一`名词解释
1矿山压力：由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩 体中和其中支护物上所引起的力。
2矿压显现：由于矿山压力作用，使围岩、煤体和各种人工支撑物产生的种种力学现象， 统称为“矿山压力显现”。
3矿山压力控制：所有人为地调节、改变和利用矿山压力作用的各种措施，叫做矿山压 力控制（简称为“矿压控制”）
4伪 顶：在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3至0.5m 极易垮落的软弱岩层。 5直接顶：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。
6老 顶：位于直接顶上方厚而坚硬的岩层。
7老顶初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
8 老顶的周期来压步距;两次来压期间工作面推进的距离。
9沿空掘巷：在上一区段工作面运输平巷废弃后，待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被废弃的巷道边缘，掘进下一工作面的区段回风平巷称为沿空掘巷。
10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，作为下区段工作面的回采时的回风平巷称为沿空留巷。
11端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎的程度。
12冲击地压:也称岩爆，发生在煤矿中一般叫冲击地压，发生在岩层中叫岩爆。它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。
二、问答题
1、绘制侧压系数λ=0,71,31,2
1,1时圆孔巷道周围的应力分布图，并叙 述应力分布的特征。
特征： 1）圆孔周围应力集中是局部的，应力集中程度随远离孔而减弱，并趋于原始应力； 2）圆孔周边应力集中系数随围压增大而有所减弱； 3）当λ＜1/3时，沿最大主应力方向，孔周边一定围存在切向拉应力；当λ≥1/3时，围岩周边不产生切向拉应力； 4）当λ=0时，沿最大主应力方向，孔周边一定围存在径向拉应力。
2试述原岩应力场的概念及主要组成部分。
天然存在于原岩而与人为因素无关的应力场称为原岩应力场，由地心引力引起的应力场称为自重应力场。由于地质构造运动而引起的应力场，称为构造应力场。构造应力与岩体的特性（岩体中裂隙发育密度与方向，岩体的弹性，塑性，粘性等）以及正在发生过程中的地质构造运动和历次构造运动所形成的地质构造现象（断层，褶皱等）有密切关系，自重应力场与构造应力场是原岩应力场的重要组成部分。
3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。
第一种方法
答：碎胀特征：岩石的碎胀性是指岩石破碎后散乱后堆积的体积比破碎前整体状态下增大的特性。
作用：对于岩层控制来说，碎胀性有重要作用，当煤层采出形成采空区后，顶板处于悬露状态，就会发生破坏断裂，并给工作面顶板管理造成影响以至危害。
岩石破碎用碎胀系数pK来表示，岩石破碎后体积膨胀，碎胀性系数取决于岩石的破碎
程度，排列状态。形成充满采空区所需直接顶厚度，pK越大，充满采空区直接
顶的厚度就越小。
第二种方法
a，影响碎胀系数Kp的重要因素是岩石破碎后块度的大小及其排列状态；
b，若直接顶岩层的垮落厚度为∑h，则垮落后堆积的高度为Kp?∑h。它与老顶之间可能留下的空隙Δ为：Δ=∑h+M-Kp?∑h=M-∑h（Kp-1）
c，随着老顶初次断裂，老顶破断岩块的变形迫使直接顶变形而向支架方向加载荷，此时直接顶就不再可能形成初次放顶时可能发生的离层状态。但是老顶破断岩块形成的变形失稳与滑落失稳将对直接顶的稳定性产生影响。
4. 简述直接顶初次垮落前易离层的原因。
1）直接顶较软，容易发生弯曲变形。
2）未及时支护，支撑力不足
3）直接顶比较破碎
4）直接顶最大扰度大于老顶最大扰度
5）直接顶厚度小于或等于老顶厚度初次放顶前直接顶所在的状态大部分均可能发生离层。其原因是老顶此时尚处于板的悬露状态，因而挠度较小，而且直接顶则由于强度较弱，或由于岩层较薄，使直接顶的挠度有可能大于老顶的挠度，而形成离层。
5．叙述回采工作面上覆岩层移动规律。
A岩层移动主要是研究开采后引起的地表变形破坏规律。
B煤层开采后形成的采空区大多数为长方形，老顶岩层的破坏因长方形的角效应影响而呈椭圆形，且比采空区面积要大。
C开采水平或近水平煤层时，移动盆地位于采空区正上方，而且盆地中心对应着采空区中心，中心点是垂直下落的。
6．叙述回采工作面上覆岩层的破坏方式及其分区。
根据采空区覆岩移动破坏程度，可分为“三带”：
（1）跨落带。破断后的岩块呈不规则跨落，排列也极不整齐，松散系数比较大，一般可达1.3～1.5。但经重新压实后，碎胀系数可降到1.03左右。此区域与所开采的煤层相毗连，很多情况下是由于直接顶岩层冒落后形成的.
（2）裂缝带。岩层破断后，岩块仍然排列整齐的区域即为裂缝带。它位于冒落带之上，由于排列比较整齐，因此碎胀系数较小。关键层破断块体有可能形成“砌体梁”结构。跨落带与裂隙带合称“两带”，又称为“导水裂缝带”，意指上覆层含水层位于“两带”围，将会导致岩体水通过岩体破断裂缝流入采空区和回采工作面。
（3）弯曲带。自裂缝带顶界到地表的所有岩层称为弯曲带。弯曲带岩层移动的显著特点是，岩层移动过程的连续和整体性，即裂缝带顶界以上至地表的岩层移动是成层地、整体性地发生，在垂直剖面上，其上下各部分的下沉量很小。若存在厚硬的关键层，则可能在弯曲带出现离层区。
A区域：煤层上方的岩层在开采的影响下，一般在回采工作面前方30～40m处就开始变形。其特点是水平移动较为剧烈，但垂直移动甚微。在有些场合垂直位移量还会出现负值（即岩层有上升现象）。当工作面推过此区域，才引起垂直位移急剧增加。
B区域：回采工作推过钻孔4～8m后，垂直位移急剧增加，但各层位移速度不尽相同。其特点为越向上越缓慢，在此区域形成层间离层，且此区域的岩层早已断裂成岩块。
C区域：已断裂的岩层重新受到已冒落矸石支撑时，变形曲线又趋于缓和。在此区域，各层移动速度的特点是邻近煤层岩层的运动速度要缓于其上覆岩层，各岩层又进入互相压合的过程。
试分析直接顶、老顶的各项指标在矿山压力显现中所起的作用。
厚度：当直接顶厚度较大时，由于岩石的碎胀特性，垮落后能较好的充填采空区，能够较好的承载上覆的负载，矿山压力显现不明显。当直接顶的厚度较小时，不能很好的充填采空区来支撑上覆压力，导致矿山压力显现明显。对于老顶，如果老顶的厚度较大，当老顶断裂，回转，作用在直接顶上的力的作用就大，传递给工作面的作用就大，矿山压力显现明显，老顶厚度小时，相反的，压力显现就不明显。
悬露长度：当直接顶的悬露长度过大时，冒顶整体垮落时，将对工作面产生很大的冲击，导致矿山压力显现明显。悬露长度不大，垮落量小，对直接顶及工作面的冲击也相应的减少，可以减少矿山压力显现的作用。
硬度：当直接顶比较破碎，直接定易垮落，垮落量小，对工作面冲击较小，从而矿压显现较弱。反之亦然。
8．评价矿山压力显现程度的指标有哪些？怎样预测预报老顶的来压。
1）顶板下沉 S（mm）——煤壁到采空区边缘围顶、底板间相对位移。顶板绝对下沉不易得到，一般以距煤壁4米处下沉量为工作面顶板下沉量。可以每米采高每米推进度下沉量S/L/M为比较标准2）顶板下沉速度V（mm/h）——单位时间顶板下沉量。3)支柱变形与折损——观察喷液、下缩、压裂、折断等。4)顶板破碎度——单位面积中顶板冒落面积所占百分比。5)局部冒顶——小围顶板垮落。6)大面积冒顶——顶板沿工作面煤壁切落。7)煤壁片
帮——煤壁因支承压力作用发生的剪切坍塌破坏。8)底臌——底板塑性变形。9）支柱插入底板——底板松软，对顶板管理很不利。
初次来压时矿压显现特点：1）来压前，顶板压力无明显增大；2)煤壁部支承压力增高，煤壁片帮严重； 3)顶板有板炮声响；4)顶板下沉速度急剧增加，由1mm/h 到 5~20mm/h 5）支柱载荷急剧增加；6）顶板出现拉绺现象（直接顶沿煤壁切断）。周期来压时的矿压显现：1）顶板下沉量急剧增加；2)支柱载荷普遍增加；3）煤壁片帮严重；4）当支撑力不足时，工作面会出现台阶下沉；5)如果支护参数选择不合理，回发生冒顶、切顶。
9．影响回采工作面矿山压力显现的主要因素有哪些？
采高与控顶距，工作面推进速度，开采深度，煤层倾角。
10．叙述采空处理的方法有哪些，其各种处理方法引起顶板的沉降断裂是怎样的。
对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。
11．叙述回采工作面支架与围岩的相互作用原理
1）支架与围岩是相互作用的一对力，在小围，围岩形成的顶板压力可看作一个作用力，支架可视为一个反力，两者相互适应，使其大小相等，而且尽可能的作用在一个作用点上
2）支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关
3）支架结构及尺寸对顶板压力的影响。在实际生产中证明，在支架架型选择何时时，可以用最小的工作阻力维护好
12、支架－围岩相互作用原理：
①支架支护作用，支架的工作阻力，尤其是初撑力在一定程度上能有效地抑制直接顶板离层，控制围岩塑性区的再发展和围岩的持续变形，保持围岩稳定。
②围岩的自承能力，地下工程中围岩不仅是施载体，在一定条件下还是一种天然承载构件，上覆岩层的绝大部分重量完全是由自身承担的，因此合理的支架－围岩相互作用关系是充分利用围岩的这种天然自承力和承载力。
“煤体—支架—垮落矸石”支撑系统：
煤体、垮落矸石为平衡结构支点（拱脚），需承受更多载荷；
“煤体—支架—垮落矸石”支撑系统为静不定系统，刚度大的承受载荷也大；
煤体刚度大于垮落矸石及支架，为主要承载体；
支架受到保护，刚度较小，承载较小。
13、影响采区巷道变形与破坏的因素有哪些？
答：一自然因素：（1）岩体性质及构造特征（岩体强度，岩体的层理、节理、裂隙发育程度）；（2）开采深度；（3）煤层倾角；（4）地质构造因素（断层、褶皱）；（5）水的影响；（6）时间因素的影响。
二开采技术因素：（1）受采动影响情况（2）巷道保护方法（3）巷道断面的形状及支架架设时间
14．采区平巷在其整个服务期沿走向的矿压显现有哪些基本规律，采动影响带的前影响区和后影响区矿压显现的特点和机理有何不同？（安题意进行缩减或者看下一题）
答：矿压显现因巷道布置不同而不同①煤体——煤体巷道服务期间，围岩的变形同样经历巷道掘进影响，掘进影响稳定和采动影响三个阶段。由于巷道在采面后方已经废弃，巷道仅经历采面前方采动影响，围岩变形量比采动影响阶段全过程小的多，一般仅1/3左右。②煤体——煤柱或无煤柱巷道服务期间，围岩的变形同样经历巷道掘进影响，掘进影响稳定和采动影响三个阶段。但是巷道整个服务期间，始终受相邻区段采空区残余支撑压力的影响，三个影响阶段的围岩变形均大于煤体——煤体巷道。巷道的围岩变形量除了取决于开采深度，巷道围岩性质，工作面顶板结构和相邻区段采空区采动稳定程度外，与沿空护巷方式及保护煤柱宽度密切相关。③煤体——煤柱或无煤柱巷道服务期间，围岩的变形将经历全部的五个阶段，围岩变形量远大于无采动及一侧采动稳定后巷道。这类巷道的围岩变形量除了与开采深度巷道围岩性质采动状况有关外，工作面顶板结构沿空护航方式和煤柱宽度都起决定性作用。不采用煤柱保护巷道时，为沿空保留巷道。
14.采区平巷在其服务期沿走向的矿压规律有哪些？
(1)煤体—煤体巷道服务期间，围岩的变形将经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段。由于巷道在采面后方已经废弃，巷道仅经历采面前方采动影响，园岩变形量比采动影响阶段全过程小得多，一般仅1／3左右。
(2)煤体—煤柱或无煤柱(采动稳定)巷道服务期间，围岩的变形同样经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段(工作面前方采动影响)。但是巷道整个服务期间．始终受相邻区段采空区残余支承压力的影响，三个影响阶段的围岩变形均大于煤体一媒体巷道。巷道的围岩变形量除了取决于开采深度、巷道围岩性质、工作面顶板结构和相邻区段采空区采动稳定程度外，与沿空护巷方式及保护煤柱宽度密切相关。
(3)煤体—煤柱或无煤柱(正采动)巷道服务期间，围岩的变形将经历全部的五个阶段，围岩变形量远大干无采动及一侧采动稳定后巷道。这类巷道的围岩变形量除了与开采深度、巷道围岩性质、采动状况有关外，工作面顶板结构、沿空护巷方式和煤柱宽度都起决定性作用。不采用煤柱保护巷道时，为沿空保留巷道。
15．回采工作面周围支承压力在煤层平面和顶底板中的分布特性
1采煤工作面前方煤壁一端支承着工作面上方裂隙带及其上覆层的大部分重量，及工作面前方支撑压力远比工作面后方。
2由于采煤工作面的推进，煤壁和采空区冒落带是向前移动的，因此工作面前后方支承压力是移动支承压力。
3由于裂缝带形成了以煤壁和采空区冒落带为前后支承点的半拱式平衡，所以采煤工作面处于减压力围。
4采煤工作面前方形成的支承压力，最大值发生在工作面中部前方，峰值可达原岩应力的2~4倍，即应力集中系数K值得变化围为2.0~4.0。前方支承压力的峰值位置可深入媒体2~10M，其影响围可达采煤工作面前方90~100M。
16．因采区巷道受采动的影响，采取哪些措施可以保护采区巷道
1控制方法：
巷道保护——使围岩应力与岩体强度相适应
（采用适当断面，预留断面，煤柱护巷，巷道在减压区）
巷道支护——架设支架防止围岩过度变形与移动
巷道维修——改换已恶化的支撑系统，恢复围岩移动稳定性（补棚、补柱、扩帮、起底、更换已损支架）
2基本措施：
将巷道布置在岩性好的岩层
将巷道布置在应力降低区(躲压)
对巷道进行卸压保护（移压）
常用方法为：
1卸压①巷道跨②采卸压③开槽（松动）卸压④卸压巷硐卸压⑤掘前预采
2无煤柱护巷
17．巷道的支护方法有哪些，叙述采用锚杆和喷射混凝土支护的作用原理
一：支护方法
（1）木支护：梯形（对棚或密集等）
（2）金属支架：工字钢梯形支架，平顶可缩金属支架，拱形可缩性金属支架棚间距0.5～0.7m 。
（3）锚杆支护
二、锚杆支护
1）悬吊作用，指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂于其上的坚固老顶上2）组合梁作用，是指将层状岩体各层用锚杆连结并紧固，如图右所示。锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的整体抗弯能力。
3）锚杆楔固作用，在围岩中存在一组或几组不同产状的不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动
三、喷射混凝土支护的作用原理
（1加固与防止风化作用
喷射混凝土以较高的速度射入开的节理裂隙，产生如同石墙灰缝一样的粘结作用，从而提高了岩体的粘结力和摩擦角。也就是提高了围岩的强度。同时喷射混凝土层封闭了围岩，能够防止因水和风化作用造成围岩的破坏与剥落。
（2改善围岩应力状态作用
使巷道周边围岩由双向受力状态变成三向受力状态，提高了围岩的强度。
（3柔性支护结构作用
一方面，喷层有粘结强度，能和围岩紧密地粘结在一起，喷层较薄，具有一定的柔性；可以让围岩产生一定量的径向位移，另一方面，混凝土喷层在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生愈来愈大的支护反力，能够抑制围岩产生过大的变形，防止围岩发生松动破碎。
18. 回采工作面上覆岩层移动规律假说
一、自然平衡拱理论
认为：地下空间开挖后，已开挖空间的上覆岩层将逐步自然冒落成拱形，拱高h是岩体强度和巷道宽度的函数。
二、压力拱假说
在上覆岩层中，形成一个“压力拱”，前方煤壁及后方垮落矸石分别为拱的两脚，工作面处于拱的保护之下，“压力拱”将随工作面的推进而前移。
三、悬臂梁假说
该理论认为顶板是一种连续介质，工作面和采空区上覆岩层，可视为一端固定于岩体，另一端悬伸的悬臂梁，多岩层可组成组合悬臂梁。悬臂梁平时承担岩层载荷，当其变形下沉时，一端压在垮落矸石上，当跨度增大，断裂形成周期来压。
四、预成裂隙假说
顶板岩层受支承压力作用，产生相互平行的裂隙，成为“假塑性体”，在工作面推进过程中，产生塑性弯曲，由相互挤压形成类似梁的平衡结构。顶板分为应力降低区、应力升高区、采动影响区，三区随工作面而移动。工作面支架应具有足够的初撑力和工作阻力，以阻止岩块滑落或离层。
五、铰接岩块假说
矿井通风基本知识
矿井通风基本知识 一、矿井通风概述 （一）矿内空气 矿内空气是矿井井巷内气体的总称。它包括地面进入井下的新鲜空气和井下的有毒有害气体、浮尘。矿内空气的主要来源是地面空气，但地面空气进入井下后，化学成分和物理状态会发生一系列的变化，因而矿内空气与地面空气在性质上和成分上均有较大差别。 地面空气进入井下后，由于煤岩中涌出各种气体以及可燃物的氧化，其成分发生变化。风流在经过采掘面等用风地点之前，气成分变化不大，称为新鲜空气或新风；风流经过采掘工作面等用风地点后，其成分发生较大的变化，称为污浊空气或乏风。 1.矿内空气主要成分 矿内空气与地面空气的成分尽管不同，但其成分仍是以氧气和氮气为主，另外包含少量其它气体。 2.矿内空气中的有毒有害气体 （1）一氧化碳：一氧化碳是无色、无味、无臭的气体。一氧化碳毒性很强，吸入人体后会引起中毒、窒息，浓度为0．4％就可使人致命中毒。一氧化碳的主要来源是：火灾、爆破工作、瓦斯和煤尘爆炸。 （2）硫化氢：硫化氢是一种无色、微甜、带有臭鸡蛋味的气体，能燃烧，有强烈的毒性。对人的眼睛、黏膜及呼吸系统有强烈刺激作用。浓度为0.05%
时，半小时内人失去知觉、痉挛、死亡。硫化氢的主要来源：有机物腐烂、硫化矿物水解、老空积水中释放、煤岩中放出。 （3）二氧化硫：二氧化硫是一种无色、具有强硫磺臭味的气体，易溶于水，易积聚在巷道底部。二氧化硫对人体影响较大，能强烈刺激眼和呼吸器官，使喉咙和支气管发炎，呼吸麻痹，严重时会引起肺水肿。二氧化硫的主要来源：含硫矿物氧化、燃烧、在含硫矿体中爆破，以及从含硫矿层中涌出。 （4）二氧化氮：二氧化氮是一种红褐色气体，极易溶于水，它与水结合形成硝酸，对眼睛、鼻腔呼吸及肺部组织起破坏作用，引起肺水肿，但起初只感觉到呼吸道受刺激、咳嗽，经过6～24小时后才出现中毒征兆。俗称的炮烟熏人，其实质就是二氧化氮中毒。二氧化氮的主要来源是井下爆破。 （5）氨气：氨气是一种无色、具有强烈的刺激臭味的气体，易溶于水，毒性很强。氨气对人体上呼吸道黏膜有较大刺激作用，引起咳嗽，使人流泪、头晕，严重时可至肺水肿。氨气主要来源是井下爆破。 （二）矿井气候条件要求 煤矿作业人员在井下工作时，需要一个适宜的气候条件，包括适宜的温度、湿度、风速。（1）采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20％，二氧化碳浓度不超过0.5％。
智慧树知到《矿山压力与岩层控制》章节测试答案绪论 1、采矿工程的力学本质是 A:围岩的破坏及其控制问题 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:围岩的破坏及其控制问题 2、下列不属于矿压引起的事故的是 A:冲击地压 B:冒顶事故 C:透水事故 D:火灾 答案:火灾 3、安全采矿最核心的问题是 A:如何保障采掘空间的安全问题 B:冒顶事故 C:透水事故 D:冲击地压 答案:如何保障采掘空间的安全问题 4、以下属于矿压引起的问题的是 A:巷道冒顶、片帮
B:巷道两帮鼓出 C:巷道顶板移近 D:顶板下沉与支架承载 答案:巷道冒顶、片帮,巷道两帮鼓出,巷道顶板移近,顶板下沉与支架承载5、下列属于有关矿压的理论中属于掩护拱假说的是 A:自然平衡拱假说 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:自然平衡拱假说,压力拱假说 第一章 1、下列说法错误的是 A:垂直应力都是压应力，且水平应力比垂直应力小得多 B:垂直应力随深度增加呈正比例增加 C:采动前岩层中任何点的垂直平面和水平面上都不存在剪应力分量 D:垂直应力是由水平应力引起的 答案:垂直应力是由水平应力引起的 2、下列不属于矿山压力显现条件的是 A:采动 B:矿山压力作用 C:围岩运动和支架受力 D:基本顶垮落
答案:基本顶垮落 3、下列说法不正确的是 A:矿山压力的存在是可观的、绝对的 B:矿山压力存在于采动空间周围的岩体中 C:矿山压力显现是相对的有条件的 D:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 答案:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 4、下列说法正确的是 A:围岩的明显运动是有条件的 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现 C:底板运动压力显现强力的部位一定在应力高峰位置 D:支架明显受力没有条件限制 答案:围岩的明显运动是有条件的 5、下列属于矿山压力的来源的是 A:原始应力场 B:覆盖岩层的重力 C:构造运动的作用力 D:岩体膨胀的作用力 答案:原始应力场,覆盖岩层的重力,构造运动的作用力,岩体膨胀的作用力6、下列说法不正确的是 A:有矿山压力显现一定有矿山压力 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现
矿山压力课程设计文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
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。工作面上覆岩层及其物理力学参数如表1所示。 表1 覆岩岩层其物理力学参数 岩层序号岩性厚度/m弹性模量/Mpa抗压强度/Mpa抗拉强度/Mpa体积力（N/m3）C30砂质泥岩27280 C29细粒砂岩27640 C28砂质泥岩27280 C27砂岩层27630 C26砂质泥岩27280 C25细粒砂岩127640 C24泥岩1827420 C23砂质泥岩27280 C22细粒砂岩27640 C21泥岩1827420 C20砂质泥岩27280 C19细粒砂岩27640 C18泥质砂岩327280 C17细粒砂岩27640
1、 进行巷道锚杆支护设计的实用而经济的方法是在围岩（）分类基础上进行巷道锚杆支护设计。 ?A、面积 ?B、岩性 ?C、稳定性 ? 2、支撑掩护式液压支架顶部对顶板的支撑部分长度（）掩护部分长度。 ?A、大于 ?B、小于 ? 3、煤矿中多遇到（）岩石，即造岩矿物的固体颗粒间为刚性连接，破碎后仍可保持一定形状的岩石。?A、固结性 ?B、粘结性 ?C、散粒状 ? 4、当结构面的延展长度在（）范围内时，称为中等结构面。 ?A、10-20m ?B、1-10m ?C、5-10m ? 5、支撑式液压支架顶部对顶板起支撑作用而（）掩护作用。 ?A、有较大的 ?B、有很小的 ? 6、岩石在天然含水状态下的密度称为岩石的（）。
?A、干密度 ?B、湿密度 ?C、天然密度 ? 7、 一般所设计的支撑式支架，顶梁长度在（）m左右。 ?A、1.0-1.5 ?B、 1.5- 2.0 ?C、2.5-3.0 ? 8、单位顶底板移近量所对应的支柱工作阻力增量，称为支护系统（）。?A、 性能 ?B、刚度 ? 9、底板的刚度可通过对反映底板抗压入特性的（）的分析获得。 ?A、底板强度 ?B、底板刚度 ?C、底板密度 ? 10、窄煤柱巷道是指巷道与采空区之间保留（）宽的煤柱。 ?A、3-5 ?B、4-6 ?C、5-8 ?D、6-8
11、按支架结构，可将液压支架分为（）类。 ?A、2 ?B、3 ?C、4 ? 12、 下列不可以直接作为衡量矿山压力显现程度指标的是（）。 ?A、顶板下沉速度 ?B、顶板悬顶面积 ?C、顶板破碎情况 ? 13、工作面支座插入底板的破坏形式不包括（）。 ?A、整体剪切 ?B、局部剪切 ?C、其他剪切 ? 14、在工作面前方支承压力的峰值到煤壁为极限平衡区，向煤体内侧为（）。?A、弹性区 ?B、塑性区 ? 15、岩石破碎后的碎胀系数的重要影响因素不包括（）。 ?A、破碎后块度的大小 ?B、破碎后块度的质量 ?C、破碎后块度的排列状态 ?D、破碎后块度的形状
矿压观测制度 综采矿压监测管理 一、综采队要使用、维护好KJ216顶板动态监测系统，保证数据正常传输到地面。 二、、综采队要负责监测系统本安电源（127V）的正常供电， 三、综采队负责压力监测分站高压胶管及通讯电缆的维护工作。当出现高压胶管和通讯电缆损坏时，要及时修补或更换。 四、所有监测设备（包括仪器仪表、通讯线、供电电源）如出现损坏、丢失，按设备原价进行赔偿，并要查明原因，找出责任人。 五、综采队要保证泵站压力达到≧30MP、乳化液浓度达到3%—5%。 六、工作面顶板不能出现台阶下沉，支架顶梁要接顶严实。液压支架初撑力要≧24MP，端面距最大值要≦340mm。 七、单体液压支柱（φ100mm）初撑力不得小于90KN（11.5MP）。 八、工作面采高必须控制在2.9~3.5米之间。 顶板矿压监测管理 一、矿压组负责井下所有巷道的矿压监测管理工作，对收集的矿压监测数据进行分析后要及时将结果报工程师审核签字后存档，为后续巷道支护设计提供科学依据。 二、认真开展日常性采掘工作面支护质量与顶板动态监测工作，对采掘队组报送的矿压监测数据进行分析，分析处理结果报送相关领导
和采掘队组。 三、观测人员对井下分管的采掘工作面支护质量与顶板动态监测数据，进行分析总结。 四、监测表格必须在井下现场认真填写，要求字迹清楚、数据准确，严禁井上填写或弄虚作假。 五、经常深入现场了解工作面顶板监测仪器仪表的使用情况，并监督、检查采掘工作面在初采(掘) 前矿压监测仪器仪表的安装情况。 六、对采掘工作面顶板监测使用的仪器仪表进行统一管理，建立矿压仪器仪表台帐，队组日常所需仪器仪表等设施，每月进行核实，其它所需拉拔器具、退锚器、力矩扳手、压力表等，待核实完好，同时不得影响队组生产。 七、对队组不按要求使用、保管拉拔器具、退锚器、力矩扳手、压力表等仪器设施，造成损坏或报废的要严格进行考核。 八、矿压组负责采掘头面及其它巷道矿压监测仪器设施的管理工作。 九、顶板离层指示仪的安装 顶板离层指示仪必须及时地安装在巷道顶板中部，每隔100m安设一组，在巷道开口处、交叉点、过煤柱、特殊地质构造等区域根据实际情况适当增设离层仪数量，安装时距工作面迎头不得超过100m。队组接到技术部的通知后要及时打顶板离层指示仪安装孔，并且要保护好顶板离层指示仪。
采煤基础知识 1、什么叫井田开拓？ 答：在井田范围内，由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程叫井田开拓。 2、什么叫煤田？ 答：在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积而形成的大面积含煤地带。 3、煤层厚度的变化对开采技术的影响可分为哪几类？ 答：按煤层厚度可分为极薄煤层（<0.7M）、薄煤层（<1.3M）、中厚煤层（ 1.3 ~3.5M ）、厚煤层（> 3.5M ）、特厚煤层（>8~10M）。 4、煤层倾角的变化对开采技术的影响可分为哪几类？ 答：按煤层倾角可分为：近水平煤层、缓倾斜煤层、倾斜煤层、急倾斜煤层。5、什么叫矿井生产系统？ 答：矿井生产系统是指在煤矿生产过程中为提升、运输、排水、通风、人员安全出入、材料设备的上下升降、矸石排运、供气、供电、供水等而形成的线路和设施的总称。 6、煤矿井下生产系统包括哪几部分？ 答：矿井生产系统分为：运煤系统、通风系统、运料排矸系统、排水系统、供电系统以及空压系统、灌浆系统、瓦斯抽排放系统等。 7、巷道的分类有几种？ 答：按巷道轴线和水平面的关系井下巷道可分为：垂直巷道、水平巷道、倾斜巷道。 按巷道的服务的对象和范围井下巷道可分为：开拓巷道、准备巷道、回采巷道。 8、什么叫开拓巷道？准备巷道？回采巷道？ 答：开拓巷道：为矿井或阶段服务的巷道。 准备巷道：为采区服务的巷道 回采巷道：为区段服务的巷道 9、什么叫阶段？什么叫开采水平？ 答：阶段―――沿煤层的倾斜方向，按一定的标高将井田划分成的若干长条部分。开采水平―――设置了井底车场和运输大巷的水平叫开采水平 10、什么叫矿井年产量？服务年限？ 答：矿井年产量―――矿井一年内实际产出的煤炭数量，而井型是指矿井年设计产量。 服务年限―――矿井从投产到报废的全部生产时间叫服务年限。 11、什么叫分区式布置？ 答：在阶段范围内，沿走向按一定的长度把阶段划分成的若干块段。 12、运输大巷的布置方式有几种？它的位置应选在什么地方？ 答：运输大巷的布置方式有分层运输大巷布置、集中运输大巷布置、分组集中运输大巷布置。对于分层运输大巷多布置在煤层中，集中运输大巷和分组集中运输大巷多布置在岩层中。 13、井田的开拓方式有几种？ 答：井田的开拓方式有：立井开拓、斜井开拓、平峒开拓及综合开拓。 14、什么叫井田开拓系统？ 答：开拓巷道系统与其形成的生产系统称为井田开拓系统。 15、煤矿主、副井分别担负着什么样的主要提升任务？
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,
煤矿采掘基本知识
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煤矿采掘基本知识 一、矿井爆破 (一)爆破器材 １.炸药 炸药是在一定条件下,能够发生快速化学反应、放出大量热量、生成大量气体产物,显示爆炸效应的化合物或混合物。炸药爆炸后,在岩体内产生瞬时高压冲击波，冲击波从爆源向岩体内传播,并对周围煤岩体发生作用,把煤炭或岩石破碎下来。 矿用炸药分为煤矿许用炸药和非煤矿许用炸药,准许在地下有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面使用的安全炸药称为煤矿许用炸药。煤矿井下的所有爆破作业工作面,必须使用煤矿许用炸药。 2. 雷管 雷管是一种装有起爆药的小管，用来起爆炸药的专用材料。雷管按起爆方式分为火雷管和电雷管两种,电雷管由电能来起爆。电雷管又分为瞬发雷管、秒延期雷管和毫秒延期雷管。煤矿井下广泛使用毫秒延期电雷管。 3. 发爆器 发爆器是用来供给电爆网路的电雷管起爆电能的仪器。《煤矿安全规程》规定，井下爆破必须使用发爆器。 （二）爆破技术 1、掘进工作面爆破 （1）炮眼分类及布置 掘进工作面的炮眼，按其所起作用不同，可分为以下三类，如图3-11 所示: ①掏槽眼（又名掏心眼)。掏槽眼的作用是首先将工作面上某部分岩石破碎下来,为工作面形成第二个自由面,为其他炮眼的爆破创造有利条件。 掏槽眼应比其他炮眼深１5~20厘米,叫做超深。超深的作用是使其他炮眼利用率提高。掏槽眼又分斜眼掏槽法、直眼掏槽法、混合式掏槽法。 图３-11 炮眼布置示意图 Ⅰ-掏槽眼Ⅱ-辅助眼Ⅲ－周边眼
矿山压力课程设计 Prepared on 22 November 2020
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。工作面上覆岩层及其物理力学参数如表1所示。 表1 覆岩岩层其物理力学参数 岩层序号岩性厚度/m 弹性模量/Mpa 抗压强度/Mpa 抗拉强度/Mpa 体积力（N/m3）C30 砂质泥岩27280 C29 细粒砂岩27640 C28 砂质泥岩27280 C27 砂岩层27630 C26 砂质泥岩27280 C25 细粒砂岩 1 27640 C24 泥岩18 27420 C23 砂质泥岩27280 C22 细粒砂岩27640 C21 泥岩18 27420 C20 砂质泥岩27280 C19 细粒砂岩27640 C18 泥质砂岩 3 27280 C17 细粒砂岩27640 C16 泥岩18 27420 C15 砂质泥岩27280 C14 细粒砂岩27640
《矿压力及其控制》 一、单项选择题 1、泊松比是指岩石在单轴压缩条件下横向应变与的比值。 a、横向应力 b、轴向应力 c、轴向应变 d、体积应变 2、岩石在应变一定时，应力随时间延长而减小的现象，称为岩石的。 a、蠕变 b、松弛 c、弹性后效 d、粘性流动 3、岩石因受载状态不同，其极限强度相差很悬殊。实验表明，在不同应力状态下的强度值，最小。 a、单轴抗压强度 b、抗剪强度 c、抗弯强度 d、单轴抗拉强度 4、矿山压力假说对采场岩层控制具有指导意义，可以解释工作面前方出现的支承压力及工作面出现的周期来压现象。 a、压力拱假说 b、悬臂梁假说 c、铰接岩块假说 d、预成裂隙假说 5、直接顶分类主要是根据来分类的。 a、直接顶平均初次垮落步距 b、直接顶厚度 c、直接顶强度 d、直接顶岩层的岩性 6、回采工作面支架的工作状态是处于“给定变形”状态还是处于“给定载荷”状态是有和支架刚度的相对变化决定的。 a、直接顶刚度 b、直接底刚度 c、煤层刚度 d、老顶刚度 7、我国煤矿中常采用留小煤墙的沿空掘巷方式，小煤墙一般不易超过m。 a、3 b、5 c、8 d、12 8、原岩应力场中平均水平应力与铅垂应力的比值随深度增加而。 a、增加 b、不变 c、减小 9、矿山压力假说对采场岩层控制具有指导意义，假塑性梁是的主要组成部分，可以解释了破断岩块的相互作用关系。 a、压力拱假说 b、悬臂梁假说 c、铰接岩块假说 d、预成裂隙假说 10、回采工作面支架的工作状态是处于“给定变形”状态还是处于“给定载荷”状态是由直接顶刚度和支架刚度的相对变化决定的。当支架处于“给定变形”状态时，支架应具有足够的和可缩量。 a、支护强度 b、支护刚度 c、初撑力 d、工作阻力 11、回采工作面支架的工作状态是处于“给定变形”状态还是处于“给定载荷”状态是由直接顶刚度和支架刚度的相对变化决定的。当支架处于“给定载荷”状态时，支架应具有足够的。 a、稳定性 b、可缩量 c、支护强度 d、初撑力 12、初撑力在支架参数中具有重要地位，提高支架初撑力，下列叙述是错误的。 a、可以减少顶板离层 b、增加顶板的稳定性 c、减少工作面顶板断面破碎度和煤壁片帮 d、增加支柱的开启率 13、提高支护强度在采场围岩控制中至关重要，不能提高支护强度。 a、提高支柱初撑力 b、提高支护密度 c、提高支护系统刚度 d、提高支柱的可缩量 14、支架的性能将直接影响支架受力的大小，支架特性是用和可缩量的关系曲线来表示的。 a、初撑力 b、工作阻力 c、支架载荷 d、额定工作阻力 15、支架受力的大小及其在回采工作面的分布规律与支架性能有关，支架的受力比较 均匀。
煤矿采掘基本知识 一、矿井爆破（一）爆破器材1.炸药炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应、放出大量热量、生成大量气体产物，显示爆炸效应的化合物或混合物。矿用炸药分为煤矿许用炸药和非煤矿许用炸药。煤矿井下的所有爆破作业工作面，必须使用煤矿许用炸药。2.雷管雷管是一种装有起爆药的小管，用来起爆炸药的专用材料。雷管按起爆方式分为火雷管和电雷管两种，电雷管由电能来起爆。电雷管又分为瞬发雷管、秒延期雷管和毫秒延期雷管。煤矿井下广泛使用毫秒延期电雷管。3.发爆器发爆器是用来供给电爆网路的电雷管起爆电能的仪器。《煤矿安全规程》规定，井下爆破必须使用发爆器。 （二）爆破技术1、掘进工作面爆破（1）炮眼分类及布置掘进工作面的炮眼，按其所起作用不同，可分为以下三类①掏槽眼（又名掏心眼）②辅助眼 ③周边眼（2）主要爆破参数巷道掘进的爆破参数主要包括炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、单位炸药消耗量的具体规定。巷道掘进爆破作业要按照《煤矿安全规程》及爆破参数执行。 2、回采工作面爆破（1）炮眼种类及布置炮眼布置方式（见图3-12）单排眼：用于薄煤层、煤质较软及节理发育的煤层。双排眼：包括对眼、三花眼。一般用于采高较小的中厚煤层及煤质中硬的工作面。三排眼：即五花眼。用于煤层坚硬和采高较大的中厚煤层工作面。 （2）主要爆破参数炮采工作面的爆破参数主要包括炮眼布置、间距、炮眼深度、炮眼数目、单位炸药消耗量的具体规定。炮采工作面爆破作业要按照《煤矿安全规程》及爆破参数执行。
二、巷道施工巷道施工方法包括钻眼爆破法和机械化掘进法。其主要工序有破岩、装岩、运岩和支护等。（一）破岩1.钻眼爆破法钻爆破岩法是指利用电钻或风钻进行打眼、装药爆破的方法。为了提高打眼的速度可以使用专门的钻眼机械打眼。钻爆破岩法推广光面爆破。光面爆破（简称光爆）是指在钻眼爆破过程中，通过采取一定措施，使爆破后的巷道断面形状、尺寸基本符合设计要求，并尽量使巷道轮廓以外的围岩不受破坏的一种破岩方法。2.机械化破岩法机械化破岩是指利用综掘机对煤岩体进行切割和破碎的方法（二）装岩与运岩装运岩煤有人工装运和机械装运2种方法。常用的装岩机有耙斗式、铲斗式、蟹爪式装岩机等设备。运输普遍采用矿车，用人或电机车调车。掘进煤巷时可以直接用刮板输送机或带式输送机运煤，综掘设备本身连接有装煤运煤设施。（三）巷道支护巷道支护材料有水泥、石料、混凝土、木材和金属材料（如轻便钢轨、矿用工字钢、特殊工字钢、矿用特殊型钢等）。支护的形式有架棚支护（金属拱形支护、木支护）、锚杆支护、锚喷支护、砌碹支护等。其中，锚喷支护和砌碹支护属于巷道永久支护，其服务年限较长。 架棚支护砌碹支护砌碹支护的主要形式是直墙拱顶式,是一种被动支护形式，如图3-14所示。该支护具有坚固、耐久、防火、通风阻力小等优点。缺点是施工复杂、劳动强度大、成本高和进度慢等。直墙拱顶支护由拱、墙和基础3部分组成。锚杆支护、喷射混凝土与喷浆支护锚喷支护。锚杆支护就是将锚杆预设在围岩中，使岩体得以加固，形成一个完整的支护结构，是一种主动支护形式，支护原理如图3-15所示。锚杆的种类有钢筋或钢丝绳砂浆锚杆、金属锚杆、木锚杆、树脂锚杆等。喷射混凝土与喷浆支护：喷射混凝土是将一定配合
采06级课程设计说明书 学校：河北工程大学 学院：资源学院 专业班级：采矿（1）班 姓名：周万存 指导教师：李新旺 设计日期：2010.01.20 目录 第一章：课程设计大纲 (2) 第二章：采区开采范围及地质情况 (3) 第三章：采区工业和可采储量 (6) 第四章：采区巷道布置 (8) 第五章：采煤方法及回采工艺 (14) 第六章：采区生产能力及服务年限 (18) 第七章：采区巷道断面设计 (21) 第八章：采区生产系统及设备 (27) 第九章：采区主要经济技术指标 (35) 第十章：安全措施 (36)
第一章课程设计大纲 一、实践课程的性质、目的与任务 采矿工程专业课程设计是采矿工程专业学生一项实践性的教学环节。是在“矿山压力及其控制”、“井巷工程”、“采煤方法”、“矿井设计”等课程的理论教学和生产实习的基础上，通过采区设计把理论知识融会贯通于实践的综合性的教学过程。 通过采区设计要达到下列目的： 1.系统地灵活运用和巩固所学的理论知识； 2.掌握采区开采设计的步骤和方法； 3.提高和培养学生文字编写、绘图、计算和分析问题、解决问题的能力。 本课程设计的主要任务是： 1.编写采区设计说明书一份（30～50页）； 2.设计图纸部分： ①采区巷道布置平、剖面图（平面图1：2000，剖面图1：1000）； ②工作面布置图（平面图1：100或1：200，剖面图1：100或1：50），其中附工作面循环作业图表、工作面技术经济指标表及工人出勤表； 二、课程设计的基本要求 1.加深对采矿工程专业所学理论的认识和理解，提高对就业岗位的感性认识； 2.使学生在课程设计过程中，独立完成教学要求，提高设计工作能力； 3.使学生能熟练采区设计内容级步骤，提高和培养学生文字编写、绘图、计算和分析问题、解决问题的能力。 第二章采区开采范围及地质情况 一. 采区的位置及开采范围 本采区位于河北某矿4采区（二水平），走向长度2125m，倾向长度1150m/cos13°=1185m。煤层面积2518125m2. 二. 采区地质 1、地质构造： 本井田储量丰富、地质构造中等，井田为单斜构造，以断裂构造为主。矿井地质构造简单。地层走向为34 o，倾向向东南倾斜，倾角10o—15o。其特点是断层少，褶曲起伏变化较小，对开采影响不大；对矿井开采，尤其是初期开采影响很小。 2、煤层 本井田共有3个煤层，煤层总厚17.44m，含煤系数为8.7%。不稳定的煤层为10、11、12号煤层，详见可采煤层特征表。 表1
题号一二三四五六七八九十十 一 十 二 总 分 分数评分人河南理工大学义马函授站 专业＿＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号＿＿＿＿＿＿……………………………………密……………………………封………………………………线………………………….. 第二期紧缺人才班采矿专业 《矿山压力及其控制》考试试题 注意事项： １．请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、单位、专业、序 号。 ２．在试题后答题，可不写题目，但要注明题号。 1. 填空题（每题 2分，共40分） 1.岩石的物理性质主要包括 , , , 和 , 和 . 2.岩石的变形特性包括 , , 和 . 3.岩石强度性质包括 , , , . 4.矿山岩石的破坏形式有两种: 和 . 5.岩体内形成原岩应力有两种: , . 6.根据岩层的破坏程度,可将回采空间上覆岩层分为三个带: , , . 7.有关岩体结构的矿山压力学说有 , , ， . 8.根据回采工作面前后的应力分布情况,可将工作面前后划分为 , , . 9.根据直接顶的破碎程度和直接顶的垮落步距可将直接顶分为， ，四种类型. 10. 根据直接顶的厚度与煤层采高的比值和老顶的初次来压步距可将老 顶分为，，，类型四种.
11.采空区处理方法有 , , , . 12.现有的支柱工作特性有四种: , , , ., 13.支架对每平方米顶板的合理工作阻力相当于的重量. 14. 是发生冲击矿压的必要条件, 是发生冲击矿压的充分条件. 15.回采工作面矿压观测内容包括 , , , , . 16.巷道矿压观测内容包括 , , , . 17．顶板大面积来压的防治，目前我国主要采用和等措施。 18．单体液压支架主要由和组成。 19．岩体的性质与岩石性质有很大区别，一般表现为，和 。 20．回采工作面从开切眼推进到老顶初次来压时的距离叫做。 二.名词解释（每题4分，共24分） 1. 老顶初次来压 2．支承压力 3．矿山压力控制 4．构造应力
一、工作面初次来压 当工作面从切割眼向前推进，顶板悬露面积随之扩大，直接顶垮落充填采空区，基本顶仍完整地支承在两帮煤壁上，形成双支板梁构件。当板梁垮度随着工作面推进增大到一定的范围，由于基本顶的自重和上覆岩层的作用下，使基本顶断裂垮落。这时，工作面已不再处于基本顶掩护之下，顶板迅速下沉而破碎，通常把基本顶第一次大面积垮落称为初次垮落。由于基本顶初次垮落，使工作面压 力增大，故称为初次来压。初次来压对工作面影响一般持续2d?3d。基本顶初 次垮落时，工作面距切割煤壁的距离L1称为初次垮落步距或初次来压步距。L i 值与基本顶岩性、厚度以及地质构造等因素有关，一般为20n?35m少数达50n?70m。1）初次来压的特点是： 工作面顶板下沉量和下沉速度急增，甚至出现台阶式下沉；顶板破碎；甚至出现沿煤壁平行的裂隙，有时发出巨大的断裂声；支架受力增加，采空区掉块；煤壁严重片帮。 2）初次来压时，工作面要采取措施，如沿放顶线加强支护（增设排柱、木垛、斜撑、抬棚）、强制放落顶板等。 基本顶初次垮落L i--初次垮落步距 二、周期来压 基本顶初次垮落后，工作面暂时免除了基本顶下沉的影响，支架受力减轻，基本顶由双支板梁变为悬臂梁。上覆岩层的重量主要由基本老顶悬臂梁直接传给煤壁，部分由垮落的矸石承担。 图11—4 基本顶周期垮落（来压）示意图 L2--周期垮落步距；h—直接顶厚度；m—煤层厚度1）当工作面推进到一定的距离，基本顶悬臂在自重和上覆岩层的作用下，又会
产生断裂垮落，这时同样会给工作面带来增压现象。当工作面再继续推进，这部分垮落的基本顶被甩入采空区，工作面又处于基本顶悬梁掩护之下，恢复到前述的状态。继工作面的推进，基本顶的垮落与工作面增压现象重复出现。这种垮落与来压随工作面推进而周期性的出现，称为基本顶周期垮落和周期来压。两次周期来压之间的距离称为周期垮落（来压）步距。周期垮落步距同样与基本顶岩性有关，一般为6nn-30m，多数为10nn- 15m。 由于周期来压前，基本顶呈悬梁状态，而初次来压前，基本顶呈双支板梁状态。因此，在工作面内，周期来压步距小于初次来压步距，它们的关系大致为： L 2= （1/2 ?1/4 ）L i 2）周期来压特点与初次来压类似。 三、顶板下沉 在工作面推进过程中，采空区不断扩大，上覆岩层移动下沉而破坏，根据破坏的特征，上覆岩层沿竖直方向自下而上可分为三带：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。在这三带中，冒落带和裂隙带直接关系到工作面的顶板管理，弯曲下沉带对工作面没有多大影响。 （一）冒落带 易冒落的直接顶，不规则垮落，碎胀的岩块将填满采空区，形成冒落带，支 撑老顶。当松软岩层很厚时，冒落的高度可视为直接顶的厚度。当直接顶厚度不大，冒落的岩块填不满采空区，老顶悬空，这种情况下，老顶也将发生 部分垮落，使工作面压力增加。 图11 —5岩层移动推测图 （a）岩层内部破坏推测图；（b）裂隙带岩层移动曲线；（c）沿工作面推进方向的分区 1 —冒落带；2—裂隙带；3—弯曲下沉带 二）裂隙带位于冒落带之上的老顶岩层，总是一端支承在煤壁上，另一端支承在采空区的碎石充填堆上。在上覆岩层的压力作用下，冒落的岩块逐渐压 实。因此，上覆岩层也随之逐步弯曲下沉，成段拆断或产生许多裂隙，但
前言 一、矿井防灭火与灌浆系统课程设计概述 1、矿井防灭火与灌浆系统课程设计的目的 进行《矿井防灭火与灌浆系统》课程设计，是学生学习该课程理论学习结束后，进行的一项实践性教学环节，是课程体系的重要组成部分。其目的是通过课程设计加深对《矿井火灾防治理论与技术》和其他课程所学专业理论知识的理解。综合应用理论解决实际问题，培养学生计算、绘图和设计的能力，为毕业设计奠定基础。 2、进行矿井灌浆灭火系统设计的目的和作用 2.1 进行矿井灌浆灭火系统设计的目的： 《煤矿安全规程》第二百三十二条规定：开采容易自燃和自燃的煤层时，必须对采空区、突出和冒落孔洞等空隙采取预防性灌浆或全部充填、喷洒阻化剂、注阻化泥浆、注凝胶、注惰性气体、均压等措施，编制相应的防灭火设计，防止自然发火。在矿井设计、延伸、新水平、新采区设计时，应同时设计相应的预防性灌浆系统。 2.2进行矿井灌浆灭火系统设计的作用 预防性灌浆：将水与浆材作适当配合制成浆液，借助输浆设备送到可能发生自燃发火的地点，防止煤炭的自燃。泥浆起到三个作用： ⑴包裹煤体，隔绝煤与空气的接触，防止氧化； ⑵加强采空区的致密性，防止漏风；
⑶冷却已发热的煤体与围岩，降低温度。 二、课程设计的任务 根据课程设计大纲的要求，对龙口矿业集团公司梁家煤矿矿井进行预防性灌浆防火设计，具体内容包括： 1、说明防火灌浆设计依据及基础资料 2、确定灌浆系统与灌浆参数 3、防火灌浆设计计算 4、灌浆管道系统设计 5、灌浆泵设计 6、水枪设计 7、灌浆站及主要设施设计 三、设计课题名称 龙口矿业集团公司梁家煤矿——矿井预防性灌浆防火设计
梁家煤矿矿井预防性灌浆防火 课程设计 1 防火灌浆设计依据及基础资料 1.1煤层赋存条件 1.1.1煤系地层及煤层数 龙口矿业集团公司梁家煤矿设计生产能力180万t／a，位于山东省龙口市黄县煤田西北隅，井田范围由国土资源部以国地资矿通字20001130号文批复，由1-41号矿界坐标点顺序圈定，西至龙口渤海，北以1-10号矿界坐标点与梁家煤矿相邻，东北以10-17号矿界坐标点与桑园煤矿分界，至20号勘探线，南以F13、F14，F40，F43、F59，断层及煤2-800m等高线为界。井田面积：东西长约9-9.5km，南北宽约3-6.1km，面积约48km。 烟(台)潍(坊)公路横贯井田中部，西南至潍坊167km，东至烟台1l4.5km，分别与胶济铁路、蓝烟铁路相接，可通达全国各地。井田西端龙口港可通烟台、天津、大连等城市，水陆交通十分便利。 井田内为山前冲积平原，地形平坦，地面标高0～+27m，由西北向东南逐渐增高，地形的自然坡度一般为千分之三左右。 梁家煤矿下第三系煤系地层总厚度为1095m，含煤地层平均总厚
一`名词解释 1矿山压力：由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩 体中和其中支护物上所引起的力。 2矿压显现：由于矿山压力作用，使围岩、煤体和各种人工支撑物产生的种种力学现象， 统称为“矿山压力显现”。 3矿山压力控制：所有人为地调节、改变和利用矿山压力作用的各种措施，叫做矿山压 力控制（简称为“矿压控制”） 4伪 顶：在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3至0.5m 极易垮落的软弱岩层。 5直接顶：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。 6老 顶：位于直接顶上方厚而坚硬的岩层。 7老顶初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。 8 老顶的周期来压步距;两次来压期间工作面推进的距离。 9沿空掘巷：在上一区段工作面运输平巷废弃后，待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被 废弃的巷道边缘，掘进下一工作面的区段回风平巷称为沿空掘巷。 10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，作为下区段工作面的回采时的回风平巷称为沿空留巷。 11端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎的程度。 12冲击地压:也称岩爆，发生在煤矿中一般叫冲击地压，发生在岩层中叫岩爆。它是一种岩 体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。 二、问答题 1、绘制侧压系数λ=0,71,31,2 1,1时圆孔巷道周围的应力分布图，并叙 述应力分布的特征。 特征： 1）圆孔周围应力集中是局部的，应力集中程度随远离孔而减弱，并趋于原始应 力； 2）圆孔周边应力集中系数随围压增大而有所减弱； 3）当λ＜1/3时，沿最大主应 力方向，孔周边一定范围内存在切向拉应力；当λ≥1/3时，围岩周边不产生切向拉应 力； 4）当λ=0时，沿最大主应力方向，孔周边一定范围内存在径向拉应力。
矿山压力观测与控制复习题 1.从力学角度看，岩体与岩石有许多区别，其中较为明显的基本特征有：（岩体 的非均质性）、（岩体的各向异性）和（岩体的非连续性）。 2.（自重应力场）和（构造应力场）是原岩应力场的重要组成部分。 3.周期来压的矿压显现有：（顶板下沉速度急剧增加）、（顶板下沉量急剧增大）、 （支柱载荷增大）、（煤壁片帮）、（支柱折损）和（顶板发生台阶下沉）等。 4.常见的矿压观测仪器按其工作原理可分为：（机械式）、（液压式）、（振弦式）、 （电阻应变式）和（声波法）等。 5.采煤工作面“三量”观测是指顶板移近量观测、（活柱下缩量观测）和（支柱 载荷量观测）。 6.巷道围岩应力的测定方法有（应力解除法）和（应力恢复法）。 7岩石单轴受压条件下的全程应力应变曲线一般可分为原始空隙压密阶段，（线弹性阶段），（弹性过度阶段），（塑性阶段），（破坏阶段）等五个阶段。 8常见采空区处理方法有（全部垮落法），（刀柱法），（缓慢下沉法），（充填法）。9采煤工作面上覆岩层按其破断的程度不同，在垂直方向上可划分为（冒落带），（裂隙带）和（弯曲下沉带）。裂隙带岩层在水平方向上可划分为三个区，分别为（煤壁支撑区），（离层区），（重新压实区）。 10影响采煤工作面矿山压力的主要因素有（采高、控顶距），（工作面推进速度），（开采深度）和（煤层倾角）等。 12面哪种不是常用的测点布置方式（D）。 A.垂直布置 B.十字布置 C.网格布置 D.一字布置 13.把测量结果中可靠的几位数字加上可疑的（A）数字，统称为测量结果的有效数字。 A．一位B.二位C.三位D.四位 14.用声波探测巷道围岩松动圈的工作方式有双孔法和（B）两种。 A多孔B.单孔C.三孔D.四孔 15.采煤工作面顶板下沉量与采高及控顶距成（B）关系。 A倍数B.正比C.反比D.非比例 16.目前所采用的巷道矿山压力控制的方法有抗压、让压、躲压和（D）几种。 A支护B.沿空掘巷C.沿空留巷D.卸压 17.岩石的碎胀性：指岩石破碎后的体积比破碎前的体积增大的性质。 18.矿山压力控制：所有的人为地调节、改变和利用矿山压力的各种措施，叫做矿山压力控制。 19.基本顶的周期来压：基本顶周期性折断或垮落前后工作面内的矿压显现称为基本顶的周期来压。 20.无煤柱护巷：是取消了上下区段之间的护巷煤柱，沿采空区掘进或维护巷道（沿空巷道）。 21.工作阻力：支柱受顶板压力作用而反映出来的力称为支柱的工作阻力。 22矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的作用在巷硐支护物上的力。 23矿山压力显现：由于矿山压力作用使岩硐周围岩体和支护物中产生的各种力学现象。统称为矿压显现。 24基本顶的初次来压：通常把基本顶第一次破断失稳而产生的工作面顶板来压称为基本顶的初次来压。
《矿山压力及其控制》教学大纲 一、课程基本情况 总学时：48 讲课学时：40；实验学时：8 总学分：3 课程类别：专业必修课 考核方式：考查 适用对象：采矿工程专业采矿单招生 先修课程：岩体力学、采矿学、矿山地质学、井巷工程 教材：《矿山压力及其控制》，钱鸣高、石武平、许佳林主编，中国矿业大学出版社。 参考书：《采场矿山压力及其控制》，钱鸣高编著，中国矿业大学出版社。 二、课程的性质、任务与目的 本课程是矿物资源工程专业的一门重要的必修课。《矿山压力及其控制》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，为学生以后在生产实践或科学研究奠定较为全面而扎实的理论基础。 三、课程内容、基本要求与学时分配 （一）第一章绪论（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。 2．理解矿山压力及其控制的研究范围和基本方法。 （二）第二章回采工作面上覆岩层活动规律及其分析（12 学时） 1．掌握顶底板的概念、采空区处理方法， 了解回采工作面上覆岩层形成“大结构”的概念。 2．掌握老顶岩层的梁式平衡的产生原因和机理。 3．重点掌握老顶岩梁断裂是的极限跨距和安全跨距。 4．重点掌握裂隙体梁的平衡。 5．重点掌握回采工作面上覆岩层形成的竖三带特征，移动规律。 6．重点掌握岩体结构的有关假说及形成条件。 （三）第三章回采工作面矿山压力显现基本规律（6学时） 1．了解衡量回采工作面矿山压力呈现程度的指标。 2．重点掌握老顶初次来压过程及初次来压前工作面四周支承压力分布特点。 3．重点掌握老顶周期来压的形成过程及对回采工作面的影响。 4．重点掌握全部垮落法管理顶板时的工作面前后支承压力分布图及分布特点。 5．重点掌握影响回采工作面矿山压力显现的主要因素。 6．了解分层开采时矿山压力显现特点。 （四）第四章回采工作面顶板控制及支护方法（8学时） 1．重点掌握回采工作面岩层组成分类。