《矿山压力及岩层控制》(Ground-Pressure-and-Strata-Control)课程教学大纲.pdf

1 矿山压力及岩层控制 课程教学大纲（48 学时） 一、课程的性质、目的及任务一、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、二、适用专业适用专业 采矿工程或相关从业人员再培训 三、三、先修课程先修课程 材料力学、岩石力学。 四、四、课程的基本要求课程的基本要求 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。 6．掌握巷道矿压显现规律及围岩控制原理，巷道合理布置，巷道矿压控制基本途径，巷道卸压 技术，巷道支护技术；软岩巷道的围岩压力及控制，巷道顶板事故。 7．掌握煤矿动压现象及其分类；冲击地压的机理、预测和预防方法；大面积来压的机理和预防 方法。 2 8．掌握厚煤层综放开采、浅埋煤层开采，了解非煤开采岩层控制及露天开采边坡稳定。 9．掌握回采工作面和巷道矿山压力研究现场观测方法、观测仪器及观测资料整理方法；回采工 作面支护质量与顶板动态监测的基本方法。 五、课程的教学内容五、课程的教学内容 （一）课堂讲授的教学内容（一）课堂讲授的教学内容 1 1．绪论．绪论 矿山压力、矿山压力显现、矿山压力控制等基本概念，研究矿山压力的目的、意义，介绍学科的 发展状况；学习方法及要求。 2 2．矿山岩体的原岩应力及其重新分布．矿山岩体的原岩应力及其重新分布 原岩应力场、岩体的弹性变形能、围岩极限平衡状态及支承压力等概念； “孔”周围的应力分布 特点，支承压力在底板内的传播规律。 3 3．采场顶板活动规律．采场顶板活动规律 回采工作面及其采空区上覆岩层所形成的结构；直接顶的稳定性，老顶岩层“梁”与“板”模型， 老顶岩层断块形成的“砌体梁”结构及其稳定性；老顶断裂时在岩体内引起的扰动。 4 4．采场矿山压力显现基本规律．采场矿山压力显现基本规律 回采工作面老顶初次来压、周期来压及其来压步距；矿山压力显现的影响因素，顶板压力的构成 及其估算方法。 5 5．采场顶板支护方法．采场顶板支护方法 直接顶分类与老顶分级。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。 综合机械化、 单体液压支柱采煤工作面顶板控制设计，采场来压预报与支护质量监测。 6 6．采场岩层移动与控制．采场岩层移动与控制 岩层控制的关键层理论，采场上覆岩层移动规律，采场底板破坏与突水，采场上覆岩层移动控制 技术。 7 7．巷道矿压显现规律．巷道矿压显现规律 巷道围岩压力及围岩控制原理，巷道合理布置及其矿压显现规律。巷道围岩应力及变形规律，受 采动影响巷道矿压显现规律。 8 8．巷道维护原理和支护技术．巷道维护原理和支护技术 无煤柱护巷，巷道围岩卸压技术，巷道金属支架，巷道锚杆支护，软岩巷道围岩变形规律及其支 护技术，锚杆支护质量监测。 9 9．厚煤层综放开采岩层控制．厚煤层综放开采岩层控制 顶煤破碎机理与运移规律，放顶煤开采矿山压力显现的基本规律。 3 1010．浅埋煤层开采岩层控制．浅埋煤层开采岩层控制 浅部煤层长壁工作面上覆岩层活动特点，浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性，浅埋煤 层采场支护。 1111．煤矿动压现象及其控制．煤矿动压现象及其控制 冲击矿压现象形成特点及分类，冲击矿压发生机理，冲击矿压的预测预报及危险性评定， 冲击矿压的防治，顶板大面积来压。 1212．非煤矿山岩层控制与边坡稳定．非煤矿山岩层控制与边坡稳定 金属矿的采场矿压，边坡稳定分析与控制。 1313．矿山岩层控制研究方法．矿山岩层控制研究方法 长壁工作面矿压观测，矿山压力数值分析方法概述，相似材料模拟实验研究方法。 （二）实验的教学内容（二）实验的教学内容 1．工作面顶板结构模拟实验，使用模拟实验台模拟工作面上覆岩层移动破坏规律，加深对老顶 结构失稳引起工作面来压的认识。 2．支架性能实验，实验室测定工作面单体支柱性能；演示巷道支架性能测试实验。 3．常用矿压观测仪器、仪表介绍，演示和介绍煤矿常用矿压观测仪器、仪表的性能和使用方法。 六、学时分配表六、学时分配表 内容讲课小计 绪论22 矿山岩体的原岩应力及其重新分布66 采场顶板活动规律44 采场矿山压力显现基本规律44 采场顶板支护方法44 采场岩层移动与控制66 巷道矿压显现规律44 巷道维护原理和支护技术66 厚煤层综放开采岩层控制11 浅埋煤层开采岩层控制11 煤矿动压现象及其控制66 非煤矿山岩层控制与边坡稳定11 矿山岩层控制研究方法33 合计4848 4 七、主要参考书七、主要参考书 1．钱鸣高，石平五．矿山压力与岩层控制．徐州中国矿业大学出版社，2003 2．陈炎光，钱鸣高．中国煤矿采场围岩控制．徐州中国矿业大学出版社，1994 3．陈炎光，陆士良．中国煤矿巷道围岩控制．徐州中国矿业大学出版社，1994