矿山压力与岩层控制的课程设计

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。

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。

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。

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》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。