9厚煤层综放开采岩层控制10
矿山压力与岩层控制课后习题
第一章 矿山岩石和岩体的基本性质1、岩石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？研究它们有何意义？2、岩石受载时会产生哪些类型的变形？岩石的塑性和流变性有什么不同？3、将某矿的页岩岩样做成5cm ×5cm ×5cm 的三块立方体试件，分别作剪切角度为45°、55°和65°的抗剪强度实验，施加的最大载荷相应地为22.4、15.3和12.3KN ，求该页岩的内聚力C 和内摩擦角值，并绘出该页岩的抗剪强度曲线图。
4、对某矿石灰岩进行抗剪强度实验结果，当时，当时。
如果已知该岩石的单向抗压强度,求侧压力时其三轴抗压强度是什么？5、莫尔强度理论和格里菲斯强度理论在本质上有何区别？为什么莫尔强度理论较广泛地用作岩石强度条件？他可用来解释那些问题？6、试叙述单向拉伸、单向压缩、双向拉伸、双向压缩、双向不等拉压、纯剪、三向等拉、三向等压和三向不等压的应力圆（设压应力为正，、、分别为最大、中间和最小应力）。
7、岩石强度的压性能有何意义？如何根据莫尔应力圆和斜直线型强度包络线求解岩石试件在单向受力条件下的压拉比？8、如果某种岩石的强度条件为试求：（1）这种岩石的单轴抗压强度；（2）设压应力为正，单位为MPa ，则下列应力状态的各点是否会产生破坏，（40，30，20）；（53，7，30，6.3）；（53.7，30，1）；（1000，1000，1000）。
9、某种岩石在单轴压缩过程中，其压应力达到28MPa 时即发生破坏，破坏面与最大主平面的夹角为60°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化，计算，（1）这种岩石的内摩擦角；（2）在正应力为零的平面上的抗剪强度；（3）上述试验中与最大主平面成30°夹角的平面上的抗剪强度；（4）破坏面上的正应力和剪应力。
10、解释岩体强度变化曲线图的含义，是考虑是否有其他方式能更多的反映岩体ϕMPa n 8.41=σMPa 8.151=τMPa n 2.81=σMPa 181=τMPa R 6.821=MPa 53=σ1σ2σ3σ)MPa (tan 10300+=ατ321σσσ>>强度特征？11、某矿按双千斤顶法对主井井口表土层下基岩中制取的四个试体进行了原地剪切试验，每次先施加法线力N 到一定值且稳定不变后再施加倾斜15°的推力P ，直到试体沿底板岩面发生剪切破坏，试验结果如下：擦角υ值。
第十一章厚煤层放顶煤采煤法
<25º （4）煤层结构 （5）顶板条件 （6）地质构造 （7）自然发火、瓦斯及水文地质条件
四、展望
在“十一五”期间，综放开采技术将会取得较快发展 1、综放工作面年产将在500万吨的基础上，达到700
（4）低位放煤，煤尘小，有利于降尘； （5）支架的稳定性差。
轻型放顶煤液压支架
（ ） 单摆杆式
b 单铰接式
轻型放顶煤液压支架特点：
（1）支架结构简单、紧凑，重量轻，便于拆装 运输；
（2）支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修 后部输送机；
（3）支架稳定性好，造价低； （4）单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较高的
据，以及不同架型的主要优缺点。
二、放顶煤液压架分类
1、按支架类型：掩护式、支掩式、支撑式、简易式。 2、按窗口位置：高、中、低三种放煤方式 3、按输送机位置：单、双输送机
放顶煤液压支架：掩护式(单输送机高位放煤、双 输送机低位放煤)；支掩式(双输，输送机掩护梁开 天窗(插服式，非插服式))；支撑式；简易式)
单输送机高位放顶煤支架 YFY3000—16/26
综采放顶煤工作面连续推进长度的确定， 应考虑地质条件、工作面搬迁、工作面初末 采的损失、自然发火等因素的影响，因此综 采放顶煤工作面的连续推进长度一般不宜小 于800～1000m， 兖州矿区综采放顶煤工作面 的连续推进长度多在2000m左右。
3、适用条件
（1）煤层厚度 一次采出的煤层厚度以6～8m为佳。预采顶
面巷道布置与普通综采回采工作面巷道 差别不大。若顶煤中瓦斯含量较高，可 沿工作面顶板布置一条瓦斯排放巷，采 用一进二回的E形巷道布置。
9号、10号煤层工作面上下重叠布置矿山压力显现及控制分析
和单体 柱测 压等 。
２ ） 观测 方法 ： 对 工作 面 每架 支架 支 护载 荷每 班 进 行观 测 ，定期 对 两巷 测点 处巷 道顶 底 板移 近 量 、
Ｈ
两帮变化量进行测量并记录真实数据 ， 以便准确分
析、 确定 超 前支 承压力 影 响范 围和峰 值点 。
２ ． ２ 矿压 仪 器仪表 观 测布置 方 法 １ ）巷道 表 面变 形测 点 布 置 ：巷 道表 面 收敛 量 测 采用 十字 布点 法 安设 表面 收敛 监测 断 面 ， 每个 断
全 生 产奠 定 了基 础『 １ ］ 。
９ ２ ０ １ 工作 面煤 厚 ０ ． ９ ２ ～ １ ． ４ ０ １ Ｔ Ｉ ，平 均 １ ． ２ ｍ， 为 薄 煤层 ； ９号煤 顶板 为 较稳 定 的 Ｋ 灰岩 ， 厚５ － ８ ｉ ｎ ， 具 有坚 硬稳 定 、 开 采后 不 易垮 落 的特 点 ， 且Ｋ 灰 岩 为 岩 溶 裂 隙含 水 层 ； ９号 煤 底 板 为 松 软 破 碎 的泥
台阶下沉 ， 支柱受 的载荷增加 ， 采空 区发出闷雷声
等 。根 据观 测分 析 ： ９ ２ ０ １ 工作 面推 进 ２ ０ ０ ｍ 的矿压
测试记 录， 工作面从第一次初次来压后 ， 每推进 ２ ０
多 ｍ左 右 ， 工 作 面就 出现上 述来 压 现 象 ， 初 步确 定 ９ ２ ０ １工 作 面 周 期 来 压 步距 为 ２ ２ ｎ ｑ ； １ ０ ２ ０ １工 作 面 已进 推 进 了 １ ５ ０ ｍ， 其周 期来 压 步 距 为 ８ ｍ。图 ３ 、 图 ４为 ９号 、 ｌ ０号煤 周期来 压压 力显 现 图 。
９ ２ ０ １薄 煤 层 综 采 工 作 面 胶 带顺 槽 长 为 ２ ２ ０ ３
厚煤层综放工作面大倾角仰采和旋转开采
ｌ ０
．
糸 ｉ 撼ｊ ： 斜技
２ ９ 第６ ０ 年 期 ０
柱， 护上大板 以控 制 片帮。顶板 压力增 大造 成支架 支
撑 高度 降低 ， 为增 加 支护 高度 ， 于 回撤 ， 便 需人 工挑 顶
并对机头处溜子 卧底 。
步前移支 护顶板 ， 确保一梁三柱 ， 顶部铺 设菱形 金属 网 均匀摆设 大板 。为 了减少劳动强度 ， 更改 了支 护形式 ， 将原来后排对 钢支 护改为 铰接顶梁 ， 排距 ０ ６ 每 ． ｍ，
２ 仰 采 期 间 工 作 面 管 理
（） １ 降低采 高 ， 保工 作面采 高在 ２ 确 ｍ左 右 ， 严禁 出现局部支架超高或超低 。 （） ２ 减少空顶时间 ， 时拉移超前 支架 ， 及 煤机过 后 及时伸 出前探架和护帮板 ， 并使支架达到 ２２ ｋ ５４ Ｎ的初
撑力 。
超前锚杆 自前探梁下倾斜 向上打设 ， 角度 ｌ ２ 。 采 ５～ Ｏ ， 用 长度 ２ ￣ ０ ｍ 的树脂锚杆 。 ｍ， ２ ｍ （） ４ 减少空顶距离 ， 加强工作 面工 程质量 管理 ， 保 持运输机平直 ， 紧靠煤壁 ， 降低片帮 、 漏顶几率 。 （） ５ 严格 管理好 放煤质 量 ， 工作面 在推进 过 程 中 基本上采取一 刀一放的方式 ， 于断层处 顶板破 碎严 对 重及顶煤 减少地段 ， 采取少放或不放。 （） ６ 仰采期间支架歪斜 、 挤架、 咬架的管理 仰采期 间工作面倾 角增大 ， 平均倾角在 ｌ。 ７ 。由于 支架老化部分支架侧护板不工作等原因造成 支架 支撑 角度不能及时调 整， 而且支架底 座下滑等 因素的影 响 使得支架不能垂直顶底板 ， 相邻支架 出现倒 台阶 ， 支架 尾梁下摆而不垂直于工作面的现象 。使支架不能 对顶 板全面支护 ， 造成支架 因挤架 、 咬架 而推移 困难 ， 因此 ， 必须及时调整支架。 ①仰采期间支架损坏程度较为严重 ， 支架 管路 、 油 缸损坏更为频繁 ， 利用早班时间 ， 机修工及生产班 组人 员加大对支架的维修力度 ， 确保中、 夜班正常生产 。 ②对于支架 歪斜 、 、 挤 咬现象每班必须 安排 ３名架 子工负责 ， 利用单体支柱配合侧护板进行调整 ， 决不 出 现支架台阶下沉 现象 ， 确保支架顶部完全紧贴顶 板。 ③ 移架操作 严格执行带压 擦顶移架 ， 严禁支 架 大 起大落 ， 移架前必须清理干净滑道及架前架 问浮煤 。 ④保 持支架 顶梁 和溜子上 浮幅度一致 ， 每班 验 收 员 要跟煤 机看层位 ， 严防浮刹程度不合理或 留台阶。 ⑤对 于工作 面推 进过程 中出现溜子下 滑 现象 ， 及 时采取 了加 刀及 单体戗 柱 方式 进行 控制 。机 头 采取 ３１ ： 加刀方式 ， 工作面采取 １６ ． ｍ单体支柱斜戗 溜子方 式， 控制 溜子下窜 。
综采工作面过地质构造专项管控措施
综采工作面过地质构造专项管控措施综采工作面过地质构造专项管控措施一、顶板：1、2号煤直接顶类别为1～2类，即为不稳定～中等稳定顶板。
基本顶级别属于Ⅰ级，来压不明显。
工作面直接顶初次垮落步距8m左右，工作面老顶初次来压步距为19.2～23.2m，周期来压步距为6m～13.2m，顶板随采随落。
2、5号煤直接顶类别为1～2类，即为不稳定～中等稳定顶板，来压不明显。
工作面推进至15m左右时直接顶初次垮落，老顶初次垮落步距约为40m,老顶周期来压步距约为20m,由于工作面顶板为中硬-坚硬顶板，老顶来压预计不明显，顶板随采随落。
二、顶板重大安全风险因素如下11201、11506、11505工作面回采期间过地质构造，由于2、5#煤直接板为不稳定～中等稳定顶板，期间易发生顶板事故，造成人员伤亡。
过地质构造期间要严格按照《综采工作面过地质安全技术措施》执行。
三、过地质构造期间放松动炮的施工工艺1、根据工作面的推进情况，依据工作面揭露构造实际情况，按照推进方案提前准备炸药雷管。
2、严格执行“敲帮问顶”制度，打眼前要注意观察顶板情况和煤壁片帮情况，及时处理顶部的浮矸和易掉落的矸石；工作面施工区域及时打开护帮板，贴紧煤墙，严禁空顶作业，作业时要有专人监护。
3、过构造期间，顶板破碎时，必须严格执行“降低采高，超前移架”，采煤机下滚筒割煤通过时，支架必须紧跟采煤机移出，打好护帮板。
4、采煤机停至放炮点40米以外支护可靠地点，当班电工将工作面所有设备必须停电闭锁，并将采煤机和前溜电机的上一级电源断电闭锁，严格执行停送电由专人负责。
5、用废旧皮带保护好放炮点前后20米内的支架立柱、液压管、通讯电缆和动力电缆，防止爆破时崩坏。
6、接好打眼所需的风管、水管、风钻等用具，在需要爆破的位置开始打眼、装药、连线、爆破。
期间严格按照打眼说明、装药说明、连线说明、爆破说明和炮眼布置图及说明书执行。
1)打眼说明a、打眼前，先检查风钻及风、水管路情况。
华苑煤业公司9、10号近距离煤层采煤方法
：２０１２ ０５
Ｏ中困高新歧书仝生１３ｌ
万方数据
３采煤方法比较分析
３．１
９、１ Ｏ号煤层联合推进采煤方法
１８４８米
式中：Ｏ．７代表循环进度；ｌＯ代表每天循环个 数；３３０代表年工作天数；０．８代表正规循环率。
Ｑ９果：ｍ・Ｌ１・Ｌ２・Ｙ ・Ｃ＝Ｉ．１２Ｘ １５０Ｘ １８４８Ｘ
矿井投产初期在井田南部７号煤层不可采区域， 采用垂直布置方式布置９、ｉ０号煤两个工作面，且９ 号煤工作面超前于１０号煤工作面同时开采的方法。 １０号煤综采工作面外错９号综采工作面Ｉｏ米布置。９ 号煤工作面与１０号煤工作面保持一定超前距联合推 进，根据设计计算９号煤工作面每天６个循环，年推 进８００米，年产量１８万吨，ｌＯ号煤每天６个循环，年 推进８００米，年产量７８万吨。 ７、９号煤层设计选用长壁式薄煤层综采采煤方 法，１０号煤层采用长壁式厚煤层一次采全高综采采 煤方法，顶板采用全部垮落法管理。 该采煤方法设计充分考虑了煤矿安全规程第 四十八条“一个采区内同一煤层的一翼最多只能布 置１个回采工作面”之规定，并考虑到矿井若只布 置一个９号煤工作面无法保证矿井９０万吨／年设计生 产能力。设计利用了９号煤工作面超前回采采空区 稳定后，随后推进１０号煤工作面。因两煤层间距较 小，上下工作面错距不能太小，以免煤层顶板冒落 对底板产生动力冲击，同时不要使下煤层回采后顶 板岩石移动，波及到上煤层的回采工作面。要求９ 号煤、１０号煤工作面保持一定超前距离联合推进。 但此采煤方法过于追求９号煤、ＩＯ号煤联合推进， 上下煤层联采安全管理难度大；矿井９号煤、１０号 煤工作面同步搬家，搬家工作量大；需同时配备９ 号煤薄煤层综采设备两套和１０号厚煤层综采设备两 套，才能保持原煤产量均衡稳定，设备占用量大， 矿井初期投资多。
《矿山压力及岩层控制》(Ground Pressure and Strata Control)课程教学大纲
课程编号：012102《矿山压力及岩层控制》（Ground Pressure and Strata Control）课程教学大纲48学时 3学分一、课程的性质、目的及任务《矿山压力与岩层控制》课程是采矿工程专业必修的专业核心课程和主干课程。
该课程全面反映了我国矿山压力与岩层控制研究方面所取得的科研成果和生产实践经验，适当介绍了可借鉴的国外相关理论和技术。
本课程的任务是使学生掌握：煤矿回采工作面和采区巷道矿山压力及其控制的基本理论和基础知识，采掘空间周围岩体内的应力重新分布规律，回采工作面围岩结构及其移动、破坏规律，支架－围岩相互作用关系以及矿山压力的控制方法等。
通过课程学习，使学生能够针对矿山生产地质条件，合理布置巷道和回采工作面，合理设计回采工作面顶板和巷道围岩的控制方法，掌握防治顶板事故和冲击地压预测、预防技术。
了解矿山压力研究的基本方法，具备分析和解决矿山压力问题的能力。
二、适用专业采矿工程。
三、先修课程材料力学、岩石力学。
四、课程的基本要求1．掌握矿山压力、矿山压力显现、矿山压力控制等基本概念，了解研究矿山压力的目的、意义。
2．掌握开采空间围岩应力重新分布规律，原岩应力、构造应力、支承压力、极限平衡状态、超前支承压力、残余支承压力等概念，岩体内的弹性变形能。
3．掌握回采工作面及其采空区上覆岩层所形成的“竖三带”与“横三区”；掌握直接顶的稳定性，老顶岩层“梁”与“板”模型，老顶岩层破断块体形成的“砌体梁”结构及其稳定性；了解“关键层”理论、采场岩层移动与控制以及底板岩层破坏规律。
4．掌握回采工作面老顶初次来压、周期来压及其来压步距；掌握矿山压力显现的影响因素，顶板压力的构成及其估算，老顶来压预报方法。
5．掌握直接顶分类与老顶分级。
掌握工作面支架与围岩相互作用关系，工作面支架的基本类型和性能，支架合理工作阻力的构成及其估算；支撑式、掩护式、支撑掩护式支架的特点及其适应条件。
掌握综采工作面端面顶板稳定性影响因素；综放工作面顶板稳定性影响因素。
9综放开采
图9－12 综放采场支架－围岩整体力学模型与单元简图
1 K
1 K
r
1 K
s。 （3）综放面仍有初次来压和周期来压，但一般 来压不明显。 （4）支架前柱的工作阻力大于后柱工作阻力。
（2）不同高度顶煤始动点的位置不同，无论是 软煤、中硬煤或是硬煤，顶煤位置越高，其始动 点超前工作面距离越远，累计的位移量越大。 （3）在顶煤移动初期，以水平移动为主，随着 工作面推进，垂直位移逐渐增大，在工作面支架 上方垂直位移量超过水平位移量，具体位置根据 煤层的硬度系数不同而变化，软煤在煤壁前方附 近，而硬煤在煤壁后方0.5～1m处。
2.煤体裂隙分布的影响 裂隙密度大，顶煤块度小，易于冒放。 裂隙的方位和组数影响着顶煤的冒放性。 平行于工作面的裂隙更容易冒落。 3.顶煤厚度 合理顶煤厚度2～10m。硬煤层不应超过6m。 顶煤太薄会混矸，顶煤太厚会使顶煤回收率 降低。
4.夹矸影响
图9－10 夹矸对顶煤冒落的影响
五、改善坚硬顶煤冒放性的人工辅助措施 对于裂隙不发育的坚硬顶煤（f≥3.5），为 了改善顶煤的冒放性，常采用： 顶煤专用巷道 顶煤爆破 架间 顶煤专用巷道 顶煤注水 两道施工注水钻孔
第九章 厚煤层综放开采岩层控制
第一节
第二节
顶煤破碎机理与运移规律
放顶煤开采矿山压力显现的基本规律
第一节
顶煤破碎机理与运移规律
一、综放开采的概念 在厚煤层（一般煤厚≥5 m）下部布置一个 综采工作面,高2～3 m,支架尾梁有放煤功能,在 工作面前后分别布置一台刮板输送机,采煤机组 切割的煤炭由前输送机运出,工作面上方的煤炭 冒落放出后,由后输送机运出。 放顶煤开采的实质是实现工作面煤炭和顶 部煤炭同时采出，顶部煤炭的开采是依靠矿山 压力作用，使其自行破碎和冒落，且自行流动 和放出。
姜鹏飞：解决煤炭问题是最重要的事
创新之路Way of Innovation姜鹏飞：解决煤炭问题是最重要的事 吕腾波煤炭是世界上储量最多、分布最广的常规能源，也是最廉价的能源之一。
在我国，煤炭作为基础能源和重要的工业原料，为国民经济建设作出了巨大的历史性贡献，是国家能源安全、支撑工业生产和社会民生的重要战略物资。
虽然我国的煤炭储量非常丰富，但煤炭是不可再生资源，如何安全、高效、绿色、智能地开采煤炭，推动煤炭产业高质量发展，成为业界共同关注的热点和难点。
谁能率先找到突破口，谁就能在这场“战斗”中占据制高点。
作为全球唯一全产业链综合性煤炭科技创新型企业——中国煤炭科工集团有限公司——的一员，姜鹏飞自2008年加入之日起，就以强烈的使命感和责任感，以减少煤矿顶板灾害为己任，长期从事煤矿巷道围岩控制理论与技术开发研究。
经过十多年的创新实践，姜鹏飞已成为独当一面的团队“家长”，他和团队在煤矿巷道锚杆支护、井下综合应力场分布与演化、深部巷道围岩控制、巷道快速自动化掘进与支护及岩层区域水力压裂技术等多个方面取得了重要的研究成果，成为我国煤炭巷道支围岩控制研究领域的中坚力量。
2021年是姜鹏飞出任中煤科工开采研究院有限公司（天地科技开采设计事业部）科创中心副主任的第四年，也是中国煤炭行业处于安全、高效、绿色、智能发展的关键时期，姜鹏飞将继续坚守自己的“战场”，带领团队以满腔的热忱积极投身于深部巷道围岩控制、巷道快速自动化掘进与支护、岩层区域水力压裂卸压等行业共性关键技术攻关中，不惧艰辛，一往无前。
从偶然到热爱初出茅庐的煤炭新人如果要回顾姜鹏飞接触煤炭的契机，那应该是冥冥之中的安排，虽然中国矿业大学（北京）只是姜鹏飞的第三志愿，但他最终被这所大学录取，从此开启了他与煤炭不得不说的不解之缘。
起初，姜鹏飞对煤炭的了解还停留在：煤炭是我国工业的粮食、煤炭产量在世界位居前几位这样浅显的表面，但随着他进入大学，与学校里众多的煤炭科学家接触，就越发感觉到煤炭没有他想象中的那么简单。
矿山压力及其控制考试大纲
《矿山压力及其控制》考试大纲学院（盖章）：负责人（签字）：专业代码：081901、081920、430119专业名称：采矿工程、资源开发规划与设计、矿业工程考试科目代码：825 考试科目名称：矿山压力及其控制（一）考试内容试题以钱鸣高、石平五编著《矿山压力及其控制》（第一版）（中国矿业大学出版社，2003年11月，徐州）为蓝本，内容涵盖该教材的第一至十一章，非煤矿山岩层控制与研究方法等方面的内容都可能涉足到，但以煤矿地下开采方面的知识为主，兼顾露天矿和金属矿地下开采的矿山压力问题。
试题重点考查的内容：一. 矿山岩石和岩体的基本性质1. 矿山岩石、岩体的基本力学属性2. 岩体破坏的基本强度理论与判别标准二. 矿山岩体的原岩应力及其重新分布1. 岩体中的原岩应力和弹性变形能2. 圆形巷道周边应力分布求解的理论方法3. 围岩的极限平衡与支承压力分布4. 支承压力在底板岩层中的传播三. 采场顶板活动规律1. 有关采场上覆岩层活动规律的假说2. 直接顶和老顶的垮落、断裂形式3. 回采工作面上覆岩层活动规律与分析方法四. 采场矿山压力显现基本规律1. 老顶的初次来压和周期来压2. 回采工作面矿山压力显现的基本规律3. 回采工作面前后支承压力的分布4. 影响采场矿山压力显现的主要因素五. 采场顶板支护方法1. 顶板分类与底板特征2. 采场支架类型与支架力学特征3. 采场支架与围岩相互作用原理4. 回采工作面顶板控制及常用支护方法5. 综合机械化采煤工作面顶板控制设计六. 采场岩层移动与控制1. 岩层移动引起的采动损害类型2. 岩层控制的关键层理论3. 采场上覆岩层移动规律与控制技术4. 采场底板破坏七. 巷道矿压显现规律1. 巷道围岩应力及变形规律2. 受采动影响巷道矿压显现规律及其控制方法八. 巷道维护原理和支护技术1. 无煤柱护巷2. 巷道围岩卸压3. 巷道金属支架与锚杆支护4. 软岩巷道围岩变形规律及其支护技术九. 厚煤层综放开采岩层控制1. 顶煤破碎机理与运移规律2. 放顶煤开采矿山压力显现的基本规律十. 浅埋煤层开采岩层控制1. 浅部煤层长壁工作面上覆岩层活动特点2.浅埋煤层采场支护方式十一. 煤矿动压现象及其控制1. 冲击矿压现象形成特点、发生机理及分类2. 冲击矿压的预测预报及危险性评定3. 冲击矿压的防治技术措施（二）考试的基本要求是：一. 基本概念要清晰。
九章 厚煤层综放开采岩层控制
是由于顶煤体中的采动应力场形成的剪应力大 于顶煤抗剪强度所致。 在支承压力峰值区以后随着靠近工作面，沿工 作面方向的约束减弱，顶煤的破坏逐渐以拉伸 破坏为主，工作面继续推进，顶煤失去侧向约 束，在顶板压力和顶煤自重作用下，顶煤将产 生冒落，堆积在支架上方或掩护梁上。
3.顶煤的变形与位移 顶煤累计位移量往往反映顶煤的破碎程度 和强度。
2、综放采场支架的工作状态
支架受力的大小及其载荷分布取决于直接顶的整 体力学特性以及与支架的相互作用。 •直接顶处于似刚性条件下，顶板下沉量与老顶的 位态有关，并不取决于支架的工作阻力。 •直接顶为似零刚度条件是，老顶回转作用于直接 顶的回转变形压力为零，因此，支架的载荷与老 顶的位态无关，指取决于直接顶的重量。 •直接顶为中间刚度时，其在老顶回转过程中的变 形量介于前两者之间，支架的载荷由直接顶的重 量和老顶的回转变形压力两部分组成，后者取决 于直接顶的刚度。
第二节 放顶煤开采矿山压力 显现的基本规律
一、工作面矿山压力显现的基本规 律 (1)综放面的支承压力分布规律
与单一煤层开采相比，在顶板以及煤层条件、力学性质 相同情况下，综放开采的支承压力分布范围大，峰值点前移， 但支承压力集中系数没有明显变化。
图9－13 放顶煤开采与单一煤层开采的支承压力分布对比
q k n M
q-支架支护强度 k-安全系数 n-折算系数 M-煤层全厚 r-岩石体积力
本章结束！
1、直接顶的整体力学特性
综放采场条件下，把顶煤和其上的直接顶岩层统 一视为直接顶。直接顶称为具有一定刚度的可变 形介质，而非完全刚性体。其作用一方面是作为 施力介质将其自身的重量作用于支架上，另一方 面是作为传力介质，传递老顶回转变形产生的回 转变形压力。 直接顶传递老顶回转产生的作用力的能力取决于 其承载特性。
智慧树答案矿山压力及岩层控制知到课后答案章节测试2022年
模块一1.矿压显现只存在于围岩中。
（）答案:错2.岩石受单向压缩载荷时，试件在轴向缩短的同时产生横向压缩，其横纵应变与轴向应变的比值称为泊松比。
（）答案:错3.某岩石试件相对密度ρs=2.60，孔隙比e=0.05，则该岩石的干密度ρd为（）。
答案:2.484.图中（）可以表示岩石在三向等拉状态下的应力圆。
答案:点15.在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（）。
答案:增大6.岩体工程分类通常考虑（）等方面的因素。
答案:结构面特性;岩石的物理力学特性;施工条件;工程规模;地应力7.地下煤层开采以后，围岩的原始应力状态没有受到破坏。
（）答案:错8.平均水平应力与铅直应力的比值一般随深度增加而增加。
（）答案:错9.对双向等压应力孔周应力分布规律描述不正确的是：（）答案:围岩内应力大小与弹性常数和无关，和与距孔边距离无关10.弹性状态下，双向不等压应力场中孔周边的切向应力为最大应力，其最大应力集中系数（）。
答案:K=3模块二1.煤柱支撑法处理采空区适用于极坚硬顶板。
（）答案:对2.铰接岩块假说认为工作面支架存在给定载荷和给定变形两种工作状态。
（）答案:对3.岩块的高长比越小，老顶初次破断后的“砌体梁”结构越不容易产生滑落失稳。
（）答案:对4.若将老顶视为四边固支的板结构，则达到强度极限时首先将在（）形成断裂。
答案:长边中部5.直接顶的初次垮落的标志是（）。
答案:垮落范围超过全工作面长度的一半;直接顶垮落高度超过1-1.5m6.采场上覆岩层结构失稳的基本形式有（）。
答案:结构的滑落失稳;结构的变形失稳7.提出“煤炭绿色开采”的理论基础是岩层控制的关键层理论。
（）答案:对8.采场上覆岩层中关键层的变形特征表现为关键层下沉变形时，其上覆岩层的不同步下沉。
（）答案:错9.地表下沉边界和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为岩层移动角。
（）答案:对10.充填开采因增加工艺、成本较高以及有可能产生的污染应避免使用。
煤矿开采中的岩层控制
结合绿色发展理念，研究绿色开采技术，减少对环境的负面影响，实现煤矿开采的可持续发展。
推进绿色开采技术
THANKS
感谢您的观看。
重要性
岩层控制是煤矿开采中的关键环节，直接关系到采矿作业的安全和效率。有效的岩层控制可以降低事故发生率，提高采矿作业的可持续性和经济效益。
早期的岩层控制技术主要依靠经验，通过观察和简单工具进行判断和操作。
初期阶段
随着科技的不断进步，岩层控制技术逐渐引入了力学、地质学、计算机科学等学科知识，形成了更为科学和系统的理论体系。
煤矿开采中的岩层控制
汇报人：可编辑
2024-01-01
目录
岩层控制技术概述岩层控制技术在煤矿开采中的应用岩层控制技术的发展趋势与挑战案例分析结论
01
CHAPTER
岩层控制技术概述
定义
岩层控制技术是指通过采取一系列措施，对采矿过程中岩层的稳定性进行控制，以减少或避免岩层垮塌、冒顶等事故发生的技术。
详细描述
总结词
冲击地压是一种常见的岩层控制问题，主要涉及应力监测、解压开采和卸压等方面。
详细描述
冲击地压是一种由于地下岩层在高应力状态下突然发生破坏而产生的现象，常常导致巷道变形、破坏和人员伤亡。为了防治冲击地压事故的发生，需要采取一系列措施。首先，对岩层的应力状态进行实时监测，掌握应力变化情况；其次，采取解压开采技术，降低应力集中程度；最后，采取卸压措施，释放岩层中的高应力。同时，还需要加强人员安全培训和应急处置演练，提高应对冲击地压事故的能力。
03
CHAPTER
岩层控制技术的发展趋势与挑战
利用人工智能、大数据和物联网等技术，实现岩层控制过程的自动化和智能化，提高开采效率和安全性。
E9103(新) 综 放 工 作 面作业规程 2
山西朔州平鲁区西易煤矿有限公司E9103综放工作面回采作业规程目录第一章地质概况 (3)1．1地质资料 (3)1．2地面建筑物 (3)1. 3探放水 (3)1．4地质说明书 (4)第二章采煤方法和顶板管理 (5)2．1 采煤方法 (6)2．2 回采工艺 (6)2．3支架选择的依据 (13)2．4支护 (15)2．5顶板管理 (19)2．6矿压观测 (21)2．7工作面收尾措施 (22)第三章主要生产系统 (23)3．1运输系统 (23)3．2供电系统 (24)3．3通风系统 (27)3．4防尘系统 (30)3．5灌浆、喷阻化剂 (31)3．6压风系统 (32)3．7排水系统 (32)3.8紧急避险系统 (33)第四章循环作业、劳动组织 (34)4．1 循环作业 (34)4．2劳动组织 (36)第五章主要技术经济指标 (37)第六章主要安全技术措施 (38)6．1安全、质量 (38)6．2主要生产环节安全技术措施 (39)6．3辅助生产环节安全技术措施 (44)6．4专项管理安全技术措施 (45)6．5运输安全技术措施 (50)6．6机电设备检修安全技术措施 (53)6．7电气日常检修措施 (57)6．8其它管理措施 (57)6．9煤质管理 (59)第七章灾害预防及避灾路线 (60)7．1火灾、瓦斯（煤尘）爆灾害 (60)7．2水灾及顶板灾害 (61)7．3发生重大事故应急预案 (61)第一章地质概况1．1地质资料1．1．1工作面概况及地质水文情况本工作面布置在井田范围9号煤层内，本面在D1101运输大巷东侧（距E9102运输顺槽往南20m为本面回风顺槽、往南140m为运输顺槽），本面东侧为矿界保安煤柱停采线，本面南邻E9104回风顺槽。
位于太原组下部，上距4-2号煤层平均42左右。
煤层厚度10.38—11.66m,平均11.02m。
煤层结构简单，含夹矸1-4层，夹矸厚度0.16-0.56m，夹矸岩性多为泥岩及炭质泥岩。
2024年综合开采放顶煤中的顶板控制(2篇)
2024年综合开采放顶煤中的顶板控制乌兰井田位于贺兰山北段煤田呼鲁斯太矿区的北端，井田内下二叠统山西组3#煤为井田内的特厚煤层，煤厚平均为9.95m。
煤层结构复杂，有夹矸2～18层，一般有1～10层夹矸，上部距顶板1m左右有一层高岭石泥岩，厚度在0.8m左右，分布范围广，沉积稳定。
煤层变异系数0.42，为较稳定煤层。
煤层顶板为粉、细砂岩，底板为砂岩。
煤层倾角平均24°。
1综合开采技术在3#煤层中的应用3#煤层为乌兰矿的主采煤层，占全部储量的42%，xx年11月～xx 年3月，该矿在33#煤层中进行综采放顶煤开采工业性试验，经有关专家组成的技术鉴定委员会鉴定，认为该项目技术达到了国内领先水平，可以有效地指导生产，并在国内类似条件的煤层中推广应用。
试验成功后，在3#煤层的开采方式主要采用综采放顶煤工艺。
截止xx年7月，走向推进已达3200m。
综放工作面的布置方式：工作面的两风巷沿煤层走向布置，沿底板掘进，采用矿用11#工字钢制作的梯形支架支护。
沿顶板布置一条顶板道，与工作面风巷内错一定距离。
工作面切眼沿底板布置，倾斜长度正常时为150m左右。
工作面采高2.4m（支架正常支撑高度）。
2综放工作面片帮冒顶原因分析综放工作面顶板，实际是支架上覆的顶煤，按顶板分类，应属破碎顶板。
3#煤层普氏硬度系数为0.6～1.2。
由于各种因素的作用和影响，工作面架前多次发生片帮冒顶，严重影响正常生产和安全，直接影响综放技术发挥优势和效益。
（1）煤岩层性质影响。
采煤工作面顶板破碎的根本原因是顶板为不稳定的煤岩层。
综放工作面的顶板是煤层，支架上覆顶煤本身的性质，是导致顶煤板破碎的重要因素之一。
乌兰井田3#煤层在不同的采区，其性质有所不同，从而使工作面顶板控制措施不同。
北翼及中部采区的5321工作面、5331工作面、5332工作面、5333工作面、5334工作面，由于煤层自身产状相对稳定，节理裂隙不发育，加之硬度较南翼采区煤层高，分析开采过程的煤壁及顶板控制，由于煤层自身原因造成片帮漏顶的情况只占10%左右，并且是在遇到很明显的地质构造（如断层、褶曲等）才发生片帮冒顶，使顶板难以控制。
矿山压力与岩层控制(2013版)
另外还包括岩体内水或气体压力，岩石遇水后因物理化学变化引起
的膨胀应力，温度引起的热应力和地形起伏导致的应力波动与变化等。 同时受岩体力学性质（强度、弹性模量、泊松比、流变性），岩体内断 裂和褶皱情况（性质、产状、密度等）分布，以及地层剥蚀等因素的影 响。
二、 原岩应力的分布规律
1、地壳是一个相对稳定的非稳定应力场
⑵巷道两帮出现较大压应力，周边中点最大，往深部发展逐渐恢复到 原岩应力。
⑶在巷道拐角处剪应力集中，集中程度随曲率增大而增大。
五、存在多孔时，孔周围应力分布
k
孔周边切向应力集中系数
4
3
2
k
1
4
0
3
-1
90° 60° 30°
2
1.7
0°
1
θ
0
r/a
D
B
3.26 θ
D
4.26γH
3.28γH
2.75γH
1、巷道地压：包括第二章矿山岩体的原岩应力及其重新分布、第 七章巷道矿压显现规律和第八章巷道维护原理和支护技术。
2、采场矿压：包括第三章采场顶板活动规律、第四章采场矿山压 力显现规律、第五章采场顶板支护方法、第六章采场岩层移动及其控制、 第九章厚煤层综放开采岩层控制、第十章浅埋煤层开采岩层控制和第十 二章非煤矿山岩层控制与边坡稳定等。
一、双向等压应力场内的圆形孔
1、无压圆孔
r v(1a r2 2)H(1a r2 2) v(1a r2 2)H(1a r2 2)
• 圆孔周边全处于压缩应力状态。
• 孔周边的最大应力集中系数为2，且与孔径的 大小无关，其它各处均与孔径大小有关。
• 若以应力变化5％为界，其影响圈（围岩）半
防治煤与瓦斯突出细则2019版
防治煤与瓦斯突出细则第一章总则第一条为加强防治煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出（以下简称突出）工作（以下简称防突工作），预防煤矿事故，保障从业人员生命安全，根据《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国矿山安全法》《煤矿安全规程》等，制定本细则。
第二条煤矿企业、煤矿和有关单位的防突工作，适用本细则。
第三条突出煤层是指在矿井井田范围内发生过突出或者经鉴定、认定有突出危险的煤层。
突出矿井是指在矿井开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。
第四条煤矿企业主要负责人、矿长是本单位防突工作的第一责任人。
有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置防突机构，建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。
突出矿井应当建立突出预警机制，逐步实现突出预兆、瓦斯和地质异常、采掘影响等多元信息的综合预警、快速响应和有效处理。
第五条有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当依据本细则，结合矿井开采条件，制定、实施区域和局部综合防突措施。
区域综合防突措施包括下列内容：（一）区域突出危险性预测；（二）区域防突措施；（三）区域防突措施效果检验；（四）区域验证。
局部综合防突措施包括下列内容：（一）工作面突出危险性预测；（二）工作面防突措施；（三）工作面防突措施效果检验；（四）安全防护措施。
突出矿井应当加强区域和局部（以下简称两个“四位一体”）综合防突措施实施过程的安全管理和质量管控，确保质量可靠、过程可溯。
第六条防突工作必须坚持“区域综合防突措施先行、局部综合防突措施补充”的原则，按照“一矿一策、一面一策”的要求，实现“先抽后建、先抽后掘、先抽后采、预抽达标”。
突出煤层必须采取两个“四位一体”综合防突措施，做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标，否则严禁采掘活动。
在采掘生产和综合防突措施实施过程中，发现有喷孔、顶钻等明显突出预兆或者发生突出的区域，必须采取或者继续执行区域防突措施。
第七条突出矿井发生突出的必须立即停产，并分析查找原因；在强化实施综合防突措施、消除突出隐患后，方可恢复生产。
巨厚煤层恒底式综放开采方法
巨厚煤层恒底式综放开采方法开采方法厚煤层分层恒底式上行顺序采煤法是将厚煤层划分为相当于中厚煤层的若干分层，各分层工作面依次沿煤层底板布置。
第一分层工作面的顶板是实体煤，该分层工作面回柱放顶或移架后，上覆煤层垮落下沉，经注水压实，重新胶结后成为具有一定稳定性和强度的再生煤体。
采完第一分层后，间隔一定时间，仍沿煤层底板在已垮落并胶结的煤体中重新布置工作面，此时第二分层工作面的顶板就是经过了一次垮落、破碎而又重新压实的煤体。
待第二分层回采完成后，滞后一定时间，再沿煤层底板布置第三分层工作面，以此类推，直至沿煤层底板将厚煤层全部采完。
各分层工作面可以采用炮采、普采或综采工艺，为加速破碎煤体胶结，在炮采和普采工作面回柱放顶时，往往对采空区进行注水；综采工作面可以通过在回风巷内预埋注水管向采空区注水。
一般适用条件该类工作面开采的共同特点是煤层松软，厚度变化大，易破碎，黏结性强，煤体冒落后，在上覆岩层重压及水或泥浆作用下，容易重新胶结，形成再生煤体，且煤层不易自燃，瓦斯含量不大的低瓦斯厚煤层。
该类工作面的顶板多为起伏不平，或软弱破碎，或是厚层坚硬砂岩。
采用倾斜分层下行垮落法开采时顶板极难控制，或煤壁片帮严重，冒顶事故多，或定分层放顶后经常出现大面积悬顶，垮落块度大，中分层开采时，大块矸石错动，造成采场局部矿压显现增大，加上周期来压影响，经常发生冒顶。
采空区充满冒落的松散煤体，在不能保证工作面推进速度时，采空区浮煤极易自燃。
瓦斯涌出量将成倍增加，由于整个煤体的松散破碎后释放的瓦斯涌入一个分层的采动空间。
因而在高瓦斯煤矿或高瓦斯区应注意防止瓦斯积聚。
该方法要求煤层条件严格，仅限于在能够形成再生煤体的煤层条件下使用。
我国一些煤矿在以上开采条件下采用了恒底式采煤法，在顶板管理、安全生产、回采巷道掘进和维护方面均获得了良好的经济技术效果，提高了机械化水平、采出率、单产和工效，降低了厚煤层灰分和坑木消耗。
应用实例开滦荆各庄矿在20世纪70年代~80年代进行过恒底分层上行采煤法的开采，8年间采用过炮采、高档普采和综采。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6、综放面矿压显现的基本规律
下分层综放具有以般开采的矿压显现规律，但 是显现程度有所减弱
7、综放面支架的合理工作阻力
支架的实际支护强度一般为200～380kPa。老 顶来压强度对支架受载的变化影响并不大，采放高度与 对支架受载影响也不大。
使用矿区
阳泉
架型
FD4400/16. 5/26
P0 /kN 540
Pt /kN 1433
Pm /kN 1704
支护强 动压系数 度/kPa 262 1.4
潞安
平顶山
ZFD4000/17 /33
FD4400/16/ 26
1237
1800
1784
2040
2059
2232
233
385
1.15
1.3
阜新
BYC4000/16 /28
358
1011
1360
200
1.23
7、综放面支架的合理工作阻力
弹性状态
弹性状态
原始状态区
压缩变形区
拉剪破裂区
散体冒放区
图9－6
顶煤分区图
4、影响顶煤冒放性的因素
顶煤冒放性是指顶煤冒落与放出的难易程度， 通常从顶煤冒落形态，顶煤放出特性（冒落块度等） 两方面衡量。 影响顶煤冒放性的主要因素包括：煤体强度、 煤体裂隙分布、顶煤厚度、顶煤夹矸情况、开采深
度、顶板岩性、工作面长度、支架型式和开采工艺 等。
4、影响顶煤冒放性的因素
煤体强度的影响
顶煤硬度 坚硬煤层 f3 中硬煤层 f=1~3 软煤层 f<1.0
冒落角/ <60 60~80 >90
冒落块度/m 1.0左右，甚至大 于1.0 0.3~0.6，少数 达1.0 0.2~0.3
冒放性 差 较好 好
4、影响顶煤冒放性的因素
煤体裂隙分布的影响
为我国煤炭开采技术近20年来取得的标志性成果之一。 我国综放开采工作面产量纪录：1990年14万t/月； 1998年500万t/a；2002年600万t/a；2007年大 同塔山矿最高日产5万t/d。 我国综放采在煤与瓦斯突出、煤与顶板“两硬”、 大倾角、煤顶底“三软”等难采厚煤层取的突破和推广 应用。
6、综放面矿压显现的基本规律
支承压力分布
放顶煤开采支承压力分布范围大，峰值点前移。支 承压力集中系数没有显著变化。
图9-13
6、综放面矿压显现的基本规律
支架载荷
放顶煤工作面载荷并不因采高加大而增加。 放顶煤工作面仍有周期来压现象，但不明显，初次 来压强度也不大。
端头和两巷压力
放顶煤工作面端头和两巷压力并不大，虽然由于一 次采高增加引起支承压力增加，但是，由于一次采全厚， 回采巷道的矿压显现比分层多次开采缓和。
6、综放面矿压显现的基本规律
支架前柱工作阻力大于后柱工作阻力
放顶煤工作面综放支架前柱的工作阻力普遍大于后 柱，一般为10%～15％，最高的可达到37%。 受放煤工序的影响，支架后立柱在放煤后有相当比 例的呈现阻力下降，甚至将为零，造成支架支护强度下 降，稳定性和可靠性降低。 对于软煤而言，顶煤破碎和放出较充分，支架顶梁 后部上方的顶煤较少，因此相对硬煤而言，支架前柱工 作阻力大于后柱工作阻力这一特点表现得更加明显。同 时，支架承受冒落煤矸冲击造成的动载荷影响明显。
夹矸的影响
大于0.4m厚的夹矸多呈大块状冒落，冒落后有时堵 塞放煤口，使其上的顶煤无法放出。另外顶煤中的厚层 夹矸会起到悬臂支托上部顶煤的作用，以至使上部顶煤 无法及时冒落，最后冒落在采空区无法回收。
图9-10
5、综放采场支架与围岩力学系统模型
综放开采支架上方存在一层破 碎的、强度低的顶煤。
图9-12
1、什么是放顶煤开采？
综放液压支架
1、什么是放顶煤开采？
综放液压支架
2、放顶煤开采的发展历史？
放顶煤开采于20世纪60年代始于欧洲，当时主要
用于边角煤和煤柱开采，在法国布朗齐矿创最高月产 4.96万t；1982年引入我国，1990年后迅速发展，在
我国获得了巨大发展，取得了举世瞩目的成绩，已经成
9 厚煤层综放开采岩层控制
9.1 顶煤破碎机理与运移规律
9.2 放顶煤开采矿山压力显现的基本规律
9.3 顶煤放出的散体介质流理论
1、什么是放顶煤开采？
放顶煤开采是一种厚煤层采煤方法，这种方法在厚
煤层底部布置一个长壁工作面，用常规方法开采支架下 方底煤，利用矿山压力作用或辅以松动预爆破等方法，
使支架上方的顶煤破碎成散体后，由支架尾部的放煤口
3、顶煤的破坏过程？
顶煤进入煤壁前方支承压力增压区后采 动裂隙开始产生；
随工作面推进，顶板回转下沉和约束条 件减弱，顶煤采动裂隙进一步发展； 顶煤进入支架上方后，将逐渐冒落，并 堆积在支架掩护梁上，形成散体。
图9-6
中硬顶煤裂隙发育过程实测结果
3、顶煤的破坏过程？
C 稳压区 B 增压区前部 B 增压区后部 +A 减压区+支 支架顶梁后 架顶梁 应变软化— —流动状态 散体状态
裂隙密度大，顶煤快度小，易于冒放。 顶煤有平行工作面裂隙容易冒落；顶煤有多组裂隙， 有利于改善顶煤的冒放性。
图9-9
4、影响顶煤冒放性的因素
顶煤厚度的影响 放顶煤开采有一个合理的顶煤厚度。 一般合理顶煤厚度2～10m。 硬煤层不应超过6m。 顶煤太薄会混矸，顶煤太厚会使顶煤回收率降低。
4、影响顶煤冒放性的因素
见书P277-278
图9-14
放出，经由工作面后部刮板输送机将放出的顶煤运出工 作面。
放顶煤面一般支架下部采高2~3m，在一些特厚煤
层，机采高度达3.5~4.5m。 如果放顶煤开采工作面使用放顶煤液压支架，就叫
综合机械化放顶煤开采，简称综放开采，这样的采煤工
作面叫综放工作面。
1、什么是放顶煤开采？
综合机械化放顶煤开采（综放开采）示意图