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第四章矿山压力与控制第一节矿山压力与分布规律一、巷道地压1.矿山压力地下岩体在采动以前，由于自重的作用在其内部引起的应力，通常称为原岩应力。
因为开采前的岩体处于静止状态，所以原岩体处于应力平衡状态。
当开掘巷道或进行回采时，形成了地下空间，破坏了岩体的原始状态，引起岩体内应力重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止破坏了原来的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布。
重新分布后的应力超过煤、岩的极限强度时，使巷道和回采工作面周围的煤、岩发生破坏，这种情况将持续到煤、岩内部再次形成新的应力平衡为止。
此时，巷道和回采工作面周围煤、岩体内形成一个与原岩应力场显然不同的新的应力场，有时称为二次应力场。
其形成的过程就是煤、岩体内应力重新分布的过程。
通常把这种由于在地下进行采掘活动造成围岩移动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体内和支护物上所引起的压力，称为“矿山压力”，简称“矿压”或“地压”。
2．矿山压力显现在矿山压力作用下，将引起一系列力学现象，如围岩变形或挤入巷道、岩体离散、移动或冒落；煤体压松、片帮或突然抛出；木材支架压裂或折断；金属支架变形或压弯；充填物产生沉缩以及岩层和地表发生移动和塌陷等等。
在矿山压力作用下出现的冒顶、底鼓、煤岩片帮、支架破坏、煤和瓦斯突出等力学现象，称为矿山压力现象或矿山压力显现，简称“矿压显现”。
3 ．矿山压力控制在大多数情况下，“矿压显现”会给地下开采工作造成不同程度的危害。
为使“矿压显现”不致于影响正常的开采工作和保证安全生产，就必须采取各种技术措施加以控制。
这种人为地调节，改变和利用矿山压力作用的各种措施，称为“矿山压力控制”，简称“矿压控制”。
七、巷道围岩控制降低巷道围岩应力，提高围岩稳定性以及合理选择支护是巷道围岩控制的基本途径。
回采引起的支承压力不仅数倍于原岩应力，而且影响范围大。
巷道受到回采影响后，围岩应力、围岩变形会成倍、甚至近十倍急剧增长。
因此，巷道围岩控制手段的实质是如何利用煤层开采引起采场周围岩体应力重新分布的规律，正确选择巷道布置和护巷方法，使巷道位于应力降低区内，从而减轻或避免回采引起的支承压力的强烈影响，控制围岩压力。
煤矿井下矿山压力监测与控制煤矿井下矿山压力监测与控制是煤矿安全管理的重要环节，它对保障矿工安全、预防矿井灾害具有重要意义。
在煤矿生产过程中，地质构造、开挖和采掘等因素会导致煤矿压力的不断变化，从而增加了矿山的危险性。
因此，对煤矿井下的矿山压力进行监测和控制，能够及早发现问题，采取相应的安全措施，有效防范矿井灾害的发生。
一、煤矿井下矿山压力监测原理在煤矿井下进行矿山压力监测，通常采用传感器对压力进行实时监测。
常见的矿山压力监测传感器包括应变片传感器、压力传感器、位移传感器等。
这些传感器通过与监测点连接，能够对井下地质构造和巷道的压力进行测量和反馈。
煤矿井下矿山压力监测的原理基于物理学中的力学原理，通过传感器对应力进行测量，进而推算出地质构造和巷道壁面的压力大小。
传感器接收到的信号会传输到监测终端，通过数据分析与处理，可以实时了解矿山的压力状态。
二、煤矿井下矿山压力控制方法煤矿井下矿山压力的控制，是通过采取一系列的工程措施来实现的。
具体方法如下：1. 支护措施：针对高压巷道和变形地层，采用合理的支护方式，如钢支架、锚杆等，以增强巷道的稳定性，减轻矿山的压力。
2. 防治煤与瓦斯突出措施：针对产状不良的煤层，采取钻孔抽放、水封止水等措施，以减少煤与瓦斯的压力，避免矿山突出事故的发生。
3. 巷道围岩控制措施：加强对巷道围岩的支护和加固，预防岩体滑动和冒顶等事故的发生，维护矿山的稳定。
4. 矿山通风控制：通过合理的矿井通风系统设计与管理，调节瓦斯和煤尘的浓度，降低井下瓦斯爆炸和煤尘爆炸的风险，保障矿工的生命安全。
5. 建立安全监测系统：在煤矿井下建立完善的安全监测系统，如矿山监控系统、瓦斯抽放监测系统等，能够对矿山压力、瓦斯浓度等关键参数进行实时监测和分析，提高灾害预警与应急处置能力。
三、案例分析：某煤矿井下矿山压力监测与控制实践某煤矿针对井下压力问题开展了矿山压力监测与控制工作。
通过对矿山中巷道围岩和煤体的压力进行实时监测，能够及时发现地质构造变形和巷道围岩压力增大的情况。
矿山压力与顶板控制教案
由于采掘工程破坏了原岩应力而引起了围岩应力重新分布，这种应力重新分布过程中的力称为矿山应力，简称矿压。
应力重新分布结果必然使采煤工作面周围的一部分岩体存受较高的应力。
重新分布的应力高于原岩应力的，称为支撑压力。
矿压是矿压显现的原因，矿压显现是矿压作用的结果。
矿压存在是绝对的、不可控制的，矿压显现是相对的、有条件的、可以控制的。
矿压显现与矿压大小并不成比例。
一、影响矿山压力显现的因素
矿压显现规律的影响因素，总体来说可分为地质因素和开采技术因素。
1、地质因素：
地质因素是自然形成的不可改变的客观的因素，只能适应和利用其为生产实践服务，主要有岩石力学性质、开采深度、煤层倾角、断层、裂隙节理和地下水等。
（1）岩石力学性质
研究表明对矿压显现起主要作用的是岩石（围岩）的力学性质，一般情况下可根据它来判断矿压显现概况及应采取的技术措施。
（2）开采深度
开采深度增加，矿压显现趋于明显，特别是有煤（岩）突出矿井，开采深度增加突出次数和强度均显著增加，这是一般规律，对巷道矿压来讲，开采深度浅，两帮的支撑压力小，因此航道矿压显现不明显，易于维护，特别适用于推广锚杆支护技术。
（3）煤层倾角
煤层倾角对矿压显现影响也特别大，近水平煤层矿压显现要比倾斜或急清晰煤层剧烈。
（4）断层、裂隙及节理
节理和裂隙的存在对岩石强度有显著影响，使强度降低，顶板容易垮落，则工作面矿压显现缓和。
2、开采技术因素
（1）巷道位置
（2）开采程序
（3）支护方法
（4）顶板控制方法。
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系 部： 能源动力系 专 业： 煤矿开采技术 班 级： 2010高职煤矿开采技术 教 师： 吴卫东 学 年： 2011—2012学年第二学期 2 / 27
《矿山压力观测与控制》教案(1) 教 师 姓 名 吴卫东 教 研 室 机械维修 授 课 日 期 授 课 节 数 1-2 授 课 班 级 10高职煤矿开采技术 授 课 形 式 课堂讲授 授课章节名称 及教学内容
绪论
0.1 基本概念 0.2 研究历史0.3 研究意义0.4安全教育
教学目的、要求 了解矿山压力观测及其控制的基本概念、研究现状、发展方向以及安全主意事项。
教 学 重 点 矿山压力观测及其控制的基本概念、研究现状、发展方向以及安全主意事项
教 学 难 点 矿山压力观测及其控制的基本概念、研究现状、发展方向以及安全主意事项
教学方法和 过程设计
教学方法：采用课堂讲授法 过程设计： 1、矿山压力、矿山压力显现以及矿山压力控制的概念； 2、矿压及其控制的研究历史；
3、矿压及其控制的研究现状 4、安全注意事项 使用教具
课外作业 1、 名词解释：矿山压力、矿山压力显现、矿山压力控制 2、 什么是压力拱假说？ 3、 什么是悬臂梁假说？ 4、 简述关键层理论的基本概念。
教学参考资料 （1）钱鸣高，石平五编著，《矿山压力与岩层控制》，中国矿业大学出版社，2003。 （2）钱鸣高，缪协兴等编著，《岩层控制的关键层理论》，中国矿业出版社，2000年。 （3）马念杰，侯朝炯编著，《采准巷道矿压理论及应用》，煤炭工业3 / 27
出版社，1995年。 （4）陈炎光，钱鸣高编著，《中国煤矿采场围岩控制》，中国矿业大学出版社，1994
课后小结 4 / 27 《矿山压力观测与控制》教案(2) 教 师 姓 名 吴卫东 教 研 室 机械维修 授 课 日 期 授 课 节 数 3-4 授 课 班 级 10高职煤矿开采技术 授 课 形 式 课堂讲授 授课章节名称 及教学内容
第一章矿山压力的形成
1.1 煤岩基本力学性质
教学目的、要求 1、 了解岩石的力学性质（1）岩石的变形性质（2）岩石的变形性质（3）岩石的强度理论 2、 了解岩体强度（1）岩体的基本类型（2）岩体的基本特征（3）岩体的强度特征 3、 了解岩体的原始应力状态
教 学 重 点 2、岩体强度（1）岩体的基本类型（2）岩体的基本特征（3）岩体的强度特征
教 学 难 点 1、岩石的力学性质（1）岩石的变形性质（2）岩石的变形性质（3）岩石的强度理论
教学方法和 过程设计
教学方法：采用课堂讲授法 过程设计：
1、岩石的力学性质 （1）岩石的变形性质 （2）岩石的变形性质 （3）岩石的强度理论 2、岩体强度 （1）岩体的基本类型 （2）岩体的基本特征 （3）岩体的强度特征 3、岩体的原始应力状态 使用教具 5 / 27
课外作业 P63 1、2、3、5
教学参考资料 （1）钱鸣高，石平五编著，《矿山压力与岩层控制》，中国矿业大学出版社，2003。 （2）钱鸣高，缪协兴等编著，《岩层控制的关键层理论》，中国矿业出版社，2000年。 （3）马念杰，侯朝炯编著，《采准巷道矿压理论及应用》，煤炭工业出版社，1995年。 （4）陈炎光，钱鸣高编著，《中国煤矿采场围岩控制》，中国矿业大学出版社，1994
课后小结 6 / 27
《矿山压力观测与控制》教案(3) 教 师 姓 名 吴卫东 教 研 室 机械维修 授 课 日 期 授 课 节 数 1-2 授 课 班 级 10高职煤矿开采技术 授 课 形 式 课件教学 授课章节名称 及教学内容 1.2巷道围岩应力状态及矿山压力显现规律
教学目的、要求 1、了解巷道围岩的应力状态（1）弹性应力区巷道围岩的应力状态（2）极限平衡区巷道围岩的应力状态 2、了解采准巷道矿山压力显现规律（1）水平巷道矿压显现规律（2）倾斜巷道矿压显现规律（3）煤层底板岩巷矿压显现规律
教 学 重 点 （1）水平巷道矿压显现规律 （2）倾斜巷道矿压显现规律 （3）煤层底板岩巷矿压显现规律
教 学 难 点 （1）弹性应力区巷道围岩的应力状态 （2）极限平衡区巷道围岩的应力状态
教学方法和 过程设计
教学方法：采用课件教学法 过程设计：
1、巷道围岩的应力状态 （1）弹性应力区巷道围岩的应力状态 （2）极限平衡区巷道围岩的应力状态 2、采准巷道矿山压力显现规律 （1）水平巷道矿压显现规律 （2）倾斜巷道矿压显现规律 （3）煤层底板岩巷矿压显现规律 使用教具
课外作业 P63 8、9 教学参考资料 （1）钱鸣高，石平五编著，《矿山压力与岩层控制》，中国矿业大学7 / 27
出版社，2003。 （2）钱鸣高，缪协兴等编著，《岩层控制的关键层理论》，中国矿业出版社，2000年。 （3）马念杰，侯朝炯编著，《采准巷道矿压理论及应用》，煤炭工业出版社，1995年。 （4）陈炎光，钱鸣高编著，《中国煤矿采场围岩控制》，中国矿业大学出版社，1994
课后小结 8 / 27
《矿山压力观测与控制》教案(4) 教 师 姓 名 吴卫东 教 研 室 机械维修 授 课 日 期 授 课 节 数 3-4 授 课 班 级 10高职煤矿开采技术 授 课 形 式 课件教学 授课章节名称 及教学内容 1.3采煤工作面上覆岩层移动规律
教学目的、要求 1、掌握采煤工作空间基本概念 2、了解基本顶岩层的梁式破断 3、了解基本顶岩层的板式破断 4、了解直接顶的稳定性、采煤工作面上覆岩层移动概况
教 学 重 点 基本顶岩层的梁式破断 （1）直接顶的初次跨落 （2）基本顶梁式断裂时的极限跨距 （3）基本顶初次断裂后的“砌体梁”平衡
教 学 难 点 3、基本顶岩层的板式破断 4、直接顶的稳定性 5、采煤工作面上覆岩层移动概况
教学方法和 过程设计
教学方法：采用课件教学法 过程设计：
1、采煤工作空间 2、基本顶岩层的梁式破断 （1）直接顶的初次跨落 （2）基本顶梁式断裂时的极限跨距 （3）基本顶初次断裂后的“砌体梁”平衡 3、基本顶岩层的板式破断 4、直接顶的稳定性 5、采煤工作面上覆岩层移动概况 使用教具 9 / 27
课外作业 P63 11、12、13
教学参考资料 （1）钱鸣高，石平五编著，《矿山压力与岩层控制》，中国矿业大学出版社，2003。 （2）钱鸣高，缪协兴等编著，《岩层控制的关键层理论》，中国矿业出版社，2000年。 （3）马念杰，侯朝炯编著，《采准巷道矿压理论及应用》，煤炭工业出版社，1995年。 （4）陈炎光，钱鸣高编著，《中国煤矿采场围岩控制》，中国矿业大学出版社，1994
课后小结 10 / 27
《矿山压力观测与控制》教案(5) 教 师 姓 名 吴卫东 教 研 室 机械维修 授 课 日 期 授 课 节 数 1-2 授 课 班 级 10高职煤矿开采技术 授 课 形 式 课件教学 授课章节名称 及教学内容 1.4采煤工作面矿山压力显现规律
教学目的、要求 1、掌握基本顶的初次来压、周期来压时，工作面矿压显现特征； 2、了解采煤工作面支承压力分布的特点； 3、了解影响采煤工作面矿山压力的主要因素； 4、了解分层开采时矿山压力显现特点； 5、了解放顶煤开采时矿压显现特点。
教 学 重 点 采煤工作面支承压力分布、 影响采煤工作面矿山压力的主要因素
教 学 难 点 分层开采时矿山压力显现特点 放顶煤开采时矿压显现特点
教学方法和 过程设计
教学方法：采用课件教学法 过程设计：
1、基本顶的初次来压 2、基本顶的周期来压 3、采煤工作面支承压力分布 （1）采煤工作面前后支承压力分布特点 （2）支承压力在煤层底板中的传递 4、影响采煤工作面矿山压力的主要因素 （1）采高、控顶距 （2）工作面推进速度 （3）开采深度 （4）煤层倾角 5、分层开采时矿山压力显现特点 11 / 27
6、放顶煤开采时矿压显现特点 （1）上覆岩层移动特点 （2）矿山压力显现特点 （3）综放面回采巷道矿压显现特点 使用教具 课外作业
教学参考资料 （1）钱鸣高，石平五编著，《矿山压力与岩层控制》，中国矿业大学出版社，2003。 （2）钱鸣高，缪协兴等编著，《岩层控制的关键层理论》，中国矿业出版社，2000年。 （3）马念杰，侯朝炯编著，《采准巷道矿压理论及应用》，煤炭工业出版社，1995年。 （4）陈炎光，钱鸣高编著，《中国煤矿采场围岩控制》，中国矿业大学出版社，1994
课后小结
