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。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