矿山压力与岩层控制的课程设计
矿山压力与岩层控制(中矿版)教案93 浅埋煤层采场支护
4.3 浅埋煤层采场支护4.3.1 浅埋煤层采场的支架围岩动态作用关系采场支护是顶板控制基本手段，确定合理支护阻力是顶板支护的关键参数。
确定合理的支护阻力，首先必须根据顶板结构的稳定性研究支架与围岩的相互作用关系，以便确定最危险状态下的顶板压力。
根据浅埋煤层采场周期来压的结构分析，顶板主要有“短砌体梁”和“台阶岩梁”两种结构形状。
两种结构都属于滑落失稳类型，支架主要承受结构失稳形成的压力，最危险状态的载荷可以说是“给定”的，支架工作处于“给定失稳载荷”状态。
必须提供必要的支护力才能维持顶板结构稳定，即由支架和顶板结构共同作用来平衡顶板的滑落失稳力、维持顶板结构的稳定性。
由上一节关于合理的顶板结构支护力的分析可知（图4-13、图4-14），虽然浅埋煤层工作面支架处于“给定失稳载荷”状态，但控制顶板结构稳定所需的支护阻力不是恒定值，而是随岩块的回转运动而变化的。
此外，在顶板切落运动过程中，关键块上的载荷层作用于关键块上的载荷不是上方岩柱的静态重量，存在载荷传递效应。
必须提供足够的支护阻力控制顶板的初始切落运动，才能防止顶板结构的进一步恶化所引起的失稳载荷增大，达到以最小的支护阻力控制顶板的目的，这就是浅埋煤层周期来压期间的“支架—围岩”动态作用关系。
4.3.2 合理支护阻力的确定下面首先以“短砌体梁”结构为例，说明支护阻力的确定方法。
浅埋煤层工作面周期来压时顶板最危险的状态如图4-15所示，工作面支架的支护阻力P m 由直接顶岩柱重量W 和老顶滑落失稳所传递的压力R D 组成：DD m R g h b l R W P +=+=∑ρk（4-19）图4-15 “短砌体梁”结构的“支架—围岩”关系老顶结构滑落失稳作用于支架的压力为：bR R =D代入（10-17）可得：111111D )2(cos sin 24cos 2sin 3)sin 1(4bP i i i R -+---≥θθθθθ （4-20）周期来压期间老顶关键块上载荷层的计算仍然借鉴太沙基岩土压力计算原理，顶板载荷P 1的构成如图4-16所示。
矿山压力与岩层控制课程设计
北京某大学《矿山压力与岩层控制》课程设计某矿综采工作面顶板控制（支护）初步设计小组成员：学院：安全工程学院专业班级：专业课程：矿山压力与岩层控制指导教师：2016 年1 月3日目录基础资料-----------------------------------------------------------2一、工作面条件-------------------------------------------------2二、设计内容---------------------------------------------------2第一章顶板的分级--------------------------------------------------3一、直接顶的分级------------------------------------------------3二、老顶的分级--------------------------------------------------31.老顶上的初次断裂步距----------------------------------------42.老顶分级----------------------------------------------------5 第二章支架选型----------------------------------------------------6一、支架高度----------------------------------------------------61.确定支架最大、最小高度--------------------------------------7二、支架工作阻力与初撑力确定----------------------------------81.合理支护强度------------------------------------------------82.支架额定阻力------------------------------------------------83.支柱的初撑力------------------------------------------------8三、支架类型确定---------------------------------------------- 9小结---------------------------------------------------------------10参考资料-----------------------------------------------------------11基础资料一、工作面条件所采煤层为近水平煤层，某综采工作面面长200米，煤层情况和围岩条件详见表1，工作面内无断层，水文条件简单。
矿山压力与岩层控制教学设计
矿山压力与岩层控制教学设计矿山开采过程中，岩层是一个十分关键的环节。
如果岩层的控制不得当，将会给矿山生产过程带来严重的损失。
因此，岩层控制成为了矿业工作者需要掌握的一门重要技能。
本文将从矿山压力和岩层控制两个角度出发，介绍一种矿山压力与岩层控制的教学设计。
矿山压力矿山开采过程中，矿山压力是一个重要的因素。
矿山压力分为两种情况，一种是地壳应力引起的压力，一种是矿山营业工序过程中形成的压力。
因此，需要对矿山的压力进行详细的了解，并掌握如何对其进行测量。
在教学中，可以首先从理论知识出发，介绍矿山压力的概念、分类及特点。
然后，引导学生进行实际测量操作。
可以选择在现场进行，或者在实验室中进行。
无论哪种方式，都需要对测量结果进行详细的分析和解读。
岩层控制岩层控制包括多个方面，如支护结构的选择、矿山开采方式、岩层断裂的处理等。
其中，岩层支护是岩层控制的重要环节。
在授课中，可以先介绍支护结构的种类，如矿山锚杆支护、锚喷支护、矿山加筋锚喷支护等。
然后，引导学生进行支护结构的设计和实际操作。
此外，在设计支护结构时，需要考虑到岩层断裂、地质杂事等不同情况。
因此，可以组织学生进行岩层控制的情景模拟，以便使学生在实践中掌握岩层控制技能。
教学设计为了使学生更好地掌握以上两个方面的知识和技能，可以设计教学实验组合，形成综合教学。
具体方式如下：1.分别对矿山压力测量和岩层支护进行理论授课。
对于前者，重点介绍矿山压力的概念、分类及特点；对于后者，重点介绍支护结构的种类、设计方法及其特点。
2.进行实验操作。
对于矿山压力测量，可以选择在现场进行实习，让学生亲身感受到矿山压力的实际情况。
对于岩层支护，可以选择在实验室中进行设计与实践操作。
通过这些操作，可以使学生更加深入地了解矿山压力和岩层支护的操作，同时掌握矿山的实际应用技能。
3.进行完整的岩层控制情景模拟。
将矿山压力和岩层支护联系起来，设计一个完整的岩层控制情景模拟，以让学生掌握在实践中进行综合能力的解决方法。
矿山压力及岩层控制PPT学习教案
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四、矿山压力与矿山压力显现的关系
1、矿山压力的存在是绝对的，而显现是相对的。 2、压力显现强烈的部位不一定是压力高峰的位置， 但对某一点是相关的（例:煤壁前方值承压力与下沉 两关系）。
五、关于支护的作用问题
支架的作用在于帮助围岩稳定，把矿山压力显现 控制在要求的范围内。
锚固增加围岩内聚力，提高承载能力， 维护围岩稳定的支护类型可 锚缩喷性控支制架围允 侧岩许向变围力形岩，程有改度一变，定受保变力持形状围，态岩依 ，稳靠 提定支 高。架 承提 载供 能给 力围 。岩
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（一）巷道围岩运动的相对性
由于围岩承受的压力大小、自身强度、受力状况等不同，运动 的发展程度也不相同。
1、开采深度越浅，与采深有关的支承压力越大。
150~200m以后，出现明显的塑性变形与破坏。 100~150m以上岩体处于弹性状态，变形比较小，运动相对不明显。
2、围岩的变形能力还与围岩强度有关。
通过假设支架，增加σ3，则需要的支护反力为：
3 1(1 sin ) 2 cos 1 sin
或：RT K H (1 sin) 2 cos 1 sin
三、矿压显现的相对性 由于围岩的运动受压力的大小、方向、边界以及
自身的强度极限等限制，加之支架对围岩运动的抵抗， 矿压显现不可能在任何压力存在的条件下显现出来， 即是相对的。
例: 两帮岩体力学参数为：ψ=25° ， C=3MPa，k=2.5 ，γ=25kN/m3 ，
则：
H 2C cos
就是说：在采深小于150m时，不支护巷道两帮不会破坏。
(1 sin) K
H 23106 cos25 15（0 米） (1 sin 25) 2.5 25103
矿山压力与岩层控制的课程设计
目录摘要 (3)1 课程设计的目的 (3)2 对采场矿山压力影响因素的探讨 (3)2.1 生产条件对采场矿山压力的影响 (4)2.2 生产工艺过程对顶板下沉速度上的影响 (4)2.3工作面推进速度对矿山压力的影响 (4)2.4 开采深度对矿山压力的影响 (4)2.5 支护材料及顶板管理方法对矿山压力的影响 (5)3 矿山压力的各种控制措施 (5)3.1 支架和围岩的相互关系 (5)3.2 巷道矿压控制方法及原理 (6)3.3 冲击地压压及其控制 (6)4 结论 (6)参考文献 (7)正文摘要：通过对采场矿山压力呈现规律的研究,总结了对采场矿山压力的6种影响因素:自然条件的影响、开采深度的影响、生产条件对采场矿山压力的影响、工作面推进速度的影响、支护材料及顶板管理方法对矿山压力的影响、采空区处理方式对采场压力产生的影响。
掌握对采场矿山压力的影响因素,对控制顶板具有非常大的意义。
介绍了对采场矿山压力假说的探讨,提出了对软顶板、厚煤层顶板管理的建议。
关键词：矿山压力控制研究1课程设计的目的《矿山压力与岩层控制课程设计》是安全专业主干的课程的一个重要事件环节。
通过课程设计使学生了解和掌握矿山压力与岩层控制的研究方法，加深对课程知识的理解，为以后得毕业设计及矿压理论研究奠定基础，使学生具备运用该方法解决安全工程实际问题的能力。
2 对采场矿山压力的影响2.1 生产条件对采场矿山压力的影响采面矿山压力与采高控顶距的关系。
直接顶下沉量应符合或接近于岩层整体移动曲线。
由于L远大于S0,因此岩层移动曲线可近似于直线,控顶距为R处的顶板下沉量SR与岩层最终下沉关系值为:SR/R=S0/L,因此: SR = S0/L×R,SR=1/L×[(kp -kp’)/ (kp -1)]×m×R,令:1/L×[(kp -kp’)/ (kp -1)]=η,则S=ηmR。
因此,回采工作面顶板下沉量决定于采高和控顶距R的大小。
《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。
《矿山压力及岩层控制》教学大纲
《矿⼭压⼒及岩层控制》教学⼤纲《矿⼭压⼒及岩层控制》教学⽂件⼀、课程⼤纲（⼀）⼤纲说明1.课程的任务本课程是煤矿开采技术专业的⼀门重要的必修课。
《矿⼭压⼒及岩层控制》主要介绍了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本知识。
通过本课程的学习使学⽣对矿⼭压⼒的产⽣及应采取的控制措施有⼀个较为全⾯的了解，为学⽣以后的⽣产实践奠定较为全⾯⽽扎实的理论基础。
2.课程的教学基本要求以矿⼭压⼒基本概念的讲解为前体，突出矿压与岩层控制的具体应⽤。
将课程模块化分为采煤⼯作⾯和掘进⼯作⾯，每⼀部分均简要阐述原理，⽽后重点分析⼯作⾯的矿⼭压⼒显现规律，最终落脚于矿⼭压⼒的控制。
3.教学⽅法和教学形式本课程采⽤远程教学和⾯授辅导相结合的⽅式开展教学。
远程教学包括学⽣收看⽹上的IP课件和⽹上教学辅导等教学形式；⾯授辅导考虑学⽣在职和成⼈的特点和需求，在业余时间进⾏有针对性的学习指导。
（⼆）媒体使⽤和教学过程建议1.课程教学总时数和学分本课程3学分，共24学时，开设于第三学期。
2.教学媒体（1）⽂字教材⽂字教材采⽤《矿⼭压⼒与岩层控制》，主编：蒋⾦泉。
中国矿业⼤学出版社（2007年11⽉版）。
（2）压缩流媒体（IP）课件针对课程教学内容中的重点、难点，录制系统讲解的视频课件。
IP课件总学时为24学时。
3.教学环节（1）⾯授辅导与⾃学⾯授辅导依据教学⼤纲，密切配合IP课件和教学辅导资源，采⽤重点讲解、专题讨论、答疑等⽅式，通过解题思路分析和基本⽅法训练，培养学⽣分析问题和解决问题的能⼒。
（2）考试成绩本课程采⽤形成性考核和终结性考核相结合的⽅式。
形成性考核包括3次（最少）平时作业，平时作业成绩占学期总成绩的50%。
终结性考核即期末考试，期末考试成绩占学期总成绩的50%。
课程总成绩按百分制记分，60分为合格。
4.学时分配（三）教学内容和教学要求1.绪论（2学时）（1）了解矿⼭压⼒及其控制的基本概念和学习本课程的意义。
矿山压力与岩层控制1
《矿山压力与岩层控制》课程教学大纲课程中文名称：矿山压力与岩层控制课程英文名称：Mine Pressure and Strata control课程类别：专业基础课课程归属单位：河南理工大学万方科技学院制定时间：2013年3月18日一、课程的性质、任1. 课程设置的性质、任务《矿山压力及岩层控制》是研究煤矿开采过程中矿山压力分布及其显现规律，探讨矿山压力控制措施和控制方法的一门工程技术学科，是采矿工程专业学生的主要专业课，也是其它井下工程类专业的专业基础课程。
通过对本门课程的学习，要求对煤矿中采场和采区巷道周围煤(岩)体内矿山压力分布及其显现有比较完整的认识和了解，基本掌握控制采场和井下巷道矿山压力的方法和措施。
结合实验课和实践性教学，使学生得到有关研究和解决煤矿生产现场矿山压力问题基本技能的训练。
2. 通过教学达到下列基本要求通过本课程的教学，一方面使学生掌握有关矿山压力及其控制的基本概念、巷道围岩变形、应力、破坏的分布规律、采场周围的应力分布状态、采场顶底板的变形破坏规律、工作面来压规律及确定方法、巷道与采场的围岩控制理论与控制方法、煤矿动压现象、矿山压力测试技术；另一方面使学生达到能够根据具体条件，进行采场和巷道围岩控制设计、解决有关矿山压力控制方面问题的能力。
3. 专业和学时数采矿工程专业、矿井通风与安全专业、岩土工程专业，共56学时4. 与其它课程的关系⑴ 《煤矿地质学》、《矿山岩体力学》、《煤矿通风与安全》、《采掘机械》在本课程之前教授；⑵ 本课程应在《开采方法》、《井巷工程》之前或同时讲授；5. 教材与参考资料(1)《矿山压力与岩层控制》蒋金泉王国际等编(2)《矿山压力及岩层控制》钱鸣高、石平五等编(3)《矿山压力及岩层控制》姜福兴等编(4)《矿压测控技术》阎海鹏张公开编6、教学方法本课程以课堂讲授为主，部分内容配合实验课程和实践性教学环节进行，并辅以课外作业，课堂答疑等形式进行。
矿山压力与岩层控制
象。
•
粘性流动——蠕变后卸载，部分变形不能恢复的现象。
矿山压力与岩层控制
•
•
与岩石类别有关（粘土矿物岩石蠕变显著）
•
岩石蠕变
•
• 段）
与应力大小有关（高应力蠕变明显，超过极限
应力，蠕变进入不稳定阶
•
蠕变试验：时间长；
•
测量要求精度高（用千分表）；
•
载荷恒定。
•
•
研究蠕变的意义：了解岩石的长时强度。
矿物：存在地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。 结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结合的情况。
(结晶、胶结)
构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
（节理、裂隙、空隙、边界、缺陷）
矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。
矿山压力与岩层控制
要确保试验岩样的天然状态。 岩样应具有一定的代表性。 钻孔采样时应尽量垂直于层面打孔，偏斜角不大于0.5°。 采取的岩(煤)块规格大体为长×宽×高=20×20×15cm。 上下端面的不平整度不大于0.1mm，上下端面的直径差不大于0.2mm。 试件端面垂直于试件轴的偏差不大于0.001rad。 圆柱形试件：φ4.8－5.2cm ，高H=（2－2.5)φ 长方体试件：边长L= 4.8－5.2cm , 高H=（2－2.5)L
•理想塑性
•具有应变硬化的塑性
矿山压力与岩层控制
••3、一般岩石的变形： • • 瞬时弹性变形 • • 后效弹性变形 • • 塑性变形
• • 岩石与其它金属及晶体矿物不同，因其有节理、裂隙存在，在应 力不高阶段，内部结构即有破坏，在产生弹性变形的同时，产生塑性 变形。
矿山压力及岩层控制
第一讲：绪论
矿山压力的基本概念
矿山压力： 采动 采场、巷、硐支护物 力
矿压显现： 力学现象
矿山压力限制： 减轻、调整、利用、变更的方法
矿山压力对煤矿开采的意义
• 生态环境爱护 • 保证平安和正常生产 • 削减资源损失 • 改善开采技术 • 提高经济效益
矿压的探讨方法
• 现场实测 • 理论分析 • 物理模拟 • 数值模拟 • 工程类比
总结
原岩应力分布规律
• 三个规律 顶板活动规律
矿压显现规律 回采工作面支架与围岩的作用原理
• 两个原理
巷道支护与围岩的作用原理
• 一个方法 岩层限制方法
矿山压力及岩层限制
其次讲：原岩应力分布规律
本章介绍
• 原岩应力 • “孔”四周的应力分布 • 围岩极限平衡 • 支撑压力及其分布
原岩应力
原岩体：地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体。 原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的自然应力。
几层围岩性质相近的岩层。 老 顶----位于煤层或干脆顶之上厚
而坚硬的岩层（基本顶）。 2.顶板
干脆底----位于煤层之下的岩层（古土 壤）。
回采工作空间类型（依据采空区处理方法不同划分）
（a）完整空间---刀柱法或留煤柱开采； （b）自由弯曲空间---顶板缓慢下沉法（顶板塑性大）； （c）充填空间---充填法； （d）垮落空间---完全垮落法；
2.板式结构——将顶板视为一个板或经断层裂隙切割后多块板相互咬合组 成的板，按板式结构承载变形及强度理论分析顶板破坏现象。
3.顶板结构端部支撑条件： 固定支座——顶板被岩层夹持，为断裂，无自由端。 简支梁支座——顶板端部断裂或埋深较浅。（可转动）
矿山压力与岩层控制教学大纲
《矿山压力与岩层控制》课程教学大纲（理论课程）一课程说明1.课程基本情况课程名称：矿山压力与岩层控制英文名称：mining pressure and strata control课程编号：3211215开课专业：采矿工程开课学期：6学分/周学时：3/4课程类型：专业主干课2．课程性质本课程有关采矿工程学科核心理论与关键技术，是采矿工程专业的专业主干课之一；任务在于使学生掌握矿山压力的基本概念、基本理论和研究方法，为学生今后在矿山工作奠定基础。
3．本课程的教学目的和任务本课程是以研究采场及采准巷道在煤矿开采过程中所形成的矿山压力及其显现规律为中心，掌握矿山压力控制技术为目的的课程。
其任务是在学习了数学和力学课程的基础上，配合开采方法，重点讲授采场覆岩活动及其分析，采场矿压显现基本规律和采场矿压控制原理及方法，主要介绍采准巷道矿压研究方法。
通过课程学习、实验、生产实习等教学环节，使学生掌握采场和采区巷道矿压及其控制的基本知识和基本理论深入了解采煤工艺选择、巷道布置和维护方法等基本原理，为在校期间的毕业设计和毕业后从事科研、设计及煤矿技术管理工作打基础。
4．本课程与相关课程的关系、教材体系特点及具体要求开设本课程前，应先学习《材料力学》、《弹性力学》、《煤矿地质学》、《岩石力学》等课程并具有一定的煤矿知识，已开《煤矿开采学》和《井巷工程》课程和进行现场实习。
5．教学时数及课时分配二教材及主要参考书教材：钱鸣高，石平五，许家林编著，《矿山压力与岩层控制》，中国矿业大学出版社，2010。
主要参考书：钱鸣高，缪协兴等编著，《岩层控制的关键层理论》，中国矿业大学出版社，2000年。
马念杰，侯朝炯编著，《采准巷道矿压理论及应用》，煤炭工业出版社，1995年。
陈炎光，钱鸣高编著，《中国煤矿采场围岩控制》，中国矿业大学出版社，1994。
三教学方法和教学手段说明采用多媒体与板书、理论与实践相结合的教学方法。
四成绩考核办法期末考试以闭卷形式进行，占80%，平时作业和课堂考勤占10%，期中考试占20%。
矿山压力与岩层控制课件
RT RB
2 -- 恒阻支柱
1 -- 增阻支柱
R0
εΔh
0
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➢矿压与矿压显现的辩证关系
矿压的存在是绝对的，而显现是相对的，有条件的。 压力显现强烈的部位不一定是压力高峰的位置。
图中所示，在A处顶板下沉量比B处大，但支承压力高峰却是在B处。
2021/7/21
Kmaγ x H
B
A
(a)
（3）采空区处理方法
采用强制放顶减小岩梁厚度，可减小运动步距（c值、 b 值）。采空区充 填减小岩梁运动空间，可使其运动不明显。
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2.3上覆岩层在推进方向上的运动规律
初次运动阶段
从岩层由开切眼开始悬落,到对工作面有明显影响的一、二 个传递岩梁第一次断裂运动结束为止。
2021/7/21
C
B
1 2
A (b)
D
C
BA
(c)
2 采场上覆岩层运动和发展的基本规律 2.1上覆岩层运动和破坏的基本形式
（1）弯拉破坏的运动形式
mi
h
li
lo
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(2)剪（切）断破坏的运动形式
岩层悬露后产生很小的弯曲变形，
悬露岩层端部开裂→在岩层中部未开
lo
裂（或开裂很少）的情况下，突发性
整体切断跨落。
c—岩梁的周期来压步距，m； a—岩梁的显著运动步距，m； b—岩梁的相对稳定步距，m。
一般情况下，周期来压步距为初次来压步距的0.5-0.25倍。
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各次周期来压步距并非都完全相等，而是呈一大一小的周期性变化。这个 变化将随来压次数的增加，差值愈来愈小。
采动后，在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现 出来的矿山压力现象，称为“矿山压力显现”。
《矿山压力及岩层控制》教案
《矿山压力及岩层控制》教案教案：矿山压力及岩层控制一、教学目标：1.了解矿山压力对矿山岩层稳定性的影响；2.掌握矿山压力的测量和岩层控制的方法；3.初步了解矿山压力及岩层控制的相关理论知识。
二、教学内容：1.矿山压力的概念和类型；2.矿山压力测量的方法；3.岩层控制的方法和措施；4.矿山压力及岩层控制理论知识的介绍。
三、教学过程：第一节：矿山压力的概念和类型（20分钟）1.引入矿山压力的概念和意义；2.介绍矿山压力的分类和影响因素；3.讲解不同类型矿山压力的特点和应对方法。
第二节：矿山压力测量的方法（30分钟）1.介绍矿山压力测量的基本原理；2.教学矿山压力测量的仪器和设备；3.演示如何进行矿山压力测量。
第三节：岩层控制的方法和措施（40分钟）1.介绍岩层控制的基本原理；2.讲解岩层控制方法：预应力锚杆支护、钢支架支护等；3.介绍岩层控制措施：控制岩层索敌、防治岩爆等。
第四节：矿山压力及岩层控制理论知识介绍（50分钟）1.介绍矿山压力与岩层控制的相关理论知识；3.总结矿山压力及岩层控制的关键要点。
四、教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解和演示，向学生传授相关知识；2.实践法：通过实际操作和测量，让学生亲自实践并掌握操作技巧；3.讨论法：通过提问和讨论，激发学生的思考和学习兴趣；4.案例分析法：通过研究实际案例，让学生掌握解决问题的方法和技巧。
五、教学评估：1.课堂小测：通过选择题和简答题考察学生对于矿山压力及岩层控制的基本概念和方法的掌握程度；2.论文写作：布置论文写作任务，要求学生选择一个实际的矿山压力及岩层控制问题进行研究，并撰写一篇2000字以上的论文。
六、教学资源：1.教材：《矿山压力及岩层控制》教材；2.仪器设备：矿山压力测量仪器、岩层控制设备；3.多媒体：投影仪、电脑、PPT等。
七、教学反思：通过本次教学，学生可以初步了解矿山压力对矿山岩层稳定性的影响，掌握矿山压力的测量和岩层控制的方法，并了解矿山压力及岩层控制的相关理论知识。
矿山压力课程设计
中国矿业大学矿业工程学院矿山压力与岩层控制课程设计姓名：班级学号：指导老师：吴锋锋目录矿山压力与岩层控制课程设计1 课程设计的目的《矿山压力与岩层控制课程设计》是《矿山压力与岩层控制》采矿专业主干课程的一个重要实践环节。
通过课程设计使学生了解和掌握矿山压力与岩层控制的研究方法，加深对课程知识的理解，为以后的毕业设计及矿压理论研究奠定基础，使学生具备运用该方法解决采矿工程实际问题的能力。
2 课程设计的内容结合某一给定回采工作面的地质及生产技术条件，设计完成以下内容，并配有必要的图表。
2）依据覆岩岩性特征，采用力学分析计算直接顶初次垮落步距，老顶初次断裂步距，老顶周期来压步距；3）结合三铰拱平衡理论，计算上覆岩层“三带”中垮落带高度；4）依据液压支架选型原则及步骤，考虑大采高综采、综采放顶煤（采煤机割煤高度）开采2种条件，分别计算顶板压力大小，进行液压支架工作的合理选型，画出支架简图；5）假定回采巷道选用锚网支护，理论计算确定锚杆的型号、间排距及支护方案简图。
3 课程设计资料工作面地质条件某综采工作面井下位置西为东四辅撤运输巷，北为正在掘进的另一工作面，南为另一工作面采空区，东为矿界，工作面之间留有60m的煤柱。
所采煤层为3#煤层，煤体黑色，条带状结构，中部夹厚泥岩，赋存稳定，变异系数为%，可采指数为。
煤的容重m3，煤质普氏硬度1~2，盖山厚度292~480m。
煤层底板标高488~624m，地面标高 780~1104m。
工作面所采煤层厚度~，平均，煤层倾角为1~14o，平均5°。
工业储量，可采储量6246165t。
依据该工作面钻孔数据，煤层上方伪顶为黑色炭质泥岩，层厚为；直接顶为灰黑色层理发育的砂质泥岩，层厚；老顶为浅灰色的坚硬中粒砂岩，成份以石英，长石为主，层厚；直接底为灰黑色砂质泥岩，中厚层状，有斜节理，含云母碎片，中夹薄层细砂岩，层厚；老底为黑灰色泥岩，有节理，质不坚硬，局部夹薄层状砂泥岩、粉砂岩，层厚。
矿山压力与岩层控制
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七、关于支护的作用问题
支架的作用在于帮助围岩稳定，把矿山压力显现控制 在要求的范围内。
锚固增加围岩内聚力，提高 承载能力， 锚喷 持围岩稳定。 控制围岩变形程度，保 维护围岩稳定的支护类 型 依靠支架提供给围岩 允许围岩有一定变形， 可缩性支架 ，提高承载能力。 侧向力，改变受力状态
2.三个规律、两个原理； 3.研究矿山压力对矿山开采的意义。
34
几个问题： 1.你对矿压这门课是怎么看待的（怎么理 解的）？它在矿山中的作用，知道多少？
2.你希望矿压这门课怎么上？
3.作为大三学生，你为以后工作都做了哪 些准备（专业课知识方面）？
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15
五、矿山压力显现
1、矿山压力显现的概念及显现的基本形式 (1)、矿山压力显现的概念 矿山压力显现——由于矿山压力作用，开采空间围岩体及 支护物产生的各种力学现象。 (2) 矿山压力显现的基本形式
两帮运动 围岩运动顶板运动 底板运动 显现的形式 支架承受载荷的增减 支架受力支架变形（活柱下缩） 支架压折
和各种人工支撑物产生的种种力学现象，简称“矿压显 现
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5、矿山压力控制—为使采矿工作正常、安全进行所
采取的各种减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的方 法。
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四、矿山压力的来源
采动前原岩中已存应力是矿山压力产生的根源。 原岩中各点主应力的大小、方向、垂直应力与水平 应力之间的比值等决定了采动后围岩应力重新分布的 规律。 采动前原岩中各点的应力，其主要来源有： (1) 覆盖岩层的重力； (2) 构造运动的作用力； (3) 岩体膨胀的作用力，包括岩体因温度升高或遇 水膨胀而产生的力等。
2、掌握二个原理 工作面支架与围岩相互作用原理 巷道支架与围岩相互作用原理 3、掌握一套方法 ： 矿压控制方法
矿山压力与岩层控制.
事故 原因 调查 处理
不能忘却的沉痛：近年重大矿难事故汇览
· 2005年2月，辽宁孙家湾煤矿特大瓦斯爆炸事故 遇 难 经 过 214人。（直接经济损失4968.9万元） 事故发生地点在孙家湾煤矿3316外风道掘进工作面，2月14日白班，孙家湾煤矿正常作业， 到14时50分，3316外风道掘进工作面突然发生矿震，地面瓦斯通风检测突然没有显示。据当 时地面有关人员介绍，14时50分有明显矿震感觉，到15时03分，井下242采面工人宁海涛在 井下汇报说，242面有反风，之后，井下－357调度汇报，－357大巷全是烟。由于冲击地压 造成3316风道外段大量瓦斯异常涌出，3316风道里段掘进工作面局部停风造成瓦斯积聚、瓦 斯浓度达到爆炸界限；工人违章带电检修临时配电点的照明信号综合保护装置，产生电火花 而引起瓦斯爆炸。
事 故 原 因 调 查 处 理
不能忘疆阜康神龙煤矿特别特大瓦斯爆炸事故 遇 难 经 过 事 故 原 因 调 查 处 理 83人 7月8日有迹象表明该矿井下瓦斯浓度大幅超标，而在事故发生前的3～4个 小时，井下瓦斯浓度已高达2％～3％（正常浓度应低于1％），但矿方始终 未采取应急措施，7月11日凌晨4时左右爆炸发生。 煤矿企业的安全主题责任不落实；一些地方的领导“安全第一”的责任意 识不强，落实安全生产的态度不坚决、措施不得力；少数煤矿安全生产监 察监管工作人员工作不力；阜康神龙煤矿的矿主胆敢铤而走险，不顾80多 名矿工的生命安全，违规违法生产。 组成组长为国家安全生产监督管理总局局长李毅中，并由新疆主要领导参 加的调查组；全力展开搜救工作；妥善安置伤员；新疆严厉打击煤矿违法 违规行为 消除事故隐患；全区通报阜康矿难，自治区主席向遇难者表示哀 悼；检察院以涉嫌重大劳动安全事故罪，批准逮捕阜康神龙矿难5名责任人； 与遇难者家属达成赔偿协议，遇难者得到妥善安置。
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目录
摘要 (3)
1 课程设计的目的 (3)
2 对采场矿山压力影响因素的探讨 (3)
2.1 生产条件对采场矿山压力的影响 (4)
2.2 生产工艺过程对顶板下沉速度上的影响 (4)
2.3工作面推进速度对矿山压力的影响 (4)
2.4 开采深度对矿山压力的影响 (4)
2.5 支护材料及顶板管理方法对矿山压力的影响 (5)
3 矿山压力的各种控制措施 (5)
3.1 支架和围岩的相互关系 (5)
3.2 巷道矿压控制方法及原理 (6)
3.3 冲击地压压及其控制 (6)
4 结论 (6)
参考文献 (7)
正文
摘要：通过对采场矿山压力呈现规律的研究,总结了对采场矿山压力的6种影响因素:自然条件的影响、开采深度的影响、生产条件对采场矿山压力的影响、工作面推进速度的影响、支护材料及顶板管理方法对矿山压力的影响、采空区处理方式对采场压力产生的影响。
掌握对采场矿山压力的影响因素,对控制顶板具有非常大的意义。
介绍了对采场矿山压力假说的探讨,提出了对软顶板、厚煤层顶板管理的建议。
关键词：矿山压力控制研究
1课程设计的目的
《矿山压力与岩层控制课程设计》是安全专业主干的课程的一个重要事件环节。
通过课程设计使学生了解和掌握矿山压力与岩层控制的研究方法，加深对课程知识的理解，为以后得毕业设计及矿压理论研究奠定基础，使学生具备运用该方法解决安全工程实际问题的能力。
2 对采场矿山压力的影响
2.1 生产条件对采场矿山压力的影响
采面矿山压力与采高控顶距的关系。
直接顶下沉量应符合或接近于岩层整体移动曲线。
由于L远大于S0,因此岩层移动曲线可近似于直线,控顶距为R处的顶板下沉量SR与岩层最终下沉关系值为:SR/R=S0/L,因此: SR = S0/L×R,SR=1/L×[(kp -kp’)/ (kp -1)]×m×R,令:1/L×[(kp -kp’)/ (kp -1)]=η,则S=ηmR。
因此,
回采工作面顶板下沉量决定于采高和控顶距R的大小。
采高越小,顶板下沉量越小,顶板也就比较稳定。
采高越大,顶板下沉量越大,因而越不稳定。
同理,采高越大,煤壁在受支撑压力的影响越不稳定,易于片帮,采高越小,煤壁也越稳定。
2.2 生产工艺过程对顶板下沉速度上的影响
通过观察范各庄矿几年来的顶板观测资料,可以得出:当顶板不受工序影响时,下沉速度是缓慢的,一般在5.84～8.1mm/h。
割煤、放顶等工序对顶板的下沉及支柱的压力增长相对较快。
(1)割煤。
由观测资料的统计可知,顶板总下沉量的15%～45%是由于落煤过程造成的,采煤机割煤时大大的加大了暴露面积。
因而, 机械接近某点时,该点的顶板下沉速度会逐渐增加, 当机械通过该点时顶板下沉速度最大,通过后下沉速度逐渐变小。
如范各庄矿二采区采高为2.2m～2.4m,采用MLD2-170采煤机,滚筒直径1.25m,截深0.6m。
单向割煤时顶板下沉情况见图1。
(2)放顶。
放顶时产生的动力会促使顶板的下沉速度加快。
根据观察统计资料,总下沉量的8%～30%是放顶引起的。
这中间距放顶前6m和放顶后15m处对顶板下沉影响最大,但通过单体液压支柱的使用, 能大大改善原先摩擦支柱放顶时剧烈下沉的状况。
另一方面, 原有落煤、放顶对矿山压力影响也较大。
为此,落煤和放顶工作不能在同一地点进行,亦不能和其他工序同时间同地点进行。
2.3 工作面推进速度对矿山压力的影响
工作面推进速度的快慢会对采场矿山压力造成一定的影响。
工作面推进速度越快,顶板下沉速度相应的也越快,但此时顶板的绝对下沉量和顶板传递给支柱的压力小,从而能提高顶板的稳定性。
此外, 顶板的下沉与时间长短也有关系: 控制顶板时间越短,矿山压力移动越迅速,还能提高煤壁的完整程度以及采场在悬壁下的免压带范围。
2.4 开采深度对矿山压力的影响
随着开采深度的增大,顶板压力会逐渐增大,这是一般的推理,但目前生产实践中无规律可寻,有待于今后进一步观察和研究。
2.5 支护材料及顶板管理方法对矿山压力的影响
一般情况下支架的支撑能力根本不可能改变整个上复岩层的挠曲形状,同时也没有必要改变整个上复岩层的挠曲形状,为此支柱必须具备既有支撑而又可缩的性能。
其中支撑是基本的,必须保证直接顶的完整和不离层；此外,可缩也是必须的, 但须与上复岩体挠曲度相适应。
从十几年来各种支护材料的使用情况看,木柱的纵向可缩性能不适应,HZWA性支柱可缩量过大,HZJA型可缩性适宜,但支撑能力差。
目前,使用单体液压支柱或液压支架是较为普及的方案,自从其普及使用以来, 顶板事故大大减少。
3 矿山压力的各种控制措施
3.1 支架和围岩的相互关系
对顶板的维护可以通过支架来调节来实现，顶板维护的基本原则是在确保顶板完整、安全地前提下，支架的支撑力越小越好。
采煤工作面的支架阻力并不能阻止顶板下沉，但对顶板下沉能起延缓作用。
支架受力的大小是支架与围岩相互共同作用的结果，通过调压实验可以得出，支架的工作阻力与顶板下沉量成双曲线关系。
因此，支架应具备一定的工作阻力和可缩性能与顶板的下沉相适应。
3.2 巷道矿压控制方法及原理
巷道围岩控制即控制巷道围岩的矿山压力和周边位移所采取的技术和方法的总和。
其基本原理是根据巷道围岩应力、围岩强度以及它们之间相互关系，选择合适的巷道布置和保护及支护方式。
降低围岩应力，增加围岩强度，改善围岩受
力条件和赋存环境，有效地控制围岩的变形、破坏。
巷道矿压得控制主要可从巷道卸压﹑提高围岩力学性能﹑改变围岩受力状态三个方面考虑巷道卸压是通过在巷道围岩中钻孔卸压、切槽卸压、宽面掘巷卸压以及在巷旁留专门的卸压空间等方法，使巷道围岩受到某种形式的不同程度的卸载。
提高围岩力学性能是通过注浆、锚杆支护、锚索支护、巷道周边喷浆、支架壁后充填、围岩疏干封闭等方法，提高围岩强度，优化围岩受力条件和赋存环境。
改变围岩受力状态是通过架设支架对围岩施加径向力，既支撑松动塌落岩石，又能加大巷道的围压，保持围岩三向受力状态，，提高围岩强度，限制塑性变形区和破裂区的发展。
3.3 冲击地压压及其控制
冲击地压是煤矿开采中最严重的自然灾害之一。
它以突然、急剧、猛烈的形式释放煤岩体变形能，煤岩体被抛出，造成支架损坏﹑片帮冒顶﹑巷道堵塞﹑伤及人员，并产生巨大的声响和岩体震动，震动时间从几秒到几十秒，冲出的煤岩从几吨到几百吨。
冲击地压的防治技术大体可分为两类：（1）区域性防治。
①采用合理的开拓布置和开采方式；②开采保护层；③煤层预注水；④厚层坚硬顶板预处理。
（2）局部性防治。
①卸压爆破；②钻孔卸压；③诱发卸压。
4 结论
煤炭开采工作面矿山压力的影响因素:生产条件、工作面推进速度、开采深度和支护材料及顶板管理方法。
通过本文的研究可以知道: (1)不同高度的煤层,应根据顶底板的岩性合理的选择采煤高度和控顶距的大小。
(2)控顶距的大小会直接影
响到工作面的顶板管理。
(3)根据采煤工作面顶板岩性和煤层厚度,适当提高工作面的推进速度, 缩短每一个循环的间隔时间,减小顶板的下沉速度。
(4)煤层倾角的大小,对采煤工作面矿山压力的影响是非常明显的,煤层倾角越大,顶板三量影响越小,煤层倾角越小, 顶板三量影响越大。
(5)改变支护形式提高支护强度是遏制顶板下沉的最有效途径。
参考文献：
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[4] 刘鸿文.材料力学[M].高等教育出版社,2004.
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