矿山压力与岩层控制第三版

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 =

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

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

1、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力定义为矿山压力，（1）

2、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷道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。（1）

3、矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法叫矿山压力控制。（1）

4、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。（40）

5、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力。(58)

6、老顶：通常把位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。（65）

7、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。（65） 8、直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落,回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大,当达到其极限垮距时开始垮落。直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。（70）

9、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。（98）

10、老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三

矿山压力与岩层控制

一、小题

1、莫尔-库伦理论认为岩石破坏实质是（剪切破坏）

2.目前的采空区处理方法主要有（全部垮落法、缓沉法、刀柱法、充填法）。

3.若支柱支设在非顶梁中心位置，此时支柱与顶梁在工作面的布置方式有（正悬臂、倒悬壁）。

4.根据顶板冒落面积来分，一般冒落事故分为（局部冒顶）和（大面积冒顶）

5.岩石的弹性变形特征常用（变形模量）和（泊松比）来表示

7、采场上覆岩层失稳形式有 （结构的变形失稳、结构的滑落失稳）

8、老顶初次来压步距（越大）工作面来压越剧烈

9、巷道矿压控制方法主要包括（巷道保护 巷道支护 巷道修护）

10、支柱的工作特性（急增阻式 微增阻式 恒阻式）

11、岩石的破坏机理 （拉伸破坏 剪切破坏）

12、根据破断的程度，回采面上覆岩层可分为（ 冒落带 裂隙带、弯曲下沉带）。

13、初撑力：支架架设时，将活柱升起，托住顶梁，利用缩柱工具和锁紧装置使支柱对顶板产生一个动力。这个最初形成的主动力称为支柱（初撑力）。

14、马克斯韦尔体由（胡克体和牛顿体）串联而成

15、（铰接岩块）假说对支架和围岩相互作用做了详细分析

1.6、采煤工作面支架的（初承力）应能保证直接顶与老顶之间不离层

17、根据围岩压力成因，围岩压力可分为（松动压力变形压力膨胀压力冲

1、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力定义为矿山压力，（1）

2、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷道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。（1）

3、矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法叫矿山压力控制。（1）

4、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。（40）

5、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力。(58)

6、老顶：通常把位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。（65）

7、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。（65） 8、直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落,回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大,当达到其极限垮距时开始垮落。直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。（70）

9、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。（98）

10、老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三