一年級(jí)數(shù)學(xué)市公開課一等獎(jiǎng)省名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

10/10/1⑤掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件：

在有沖擊地壓危險(xiǎn)煤層條件下掘進(jìn)巷道，沖擊地壓發(fā)生和實(shí)現(xiàn)條件如圖所表示。10/10/2a留小煤柱（“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”范圍內(nèi)）掘進(jìn)Ⅰ在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”形成和穩(wěn)定之前開掘巷道（圖中1位置），存在沖擊地壓危險(xiǎn)（采深大于300m）；Ⅱ在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”形成穩(wěn)定后（圖中2位置），開掘巷道能夠防止沖擊地壓發(fā)生；Ⅲ在未經(jīng)采動(dòng)釋放結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)中掘進(jìn)巷道，將有瓦斯和煤層同時(shí)突出危險(xiǎn)。b大煤柱護(hù)巷方案Ⅰ高應(yīng)力區(qū)開掘巷道（采深大于300~400m）時(shí)，存在沖擊地壓危險(xiǎn)；Ⅱ在低應(yīng)力區(qū)開掘巷道，在采深小于600~800m時(shí)，將防止沖擊地壓發(fā)生。10/10/3⑤回采工作面推進(jìn)過(guò)程中沖擊地壓發(fā)生原因及實(shí)現(xiàn)條件：

a.回采工作面內(nèi)沖擊地壓發(fā)生和實(shí)現(xiàn)條件Ⅰ單一重力場(chǎng)沖擊地壓將發(fā)生在堅(jiān)硬巖層頂板第一次裂斷開始到采場(chǎng)第一次來(lái)壓階段完成，推進(jìn)距離靠近工作面長(zhǎng)度時(shí)范圍內(nèi)?！皟?nèi)應(yīng)力場(chǎng)”形成之后采場(chǎng)推進(jìn)全過(guò)程中，出現(xiàn)沖擊地壓可能性將很小。10/10/4

Ⅱ.臨近結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力高峰區(qū)掘進(jìn)開切眼至堅(jiān)硬巖層裂斷來(lái)壓完成期間時(shí)，一直存在沖擊地壓威脅，進(jìn)入出現(xiàn)“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”正常推進(jìn)階段后，沖擊地壓事故災(zāi)害出現(xiàn)可能性一樣將很小。10/10/5

b.回采巷道沖擊地壓實(shí)現(xiàn)條件Ⅰ在采場(chǎng)推進(jìn)全過(guò)程中，伴隨堅(jiān)硬頂板裂斷，一直存在誘發(fā)沖擊地壓威脅；10/10/6Ⅱ隨采場(chǎng)推進(jìn)和堅(jiān)硬頂板跨落，以及支承壓力增加，伴隨堅(jiān)硬頂板裂斷，回采巷道破壞范圍將深入加大，進(jìn)入正常階段將到達(dá)最大化10/10/7Ⅲ受兩側(cè)堅(jiān)硬頂板懸露，支承壓力疊加影響，回風(fēng)巷道沖擊地壓破壞范圍遠(yuǎn)比運(yùn)輸巷道大得多。10/10/8(2)煤柱充填護(hù)巷控制沖擊地壓優(yōu)勢(shì)①沿空掘巷“U”型通風(fēng)方案a.實(shí)現(xiàn)了在穩(wěn)定內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)掘進(jìn)，從而防止了掘進(jìn)中沖擊地壓和瓦斯煤層突出事故可能性。b.排出了護(hù)巷煤柱聚集高強(qiáng)度壓縮彈性能條件，使回風(fēng)巷道一直處于已破壞煤壁緩沖保護(hù)之下。10/10/9②沿空留巷“Y”型通風(fēng)方案a.防止了在應(yīng)力高峰區(qū)，高強(qiáng)度壓縮彈性能部位開掘回風(fēng)巷道引發(fā)沖擊地壓可能性。b.防止了回采工作面推進(jìn)回風(fēng)巷道發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害可能性。10/10/102.1.3無(wú)煤柱充填開采模式應(yīng)用水害控制研究基礎(chǔ)

(1)頂板透水事故預(yù)測(cè)和控制相關(guān)信息基礎(chǔ)10/10/11(2)底板突水事故預(yù)測(cè)和控制相關(guān)信息基礎(chǔ)保護(hù)煤柱留設(shè)示意圖10/10/12留煤柱與不留煤柱與突水關(guān)系圖(a)(b)10/10/13針對(duì)煤炭高效安全開采，尤其是重大事故預(yù)測(cè)和控制需要在廣大現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展和完善“實(shí)用礦山壓力控制”理論研究相關(guān)結(jié)果，包含采場(chǎng)推進(jìn)上覆巖層運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力大小分布發(fā)展改變規(guī)律研究，以及以此為基礎(chǔ)用于指導(dǎo)事故災(zāi)害預(yù)測(cè)和控制決議采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)研究，為無(wú)煤柱安全高效開采優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)施奠定了理論基礎(chǔ)。2.2無(wú)煤柱充填開采模式方案設(shè)計(jì)工程理論基礎(chǔ)10/10/14

包括無(wú)煤柱充填開采模式優(yōu)化設(shè)計(jì)和有效實(shí)施工程理論基礎(chǔ)包含以下三個(gè)部分：(1)采場(chǎng)推進(jìn)覆巖運(yùn)動(dòng)和支承壓力分布發(fā)展規(guī)律及采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)研究

①以重大事故和環(huán)境災(zāi)害控制為目標(biāo)采場(chǎng)覆巖運(yùn)動(dòng)及支承壓力發(fā)展改變規(guī)律研究，及以此為基礎(chǔ)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)相關(guān)研究結(jié)果，充分論證了無(wú)煤柱充填開采模式推廣應(yīng)用主要意義。 采場(chǎng)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)垮落巖層和保持向煤壁前方傳遞作用力聯(lián)絡(luò)裂斷巖梁（傳遞巖梁）運(yùn)動(dòng)和相關(guān)支承壓力分布發(fā)展規(guī)律（如圖1所表示）：包含推進(jìn)至工作面長(zhǎng)度（L0）時(shí)，裂斷巖梁發(fā)展到最上部（最大裂斷拱高）時(shí)第一次來(lái)壓階段和保持相對(duì)穩(wěn)定拱高，所有巖梁進(jìn)入周期性裂斷正常推進(jìn)階段。10/10/15

到達(dá)工作面長(zhǎng)度時(shí)，沿工作面長(zhǎng)度方向切割揭示裂斷拱內(nèi)巖層和兩側(cè)煤壁上支承壓力分布情況如圖2所表示。圖1

推進(jìn)方向采場(chǎng)裂斷拱發(fā)展改變示意圖10/10/16圖2采場(chǎng)推進(jìn)距離（L0）時(shí)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型10/10/17 ②采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)與相關(guān)事故發(fā)生原因條件及事故控制關(guān)系采場(chǎng)及準(zhǔn)備巷道推進(jìn)產(chǎn)生促使圍巖向已采空間運(yùn)動(dòng)礦山壓力及其顯現(xiàn)是煤礦頂板、瓦斯、沖擊地壓等重大事故根源。研究不一樣采動(dòng)條件下礦山壓力大小、分布及覆巖運(yùn)動(dòng)破壞規(guī)律，包含受采動(dòng)影響運(yùn)動(dòng)和破壞巖層范圍和受采動(dòng)影響重新分布應(yīng)力場(chǎng)范圍及其應(yīng)力大小分布特征，以及他們?cè)谛纬珊桶l(fā)展過(guò)程與相關(guān)事故和環(huán)境災(zāi)害間關(guān)系，是煤礦重大事故和環(huán)境災(zāi)害控制基礎(chǔ)。10/10/18我們把描述不一樣開采深度和覆巖情況等既定條件煤層，在不一樣采動(dòng)條件(包含采高、工作面長(zhǎng)度及開采程序等)下覆巖運(yùn)動(dòng)破壞和礦山壓力大小、分布及其隨采場(chǎng)推進(jìn)發(fā)展規(guī)律模型定義為采場(chǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。針對(duì)詳細(xì)煤層條件和采動(dòng)條件（包含工作面長(zhǎng)度、采高和開采程序等），科學(xué)正確建立起該結(jié)構(gòu)模型和確定相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)該工作面推進(jìn)過(guò)程中事故、環(huán)境災(zāi)害控制、相鄰采場(chǎng)回采巷道掘進(jìn)準(zhǔn)備、回采推進(jìn)過(guò)程中事故和環(huán)境災(zāi)害控制基礎(chǔ)。10/10/19圖3為近水平煤層當(dāng)工作面推進(jìn)到工作面長(zhǎng)度后采場(chǎng)進(jìn)入正常推進(jìn)階段平行工作面切割采場(chǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。顯然，假如該工作面長(zhǎng)度條件下形成破壞拱溝通上部含水層，采場(chǎng)透水事故即不可防止。一樣，假如上部存在有高含瓦斯煤層或者著火煤層與之溝通，采場(chǎng)推進(jìn)過(guò)程中就有發(fā)生瓦斯和火災(zāi)等重大事故可能性。圖3采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型圖10/10/20

圖中1、2、3為該工作面相鄰接續(xù)采場(chǎng)回風(fēng)道可能位置。顯然，假如巷道選擇在煤層已經(jīng)破壞“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”中，即圖中1位置，且其是在包括內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)受力大小破壞拱內(nèi)巖層完全穩(wěn)定之后開掘，則沖擊地壓、瓦斯爆炸和瓦斯突出等重大事故就能夠防止。該巷道支護(hù)需要考慮控制巖層，僅僅是老塘已經(jīng)垮落部分(即直接頂)，所以支護(hù)受力很小，維護(hù)也比較輕易。

相反，假如該巷道開掘在采場(chǎng)應(yīng)力高峰部位，即圖中2位置，在煤層存在著瓦斯突出、沖擊地壓傾向條件下，不采取特殊解危辦法，則相關(guān)重大事故將不可防止，在該位置開掘巷道，其變形破壞假如將包括到下部承壓水源斷層破壞區(qū)，底板突水事故即有可能發(fā)生。顯然，在高應(yīng)力區(qū)開掘和維護(hù)巷道，即使開掘時(shí)間在上部采場(chǎng)穩(wěn)定之后都會(huì)是困難。接續(xù)工作面推進(jìn)時(shí)疊加支承壓力將到達(dá)難以承受程度，巷道維護(hù)將極其困難。10/10/21

在采取煤柱護(hù)巷條件下，回采工作面推進(jìn)產(chǎn)生沖擊地壓、瓦斯突出事故時(shí)，煤柱保護(hù)風(fēng)巷破壞范圍要比機(jī)巷大得多。此時(shí)在預(yù)留一樣煤柱寬度位置3掘進(jìn)下區(qū)段回風(fēng)巷引發(fā)相關(guān)事故將不可防止。相反，假如采取在圖4中4位置實(shí)施在穩(wěn)定內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)中送巷，則上述事故災(zāi)害即可完全防止。圖4沖擊地壓與采場(chǎng)支承壓力分布關(guān)系10/10/22

在有沖擊地壓和煤層突出危險(xiǎn)工作面發(fā)生相關(guān)事故與覆巖運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)分布發(fā)展間關(guān)系如圖5所表示，即工作面推進(jìn)至靠近工作面長(zhǎng)度“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”產(chǎn)生事故發(fā)生可能性很大，進(jìn)入正常推進(jìn)平穩(wěn)階段，有足夠?qū)挾葍?nèi)應(yīng)力場(chǎng)緩沖，工作面極難出現(xiàn)災(zāi)害性事故。圖5正常推進(jìn)階段沖擊地壓發(fā)生規(guī)律10/10/23 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)詳細(xì)煤層條件，建立用以預(yù)測(cè)和控制相關(guān)事故發(fā)生采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型，包含模型組成和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定，普通包含以下三個(gè)步驟： ①應(yīng)用理論模型，針對(duì)詳細(xì)煤層地質(zhì)條件和采場(chǎng)條件推斷模型結(jié)構(gòu)組成和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，即理論推斷階段；

②經(jīng)過(guò)對(duì)“建模”試采工作面實(shí)測(cè)研究，校驗(yàn)理論模型和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算數(shù)學(xué)模型，以及所用巖石力學(xué)參數(shù)正確性，即現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究階段；③在實(shí)測(cè)研究基礎(chǔ)上調(diào)整相關(guān)計(jì)算數(shù)學(xué)模型和對(duì)應(yīng)力學(xué)參數(shù)，完成適合用于本煤層不一樣采深和不一樣條件事故預(yù)測(cè)和控制決議“采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型”建設(shè)。10/10/24(2)在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”掘進(jìn)和維護(hù)巷道礦壓控制理論研究

圖6采場(chǎng)推進(jìn)“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”范圍煤層壓力和壓縮過(guò)程10/10/25采場(chǎng)兩側(cè)煤壁上承受壓力隨工作面推進(jìn)發(fā)展改變規(guī)律如圖6所表示。其中工作面從推進(jìn)開始至“a+b”處范圍表示了該區(qū)間破壞前后，在采場(chǎng)支承壓力作用下受力改變過(guò)程。由此繼續(xù)推進(jìn)至工作面長(zhǎng)度L0范圍壓力曲線，則表示了已破壞煤壁（即已形成“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”中）在裂斷拱內(nèi)巖層沉降運(yùn)動(dòng)作用下受力大小改變過(guò)程。圖中相關(guān)曲線分別表示了裂斷拱內(nèi)垮落矸石在裂斷巖梁下沉壓力作用下壓實(shí)過(guò)程中，“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”煤壁上承受壓力進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展過(guò)程。10/10/26

顯然，等到工作面推進(jìn)至Lmax，即巖梁沉降穩(wěn)定后開始沿空送巷并保持一定滯后距離，巷道承受壓力將很小，不超過(guò)垮落直接頂作用力。一樣，假如采取沿空留巷方案，在工作面推進(jìn)Lmax后再讓巷旁充填材料承受壓力，則要求充填材料阻抗力能夠降低到足以抗衡垮落直接頂作用即可。巷道表示上述結(jié)構(gòu)模型側(cè)幫煤柱上承受垂直壓力表示式為：10/10/27(3)沉陷控制研究相關(guān)理論結(jié)果

經(jīng)過(guò)不一樣工作面長(zhǎng)度和開采深度條件下地表沉陷實(shí)測(cè)分析研究抽象建立采動(dòng)沉陷預(yù)測(cè)控制結(jié)構(gòu)力學(xué)模型如圖7所表示。圖7采動(dòng)沉陷預(yù)測(cè)控制結(jié)構(gòu)力學(xué)模型10/10/28其中

—裂斷拱兩側(cè)煤壁壓縮量—裂斷拱上部巖層最大撓曲沉陷值—表土含水層水位下降后壓縮沉陷值其中—沉陷巖層面積—開采深度—沉陷巖層邊界移動(dòng)角—采場(chǎng)支承壓力分布范圍—煤層抗壓剛度上述公式近似計(jì)算可表示為：在既定工作面長(zhǎng)度（L0）條件下地表最大沉陷值ωmax為10/10/29圖8采場(chǎng)支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型既定工作面長(zhǎng)度下，支承壓力范圍S分布如圖8所表示模型由以下平衡方程表示：10/10/30裂斷拱上巖層撓曲沉陷值可用下式近似計(jì)算：

其中E-巖層彈性模量γp-巖層容重既定采深H和工作面L0條件下沉陷范圍Sb可由下式表示：10/10/31針對(duì)煤炭高效安全開采，尤其是重大事故預(yù)測(cè)和控制需要在廣大現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展和完善“實(shí)用礦山壓力控制”理論研究相關(guān)結(jié)果，采場(chǎng)推進(jìn)上覆巖層運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力大小分布發(fā)展改變規(guī)律研究，以及以此為基礎(chǔ)用于指導(dǎo)事故災(zāi)害預(yù)測(cè)和控制決議采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型，為無(wú)煤柱安全高效開采優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)施奠定了理論基礎(chǔ)。2.3無(wú)煤柱充填高效安全開采模式優(yōu)越性2.3無(wú)煤柱充填高效安全開采模式優(yōu)越性①節(jié)能減排②伴生資源開發(fā)利用③煤礦安全生產(chǎn)及環(huán)境災(zāi)害控制。包含井下重大事故災(zāi)害控制和開采沉陷造成地表環(huán)境災(zāi)害控制。預(yù)留變形巷旁充填技術(shù)預(yù)留變形量巷旁充填風(fēng)帶阻風(fēng)（瓦斯）單體液壓支柱切頂后方臥底擴(kuò)巷預(yù)留變形巷旁充填技術(shù)預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)A