应力的形成 地球心引力地球旋转 岩浆侵入 地壳非均匀扩容

矿山压力的来源 自重应力 构造应力

自重应力自重应力：由地心引力引起的应力场。

σ σ

z x

= γH = σy

= λσ

z

海姆公式： λ =(静水压)µ =

1．什么是矿山压力和矿山压力显现？ 答：

地下岩体被采动以前，在其自重的作用下形成的原岩应力是处于平衡状态的。当在煤、岩体内开掘巷道或进行回采工作时，就会破坏原来的应力平衡状态，引起岩体内的应力重新分布。这种由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用于巷硐支护物上的力定义为矿山压力。

由于矿山压力的作用在巷道、回采工作面引起的一系列力学现象，如围岩的变形或挤入巷道，岩体破坏、移动或冒落，煤体被压碎、片帮或突然抛出，支架的变形或破坏，充填物产生压实，岩层和地表的移动或塌陷等，这些由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现，简称为矿压显现。

第二章 矿山岩体的原岩应力及其重新分布

一、内容提要

1 ．岩体内原岩应力的概念

岩体内形成原岩应力的主要原因有两种，由于岩体自重而引起的自重应力和由于地质构造运动而引起的构造应力。自重应力是形成岩体垂直应力和水平应力的根本原因。构造应力主要是指水平应力。在矿山地质构造简单地区的岩体可能只有自重应力，在地质构造复杂地区的岩体中可能同时有自重应力和构造应力存在。

二、习题

1．什么叫原岩应力状态，对原岩应力状态有几种假说？ 答：

地壳中没有受到人类工程活动影响的

1

研究生课程论文

一、采场矿山压力有哪些假说，各假说的主要观点如何？可以解释哪些现象？试论述各假说间有何联系与区别？你认为往什么方向发展，才能取得较大的进展?

答：1.压力拱假说

压力拱（也称自然平衡拱)假说，是最早的矿压假说，德国人哈克(W.Hack)和吉利策尔 (G.Gillitzer)于1928年提出。压力拱假说认为：在回采工作空间上方，由于岩层自然平衡的结果而形成了一个压力拱，拱的一个支撑点是在工作面前方的煤体内，形成了前拱角，而另一个支撑点是在采空区的充填体上，形成了后拱角，随着工作面的推进，前后拱角也将向前移动；开掘在任何岩层中的巷道，由于重力作用，顶板岩层发生破坏变形,形成一稳定的卸载拱。拱承受拱面以上全部岩石的重量,并将全部载荷经压力拱的拱脚传递到巷道两帮岩石而引起巷道两帮鼓出以及底板隆起等围岩变形，巷道支架所承受的载荷是拱面以下已经破碎的有限断面内的岩石总重量。

压力拱假说比较简明地阐述了采场围岩卸载的原因，探讨了围岩平衡状态及其范围，对回采工作面前后支承压力的形成及回采工作空间处于卸压区做出了一些解释。压力拱在巷道中并不是唯一的表现形式，支架压力取决于一系列的矿山地质条件及技术条件，其中起主要作用的是巷道围岩

矿山压力与岩层控制

1、矿山压力：由于矿山开采活动的影响在巷硐周围形成的力。

2、矿山压力显现：由于矿压的影响，而表现出来的一系列有形的变形。

3、矿山压力控制：为使采矿工作正常、安全进行所采取的各种减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的方法

4、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。 5、构造应力：由地壳构造运动在岩体中引起的应力。 6、构造应力的特点：

构造应力以水平力为主，具有明显的区域性和方向性，其基本特点如下 ①分布不均，在构造区域附近最大； ②水平应力为主，浅部尤为明显； ③具有明显的方向性；

④坚硬岩层中明显，软岩中不明显； 7、圆孔周围的应力场：

①?r、?t分布与方向角无关，皆为主应力。园孔任一方向应力分布相同； ②围岩内应力大小与弹性常数 E、u无关，与距孔边距离有关Rt=5r1；

③双向等压时，园孔周边全处于压缩应力状态；

④在园孔内3倍直径以远，应力接近原始应力（影响半径）。 ⑤双向等压园孔应力集中系数最大为2。 8、砌体梁结构

在上覆岩层中存在由断裂岩块组成的“砌体梁”，因岩块相互挤压，形成承载结构。认为：

①上覆岩层可以坚硬岩层为底划分若干组，其上软弱岩层为载荷；

②随着工作面推进上方坚硬岩层断裂形成岩块，

一、重要概念

1矿山压力、2 矿山压力显现 、3矿山压力控制、4原岩应力、5支承压力、6老顶、7直接顶、8直接顶初次垮落、9顶板下沉量、10老顶初次来压、11周期来压、12关键层、13开采沉陷、14充分采动与非充分采动、15岩层移动角、16岩层变形、17沿空留巷、18沿空掘巷、19锚固力、 20软岩、 21顶板大面积来压、22浅埋煤层、23放顶煤开采。

二、简答与分析论述

1. 简述原岩应力场的概念及主要组成部分。 2. 原岩应力分布的基本特点 3. 支承压力与矿山压力的区别？

4. 煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义？

5. 简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用？ 6. 分析采场上覆岩层结构失稳条件

7. 分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系。 8. 试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响。

9. 老顶破时在岩体内将引起什么性质的挠动，其特点是什么？有何实用意义？ 10. 简述回采工作面周围支承压力分布规律。

11.是否矿山压力大矿山压力显现也必然强烈，试举例说明。 12. 简述我国缓倾斜煤层工作面顶板分类方案。

13. 支撑式、掩护式、支撑掩护式液压支架结构特征及适用范围。 14. 简述采场支架与围岩关系

矿山压力复习资料

一、名词解释

1、变形围岩压力：巷道围岩变形而未脱落，对支架挤压而产生的力。 2、直接顶：直接位于煤层之上的一层或几层性质相近的岩层。 3、基本顶（老顶）：位于直接顶之上，对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层。 4、沿空留巷：采煤工作面后沿采空区边缘维护原回采巷道。 5、沿空掘巷：完全沿采空区边缘或仅留很窄煤柱掘进巷道。 6、砌体梁：外表似梁，实质是拱的裂隙体梁结构。

7、支架工作阻力：支架的支柱受顶板压力作用而反应出来的力称为支柱的阻力，又称工作阻力。

8、冲击地压：井巷和周围岩体在其力学平衡状态破坏时由于弹性变形能的突然释放而产生的突然急剧、猛烈的动力现象。

9、采场覆岩移动破坏的分带：冒落带（直接顶或下位老顶破坏以后在采空区所形成的不规则的冒落带，冒落岩块间不能承受水平力）、裂隙带（冒落带以上，岩块间破裂以后整齐排列形成裂隙带）、弯曲下沉带（裂隙带以上，直至地表）。

10、充分采动：当采空区尺寸（长度和宽度）相当大时，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。 11、非充分采动（P180）：如果采空区尺寸小于临界开采尺寸（刚达到充分采动状态的采空区尺寸），称为非充分采动。

12、支柱的撑

一、重要概念

1矿山压力、2 矿山压力显现 、3矿山压力控制、4原岩应力、5支承压力、6老顶、7直接顶、8直接顶初次垮落、9顶板下沉量、10老顶初次来压、11周期来压、12关键层、13开采沉陷、14充分采动与非充分采动、15岩层移动角、16岩层变形、17沿空留巷、18沿空掘巷、19锚固力、 20软岩、 21顶板大面积来压、22浅埋煤层、23放顶煤开采。

二、简答与分析论述

1. 简述原岩应力场的概念及主要组成部分。 2. 原岩应力分布的基本特点 3. 支承压力与矿山压力的区别？

4. 煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义？

5. 简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用？ 6. 分析采场上覆岩层结构失稳条件

7. 分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系。 8. 试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响。

9. 老顶破时在岩体内将引起什么性质的挠动，其特点是什么？有何实用意义？ 10. 简述回采工作面周围支承压力分布规律。

11.是否矿山压力大矿山压力显现也必然强烈，试举例说明。 12. 简述我国缓倾斜煤层工作面顶板分类方案。

13. 支撑式、掩护式、支撑掩护式液压支架结构特征及适用范围。 14. 简述采场支架与围岩关系