采场岩层移动与控制10
带目录完美版《矿山压力与压力控制》课后习题答案
目录第0章绪论 (1)第1章矿山压力与矿山压力显现 (6)第2章采场上覆岩层运动和发展的基本规律 (7)第3章采场围岩支承压力及矿压显现与上覆岩层运动间的关系 (10)第4章回采工作面顶板控制设计 (14)第5章综采放顶煤采场矿压控制 (16)第6章矿柱支护采矿法的岩体控制 (20)第7章回采巷道矿压理论 (21)第8章冲击地压及其监测 (35)矿山压力与压力控制习题第0章绪论1、顶板事故频繁发生的基本原因是什么?答：顶板事故频繁发生的基本原因是：（1）没有很好地研究和掌握各个具体煤层需要控制的岩层范围及其运动的规律（包括运动发生的时间和条件等），顶板控制设计缺少基础；2）没有深入地研究和掌握各种类型支架的特性，特别是在生产现场所能达到的实际支撑能力。
没有解决好针对具体煤层条件选好和用好支护手段方面的问题；3）没有更好地揭示支架与顶板运动间的关系，达到正确合理的选择控制方案。
2、矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么?答、矿山压力与岩层控制研究的主要任务为：（1）研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力（包括应力大小及方向等）及其发展变化的规律。
该应力的存在和变化是煤及岩层变形、破坏和位移的根源，也是采场及周围巷道支架上压力显现的条件。
搞清分布在煤层及各个岩层上的应力状况，揭示它们随采场推进及岩层运动而变化的规律，是采场矿山压力研究的重点。
（2）研究采场支架上显现的压力及其控制方法。
包括压力的来源、压力大小及与上覆岩层运动间的关系、正确的控制设计方法等。
（3）研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。
包括不同时间开掘的巷道压力的来源、巷道支架上显现的压力大小及其影响因素、以及支架与围岩运动间的关系等。
（4）控制采动岩层活动的主要因素分析。
从十分复杂的采动岩层活动中建立采动岩层的结构力学模型，从而展开对采场顶板矿压、采场突水、岩层移动及地表沉陷规律等进行系统描述。
（5）深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。
矿山压力及岩层控制之7.采场岩层移动与控制
矿山压力与岩层控制——采场岩层移动与控制主讲：李成伟采场岩层移动与控制C ONTENTS 第七章岩层移动引起的采动损害概述1岩层控制的关键层理论2上覆岩层移动规律3工作面底板破坏与突水4岩层移动控制技术5一、岩层移动引起的采动损害概述我国煤矿90%以上是井工垮落法开采。
垮落法采煤，开采以后必然引起岩体向采空区移动，将造成采动损害及相关问题，主要表现为：（1）形成矿山压力显现，引起采场和巷道围岩变形、垮落和来压，需对采取支护措施维护采场与巷道的生产安全。
（2）形成采动裂隙，引起周围煤岩体中的水和瓦斯的流动，导致井下瓦斯与突水事故，需要对此进行控制和利用。
1.煤层开采产生的相关问题一、岩层移动引起的采动损害概述（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷，导致农田、建筑设施的毁坏，当地面潜水位较高时，地表沉陷盆地内大量积水，农田无法耕种村庄被迫搬迁，引发一系列环境、经济和社会问题。
（4）由于开采对围岩的破坏，为了保护矿井生产安全，需要留设大量的煤柱，我国煤炭采出率低。
一、岩层移动引起的采动损害概述2.煤矿绿色开采理念2016年3月，国家发改委、国家能源局联合印发2016-2030能源技术革命创新行动计划；在煤炭无害化开采技术创新方面提出绿色开发与生态矿山建设，重点在绿色高效充填开采、绿色高效分选、采动损伤监测与控制、采动塌陷区治理与利用、保水开采、矿井水综合利用及深度净化处理、生态环境治理等方面开展研发与攻关。
煤炭开采岩层移动排 放 水地表塌陷土地与建筑物损害瓦斯事故排放瓦斯污染环境地下水资源流失与突水事故煤与瓦斯共 采保水开采充填开采排放矸石煤巷支护矸石井下处 理煤炭地下气 化占用农田污染环境绿色开采●“高效安全、高采出率、环境协调”绿色开采技术体系膏体材料充填超高水材料充填矸石干式充填一、岩层移动引起的采动损害概述●瓦斯抽采与利用被保护层组保护层地面钻井071421283504080120160200时间/d 抽采量/m 3/m i n20406080100抽采浓度/%抽采瓦斯量抽采瓦斯浓度远距离保护层开采（100～110m ）地面钻井抽采法一、岩层移动引起的采动损害概述一、岩层移动引起的采动损害概述●瓦斯抽采与利用压缩转运✓瓦斯发电✓瓦斯罐装利用一、岩层移动引起的采动损害概述●煤炭地下气化煤炭地下气化是指其不将煤炭采出地面，而将其在地下直接气化，即将地下煤炭通过热化学反应在原地转化为可燃气体的技术。
矿山压力及其控制第六章采场岩层移动与控制
一、地表移动盆地的形式：
在地表移动盆地的外边缘会形成裂缝、矿台山压阶力和及其塌控制陷第坑六章等采场。岩层移
动与控制
第四节 采场底板破坏及突水
矿山压力及其控制第六章采场岩层移 动与控制
二、应用关键层理论分析采场底板破坏与突水
• 将底板采动破坏带 以下及含水层以上承载 能力最大的一层岩层称 为底板关键层，类似于 采场覆岩中的关键层， 在底板隔水层中起到关 键控制作用，称为底板 隔水中的关键层。
底 动、变形和破坏，直至达到新的平衡。随着工作面的推进，这一过程
板 不断重复。重视十分复杂的物理、力学变化过程，也是岩层产生移动
岩 和破坏的过程，这一现象和过程成为岩层移动。
层
•1、基本顶；2、直接顶；3、伪顶；4、煤层；5、底板岩层
矿山压力及其控制第六章采场岩层移 动与控制
p 采空区周围岩层的移动和破坏形式有
达到最大。
矿山压力及其控制第六章采场岩层移 动与控制
弯曲带
裂隙带之上直至地表的这个岩系地层。
弯曲带内的岩层破坏特征
1. 垂直方向由于自重作用产生法向弯曲，水平方向双向受压； 2. 不存在或极少离层裂缝，其中的隔水层是良好的保护层； 3. 弯曲带的高度主要受开采深度的影响。采深较小，导水断
裂带直达地表，采深较大时，开采形成的裂隙带不会达到 地表。
• 岩层移动导致的煤岩体应力场与裂隙场的变化，是引 起瓦斯卸压和煤层渗透率增加的原因所在。
矿山压力及其控制第六章采场岩层移 动与控制
•（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷， •导致农田，建筑设计的毁坏。
• “三下一上”建筑物下、铁路下、水体下、承压水上
•传统的开采模式引起的采动损害与环境问题日益突出，尽 快形成煤矿的“绿色开采技术”， •基本出发点：防治或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资 源的不良影响。 •目标：取得最佳的经济效益和社会效益。
《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。
最新矿山压力与岩层控制习题答案
矿山压力与岩层控制习题答案一、名词解释：1、老顶：通常把位于直接顶之上对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。
2、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板的相对移近量，顶底板的相对移近量。
3、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力。
4、周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来亚现象称为工作面顶板的周期来压。
5、回采工作面：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的空间称为回采工作面，简称采场。
6、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。
7、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。
8、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象统称为矿山压力显现。
9、矿山压力控制：所有减轻，调节，改变和利用矿山作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。
10、老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳有时可能伴随滑落失稳，从而导致工作面顶板急剧下沉，此时，工作面支架呈现受力普遍加大的现象称为老顶初次来压。
11、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为之承压力。
12、关键层：将对上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。
13、冲击能指数：在单轴压缩状态下，煤样全“应力---应变”曲线峰值C前所积聚的变形能Es与峰值后所消耗的变形能Ex之比值。
13、沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作面运输平巷保留下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷。
14、沿空掘巷：回采工作面采过后，沿采空区边缘掘进的巷道。
15、软岩：是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。
16、底鼓：底板向上鼓起的现象。
采场上覆岩层移动规律
对采场产生明显的动压冲击，支架阻力不够易产生沿煤 壁切下的重大冒顶事故，即使不垮也会出现台阶下沉。
必须有高初撑力，其阻力能抗衡顶板沿煤壁切下，把 切断线推至控顶距之外。支架缩量按照出现台阶下沉而 不能压死支架考虑。
出现台阶下沉时支架阻力与缩量分别为：
PT A m L k k G
2LK
q
Qx
Mx
综上：老顶岩梁破坏形式有两个受弯矩作用拉断受剪力 作用剪断
二、梁式断裂时的极限跨距：
q
（一）固支情况 1、按弯矩计算：
M
任意点A 处正应力： My
Q
其中断面矩
JZ
Jz
1 h3 12
最大拉应力在梁的端部
max
M
max
h 2
Jz
1 ql 2 h 12 2
1 h3
ql 2 2h 2
12
当 max 时Rt，则岩梁被拉断裂。
说明：
1）先计算第一层载荷 q1 1h1
2）计算第二层对第一层的作用；计算至第三层时第一层载荷…… 3）一直计算到第n+1层时，第一层载荷反而小于第n层时的载荷为止 4）取第n层时的计算载荷为 q ，此值为计算过程中得到的最大值。
四、老顶运动规律 1）老顶的初次垮落 由开切眼到老顶初次垮落时工作面推进的距离称为老顶的初 次垮落步距。 2) 老顶的周期性垮落 随工作面的推进将周期性地出现，称为老顶的周期性垮落。
ql 2
ql 2 M1 M 2 12
２）任意截面剪力：（Ｄ—Ｄ’）
Qx
R1
qx
ql 2
qx
ql 1 2
2x l
ql Q |x0 2
Q |xl 0 2
Q
确定矿区地表岩层移动参数的方法
Ｑ ．
Ｃ ｉ ａＮｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒｄ ｃｓ
工 业 技 术
确 定矿区地表岩层移 动参数 的方法
王 立 强 ຫໍສະໝຸດ （ 宝清县煤炭 管理局行管科 ， 黑龙 江 宝清 １ ５０ ） ５ ６ ０
摘 要： 本文对 观测 站布 置 的方 法、 观测 方 法进行 了详 细 的分析 介 绍 ； 地表 移动 观测 资料 的分 析方 法进 行 了总结 。 文对如 何确 定 对 本 适合 本矿 区岩层 移 动参 数提 供 了思路 。 关键 词 ： 测站 布置 ； 测方 法 ； 移 动观 测资料 分析 观 观 地表 ５ ２高程测量 动角 ‘向上作斜线 ， ｐ 分别交 地表于 ｂ和 ａ 二点 ， 岚峰矿区是一 个地质构造 ，地形条件十分 线段 ａ 即为倾 向观测线 的长度 。 ｂ 其长度 也可按 观测站各 观测点 的高程采用水准测量方法 来确定 。 每条观测线的水准测量 ， 测定转点 应先 复杂 的地 区，不能直接引用其 它矿区 已有 的地 下式计算 ： 表移动成果 ，为 了取得该地 区的地表岩层移 动 的高差 ， 按顺 序依次 测定 中 再 ａ＝ｈｔ ￣Ｈ －）ｇ ）Ｈ －）ｇ／Ｌ ｏｃ （ 一个观 测点 ） ｂ２ｃ ｑ－ １ｈ ｔ１＋ ２ｈ ｔ￣ ｃｓｔ 某 ｇ （ ｃ（ （ ３ ｃ （＋ ） 式 中 ｐ ， 别 为下 山移 动角和上 山移 动 间点 的高差 ， 而后再一次测定转点 的高差 ， 并将 参数 ， 护该矿区井上 、 保 下建筑物等 免受开采 的 有害影响 ，通过实地观测测得 了本 矿区 的岩层 角； 其两次 测定 的高差进行 比较 ， 其差 ， 三等水准不 移动参数 ， 了其移动规律 。 掌握 现把确定 矿区地 Ｈｌ ２ ， —分 别为采 区下边界 和上边 界 的采 应 大于 ２ ｍ， Ｈ ｍ 四等水准不应 大于 ３ ｍ ａ ｒ 。当地表 深； 表岩层移动参数 的方法介绍如下 ： 破坏 较大 ， 或两点 间倾 角超过 ２０ ０， 于进行 不便 １观测线位置 的确定 Ｌ —采 区的倾 斜长度 。 水准测量 时 ，可以采用三角高程方法测 定各观 测点 的高程 。 观测线设置在移 动盆地的主断面上 ，且不 ２ ． ２走向观测线长度的确定 受邻 近采 区开采 的影 响。 主断面的位置， 用本矿 在走 向主断 面图上 ， 由停采 线 、 切眼 ， 开 分 ５ ． ３点问距丈量 区现有 的角度 参数和 已知 的地质采矿条 件以做 别按 ８ 向上作斜线 ，与基岩和松散 层的界面 角 控制点到观测点及观测点到 观测点的点间 图的方 法来 确定。主断面与地表 的交线 就是观 相交 ，再 由交 点在松 散层 中按松 散层移动角 ‘ 距 ， ｐ 采用经过 比长 的钢 尺往返丈量 。丈量时 ， 对 分 和 二点 ， 段 ｃ 钢尺施 以标准拉力 ， 线 ｄ 并测记温度。 每次丈量读数 测线 的位置 。 观测线位置 的确定 ， 是在观测站设 向上作斜线 ， 别交地表于 ｃ ｄ 计 图上进行的 。 即为倾 向观测线 的长度 。其长度也 可按 下式计 三次 ， 互差不超过 ２ ｍ 符合要求后取平均值作 ｍ ， １ ． １确定倾 向观测线 的位置 算： 为丈量结果 。相邻两 观测点问的改正后 的水平 倾 向观测线的位置 的确定 。倾 向观测线的 往返 限差 ， 点间距 小于 １ｍ时 为 ２ ｍ， 间距 ５ ａ ｒ 点 ａ＝ｈｔ ￣Ｈ１ ｔ Ｈ＝２ｌ ｇ ）Ｊ ｂ２ ｃ ｑ－ — Ｈ 一 ［＋ １ ｇ （ ｔｓ Ｉ 位置 ，在观测站 的平 面图和走 向主断面 图上来 式 中 Ｂ ， 别为下 山移动角 和上山移动 大于 １ ｍ时为 ３ ｍ ５ ａ ｒ 。 确定 。 在观测站 的平面 图上 ， 做采区走向的中分 角； ５ ． ４巡视测量 线， 此中分线即是 倾向观测 线的位 置。 在平面图 川 ，２ Ｈ —分别为采 区下 边界 和上边界 的采 在工作面开始 回采 以后 ，在采 区开切 眼上 上 ，按 比例尺量取 由中分线 到采区 的停采 线和 深 ： 方的走 向观 测线上选择 几个观 测点 ，每 隔 ３ 开切眼 的水平距离 Ｄ１ Ｄ 。当最后确定 的中 和 ２ Ｌ—采 区的走 向长度 。 ｌ 天进行一次水准测量 ，当其 中某 一观测点 累计 分线 的位置满 足条件 时 ， 中分线 即是倾 向观 此 ３观测点点位 的确定 下沉量达到 ｌｍ Ｏ ｍ时 ， 为地表 已开始移 动 ， 即认 测线的位置。 观 测点均 匀设 置在观测线 的全长上 。观测 此 时间作 为地 表移动开始的时间。 １ － ２确定走 向观测线 的位置 线 两端向外还要设置控 制点 。观测线每一 端一 当地下工作面加 回采结束后 ， 在采 区停 采线上 走向观测线的位置 ，可 以根据平面 图和倾 般 应设 置两个控制点 。如果 观测线是半 条的或 方走向观测线上选择几个 观测点 ，每隔 １３ ～ 个 向主断面图来 确定 。 在倾向主断面图上 ， 区 由于地 形限制不能在观 测线两端 同时设 置控制 月进 行一次水准测量 ，直到观测点 在 ６ 由采 个月 内 中点作 一水平线 ， 并按最大下沉 角 ０ 作一斜线 ， 点 时 ， 在可设 置控制点 的一端 向外设置 三个 累计 下沉值小于 ３ｍ 应 ０ ｍ时 ，即认 为地 表移动结 交地表于 ０ ，此 ０ 点 点即是走 向观 测线与倾 向 控制点 。 束 ，以最后一 次观测 的时间作为地表移 动稳定 主断面的交｜ 。将此 ０ 点投影到平 面图的倾 向 观 测点之 间的距 离可 以根据采 区的平 均开 的时间。 观测线 上 ， 过此投影点作采 区走 向点平行线 ， 采深度来确定 。 制点 与控制 点之间 ， 并 控 控制点与 ６地 表移动 观测 资料 的分析 此 平行线 即为走 向观测线 的位置 。 为 了求 得带有 普遍性 的地表移 动规律 ， 就 相邻 观测 点 之间 的距离 可 ５—０ ｍ范 围 内选 ０ １０ ２观测线长 度的确 定 定。 必须对大 量的实地观测资料进行综合分 析 。综 在观测线 的位置确定之后 ，即可确 定它们 ４地表移动观测站 的标设 合分析 的步骤和方法如下 。 ６ ． １收集和归 纳资料 在工 作面开始 回采 以前 ， 或 工作 面虽 然已经开始 回采 ， 但岩 为 了进 行地表 移动观测 资料 的综 合分 析 ， ｆ 层 的移动 尚未 波及 到拟 设站 的 应根据综合分析 的 目的和要求 ， 大量 的实地 将 § １： 地表时 ， 将观 测站按照设 计标设 观测资料收集和归纳起来。 在收集过程 中， 注 要 目 到实地上 。 在确定观测站标设到 意资料 的可靠性 和准 确性。地质采矿条件 的数 １ 、 具 体时间 时 ， 充分考虑 到观测 值 ， 应 如煤层 厚度 、 倾角 和采 区尺寸 等 ， 煤层 应收 ／ 站 的标设 ， 点和观测点 的固 集 回采后 的实测值 。 控制 结， 以及确定观 测点移动前 的点 ６ ． ２综合分析 的一般方法 Ｊ 位等 工作所需要的时间 。 观测点 在地表与岩层移动过程 中，影响的 因素很 的标 定工 作与 其他 工程 的标 定 多 ， 在综合 分析时 ， 不可能 同时考 虑全 部因素 ， Ｔ作方法相 同。 即先根据设计解 只能考虑其 中最重要 的 ， 在某 一特定条件下 ， 或 算 ｝标定 的数据 ， Ｈ 再到现场 实地 与移动过程有关 的其 他主要影 响因素。 标设 。 综 合分析 中得 出的移动参 数及数学表达式 的长度。观测线的长度应保证 观钡 线的两端稍 Ｊ ｔ ５地 表移动观测站的观测方法 与实测结果进行 比较 ， 一般都存在偏差 。 产生偏 微超过地表移动盆地边缘一段 距离 ，以便能较 ５ ． １全面观测 差 的原 因很多 ， 如 ， 合分析 中 ， 究方 例 在综 为研 可靠地确 定移 动盆地边界及有关参数 。观测线 在采动前 ， 测点埋设 １－５ 观 ０ １ 天后 ， 以一级 便 ， 常采用简化条 件或设定条件 的办法 ， 如把大 的长度 可以在 观测站设计 图上 图解求 得 ，也可 导线测量精度 对控制点 ， 观测点 独立观测两 次 ， 致相 同的岩 当作完全相 同，煤层倾 角和采厚 用计算方法确定 。 时 间间 隔不超 过 ５ 天 。两次观测 的结果进行 般都采用平 均值 ， 但实际上有差异 ， 就掩 这样 ２ 倾 向观测线长度 的确定 ． １ 比较 ，如 果 同一 个 观 测 点 的 高 程 差 不 大 于 盖 了者 眭 、 厚度和倾角 实际存在 的不 同。其次 ， 在倾 向主断面 图上 ， 由采 区上 、 下边界 点 ， １ｒ 同一个 点间距 之差不 大于 ４ ｍ， ０ ｍ， ａ ａ ｒ 同一个 在综合分析 中 ， 的是 主要因素 ， 因素未 考虑 次要 分别按 ．和 角 向上作斜线 ， ｙ 与基岩 和松散层 观测点 的支距差 不大于 ３ｒｍ时 ， 两次观测 加考虑 ， ０ ａ 取 然而实 际上 次要 因素的影 响是存 在的 。 的界面相交 ，再 由交点在松 散层中按松散层 移 结 果的平均筐 怍为观测点的原始数
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。
第三章采场上覆岩层运动的基本规律
3.“砌体梁” 钱鸣高院士提出的砌体梁学说认为，老顶由多块断裂后像 “砌体”一样挤铰而成的结构组成，该学说系统研究了裂隙带岩 层形成结构的可能性以及结构的平衡条件（图c）。从建立该理论 的假说条件可以看出，该理论的结论更适用于坚硬岩层的采场。 4.“传递岩梁” 宋振骐院士提出的“传递岩梁”学说认为，在一定采高、推 进速度和顶板组成的条件下，平衡结构的存在是必然的，因此它 看待平衡结构的重点是从结构向煤壁前方和老塘矸石传递力的方 面考虑的，显然，这种结构在一般的采场均存在。在进行支架围 岩关系研究时事实上加进了“存在坚硬岩层”的前提条件。因此， 该理论所建立的力学模型均以两个岩块组成的结构出现。 “传递岩梁”和“砌体梁”理论都认为，坚硬岩层能在煤壁前 方断裂，因而通过研究岩层运动与支承压力之间的关系，提出了 来压预报的机理和方法，为减少我国恶性顶板事故作出了重大贡 献。“传递岩梁”理论还认为，采场支架可以改变铰接岩梁的位 态，并以两块模型推导出了位态方程，为支护设计定量化提供了 重要思路，其成果也为广大现场所接受。“传递岩梁”还提出了 采场存在多岩梁结构，该观点解释了多岩梁采场较为复杂的矿压 现象。
直接顶厚度的计算方法。（具体方法见宋振骐教授主 编的《实用矿山压力控制》
（三)直接顶的形态及特征
我国主要矿区按组成直接顶岩层的弱面及组份情况将其形态 归纳为颗粒型、膨胀型、团块型、分层裂隙共生型、双向裂隙型、 单向裂隙型、上软下硬型、下软上硬型、分层型及整体性10种 （见下页表）。 直接顶的形态是随其组成岩层的强度、弱面及其组合关系而 变化的，它能从非常软弱一直发展到非常坚硬。 颗粒型直接顶主要存在于顶煤松软的放顶煤工作面及顶板胶 结性差的工作面（包括无顶网且胶结差的假顶）。在放顶煤工作 面，顶煤由于受超前支承压力的预先破坏和支架的“重复”支撑， 一般情况下将很破碎，如果机道上方护顶及护帮不及时，将出现 大范围漏顶及片帮。 在顶板胶结性差的采场，如护顶不及时，机道上方将出现大 的“高冒”空穴，此类采场直接顶厚度一般超过 2～3倍采高，确 切的厚度将由颗粒型岩层的厚度决定。这种顶板现场也称为“豆 腐渣”顶板（见后页图）。
开采岩移范围和地面建、构筑物保护
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
开采岩移范围和地面建、构筑物保护
1 岩石移动角的确定，应符合下列规定：（1）大型矿山岩石移动角，宜采用数值分析法和类比法综合研究确定；（2）中小型矿山岩石移动角，可在分析岩性构造特征的基础上，根据类似矿山的实际资料类比选取；（3）改建、扩建矿山，应根据已获得的岩移观测资料和矿床地质条件有无变
化等情况，对原设计岩石移动角进行修正。
2 岩石移动范围的圈定，应符合下列规定：（1）岩石移动范围应以开采矿体最深部位圈定，对深部尚未探
清的矿体应从能作为远景开采的部位圈定；（2）开采深度大、服务年限长，采用分期开采的矿山，可分期圈定岩石移动范围；（3）矿体邻近岩层中有与移动角同向的小倾角弱面，且其影响范围超越按完整岩层划定的范围时，应以该弱面的影响范围修正；（4）圈定的岩石移动范围和留设的保安矿柱，应分别标在总平面图、开拓系统平面图、剖面图和阶段平面图上。
3 地表主要建、构筑物应布置在岩石移动范围保护带外，因特殊原因需布置在岩石移动范围保护带内时，应留设保安矿柱。
4 地表建、构筑物的保护等级和保护带宽度，应符合下列规定：（1）地表建、构筑物的保护等级划分应符合表4-1 的规定；（2）地表建、构筑物的保护带宽度不应小于表4-2 的规定。
表4-1 地表建、构筑物的保护等级划分保护等级主要建筑物和构筑物Ⅰ国务院明令保护的文物、纪念性建筑；一等火车站，发电厂主厂房，在同一跨度内有2 台重型桥式吊车的大型厂房，平炉，水泥厂回转窑，大型选矿厂主厂房等特别重要或特别敏感的、采动后可能导致发生重大生产、伤亡事故的建、构筑物；铸铁瓦斯管道干线，高速公路，机场跑道，高层住宅，竖（斜）井、主平硐，。
矿山压力及岩层控制知识点
矿山压力与岩层控制知识点老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳(变形失稳)，有时可能伴随滑落失稳(顶板的台阶下沉)，从而导致工作面顶板的急剧下沉。
此时，工作面支架呈现受力普遍加大现象，即称为老顶的初次来压。
（101）老顶周期来压：随着回采工作面的推进，在老顶初次来压以后，裂隙带岩层形成的结构将始终经历“稳定一失稳一再稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。
由于结构的失稳导致了工作面顶板的来压，这种来压也将随着工作面的推进而呈周期性出现。
因此，由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。
（104）关键层：将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。
（177）原岩应力：存在于地层中未受到工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。
（41）矿山压力：地下岩体在受到开挖以前，原岩应力处于平衡状态。
开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原始的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，直至形成新的平衡状态。
这种由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力，在相关学科中也称为二次应力或工程扰动力。
（1）矿山压力显现：在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在岩体中产生的动力现象。
这些由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。
（1）充填开采：用充填材料来充填已采空间，相当于减小了煤层开采厚度，从而减少采空区上覆岩层的变形与破坏。
沿空留巷：如果通过加强支护或采用其他有效方法，将相邻区段巷道保留下来，供本区段工作面回采时使用的巷道，称为沿空保留(煤体—无煤柱)巷道。
沿空掘巷：巷道一侧为煤体，另一侧为采空区，如果采空区一侧采动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为沿空掘进(煤体—无煤柱)巷道。
矿山压力与岩层控制(第6章 采场岩层移动与控制关键层)
煤矿绿色开采的内涵
• 煤矿绿色开采及绿色开采技术,在基本概念 上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、 瓦斯、水、土地等一切可以利用的各种资 源。
基本出发点：从开采的角度防止或尽可能减 轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响； 目标：取得最佳的经济效益、环境效益和社 会效益。
煤矿绿色开采的特点之一
• 从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤 炭、地下水、煤层内所涵的瓦斯、土地、 煤矸石以及在煤层附近的其他矿床都应该 是经营这个矿区的开发对象，都应该被加 以利用。
从而形成采场覆岩移动的“横三区”与“竖三 带”。
沿走向剖面，测点先向采空区方向移动，然后 又转向工作面推进方向移动，最后基本恢复到 原来位置。
图6－9
开采后上覆岩层沿走向方向 水平与垂直移动轨迹图
沿倾向剖面，测点基本上沿着与层面成垂 直的方向向下移动。
图6－10 观测点在沿煤层倾斜剖面上的移动
1.采动覆岩移动破坏的分带
大量的观测表明,采用全部垮落法管理采空 区情况下，根据采空区覆岩破坏程度,可以分为 “三带”，即: 冒落带 “两带”或“导水裂隙 裂隙带 带” 弯曲下沉带（整体移动带）
2.覆岩内部岩体移动特征
图6－8
上覆岩层移动实测曲线
根据岩层移动特点，将上覆岩层沿工作面推进方向划 分三个区：即 A－煤壁支撑影响区；B－离层区；C－ 重新压实区。
第二节
岩层控制的关键层理论
一、关键层的概念
• 采场老顶岩层“砌体梁”结构模型是针对
开采过程中的矿山压力控制而提出来的。 • 1996年，在采场老顶岩层“砌体梁”理论 基础上，钱鸣高院士提出了岩层控制的关 键层理论。 • 关键层理论提出目的：研究开采层状矿体 中厚硬岩层对岩层中节理裂隙的分布、对 瓦斯抽放、对突水防治以及对开采沉陷控 制等的影响。因此它是绿色采矿的基础理 论之一。
采空区的岩层移动及其对主要开拓巷道位置的影响
采空区的岩层移动及其对主要开拓巷道位置的影响采空区上部地表发生崩落和移动的范围，分别叫崩落带和移动带，采空区底部与地表崩落带和移动带边界线的连线和水平面之间的夹角，分别叫崩落角和移动角。
其角度大小与采空区上部岩石的物理力学性质，层理、节理的发育情况，水文地质构造，开采深度以及所用的采矿方法等因素有密切关系，通常变化在30°～80°之间。
一般来说，矿体上盘岩石的移动角小于下盘岩石的移动角，走向两端岩石的移动角最大。
崩落带和移动带的大小，与崩落角和移动角的大小成反比。
各种岩石移动角的概略数据表
地表移动带内是危险区域。
若主要开拓巷道或其井口以及建筑物、构筑物、铁路、公路与河道等位于移动带内，则可能遭到严重破坏。
为确保安全，免遭损失，应将主要开拓巷道和其他各种需要保护的建筑物、构筑物设置在移动角范围之外，与地表移动边界的距离，和建（构）筑物的保护等级有关。
按基建工程的重要程度和使用年限，可将需要保护的各种建筑物和构筑物划分两个等级。
其中，有提升设备的井筒、井架、卷扬机房、中央变电所、主扇风机房等属于一级保护的建筑物，无提升设备的井筒、高压电线塔矿区专用线路、水塔、上下水道等属于二级保护的建筑物。
一级保护的建筑物应设在移动带边界20米以外，二级保护的建筑物应设在移动带边界20米以外。
在开拓设计中，除开采位于安全深度（即不致引起地表岩层移动的深度）以下的矿床外，均需圈定岩石移动带。
新建矿山岩石移动带的圈定方法是，从批准的矿量最深部开始，按矿体上下盘的移动角和走向两端的岩石移动角，分别划到地表，即可得出地表岩层的移动界限。
二〇〇八年八月二十六日。
采场上覆岩层移动规律
三、直接顶的初次垮落 初次垮落——直接顶第一次垮落（初次放顶）
（标志：垮落高度＞1～1.5m，长度＞1/2 面长）
初次垮落步距——第一次垮落时，直接顶的跨距。
直接顶垮落距受直接顶强度、厚度、节理裂隙影响，是 描述直接顶稳定性的综合指标。
直接顶垮落前，顶板完整性一般较好，支架载荷小，稳 定性差，初次垮落易发生大面积顶板事故。
第三节 老顶的移动规律
一、老顶梁式结构分析：
1、冒落区老顶支撑条件：
1）全部充填满回采空间
0 h M
Kp 1
2）不能充填满回采空间 （老顶悬露，成梁式结构）
0
h M h KP M hKP 1
h M Kp 1
2、老顶梁式结构力学分析： （按固支）
1）支座反力：（对称）
R1
R2
二、上覆岩层运动的两种基本形式
(一) 弯拉破坏的运动形式
1、运动过程
采场推进→重力作用弯曲→一定跨度、沉降、弯曲、 端部开裂→中部开裂→冒落。
2、力学条件
岩层运动呈现弯曲沉降发展到破坏的运动形式，其力学 条件是岩层中的最大弯曲拉应力达到其抗拉强度。
t max [t]
3、显现特点 运动由于是逐渐发展，冲击不大，相对（剪切运动） 其矿压显现比较缓和。 4、控制要求 为保证岩层运动时的采场安全，支架必须承担控顶区 上方冒落岩层的全部岩重，并且把“假塑性岩梁”的 运动控制在要求的位置上。
当不需要对“假塑性岩梁”沉降进行控制时，支撑 这部分岩层的支架阻力可以为零，最大不必要超过岩 梁跨度四分之一的岩重。
A PT A mEEL0
4LK
(二)剪（切）断破坏的运动形式
1、发展过程
悬露→产生不大弯曲，端部开裂→中部未开裂（或开裂 很少） ，情况下切断塌垮。
地下金属矿床开采岩层移动预测与控制
（． １ 白银 有 色金 属 公 司 ， 甘肃 白银 ７ ０ ０ ； ． 京 科技 大 学 ， 京 １ ０ ８ ） ３ ９０ ２北 北 ０ ０ ３
摘
要 ： 下 开采 必 然导 致岩 层 变 形与 地表 移 动 ， 地 因此 ， 准确地 预 测岩 层 移 动 范 围， 矿 山 是
及其 在 矿 山的 应 用。
关键 词 ： 下矿 山； 地 岩层 移 动 ； 制 技 术 ； 控 数值 分析 ； 经 网络 神
１ 岩 层 移 动 预 测理 论 与 方 法
国内外 矿 山岩 层移 动 预 测理 论 与研究 方 法 大致 可 划分 为 ３ ： 类
（） １ 工程 类 比法 。这 是 目前 最 常 采 用 的一 种 方
（） 论分 析 和数 值 计 算 。 由于 岩 层 移 动研 究 ２理
最 早 开始 于煤 系地 层 ， 因此 ， 于沉 积层 状 的煤 矿地 基
层 ， 出 了许 多卓 有 成 效 的 岩层 预 测 理 论 。但 是 对 提 于 多 为非沉 积地 层 的金 属 矿床 地 层 ， 地 质 条 件 要 其
维普资讯
第 ２卷 第 ２期 Ｖｏ来自． Ｎｏ ２ １２ ． 采
矿 枝
木
２０ ０ ２年 ６月
Ｊ ｎ ２ ０ ｕｅ ０２
Ｍ ｉ ｉｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｎｎ ｃ ｎ ｌｇ
地 下 金 属 矿 床 开 采 岩 层 移 动 预 测 与 控 制
来 的不 良后 果 。
法 ， 是 矿床 开 拓 设 计 的首 选 方 法 。预 测 方 法 是 将 也 设计 矿 山与地 质 、 矿 条 件 相类 似 的 开 采 矿 山进 行 采
矿山压力与岩层控制习题答案
矿山压力与岩层控制习题答案【篇一：矿山压力与岩层控制部分练习题答案】压力、2 矿山压力显现、3矿山压力控制、4原岩应力、5支承压力、6老顶、7直接顶、8直接顶初次垮落、9顶板下沉量、10老顶初次来压、11周期来压、12关键层、13开采沉陷、14充分采动与非充分采动、15岩层移动角、16岩层变形、17沿空留巷、18沿空掘巷、19锚固力、 20软岩、 21顶板大面积来压、22浅埋煤层、23放顶煤开采。
二、简答与分析论述1. 简述原岩应力场的概念及主要组成部分。
2. 原岩应力分布的基本特点3. 支承压力与矿山压力的区别？4. 煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义？5. 简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用？6. 分析采场上覆岩层结构失稳条件7. 分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系。
8. 试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响。
9. 老顶破时在岩体内将引起什么性质的挠动，其特点是什么？有何实用意义？10. 简述回采工作面周围支承压力分布规律。
11.是否矿山压力大矿山压力显现也必然强烈，试举例说明。
12. 简述我国缓倾斜煤层工作面顶板分类方案。
13. 支撑式、掩护式、支撑掩护式液压支架结构特征及适用范围。
14. 简述采场支架与围岩关系特点。
15. 分析采场支架工作阻力与顶板下沉量“p-△l”曲线关系16. 试分析综采面支护质量监测对于改善工作面支架—围岩关系，确保工作面高产高效的作用。
17. 简述开采后引起的上覆岩层的破坏方式及其分区。
18. 简述绿色开采技术体系，关键层的作用。
19. 简述控制岩层移动的技术。
20. 为什么说锚注支护是软岩巷道支护的新途径？21. 采区平巷在其服务期内沿走向的矿压规律有哪些？采动影响带的前影响区和后影响区内矿压显现时间和机理有何不同？22. 沿空留巷矿压显现基本特征？与沿空掘巷矿压显现的主要区别？23. 跨巷回采卸压的基本原理？24. 画出巷道支架与围岩相互作用关系示意图，并分析支架与围岩的相互作用原理。
第二章采煤工作面上覆岩层移动及其矿压显现规律
岩梁两端先裂开，然后中部裂开下沉，两块相互咬合形成铰接岩梁结构。
第二节 采煤工作面矿山压力显现规律
三、基本顶的运动规律
（一）基本顶的运动形式
1.基本顶缓慢下沉 采高小、直接顶厚度大且直接顶节理发育时，直 接顶呈现缓慢下沉的运动形式。 采空区充满程度好，基本顶弯曲断裂后在矸石支 撑下缓慢下沉。此时，基本顶能形成传力结构，将 自身的重量和上覆岩层的部分重量传递到前方煤壁 和后方采空区矸石上，工作面内矿压显现不明显。 2.基本的呈长岩梁折断 直接顶冒落后不能充满采空区，基本顶按一定的 跨度，周期性折断，岩梁长度较大。
直接顶垮落步距——从切眼到直接顶初次垮落的距离。是判断 直接顶稳定性的指标，可作为直接顶分类的依据。
第二节 采煤工作面矿山压力显现规律
二、直接顶的运动规律
（二）直接顶的运动形式
2.直接顶不规则垮落 直接顶冒落高度的确定 采空区充满程度的判断
h m hkp m h(kp 1)
充满条件
四、支承压力及其显现
采煤工作面前后 方支承压力对工作面 矿压显现有着很大影 响。采煤工作面前方 支承压力依次为原岩 应力区、应力增高区、 应力降低区和应力稳 定区。
第二节 采煤工作面矿山压力显现规律
四、支承压力及其显现
（二）支承压力在底板中的传播
分布规律
（1）随深度增加，支承压力逐渐减小，影响范围扩大；影响角φ
第二节 采煤工作面矿山压力显现规律
三、基本顶的运动规律
（二）基本顶的初次来压
1.初次来压的形成
基本顶视为四周固支的板，当工作面由切眼向前推进，直接顶垮落 后步，岩悬块空要面发积生越下来沉L初越垮 h大落2，。qRt 达在到这极过限程跨中度，时采，煤岩工板作发面生有断明裂显破的坏矿，压进显一现。
岩层控制
1）实测铅直应力基本等于上覆岩层重量；2）水平应力普遍大于铅直应力；3）平均水平应力与铅直应力比值随深度增加而减小；4）最大主应力与最小主应力一般相差较大。（考虑构造应力后，水平应力作用明显）
4巷道围岩变形的规律是什么？
1）巷道掘进影响阶段。----------煤体内开掘巷道后，巷道围岩出现应力集中。在形成塑性区的过程中，围岩向巷道空间显著位移。随着巷道掘出时间的延长，围岩变形速度逐渐减弱，趋向缓和。巷道的围岩变形量主要取决于巷道埋藏深度和围岩性质。2）掘进影响稳定阶段。--------------掘进引起的围岩应力重新分布趋于稳定，由于煤岩一般具有流动性，围岩变形还会随时间缓慢增长，但其变形速度比掘进初期要小的多。巷道的围岩变形速度仍取决埋藏深度和围岩性质。3）采动影响阶段。------------巷道受上区段工作面的影响后，在回采引起的超前移动支承压力作用下，巷道围岩应力再次重新分布，塑性区显著扩大，围岩变形急剧增长。在工作面后方附近，由于巷道上方附近和采空区一侧顶板弯曲下沉和显著运动使得支撑压力和巷道围岩变形速度都达到最大值。远离工作面后方，巷道围岩变形速度逐渐减弱。4）采动影响稳定阶段。------回采引起的应力重新分布趋向稳定后，巷道围岩变形速度再一次显著降低。但仍然高于掘进影响稳定阶时的变形速度，围岩变形量按流变规律不断缓慢的增长。5）二次采动影响阶段。-------巷道受本区段回采工作面的影响时，由于上区段残余支承压力与本区段工作面超前支承压力相互叠加，巷道围岩应力急剧曾高，引起围岩应力又一次重新分布，塑性区进一步扩大，应力的反复扰动使围岩变形比仅受一次才懂影响时更加强烈。
格里菲斯强度理论：格里菲斯强度理论认为，具有张开型裂纹的岩体强度受裂纹尖端附近集中后的应力大小控制的张性破裂强度准则。由格里菲斯理论导出的，岩体受力后使裂纹尖端附近应力升高值达超其抗拉强度，从而引起裂纹扩展所需满足的应力条件，即格里菲斯初始破裂准则（criterion ofGriffith'Sinitialfracturing）。岩体应力满足格里菲斯初始破裂准则而产生的，但又不致引起破坏的裂纹扩展的最大长度，是稳定裂纹长度。包括1）裂纹扩展的能量准则。2）裂纹扩展的应力准则
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采面控制设计
采
膏体胶结料
充填泵
分体充填支架
材料选择设计
技
膏体胶结料
充填管件
端头充填支架
支架设计方法
术
高水材料
体
系
胶结性膏体
系统测控 现场实测
巷旁充填支架 干式充填支架
充填工艺设计 充采方法设计
非胶结性膏体
粉尘防治
充填支架规范
沉陷控制效果
充填环境安全
充填系统规范
环境保护效果
材料标准
充采设计规范
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6 采场岩层移动与控制
6.1 岩层移动引起的采动损害概述 6.2 岩层控制的关键层理论 6.3 采场上覆岩层移动规律 6.4 采场底板破坏与突水 6.5 采场上覆岩层移动控制技术
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.1 煤层开采产生的相关问题
我国煤矿90%以上是井工垮落法开采。垮落法 采煤，开采以后必然引起岩体向采空区移动，将造 成采动损害及相关问题，主要表现为： （1）形成矿山压力显现，引起采场和巷道围岩变形、 垮落和来压，需对采取支护措施维护采场与巷道的 生产安全。 （2）形成采动裂隙，引起周围煤岩体中的水和瓦斯 的流动，导致井下瓦斯与突水事故，需要对此进行 控制和利用。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
什么是循环经济?
循环经济的核心是建立资源—产品—再生资源的生 产和消费方式，减少资源利用及废物排放（Reduce）， 实 施 物 料 循 环 利 用 （ Recycle ） ， 废 弃 物 回 收 利 用 （Reuse），这就是广泛推崇的3R法则。
1.减量原则。要求减少进入生产和消费流程的物质量， 即用较少的原料和能源投入满足既定的生产或消费需求， 在经济活动的源头就做到节约资源和减少污染。在生产 中，常要求产品体积小型化和产品重量轻型化，产品包 装追求简单朴实而不是豪华浪费；在生活中，减少人们 对物品的过度需求，从而达到减少废弃物排放的目的。
瓦斯抽采与利用
我国煤层气资源丰富，据2002年的有关报告， 在陆上烟煤和无烟煤田中，埋深在300~2000m范围 内的资源有31.46万亿m3，相当于天然气储量。
难以在开采前抽采。 利用岩层运动的特点开发煤层气。 在开采时形成采煤和采瓦斯两个完整的系统。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
瓦斯抽采与利用
据统计，平均每采万吨煤地面塌陷约800m2，截 止到2000年全国煤矿塌陷面积达5000km2，并且以每 年220km2的速度递增。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.1 煤层开采产生的相关问题
（4）由于开采对围岩的破坏，为了保护矿井生产安 全，需要留设大量的煤柱 发 展 报 告 》 报 道 ： 中 国 煤 炭 平 均采出率只有30％左右，不到国际先进水平的一半。 中国1980～2000年的20年间，煤炭资源就浪费了280 亿t。
煤炭工业可持续发展的技术途径
（1）提高资源采出率 （3）减少矸石排放 （5）减少水资源破坏 （7）减少材料消耗 （9）瓦斯利用 （11）矿井水净化
（2）提升资源开采范围 （4）减轻地表沉陷 （6）矸石综合利用 （8）减少瓦斯排放 （10）土地复垦 （12）伴生矿物综合开发。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
抽采量/m3/min 抽采浓度/%
被保护层组 保护层
地面钻井
抽采瓦斯量
抽采瓦斯浓度
35
100
28
80
21
60
14
40
7
20
0
0
0 40 80 120 160 200 时间/d
远距离保护层开采（100～110m）地面钻井抽采法
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
瓦斯抽采与利用
✓ 瓦斯发电
压缩
转运
✓ 瓦斯罐装利用
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
煤炭地下气化
煤炭地下气化是指其不将煤炭采出地面，而将其在地 下直接气化，即将地下煤炭通过热化学反应在原地转化为 可燃气体的技术。它1912年开始于英国，美国始于1946， 苏联始于1932年。其它如德国、法国、荷兰、西班牙都 进行过试验，但由于热值低，成本高而末得到发展。
绿色开采
“高效安全、高采出率、环境协调”绿色开采技术体系
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
矿山充填技术发展阶段
煤矿充填开采
沿空留巷
矸石处理
三下一上采煤
回收煤柱
防煤自燃
煤
高水材料充填
膏体充填
干式充填
水砂/矸石充填
矿
充
充填材料
充填工艺设备
充填支架
充填设计/评价
填
开
复合外加剂
充填系统集成
整体充填支架
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.2 煤矿绿色开采理念
煤炭开采
膏体材料充填 超高水材料充填
矸石干式充填
排放矸石
岩层移动
排放水
占用农田 污染环境
地表塌陷 土地与建 筑物损害
瓦斯事故 排放瓦斯 污染环境
地下水资 源流失与 突水事故
煤巷支护
矸石井下 处理
充填开采
煤与瓦斯 共采
保水开采
煤炭地下 气化
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
什么是循环经济?
2.再用原则。要求产品和包装能够以初始的形式被多 次使用。在生产中，要求制造商使用标准尺寸进行设计， 以便于更换部件而不必更换整个产品，同时鼓励发展再制 造产业；在生活中，鼓励人们购买能够重复使用的物品、 饮料瓶和包装物。
3.循环原则。要求生产出来的产品在完成其使用功能 后能重新变成可以利用的资源而不是无用的垃圾。物质循 环通常有两种方式，一是资源循环利用后形成与原来相同 的产品，二是资源循环利用后形成不同的新产品。循环原 则要求消费者和生产者购买循环物质比例大的产品，以使 循环经济的整个过程实现闭合。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.1 煤层开采产生的相关问题
（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷，导致农田、 建筑设施的毁坏，当地面潜水位较高时，地表沉陷 盆地内大量积水，农田无法耕种村庄被迫搬迁，引 发一系列环境、经济和社会问题。
2000年统计，山东省“三下”压煤高达44亿t， 占可采储量的53%。焦作城市下压煤10亿t。
6.1 岩层移动引起的采动损害概述
6.1.2 煤矿绿色开采理念
钱鸣高院士提出的绿色开采理念，在基本概念 上是从广义资源的角度来认识和对待煤、瓦斯、水 等一切可以利用的各种资源；基本出发点是防止或 尽可能减轻开采煤炭对环境和其它资源的不良影响； 目标是取得最佳的经济效益和社会环境效益。这与 国家循环经济、节能减排、可持续发展战略是完全 一致的。