中國(guó)礦大—礦山壓力課件

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1、10《礦山壓力與巖層控制》教案（第二版，2006-11-25）礦山壓力及巖層控制采礦分類地下采礦露天采礦海洋采礦特殊采礦地下開(kāi)采金屬礦地下開(kāi)采非金屬礦地下開(kāi)采固體礦床露天開(kāi)采沙礦床露天開(kāi)采海底砂礦開(kāi)采海底錳結(jié)核開(kāi)采海底熱液礦床開(kāi)采海水化學(xué)元素提取海底基巖礦床開(kāi)采容浸采礦熱液采礦水溶采礦鹽湖礦床開(kāi)采固體礦床開(kāi)采機(jī)械開(kāi)采水力機(jī)械采煤采砂船開(kāi)采飾面石材開(kāi)采第一章緒論1.1礦山壓力的基本概念1.1.1礦山壓力的基本概念我們所說(shuō)的采礦通常是指固體礦床地下開(kāi)采，即：地下開(kāi)采和露天開(kāi)采，在煤礦行業(yè)，地下開(kāi)采又常稱為“井工開(kāi)采”或標(biāo)準(zhǔn)采礦

2、等，由于露天開(kāi)采對(duì)地表破壞、環(huán)境污染較嚴(yán)重，也稱為非標(biāo)準(zhǔn)采礦，見(jiàn)上圖。無(wú)論是地下開(kāi)采還是露天開(kāi)采都可抽象為對(duì)原有地殼的一種人為破壞活動(dòng)，或稱是一種人為的有目的在地殼巖體中的大規(guī)模開(kāi)挖活動(dòng)。這種開(kāi)挖活動(dòng)破壞了巖體原有應(yīng)力平衡狀態(tài)，引起了巖體內(nèi)部應(yīng)力重新分布，其結(jié)果表現(xiàn)為開(kāi)掘的井、巷、硐、工作面、露天礦采場(chǎng)邊坡等的周圍巖體變形、移動(dòng)、甚至破壞，直到巖體內(nèi)部重新形成一個(gè)新的應(yīng)力平衡狀態(tài)為止，見(jiàn)下圖。10《礦山壓力與巖層控制》教案（第二版，2006-11-25）嚴(yán)格的講，礦山壓力應(yīng)包括地采和露采兩部分內(nèi)容，但由于傳統(tǒng)的觀念和習(xí)慣，

3、礦山壓力通常指與地采有關(guān)地內(nèi)容，即概念如下。礦山壓力（i.e.礦壓）：這種由于在地下煤炭中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室、及回采工作面周圍煤巖體中和其中的支護(hù)物上所引起的力，就叫礦山壓力。在礦山壓力作用下，會(huì)引起各種力學(xué)現(xiàn)象，如頂板下沉、底板臌起、巷道斷面縮小、巖體破壞脫落母體甚至大面積冒落，煤被壓松產(chǎn)生片幫或突然拋出，支架嚴(yán)重變形或損壞，以及大面積巖層移動(dòng)，地表發(fā)生塌陷等等，這些由于礦山壓力作用，使圍巖、煤體和各種人工支撐物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象，通稱為“礦山壓力顯現(xiàn)”.i.e.”礦壓顯現(xiàn)”.隨著大規(guī)模開(kāi)采活動(dòng)及礦壓顯現(xiàn)給工作帶

4、來(lái)嚴(yán)重危害，為使礦壓顯現(xiàn)不致影響采礦工作正常進(jìn)行和保障安全生產(chǎn)，必須采取各種技術(shù)措施把礦山壓力顯現(xiàn)控制在一定的范圍內(nèi)，對(duì)有利于采礦生產(chǎn)的礦山壓力顯現(xiàn)也要合理的利用。所有減輕、調(diào)解、改變和利用礦山壓力作用的各種方法，均叫做礦山壓力控制。礦山壓力、礦山壓力顯現(xiàn)、礦山壓力控制是礦山壓力與巖層控制研究的主要內(nèi)容。隨著大規(guī)模開(kāi)采活動(dòng)及礦壓顯現(xiàn)給工作帶來(lái)嚴(yán)重危害，人們迫切需要一種理論來(lái)解釋和研究有關(guān)的礦壓現(xiàn)象，并用以指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和安全生產(chǎn)，這就使于20世紀(jì)60年代形成了一門(mén)新的學(xué)科分支——礦山壓力及巖層控制。1.1.2煤礦地下開(kāi)采中常

5、見(jiàn)的礦山壓力災(zāi)害主要的研究對(duì)象（1）巷道變形，斷面縮?。?）巷道冒頂、破壞（3）采場(chǎng)冒頂（4）支架壓壞（5）采場(chǎng)大面積來(lái)壓（6）沖擊礦壓（7）突水礦山壓力產(chǎn)生是由于地下開(kāi)采（開(kāi)挖空洞），那么煤礦地下開(kāi)采常見(jiàn)的開(kāi)挖有：（1）井（2）硐室（3）巷道（4）采場(chǎng)10《礦山壓力與巖層控制》教案（第二版，2006-11-25）1990年以前，礦山壓力事故死亡人數(shù)占煤礦總事故死亡人數(shù)的45%以上，目前煤礦死亡事故人數(shù)中，瓦斯事故占40%，礦山壓力事故占30%。礦山壓力事故的特征是：事故次數(shù)多、預(yù)防困難、一次傷亡人數(shù)較少（與瓦斯事故相比）

6、、不容易引起重視，但是后果嚴(yán)重。1.1.3礦山壓力及巖層控制對(duì)采礦工程的作用（1）生態(tài)環(huán)境保護(hù)：地下水破壞、地表沉降、矸石山占地、瓦斯抽放等。（2）保證安全和正常生產(chǎn)：頂板事故、巷道穩(wěn)定、邊坡控制等，掌握礦山壓力活動(dòng)的基本規(guī)律，用以指導(dǎo)采礦生產(chǎn)的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)組織，保障安全生產(chǎn)，設(shè)備正常運(yùn)行。（3）減少地下資源損失：通過(guò)研究和實(shí)測(cè)礦壓活動(dòng)規(guī)律，減少頂板等事故，選擇合理煤柱尺寸，甚至某些情況下取消煤柱，減少煤炭資源損失量。（4）改善地下開(kāi)采技術(shù)：地下開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)步與對(duì)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的深刻認(rèn)識(shí)和礦壓控制手段的改善有密切關(guān)系，例如，自

7、移式液壓支架的使用（對(duì)頂板有效控制）促成了采煤綜合機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)，反之開(kāi)采技術(shù)的變化和解決，如放頂煤開(kāi)采技術(shù)的運(yùn)用，需進(jìn)一步研究頂煤運(yùn)移與破壞規(guī)律，重新研究“支架—圍巖關(guān)系”等。開(kāi)采深度增加也使礦壓顯現(xiàn)更為劇烈，并帶來(lái)了一系列新的礦壓控制問(wèn)題，只有不斷解決這些問(wèn)題，才能使未來(lái)復(fù)雜條件下的開(kāi)采工作得以順利進(jìn)行。（5）提高開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效果：為了維護(hù)巷道和管理頂板，每年要消耗大量人力、物力。一般礦井的巷道維修人員約占井下工人的10～20％，而且為了進(jìn)行礦壓控制，每年要消耗大量的坑木，金屬支護(hù)材料，水泥及其它材料。這些都會(huì)明顯地增加開(kāi)采

8、費(fèi)用，使噸煤成本上升。礦壓顯現(xiàn)預(yù)測(cè)、支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、信息反饋、確定優(yōu)化的礦山與開(kāi)采設(shè)計(jì)等，提高開(kāi)采效益。綜上所述，掌握礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，研究礦壓控制的有效方法，對(duì)煤礦生產(chǎn)有十分重要意義。1.1.4采礦工程的力學(xué)特點(diǎn)（1）采礦工程巖體結(jié)構(gòu)的本質(zhì)與地面工程結(jié)構(gòu)不同，地下工程圍巖即是載荷，也是一種承載結(jié)構(gòu)