矿山压力及岩层控制.ppt

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1、矿山压力及岩层控制Mining Pressure and Strata Control,课程设置:40学时讲授方法:基本知识与专家讲座相结 合，兼顾双语教学知识范围:煤与非煤，专业外语,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 主编的讲义9、澳大利亚、英国主编Rock Mechanics

2、 For Underground Mining,目录,第一章 绪论第二章 矿山压力及矿山压力显现第三章 采场上覆岩层运动和发展的基本规律第四章 采场上覆岩层的运动范围第五章 采场矿山压力显现与上覆岩层运动间的关系第六章 回采工作面顶板控制设计第七章 巷道矿压控制第八章 冲击地压防治第九章 综采放顶煤采场的矿压控制第十章 矿柱支护采矿法的岩体控制第十一章 崩落采矿法的岩体控制,矿山压力与岩层控制之第一章,山东科技大学资环学院资 源 工 程 系,绪 论,本章提要,课题研究的主要任务 主要的矿山压力假说,有较多的基本概念有较多的矿山压力假说,几种主要矿山压力假说的区别了解本课程矿山压力研究的特点,本

3、章特点,学习难点,P1,1.1 与矿山压力有关的安全事故 1.2 矿山压力与岩层控制研究的主要任务1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾1.4 本课程的主要研究内容与学习方法,P2,1.1 与矿山压力有关的安全事故,P3,图1.1 中国煤矿安全事故比例,图1.2 中国煤矿死亡人数比例,1.1 与矿山压力有关的安全事故,P4,图1.3 与岩层运动相关事故机理,顶板冒顶,1.1 与矿山压力有关的安全事故,P5,顶板事故频繁发生的基本原因？,思考,冲击地压,透水事故(见下图）,1.1 与矿山压力有关的安全事故,P6,图1.5 广东兴宁一煤矿发生透水事故,图1.6 四川广安矿井透水事故,1.1 与矿山压

4、力有关的安全事故 1.2 矿山压力与岩层控制研究的主要任务1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾 1.4 本课程的主要研究内容与学习方法,P7,研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力（包括应力大小及方向等）及其发展变化的规律。研究采场支架上显现的压力及其控制方法。研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。控制采动岩层活动的主要因素分析。深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。,1.2 矿山压力与岩层控制研究的主要任务,P8,P9,1.1 与矿山压力有关的安全事故 1.2 矿山压力与岩层控制研究的主要任务 1.3 矿山压力与岩层控制

5、研究的回顾 1.4 本课程的主要研究内容与学习方法,掩护“拱”假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P10,几种主要矿山压力假说,掩护“梁”假说,铰接岩块假说,砌体梁假说,掩护“拱”假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P11,基本观点？,自然平衡拱假说,压力拱假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P12,自然平衡拱假说,工作面推进中的自然平衡拱,自然平衡拱,巷道开掘后，已采空间上部岩层将逐步冒塌成拱的形状。,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,压力拱假说,模型,主要假设？,P13,掩护“拱”假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P14,掩护“梁”假说,“悬臂梁”假说

6、,“预生裂隙梁”假说,相关假说？,代表性,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P15,“悬臂梁”假说,模型,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P16,“预生裂隙梁”假说,低应力区,高应力区,假塑性变形区,掩护“拱”假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P17,掩护“梁”假说,铰接岩块假说,用冒落法管理顶板的采场，支架上的压力显现是由两部分岩层的运动所决定的。,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P18,铰接岩块假说,可能工作条件：“给定荷载”“给定变形”,掩护“拱”假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P19,掩护“梁”假说,铰接岩块假说,砌体梁假说,在老顶岩梁达到断裂步距

7、之后，随着工作面的继续推进，岩梁将会折断，但断裂后的岩块由于排列整齐在相互回转时能形成挤压，由于岩块间的水平力以及相互间形成的摩擦力的作用，在一定条件下能够形成外表似梁实则为半拱的结。这种平衡结构形如砌体，故称之为砌体梁。,砌体梁假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P20,砌体梁假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P21,该结构为“煤壁已冒落矸石”及“煤壁支架已冒落矸石”两种支撑体系所支撑采场上覆岩层可沿走向分为三个区：A煤壁支撑影响区;B离层区或支架影响区；C已冒落矸石的支撑区,岩体结构模型,A,B,C,掩护“拱”假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P22,几种主要矿

8、山压力假说,掩护“梁”假说,铰接岩块假说,砌体梁假说,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P23,特征,几何特征厚度较大,岩性特性较为坚硬（弹性模量较大、强度较高）,变形特征同步协调,破断特征大范围岩层移动,支承特征破坏前“板”（或“梁”）作为承载主体，断裂后砌体梁结构作为承载主体。,相关理论,关键层理论,关键层：在岩体活动中起主要控制作用的岩层,判别依据：变形、破断特征,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P24,关键层理论,以岩层运动为中心的矿山压力理论,核心要点,强调“矿山压力”及“矿山压力显现”的差别和联系。,都不是静止的,岩层范围有限、可知、可以变化,研究老顶来压时刻的“支架围岩

9、”关系,工作方式：“给定变形”“限定变形”,1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾,P25,相关理论,关键层理论,以岩层运动为中心的矿山压力理论,1.1 与矿山压力有关的安全事故 1.2 矿山压力与岩层控制研究的主要任务 1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾 1.4 本课程的主要研究内容与学习方法,P26,P27,1.4 本课程的主要研究内容与学习方法,本课程的学习基本要求：搞清概念 掌握原理 抓住重点 理论联系实际 学会相关计算与设计,1.1 与矿山压力有关的安全事故 1.2 矿山压力与岩层控制研究的主要任务 1.3 矿山压力与岩层控制研究的回顾 1.4 本课程的主要研究内容与学习方法,P28,P29,作业,（1）顶板事故频繁发生的基本原因是什么?（2）矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么?（3）矿山压力与岩层控制研究历史上主要存在几种 假说？并叙述各假说的内容及优缺点？（4）以上覆岩层运动为中心的矿压理论主要要点是 什么？,