礦山壓力及巖層控制第一章緒論

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: 32學(xué)時講授方法: 基本知識與專家講座相結(jié)合, 兼顧雙語教學(xué)知識范圍: 煤與非煤，專業(yè)外語參參 考考 書書 目目 1、錢鳴高、錢鳴高,劉聽成劉聽成.礦山壓力及其控制礦山壓力及其控制, 中國礦業(yè)大學(xué)中國礦業(yè)大學(xué)2 、宋振琪主編、宋振琪主編.實用礦山壓力控制實用礦山壓力控制, 山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)3、任德惠主編、任德惠主編.井工開采礦山壓力與控制井工開采礦山壓力與控制, 重慶大學(xué)重慶大學(xué) 4、岑傳鴻主編、岑傳鴻主編.頂板災(zāi)害防治頂板災(zāi)害防治, 中國礦業(yè)大學(xué)中國礦業(yè)大學(xué)5、姜福興主

2、編、姜福興主編.礦壓控制設(shè)計礦壓控制設(shè)計, 山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)6、蔣金泉主編、蔣金泉主編.礦山壓力監(jiān)測礦山壓力監(jiān)測, 山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)7、黃自偉主編、黃自偉主編.礦壓測試儀表礦壓測試儀表, 山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)8、美國西弗吉尼亞大學(xué)、美國西弗吉尼亞大學(xué) S.S.Peng主編的講義主編的講義9、澳大利亞、澳大利亞 B.H.G.Brady、英國、英國E.T.Brown主編主編Rock Mechanics For Underground Mining目錄v第一章第一章 緒論緒論v第二章第二章 礦山壓力及礦山壓力顯現(xiàn)礦山壓力及礦山壓力顯現(xiàn)v第三章第三章 采場上覆巖層運(yùn)動和發(fā)展的基本規(guī)

3、律采場上覆巖層運(yùn)動和發(fā)展的基本規(guī)律v第四章第四章 采場上覆巖層的運(yùn)動范圍采場上覆巖層的運(yùn)動范圍v第五章第五章 采場礦山壓力顯現(xiàn)與上覆巖層運(yùn)動間的關(guān)系采場礦山壓力顯現(xiàn)與上覆巖層運(yùn)動間的關(guān)系v第六章第六章 回采工作面頂板控制設(shè)計回采工作面頂板控制設(shè)計v第七章第七章 巷道礦壓控制巷道礦壓控制v第八章第八章 沖擊地壓防治沖擊地壓防治v第九章第九章 綜采放頂煤采場的礦壓控制綜采放頂煤采場的礦壓控制v第十章第十章 礦柱支護(hù)采礦法的巖體控制礦柱支護(hù)采礦法的巖體控制v第十一章崩落采礦法的巖體控制第十一章崩落采礦法的巖體控制第一章 緒論v 本章提要本章提要 礦山壓力研究的基本任務(wù)礦山壓力研究的基本任務(wù) 礦山壓力

4、研究的歷史礦山壓力研究的歷史 幾種主要礦山壓力假說幾種主要礦山壓力假說幾種主要礦山壓力假說的區(qū)別幾種主要礦山壓力假說的區(qū)別了解本課程礦山壓力研究的特點了解本課程礦山壓力研究的特點 有較多的基本概念有較多的基本概念 有較多的礦山壓力假說有較多的礦山壓力假說v 本章特點本章特點v 學(xué)習(xí)難點學(xué)習(xí)難點第一章第一章 緒論緒論1.1 學(xué)習(xí)本課程的意義學(xué)習(xí)本課程的意義F保證安全和正常生產(chǎn)（減少頂板事故）F減少資源損失（如取消刀柱、提高回收率）F改善地下開采技術(shù)（綜采液壓支架代替單體支柱，錨網(wǎng)噴代替木、鋼支護(hù)）F提高經(jīng)濟(jì)效益（合理選擇巷道掘進(jìn)位置，減少掘進(jìn)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，如沿空留巷、沿空掘巷） 1.2 礦山壓

5、力研究的基本任務(wù)礦山壓力研究的基本任務(wù)采場頂板事故多的原因：采場頂板事故多的原因：F沒有很好的研究和掌握各個具體礦層需要控制的巖層范圍及沒有很好的研究和掌握各個具體礦層需要控制的巖層范圍及其運(yùn)動規(guī)律（包括運(yùn)動發(fā)生的時間和條件等其運(yùn)動規(guī)律（包括運(yùn)動發(fā)生的時間和條件等)，使頂板控制設(shè)，使頂板控制設(shè)計缺少必要的基礎(chǔ)知識；計缺少必要的基礎(chǔ)知識；F沒有深入研究和掌握各類型支架的特性，特別是各類型支架沒有深入研究和掌握各類型支架的特性，特別是各類型支架在現(xiàn)場能達(dá)到的實際支撐能力，以至于針對具體礦層條件不在現(xiàn)場能達(dá)到的實際支撐能力，以至于針對具體礦層條件不能選用較好的支護(hù)手段；能選用較好的支護(hù)手段；F沒有較

6、好地揭示支架與頂板運(yùn)動之間的關(guān)系，以至于不能正沒有較好地揭示支架與頂板運(yùn)動之間的關(guān)系，以至于不能正確合理地選擇控制方案。確合理地選擇控制方案。礦山壓力研究的基本任務(wù)：礦山壓力研究的基本任務(wù)：F針對采場條件多變和不斷推進(jìn)的工程特點，為生產(chǎn)現(xiàn)場找到簡單易行的方法，能夠有效地監(jiān)測頂板活動規(guī)律，判斷支護(hù)工作狀況和頂板的實際控制效果，把頂板控制設(shè)計和日常管理工作，建立在科學(xué)預(yù)測的基礎(chǔ)上；F解決沖擊地壓、瓦斯和煤層突出事故。如果能夠接近實際的預(yù)測預(yù)報出采場周圍支承壓力分布狀況，正確設(shè)計開采程序，避免在高應(yīng)力區(qū)或巖層運(yùn)動未穩(wěn)定的部位開掘和維護(hù)巷道，就可以避免沖擊地壓、瓦斯和煤層突出事故。1.3 礦山壓力研究

7、的歷史（四個階段）礦山壓力研究的歷史（四個階段）（1）對礦山壓力的早期認(rèn)識階段）對礦山壓力的早期認(rèn)識階段 在早期的采礦工作中，人們只能從現(xiàn)象上認(rèn)識礦山壓力顯現(xiàn)形式，真正的對礦山壓力研究只有近五、六十年的歷史，就世界范圍來說，對礦山壓力及控制的研究，可以大概分為四個階段F明代末年所出的天工開物中已具體論述了用立井開采及井下支護(hù)的情況，說明我國在采礦事業(yè)發(fā)展的初期，人們就已認(rèn)識到礦山壓力的危害，并對其加以了控制。F隨著采礦規(guī)模日益擴(kuò)大，經(jīng)常出現(xiàn)礦井內(nèi)頂板冒落、巷道堵塞或塌陷的事故，迫使人們不得不重視礦壓問題的研究。據(jù)有關(guān)記載：15世紀(jì)英國曾發(fā)生開采造成地表破壞而引起的訴訟事件；中世紀(jì)（1487年）

8、歐洲制定了防止采礦工作破壞地表的協(xié)議；19世紀(jì)30年代，比利時、德國、法國等，提出了一些防止因開采而造成破壞保護(hù)煤柱的方法。（2）建立早期假說）建立早期假說（3）以連續(xù)介質(zhì)力學(xué)為基礎(chǔ)研究階段）以連續(xù)介質(zhì)力學(xué)為基礎(chǔ)研究階段F19世紀(jì)后期世紀(jì)后期20世紀(jì)。世紀(jì)。 特點：特點：利用比較簡單的力學(xué)原理解釋一些礦壓現(xiàn)象(如自然拱，壓力拱假說等）F20世紀(jì)世紀(jì)30年代年代20世紀(jì)世紀(jì)50年代。年代。 特點特點: 應(yīng)用彈性力學(xué)的理論進(jìn)行礦壓研究，如：圓形巷道周圍應(yīng)力分布問題; 光彈模擬和相似材料模擬 進(jìn)展進(jìn)展:1932年 德國 巷道u形鋼可縮支架；20世紀(jì)30年代 德國 金屬摩擦支柱；1940年 美國 錯桿

9、支護(hù)；20世紀(jì)50年代 英國 自移液壓支架。 （4）礦山壓力研究的近代發(fā)展階段）礦山壓力研究的近代發(fā)展階段F20世紀(jì)世紀(jì)60年代今，年代今，40年左右的歷史年左右的歷史 特點: 各向異性力學(xué)（損傷、斷裂） 粘彈、塑性力學(xué) 數(shù)值計算(FEM、BEM、DEM) (4) 光、電(聲音)放射等探測技術(shù)的應(yīng)用及三軸剛性試驗機(jī)。 進(jìn)展進(jìn)展: 理論進(jìn)展理論進(jìn)展 20世紀(jì)世紀(jì)70年代錢鳴高院士在前蘇聯(lián)年代錢鳴高院士在前蘇聯(lián)H.H.庫茨涅佐夫庫茨涅佐夫“鉸接巖塊鉸接巖塊”基基礎(chǔ)上，提出了礎(chǔ)上，提出了“砌體梁砌體梁”學(xué)說；學(xué)說；20世紀(jì)世紀(jì)70年代末年代末80年代初宋振騏院士提出年代初宋振騏院士提出“傳遞巖梁傳遞巖梁”理論；理論；80年代中至年代中至90年代初朱德仁提出薄板理