《采煤概論》課件-第4章 礦山壓力與巖層控制

1.1巖石的基本性質(zhì)第4章

礦山壓力與巖層控制01巖石的基本概念目錄0203巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)巖石的流變（蠕變）特性巖石的基本概念01巖石的基本概念巖石是組成地殼的基本物質(zhì)，由各種造巖礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定的規(guī)律組合而成。從巖體中取出的其尺寸卻不大有時(shí)稱為巖塊巖石的基本概念巖石按不同的標(biāo)準(zhǔn)可分為不同類型，常見的分類有：按巖石的成因按巖石的成因:巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖巖石的基本概念按巖石固體礦物顆粒間的結(jié)合特征：固結(jié)性粘結(jié)性散粒狀流動(dòng)性巖石按不同的標(biāo)準(zhǔn)可分為不同類型，常見的分類有：巖石的基本概念按巖石的構(gòu)成特征，可以區(qū)分巖石的結(jié)構(gòu)和巖石的構(gòu)造。按巖石的力學(xué)強(qiáng)度和堅(jiān)實(shí)性，可分為堅(jiān)硬巖石和松軟巖石。巖石按不同的標(biāo)準(zhǔn)可分為不同類型，常見的分類有：巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)02巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)巖石的變形性質(zhì)彈性變形巖石在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)撤去外力后巖石變形能完全恢復(fù)到其原始狀態(tài)的性質(zhì)。（如圖所示）粘性變形塑性變形

巖石變形性質(zhì)的類別三種不同的彈性特征巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)

巖石變形性質(zhì)的類別巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)

巖石變形性質(zhì)的類別巖石單向受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線線彈性，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈直線。1是加載過程；2是卸載過程關(guān)系。完全彈性，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系不是直線關(guān)系。卸載時(shí)應(yīng)力應(yīng)變沿原來曲線返回原點(diǎn)。滯彈性，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為曲線關(guān)系。無殘余變形，但卸載時(shí)應(yīng)力應(yīng)變沿另一條曲線返回原點(diǎn)。巖石的不同彈性類型巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)

巖石變形性質(zhì)的類別巖石單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的分類根據(jù)大量的試驗(yàn)，單軸受壓條件下巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線大體可以歸納為以下四種類型（如圖所示），即：巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)

巖石變形性質(zhì)的類別巖石單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的分類直線型曲線：主要反映有明顯彈性性質(zhì)的巖石，且大部分有很大的脆性，如石英巖等堅(jiān)硬巖石。01巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)

巖石變形性質(zhì)的類別巖石單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的分類下凹型曲線：也稱彈塑性曲線，主要反映具有明顯塑性的巖石變形，石灰?guī)r為其代表性的巖石。02巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)

巖石變形性質(zhì)的類別巖石單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的分類上凹型曲線：主要反映具有較大孔隙且又較大堅(jiān)硬巖石的變形特性，如片麻巖。03巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)

巖石變形性質(zhì)的類別巖石單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的分類S型曲線：表征多孔且具有明顯塑性巖石的變形特性，實(shí)質(zhì)上是上彎型和下彎型的組合，如大理巖。04巖石變形性質(zhì)的類別及其指標(biāo)

巖石的單軸抗拉強(qiáng)度及變形特性目前主要用劈裂法來測巖石的抗拉強(qiáng)度（如圖所示），用直徑5cm和厚2.5cm的圓盤形試件，使其承受徑向壓縮荷載直到破壞，求出巖石的抗拉強(qiáng)度，又稱做徑向壓裂法。劈裂法測巖石的抗拉強(qiáng)度巖石的流變（蠕變）特性03巖石的流變（蠕變）特性

巖石的流變類型蠕變和彈性后效曲線巖石的流變（蠕變）特性

巖石的流變類型蠕變：在應(yīng)力不變條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長而增加的現(xiàn)象稱為蠕變變形，它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限后才出現(xiàn)，而蠕變變形只要應(yīng)力的作用下時(shí)間相當(dāng)長，應(yīng)在應(yīng)力小于彈性極限的情況下也能出現(xiàn)。巖石的流變（蠕變）特性

巖石的流變類型松弛：應(yīng)變一定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間的延長而減小的現(xiàn)象。彈性后效：加載或卸載后經(jīng)過一段時(shí)間應(yīng)變才增加或減小到一定數(shù)值的現(xiàn)象。粘性流動(dòng)：巖石在蠕變發(fā)生一段時(shí)間以后卸載，部分變形永久不能恢復(fù)的現(xiàn)象。巖石的流變（蠕變）特性

巖石的蠕變特性

反映蠕變特征的變形-時(shí)間曲線稱為蠕變曲線。由圖巖石的蠕變曲線可以劃分為以下部分：巖石的蠕變曲線Ⅰ初始（減速）蠕變階段Ⅱ穩(wěn)定（等速）蠕變階段Ⅲ非穩(wěn)定（加速）蠕變階段巖石的流變（蠕變）特性巖石典型蠕變曲線01

0-A段：瞬時(shí)變形階段。在加載瞬間，試件立即產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變，此段所經(jīng)時(shí)間極短，可以認(rèn)為與時(shí)間無關(guān)。

巖石的蠕變特性巖石的流變（蠕變）特性

巖石的蠕變特性巖石典型蠕變曲線02

A-B段：第一階段蠕變，又稱初始蠕變。此段應(yīng)變不斷增加，但增長速率卻隨時(shí)間降低，曲線呈下凹型。巖石的流變（蠕變）特性

巖石的蠕變特性巖石典型蠕變曲線03

B-C段：第二階段蠕變，又稱等速蠕變。此段時(shí)間延續(xù)最長，應(yīng)變隨時(shí)間呈近似的等速增長。巖石的流變（蠕變）特性

巖石的蠕變特性巖石典型蠕變曲線04

C-D段：第三階段蠕變，又稱加速蠕變。當(dāng)應(yīng)變達(dá)到C點(diǎn)后加速增長，曲線呈上凹型，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到某個(gè)數(shù)值D點(diǎn)時(shí)試件破壞。1.2巖石的性質(zhì)對(duì)礦山的影響第4章

礦山壓力與巖層控制01巖石的特點(diǎn)目錄02地質(zhì)特征巖石的特點(diǎn)01巖石的特點(diǎn)以某礦的巖石結(jié)構(gòu)為題材講述巖石的特點(diǎn)：該地區(qū)造山帶是地球表層變形最強(qiáng)烈的地區(qū)之一，是兩大板塊俯沖、碰撞及陸間造山作用的結(jié)果。研究的某礦巖石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就位于這個(gè)特殊的位置，它記錄了巖石的特點(diǎn)和演化的全部過程。巖石的特點(diǎn)某礦的巖石結(jié)構(gòu)有兩條斷裂帶及其影響巖石為標(biāo)志體，以其構(gòu)造巖石的宏觀、微觀及超微變質(zhì)-變形特性為主要研究內(nèi)容，通過重點(diǎn)地段的地質(zhì)填圖、剖面繪制等構(gòu)造解析常規(guī)方法。巖石的特點(diǎn)>>>利用礦物變形與應(yīng)力關(guān)系研究構(gòu)造巖相帶變形的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，估算構(gòu)造巖相帶變形的古應(yīng)力大??；利用巖石學(xué)手段結(jié)合不同尺度分析，研究變質(zhì)巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，并確定其分布規(guī)律，分析變質(zhì)相與構(gòu)造帶的關(guān)系；利用礦物變形特征研究構(gòu)造巖的變形方式和變形機(jī)制，揭示礦物塑性變形序列，特別是特征變質(zhì)礦物的脆-塑性，轉(zhuǎn)變變形機(jī)制及影響脆-塑性轉(zhuǎn)換溫度、壓力、應(yīng)變速率等因素。地質(zhì)特征02地質(zhì)特征針對(duì)某礦構(gòu)造帶的特點(diǎn)，了解區(qū)域地質(zhì)背景和研究現(xiàn)狀，分析地質(zhì)特征：（1）該地區(qū)構(gòu)造帶的地質(zhì)特征該地區(qū)構(gòu)造帶的地質(zhì)特征。該地區(qū)構(gòu)造帶是由剪切帶和夾在其間的巖片組成的構(gòu)造帶。斷裂帶西窄東寬，傾角多為60度。地質(zhì)特征早期由南向北俯沖，隨后產(chǎn)生大規(guī)模的左行剪切作用，形成大量的糜棱巖、石英脈體形態(tài)等特征，指示其具有由北向南逆沖兼左行平移的特征。地質(zhì)特征（2）某礦的巖石主要有糜棱巖、構(gòu)造片巖等糜棱巖構(gòu)造片巖長英質(zhì)糜棱巖鎂鐵質(zhì)糜棱巖碳酸鹽質(zhì)糜棱巖地質(zhì)特征石英的動(dòng)態(tài)重結(jié)晶型西東高溫邊界遷移式亞顆粒式、膨凸式動(dòng)態(tài)重結(jié)晶亞顆粒式地質(zhì)特征東部大理巖質(zhì)糜棱巖中的方解石產(chǎn)生了膨凸式重結(jié)晶形成了核幔構(gòu)造；西部的大理巖質(zhì)糜棱巖，只產(chǎn)生了細(xì)粒化，并沒有明顯的重結(jié)晶現(xiàn)象；在某礦出露的灰?guī)r糜棱巖因剪切作用生熱而導(dǎo)致隱晶質(zhì)方解石在強(qiáng)變形域晶體有增大的現(xiàn)象。地質(zhì)特征巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造西東粒狀變晶結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造糜棱結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造地質(zhì)特征構(gòu)造帶構(gòu)造片巖特別發(fā)育；構(gòu)造片巖則以強(qiáng)烈的構(gòu)造壓扁變形特征為主，兼有剪切作用，礦物顆粒脆性裂紋十分常見，是在脆-韌性條件下形成的半塑性構(gòu)造巖。地質(zhì)特征（3）某礦構(gòu)造帶的形成環(huán)境變質(zhì)巖通過巖石的礦物共生組合分析構(gòu)造帶變質(zhì)巖：東部為低角閃巖相，往西逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦呔G片巖相和低綠片巖相。地質(zhì)特征變質(zhì)變形溫度通過變質(zhì)巖分析和地質(zhì)溫度計(jì)等多種方法的分析和計(jì)算，得出該構(gòu)造帶的形成溫度為中溫偏高的條件，東部的溫度高于西部。溫度范圍為300到550℃。地質(zhì)特征壓力和應(yīng)變條件該斷裂帶的差異應(yīng)力為30MPa。兩條斷裂帶的差異應(yīng)力均表現(xiàn)為自東向西逐漸增大的趨勢，屬于中等應(yīng)變速率條件。地質(zhì)特征（4）該地區(qū)構(gòu)造帶巖石變質(zhì)與變形的對(duì)應(yīng)關(guān)系長英質(zhì)糜棱巖變形西東二長石變形相石英斜長石變形相石英變形相該地區(qū)構(gòu)造的巖石變質(zhì)和變形有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系：地質(zhì)特征地殼層次礦物共生組合從中地殼到上地殼層次。東部巖石的變質(zhì)為低角閃巖相，往西逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦呔G片巖和低綠片巖。從東往西，變質(zhì)變形條件由高到低。地質(zhì)特征以該地區(qū)構(gòu)造帶中具有特殊構(gòu)造作用的斷裂帶和其影響的巖塊、陶灣巖片、石人山巖塊南緣為切入點(diǎn)，通過分析該地區(qū)構(gòu)造帶巖石的變形細(xì)節(jié)和應(yīng)變特征，確定變形作用、構(gòu)造型式，恢復(fù)其所在巖石、主壓應(yīng)力方位及作用方式；地質(zhì)特征通過研究該礦巖石的變質(zhì)特點(diǎn)、形成方式、機(jī)理、環(huán)境，分析斷裂帶對(duì)其周邊巖石的變質(zhì)-變形影響，從構(gòu)造礦物變質(zhì)、變形過程、形成方式的角度進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該礦巖石的結(jié)構(gòu)和演化。2.1礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律第4章

礦山壓力與巖層控制01概述目錄0203老頂?shù)某醮蝸韷豪享數(shù)闹芷趤韷焊攀?1概述在實(shí)際生產(chǎn)過程中，工作面常有下述一系列礦山壓力現(xiàn)象，并且習(xí)慣上用這些現(xiàn)象作為衡量礦山壓力顯現(xiàn)程度的指標(biāo)。概述工作面頂?shù)装逡平€頂板下沉1一般指煤璧到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装逑鄬?duì)移近量。頂板絕對(duì)下沉曲線頂板相對(duì)移近量（下沉）曲線底版臌起曲線概述頂板下沉135246一般指煤璧到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装逑鄬?duì)移近量。頂板下沉速度指單位時(shí)間內(nèi)的頂?shù)装逡平?。支柱的變形與折損局部冒頂指回采工作面頂板形成的局部塌落。頂板破碎情況常常以單位面積中冒落面積所占的百分?jǐn)?shù)來表示。工作面頂板沿煤璧切落老頂?shù)某醮蝸韷?2老頂?shù)某醮蝸韷撼醮蝸韷海喊延捎诶享數(shù)谝淮问Х€(wěn)而產(chǎn)生的工作面頂板來壓，稱為老頂?shù)某醮蝸韷?。初次來壓步距：由開切眼至初次來壓時(shí)工作面推進(jìn)的距離稱為老頂?shù)某醮蝸韷翰骄?。老頂?shù)某醮蝸韷豪享敵醮蝸韷簳r(shí)的特點(diǎn)頂板下沉量大、支柱載荷增大。煤壁內(nèi)的支承壓力增大，煤壁變形與片幫嚴(yán)重。直接頂破碎，并有掉渣現(xiàn)象。初次來壓比較突然，容易造成嚴(yán)重事故。老頂?shù)某醮蝸韷簛韷簳r(shí)工作面頂板切斷情況

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國現(xiàn)有的生產(chǎn)礦井中，初次來壓步距為：10到30米占54%，30到55米占37.5%。其余為大于55米，最大為160米左右。老頂?shù)某醮蝸韷撼醮蝸韷呵八闹車鷰r支承壓力分布狀態(tài)A—增壓區(qū)；B—減壓區(qū)；C—穩(wěn)壓區(qū)老頂?shù)某醮蝸韷豪享數(shù)闹芷趤韷?3老頂?shù)闹芷趤韷汗ぷ髅嬖倮^續(xù)推進(jìn)，當(dāng)工作面甩掉這些已發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的老頂時(shí)，工作面又將處于老頂?shù)膽冶郾Ｗo(hù)之下，從而又回復(fù)到正常狀態(tài)；由于這種來壓帶有周期性，因此常常稱為周期來壓。老頂周期來壓的力學(xué)模型回采工作面推進(jìn)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的影響老頂?shù)闹芷趤韷汗ぷ髅媲昂笾С袎毫Ψ植祭享數(shù)闹芷趤韷翰蓤龅闹芷趤韷翰蓤龅闹芷趤韷?/p>

由前述可知，隨著回采工作面的推進(jìn)，在老頂初次來壓之后，裂隙帶巖層形成的結(jié)構(gòu)將始終經(jīng)歷“穩(wěn)定、失穩(wěn)、再穩(wěn)定”的變化。老頂周期來壓a-老頂斷裂下沉b-頂板臺(tái)階下沉老頂?shù)闹芷趤韷褐芷趤韷褐芷趤韷旱谋憩F(xiàn)形式與初次來壓時(shí)大致相同由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象。頂板下沉速度急劇增加，下沉量急劇增加；煤壁片幫，支柱折損，支柱載荷增大；頂板發(fā)生臺(tái)階下沉。老頂?shù)闹芷趤韷簩?duì)支架的要求支架對(duì)老頂巖塊的作用力P應(yīng)為A、B巖塊重量再減去斷裂巖塊與未斷巖塊的摩擦力。為了保證工作面的安全，支架必須具有足夠的支撐力；由于無法阻正巖塊的回轉(zhuǎn)，因此，要求支架要有一定的可縮量；周期來壓時(shí)的垮頂現(xiàn)象。老頂?shù)闹芷趤韷河绊懟夭晒ぷ髅娴V山壓力顯現(xiàn)的主要因素圍巖性質(zhì)老頂?shù)闹芷趤韷翰筛吲c控頂距

在一定的地質(zhì)條件下，采高是形成覆蓋層破壞性影響的最根本因素?；夭晒ぷ髅骓敯逑鲁亮颗c采高及控頂距的大小成正比關(guān)系?；夭晒ぷ髅骓敯逑鲁亮坎筛呒翱仨斁嗟拇笮≌汝P(guān)系老頂?shù)闹芷趤韷汗ぷ髅嫱七M(jìn)速度的影響工作面頂板下沉，是一個(gè)時(shí)間的過程；國外測定資料證明，推進(jìn)速度加快后，頂板下沉速度也同樣增加；根據(jù)實(shí)測，落煤與放頂時(shí)頂板下沉較激烈，平時(shí)則較為緩和。老頂?shù)闹芷趤韷郝涿簳r(shí)放頂時(shí)

增大了回采工作面的控頂距，破壞了煤壁前方的應(yīng)力平衡，支承壓力就有一個(gè)向煤壁深處移動(dòng)的過程；另一方面，落煤時(shí)，隨著工作面的推進(jìn)，使得A巖塊逐漸趨向失穩(wěn)。撤除了采空區(qū)一側(cè)的支架，相當(dāng)于撤除了一部分對(duì)上覆巖層的支撐力。老頂?shù)闹芷趤韷航Y(jié)論加快工作面推進(jìn)速度事實(shí)上即是縮短落煤與放頂及由放頂?shù)皆俅温涿旱臅r(shí)間間隔，其結(jié)果必然能減少平時(shí)的時(shí)間影響所形成的頂板下沉量，但絕不能消除落煤與放頂這兩個(gè)工序的絕大部分的影響。加快推進(jìn)速度并不可能達(dá)到使上覆巖層破斷的程度，最大剪切力總是發(fā)生在靠近煤璧的咬合點(diǎn)上。老頂?shù)闹芷趤韷河蓝ㄇf礦8411面垮頂現(xiàn)象老頂?shù)闹芷趤韷洪_采深度的影響開采深度越大原巖應(yīng)力越大老頂?shù)闹芷趤韷好簩觾A角的影響各種傾角情況下導(dǎo)水裂隙帶與冒落帶的分布1—導(dǎo)水裂隙帶2—冒落帶老頂?shù)闹芷趤韷好簩觾A角的影響傾角對(duì)礦山壓力的影響隨著煤層傾角的增大，頂板下沉量將逐漸變小;由于傾角的增加，采空區(qū)冒落的矸石有可能沿著底板滑動(dòng)，從而改變了上覆巖層的運(yùn)行規(guī)律;傾斜長壁開采時(shí)，巖塊運(yùn)動(dòng)方式也有改變。老頂?shù)闹芷趤韷豪享攣韷阂话爿^緩或不明顯，來壓步距?。环謱娱_采時(shí)礦山壓力顯現(xiàn)人工假頂，破碎巖塊。支架受載?。豁敯逑鲁亮孔兇?。老頂?shù)闹芷趤韷翰煽諈^(qū)冒落矸石滑移及其造成的后果2.2礦山利用礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律進(jìn)行預(yù)防第4章

礦山壓力與巖層控制01礦壓預(yù)測預(yù)報(bào)制度目錄0203礦壓觀測方案支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測04觀測時(shí)間要求頂板災(zāi)害以某礦采場礦壓情況講述礦山利用礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律進(jìn)行礦壓的防治頂板災(zāi)害煤礦五大災(zāi)害之一僅次于瓦斯災(zāi)害居第二位頂板災(zāi)害

預(yù)測預(yù)防頂板災(zāi)害是煤礦安全生產(chǎn)中必不可少的環(huán)節(jié)之一。礦壓觀測能夠第一時(shí)間掌握井下實(shí)際情況，便于及時(shí)采取有效措施，做到防患于未然。頂板災(zāi)害礦壓預(yù)測預(yù)報(bào)制度01礦壓預(yù)測預(yù)報(bào)制度初采工作面根據(jù)頂板控制設(shè)計(jì)，預(yù)測工作面的初次來壓及周期來壓步距；工作面兩順槽要根據(jù)頂板結(jié)構(gòu)和巖性安裝頂板離層探測儀觀測頂板，專人對(duì)頂板觀測儀定期觀測、記錄分析；工作面回采期間對(duì)超前支護(hù)阻力及工作面支護(hù)阻力進(jìn)行觀測，以及頂板破碎、煤壁冒漏片幫情況進(jìn)行觀測，并作好觀測記錄，形成報(bào)表報(bào)生產(chǎn)技術(shù)部；礦壓預(yù)測預(yù)報(bào)制度在工作面上下出口預(yù)計(jì)來壓位置懸掛周期來壓預(yù)報(bào)牌板；經(jīng)過多次來壓數(shù)據(jù)分析，掌握來壓規(guī)律，對(duì)預(yù)計(jì)的初次來壓及周期來壓步距誤差進(jìn)行修正；工作面回采結(jié)束后根據(jù)所有礦壓觀測資料編寫礦壓總結(jié)報(bào)告，并交技術(shù)科存檔。礦壓觀測方案02礦壓觀測方案礦壓觀測內(nèi)容礦壓觀測內(nèi)容支架阻力觀測支架活柱縮量觀測巷道圍巖變形觀測巷道圍巖表面位移觀測順槽超前支護(hù)范圍內(nèi)單體液壓支柱阻力觀測支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)觀測礦壓觀測方案根據(jù)觀測結(jié)果對(duì)工作面頂板及頂板活動(dòng)規(guī)律、來壓特征，工作面支架受力特點(diǎn)，支架對(duì)頂板的適應(yīng)性和控制效果，超前支撐壓力影響范圍和分布特點(diǎn)，頂板、煤層穩(wěn)定性，工作面支護(hù)質(zhì)量等進(jìn)行分析，并進(jìn)一步了解煤、巖體力學(xué)參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。礦壓觀測方案觀測方法

支架阻力觀測：利用圓圖壓力自記儀或壓力表分別在工作面均勻分布10條觀測線，觀測支架前、后柱工作阻力的變化。礦壓觀測方案

支架活柱觀測：用標(biāo)記法在工作面上、中、下分布3條觀測線，在移架后、下次移架前測量活柱下縮量。根據(jù)循環(huán)的次數(shù)，可算出循環(huán)下縮量和下縮速度。礦壓觀測方案

統(tǒng)計(jì)觀測：沿工作面采煤機(jī)移動(dòng)方向每隔5架作為一觀測剖面，礦壓部門每班統(tǒng)計(jì)一次端面頂板的破碎情況及煤壁的片幫情況，同時(shí)統(tǒng)計(jì)支架安全閥開啟量、頂板冒落情況和支架因頂板壓力損壞的部件等。礦壓觀測方案順槽的礦壓觀測超前支護(hù)單體液壓支柱阻力觀測在兩順槽超前支護(hù)范圍內(nèi)均勻各取5個(gè)點(diǎn)，用測壓表測單體液壓工作阻力。礦壓觀測方案巷道圍巖變形觀測利用順槽成巷期間設(shè)置的觀測基點(diǎn)觀測。即兩順槽每隔50米安設(shè)頂板離層探測儀，監(jiān)測順槽頂板底板的相對(duì)移進(jìn)量，用來推斷頂板的運(yùn)行過程和狀態(tài)。礦壓觀測方案巷道圍巖表面位移觀測

利用順槽原觀測基點(diǎn)，并視情況補(bǔ)設(shè)部分基點(diǎn)。即在軌道順槽、運(yùn)輸順槽分別距切眼40m、60m、80m、100m、120m處布置五個(gè)測區(qū)。

支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測03支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測監(jiān)測內(nèi)容支架的初撐力煤壁片幫情況梁端距采高及端面頂板冒落情況兩順槽單體支柱初撐力超前支護(hù)質(zhì)量等支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測觀測時(shí)間要求04觀測時(shí)間要求支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測順槽工作面觀測到老頂初次來壓和六次周期來壓。觀測至工作面推進(jìn)200止。整個(gè)生產(chǎn)期間。觀測時(shí)間要求

礦山壓力監(jiān)測對(duì)于煤礦的實(shí)際生產(chǎn)具有非常重要的實(shí)際意義，它指導(dǎo)礦山的建設(shè)，安全生產(chǎn)等等個(gè)方面工作的進(jìn)行，是采礦行業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科之一。觀測時(shí)間要求

同時(shí)作為作為采礦行業(yè)的基礎(chǔ)理論學(xué)科，由于其對(duì)采礦行業(yè)的重要性，得到了廣泛的研究學(xué)習(xí)，推動(dòng)了采礦學(xué)科的科學(xué)健康發(fā)展，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。3.1巖石壓力的控制第4章

礦山壓力與巖層控制01對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)目錄02礦山壓力與圍巖控制研究方法對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)01對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)地下巖體在受到煤礦開采影響以前，由于巖層自重的作用在其內(nèi)部引起的應(yīng)力，通常稱為原巖應(yīng)力；這種由于在地下進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷，硐室以及回采工作面周圍煤、巖體中和支護(hù)物上所引起的力，就叫礦山壓力，簡稱礦壓，也叫地壓。對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)圍巖控制是為了使礦山壓力的顯現(xiàn)能夠不影響正常的開采工作，以及保證生產(chǎn)的安全進(jìn)行所采取的各種技術(shù)措施，加以控制圍巖的移動(dòng)變形。包括巷道布置、工作面形式、對(duì)巷道及采煤工作面空間所采取的支護(hù)方式、對(duì)軟弱的煤巖體進(jìn)行的加固工藝，采用各種有效的方法使巷道或采煤工作面得到卸壓。對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)現(xiàn)有的礦山壓力假說主要有以下幾種:彈性基礎(chǔ)梁假說壓力拱假說雙支梁假說懸臂梁假說預(yù)成裂隙假說較接巖塊假說臺(tái)階下沉假說松散介質(zhì)假說楔形假說砌體梁假說傳遞巖梁假說板結(jié)構(gòu)假說對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)壓力拱假說壓力拱假說模型對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)自然平衡拱

開掘在任何巖層中的巷道，由于重力作用，頂板巖層發(fā)生破壞變形，形成一穩(wěn)定的卸載拱。拱承受拱面以上全部巖石的重量，并將全部載荷經(jīng)壓力拱的拱腳傳遞到巷道兩幫巖石而引起巷道兩幫鼓出以及底板隆起等圍巖變形；對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)

巷道支架所承受的荷載是拱面以下已經(jīng)破碎的有限斷面內(nèi)的巖石總重量。底板中也存在和頂板類似的壓力拱。工作面推進(jìn)中的自然平衡拱對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)雙支梁假說雙支梁假說

當(dāng)直接頂垮落高度不充分時(shí)，老頂處于懸露狀態(tài)，由于回采工作面沿傾斜方向長度遠(yuǎn)大于沿走向的懸露跨度，可將老頂巖層視為一端由工作面煤壁，另一端由區(qū)段邊界煤柱支撐的"梁”，即所謂雙支梁假說。按梁兩端的支撐條件不同，又可分為簡支梁和固定梁。簡支梁固定梁對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)懸臂梁假說模型“懸臂梁”假說

地下巖體是一種層狀的連續(xù)彈性介質(zhì)，未采動(dòng)的巖體所受的力主要是垂直應(yīng)力。在煤層開采后，采空區(qū)上方懸露的頂板在初次垮落后，可以看成是一端懸伸而另一端固定在工作面前方煤體上面的懸臂梁。對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)砌體梁假說砌體梁假說巖體結(jié)構(gòu)模型該結(jié)構(gòu)為“煤壁-已冒落矸石”及“煤壁-支架-已冒落矸石”兩種支撐體系所支撐。采場上覆巖層可沿走向分為三個(gè)區(qū)：A——煤壁支撐影響區(qū)；B——離層區(qū)或支架影響區(qū)；C——已冒落矸石的支撐區(qū)。

在老頂巖梁達(dá)到斷裂步距之后，隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，石槳將會(huì)折斷，但斷裂后的巖塊由于排列整齊，在相互回轉(zhuǎn)時(shí)能形成擠壓，由于巖塊間的水平力以及相互間形成的摩擦力的作用，在一定條件下能夠形成外表似梁實(shí)則為半拱的結(jié)構(gòu)。這種平衡結(jié)構(gòu)形如砌體，故稱之為砌體梁。對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)傳遞巖梁假說傳遞巖梁假說“傳遞巖梁”對(duì)礦山壓力和圍巖控制的認(rèn)識(shí)該巖梁是由同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且對(duì)礦壓顯現(xiàn)同時(shí)有明顯影響的巖層組織而成。該巖梁在采場推進(jìn)過程中，無論是在相對(duì)穩(wěn)定階段，還是進(jìn)入顯著運(yùn)動(dòng)的階段，都能在工作面推進(jìn)方向上始終保持傳遞力的聯(lián)系，從而能將其作用力傳遞至煤壁前方和采空區(qū)已冒落的矸石之上。礦山壓力與圍巖控制研究方法02礦山壓力與圍巖控制研究方法建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行理論分析對(duì)建立的力學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證驗(yàn)證方法數(shù)值模擬技術(shù)實(shí)驗(yàn)室模擬方法比較驗(yàn)證修正并完善數(shù)學(xué)模型礦山壓力與圍巖控制研究方法以實(shí)驗(yàn)室研究的成果指導(dǎo)現(xiàn)場施工根據(jù)現(xiàn)場的施工反饋的實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證理論計(jì)算的結(jié)果對(duì)理論研究進(jìn)行進(jìn)一步的完善得出研究的成果礦山壓力與圍巖控制研究方法是針對(duì)所需解決的力學(xué)問題，對(duì)數(shù)學(xué)方程作簡化和數(shù)值離散化，編制程序作數(shù)值計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。數(shù)學(xué)力學(xué)分析方法礦山壓力與圍巖控制研究方法優(yōu)點(diǎn)能計(jì)算理論分析方法無法求解的數(shù)學(xué)方程，比實(shí)驗(yàn)方法省時(shí)省錢；但畢竟是一種近似解方法，適用范圍受數(shù)學(xué)模型的正確性和計(jì)算機(jī)的性能所限制。礦山壓力與圍巖控制研究方法缺點(diǎn)結(jié)果遠(yuǎn)離實(shí)際、定性描述、需要提供有關(guān)參數(shù)、很難考慮復(fù)雜多變的因素；在使用過程中可以發(fā)現(xiàn)，任何一個(gè)小參數(shù)的調(diào)整都會(huì)對(duì)模擬結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，因此數(shù)值模擬軟件的結(jié)果并不能完全反映真實(shí)情況下的結(jié)果；但是具有很大的參考價(jià)值，特別是在無法進(jìn)行的工程實(shí)際驗(yàn)證或者現(xiàn)場試驗(yàn)的情況下，對(duì)科研工作有很大的幫助。礦山壓力與圍巖控制研究方法實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)研究方法

對(duì)于采礦行業(yè)，實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)方法主要包括相似模擬實(shí)驗(yàn)方法。礦山壓力與圍巖控制研究方法現(xiàn)場實(shí)際觀測方法該法是根據(jù)地下開采活動(dòng)引起的礦山壓力顯現(xiàn)的特征，直接在現(xiàn)場進(jìn)行觀測和記錄，利用各種儀器，地表量測支架載荷，巖體變形位移，巖體內(nèi)應(yīng)力、巖體力學(xué)特性數(shù)值的大小。3.2礦山進(jìn)行有效礦壓控制，預(yù)防巖石壓力對(duì)采場的影響第4章

礦山壓力與巖層控制01煤礦深井開拓方式的特點(diǎn)目錄02對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究礦山巖石壓力控制以某礦采場礦壓控制情況講述礦山巖石壓力控制；如今，在煤礦開拓技術(shù)不斷提高的前提下，某煤礦對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)進(jìn)行研究，就要結(jié)合其深井開采條件，對(duì)深井礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行分析，從而進(jìn)一步提高煤礦企業(yè)的開采技術(shù)。煤礦深井開拓方式的特點(diǎn)01煤礦深井開拓方式的特點(diǎn)巷道變形幅度大某煤礦開拓的過程中，由于煤礦深井巷道圍巖一般處于破裂狀態(tài)，所以在開挖巷道圍巖時(shí)，就會(huì)受到一定因素的影響，產(chǎn)生較大的收斂變形量。煤礦深井開拓方式的特點(diǎn)巷道開掘的變形速度大，穩(wěn)定時(shí)間長煤礦深井巷道掘進(jìn)的初期，會(huì)發(fā)現(xiàn)其變形速度大和穩(wěn)定時(shí)間長。這是深井礦壓最明顯的特點(diǎn)。對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究02對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究對(duì)深井回采巷道支護(hù)與控制的研究

在一般情況下，控制相鄰采場移動(dòng)支承壓力影響的主要方法有兩種。首先，煤礦的工作人員要加大煤柱護(hù)巷寬度。對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究

其次，就是要盡量在相鄰采場采動(dòng)影響過后，再進(jìn)行掘進(jìn)回采巷道的程序，只有這樣才能創(chuàng)新煤礦深井開拓方式，提高礦壓控制技術(shù)，在多角度出發(fā)，不斷地促進(jìn)煤礦企業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)市場中的發(fā)展。對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究對(duì)巷道圍巖變形特征的研究

在三軸等壓應(yīng)力作用下，煤礦深井開拓中的巖石的變形特性會(huì)受到圍壓的影響。對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究

其變形特性是，巖石的屈服應(yīng)力會(huì)隨著圍壓的增加，然后不斷地增加，其彈性段的斜率不會(huì)發(fā)生變化。對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究支架選擇和深部采場支護(hù)方法

支架初撐力主要是在設(shè)計(jì)液壓支架的時(shí)候，要考慮的參數(shù)所以選擇合適的初撐力，是設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵，更是保障液壓支架穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。支架初撐力對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究

液壓支架不僅是提高礦壓控制技術(shù)的關(guān)鍵，更是保障開拓人員生命安全的關(guān)鍵。對(duì)液壓支架參數(shù)的分析對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究對(duì)深部采場支架使用情況和選擇

對(duì)深部采場支架使用情況的研究：在具體的煤礦深井開拓工作的過程中，一些液壓支架護(hù)幫護(hù)頂效果相對(duì)較差，不能及時(shí)進(jìn)行護(hù)頂護(hù)幫，這就會(huì)造成煤壁片幫等事故。對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)的研究

對(duì)深部采場支架選擇的研究：這種型號(hào)的液壓支架相對(duì)來說比較陳舊，它還沒有前探梁和護(hù)幫板，其穩(wěn)定性也是非常的不好，這就會(huì)在實(shí)際的應(yīng)用過程中出現(xiàn)事故?？偨Y(jié)綜上述，最近幾年，隨著我國煤礦事業(yè)不斷地發(fā)展，煤礦開采活動(dòng)也在不斷增加。所以，要想在這樣的背景下，保障煤礦資源不受到影響，減少相關(guān)安全事故的發(fā)生，就要對(duì)煤礦深井開拓方式和礦壓控制技術(shù)進(jìn)行研究，加強(qiáng)對(duì)礦井深度的控制，因?yàn)橹挥羞@樣才能使相關(guān)的煤礦深井開采企業(yè)在確保人們生命安全的前提下，獲得最大程度的經(jīng)濟(jì)效益。4.1煤礦沖擊地壓防治第4章

礦山壓力與巖層控制01沖擊地壓目錄02沖擊地壓機(jī)理沖擊地壓01沖擊地壓沖擊地壓，也稱為沖擊礦壓，作為一種特殊礦壓顯現(xiàn)形式，已成為煤礦開采特別是深部開采礦井的主要災(zāi)害，嚴(yán)重威脅煤礦的安全生產(chǎn)。沖擊地壓沖擊地壓是指在開采過程中，積聚在煤炭體中的能量，瞬間釋放出來，產(chǎn)生一種以突然、急劇、猛烈破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象。沖擊地壓特征：常伴隨有很大的聲響、巖體震動(dòng)和沖擊波，在一定范圍內(nèi)可以感到地震；有時(shí)向采掘空間拋出大量的碎煤或巖塊，形成很多煤塵，釋放出大量的瓦斯。沖擊地壓根據(jù)原巖(煤)體應(yīng)力狀態(tài)不同，沖擊地壓可分為3類：沖擊地壓重力型沖擊地壓構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓中間型或重力-構(gòu)造型沖擊地壓沖擊地壓褶曲型沖擊地壓頂板型沖擊地壓斷層型沖擊地壓煤柱型沖擊地壓重力應(yīng)力型沖擊地壓：主要受重力作用，沒有或只有極小構(gòu)造應(yīng)力影響的條件下引起的沖擊地壓。中間型或重力-構(gòu)造型沖擊地壓：主要受重力和構(gòu)造應(yīng)力的共同作用引起的沖擊地壓。構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓：主要受構(gòu)造應(yīng)力作用引起的沖擊地壓。沖擊地壓根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強(qiáng)度分類：彈射

一些單個(gè)碎塊從處于高應(yīng)力狀態(tài)下的煤或巖體上射落，并伴有強(qiáng)烈聲響，屬于微沖擊現(xiàn)象。沖擊地壓礦震

它是煤、巖內(nèi)部的沖擊地壓，即深部的煤或巖體發(fā)生破壞，煤、巖并不向已采空間拋出，只有片幫或塌落現(xiàn)象，但煤或巖體產(chǎn)生明顯震動(dòng)，伴有巨大聲響，有時(shí)產(chǎn)生礦塵。較弱的礦震稱為微震。沖擊地壓弱沖擊

煤或巖石向已采空間拋出，但破壞性不很大，對(duì)支架、機(jī)器和設(shè)備基本上沒有損壞；圍巖產(chǎn)生震動(dòng)，一般震級(jí)在2.2級(jí)以下，伴有很大聲響；產(chǎn)生煤塵，在瓦斯煤層中可能有大量瓦斯涌出。沖擊地壓強(qiáng)沖擊

部分煤或巖石急劇破碎，大量向已采空間拋出，出現(xiàn)支架折損、設(shè)備移動(dòng)和圍巖震動(dòng)，震級(jí)在2.3級(jí)以上，伴有巨大聲響，形成大量煤塵和產(chǎn)生沖擊波。沖出的煤體沖擊地壓根據(jù)震級(jí)強(qiáng)度和拋出的煤量分類：輕微沖擊拋出煤量在10噸以下，震級(jí)在1級(jí)以下的沖擊地壓。沖擊地壓中等沖擊拋出煤量在10噸到50噸以下，震級(jí)在1級(jí)到2級(jí)的沖擊地壓。沖擊地壓強(qiáng)烈沖擊拋出煤量在50噸以上，震級(jí)在2級(jí)以上的沖擊地壓。沖擊地壓根據(jù)發(fā)生的地點(diǎn)和位置分類：煤體沖擊。發(fā)生在煤體內(nèi)，根據(jù)沖擊深度和強(qiáng)度又分為表面、淺部和深部沖擊。圍巖沖擊。發(fā)生在頂?shù)装鍘r層內(nèi)，根據(jù)位置有頂板沖擊和底板沖擊。沖擊地壓機(jī)理02沖擊地壓機(jī)理沖擊地壓成因的機(jī)理強(qiáng)度理論能量理論沖擊傾向理論失穩(wěn)理論沖擊地壓機(jī)理沖擊地壓發(fā)生的條件是礦山壓力大于煤體-圍巖力學(xué)系統(tǒng)的綜合強(qiáng)度。機(jī)理：較堅(jiān)硬的頂?shù)装蹇蓪⒚后w夾緊，阻礙了深部煤體的自身或煤體-圍巖交界處的變形。強(qiáng)度理論沖擊地壓機(jī)理巖溶洞巖溶洞巷道巷道巷道巷道由于平行于層面的摩擦阻力和側(cè)向阻力阻礙了煤體沿層面的移動(dòng)，使煤體更加壓實(shí)，承受更高的壓力，積蓄較多的彈性能。沖擊地壓機(jī)理能量理論

當(dāng)?shù)V體與圍巖系統(tǒng)的力學(xué)平衡狀態(tài)破壞后所釋放的能量大于其破壞所消耗能量時(shí)，就會(huì)發(fā)生沖擊地壓。沖擊傾向理論

發(fā)生沖擊地壓的條件是煤體的沖擊傾向度大于實(shí)驗(yàn)所確定的極限值。沖擊地壓機(jī)理失穩(wěn)理論根據(jù)巖石全應(yīng)力-應(yīng)變曲線上凸硬化階段下凹軟化階段煤、巖抗變形能力介質(zhì)穩(wěn)定由于外載超過其峰值強(qiáng)度，裂紋迅速傳播和擴(kuò)展，發(fā)生微裂紋密集而連通的現(xiàn)象。抗變形能力介質(zhì)非穩(wěn)定沖擊地壓機(jī)理失穩(wěn)理論在非穩(wěn)定的平衡狀態(tài)中，一旦遇到外界微小擾動(dòng)，則有可能失穩(wěn)，從而在瞬間釋放大量能量，發(fā)生急劇、猛烈的破壞，即沖擊地壓。由此，介質(zhì)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性是發(fā)生沖擊的重要條件之一。4.2煤礦沖擊地壓防治的案例第4章

礦山壓力與巖層控制01沖擊地壓的概念目錄0203沖擊地壓發(fā)生的原因沖擊地壓災(zāi)害預(yù)測方法04沖擊地壓災(zāi)害治理沖擊地壓的概念01沖擊地壓的概念