矿山压力与岩层控制

矿山压力与岩层控制（精选4篇）

矿山压力与岩层控制 第1篇

“矿山压力与岩层控制”是采矿工程本科专业的核心课程, 在采矿类人才培养中起十分重要的作用[1], 它是一门主要讲授矿井内各种巷硐及采煤工作面围岩稳定性及各种矿山灾害预测、防治方法的课程, 具有力学基础要求高、内容抽象性强、实践性强等特点[2], 教师要从学生所学专业的实际出发, 既要讲授书本的知识, 又要引入当前本学科前沿的最新研究信息、动态及成果, 指出矿山压力与岩层控制未来发展的方向[3], 还要引导学生掌握分析、解决问题的能力。

二、存在问题

目前, 在“矿山压力与岩层控制”的课程教学中, 教师多采用“教师讲授为主, 学生被动倾听”的传统教学模式。这种教学模式对教师和学生要求都很高。一方面, 教师要掌握扎实的基础知识, 一定的教学技巧, 并具备一定水平的教育学知识, 能够会引导学生、把学生的注意力吸引到教学内容上;另一方面, 学生必须要喜欢所学专业, 对所学的专业课程重视并有足够的兴趣。通过两年来的教学体会, 这种传统的教学方法已不能适应现在学生的情况, 主要表现在:

1. 不能吸引大部分学生的注意力到课程内容上来。那些喜欢所学专业、认真听讲的学生基本都坐在前排, 能较好地接受教师所讲授的知识, 而对专业兴趣不高、不想听讲的学生多坐在后排, 专心于做自己感兴趣的事情, 不能获取教师所传授的知识。由于现在多为大班授课, 教师在课堂上难以兼顾到所有学生的学习情况, 这一问题更加严重。

2.学生上课走过场。由于现有的课程评价体系, 期末考试成绩占70%甚至更高, 有些学生上课抱着走过场的心态, 只为获得平时成绩, 看似出勤率很高但学习效果不理想。

3.实验课流于形式。“矿山压力与岩层控制”课程的实验课由于多用到相似材料模拟, 需要大量的时间和设施搭建模型, 观察模型的变化, 学校没有能力让所有的学生都动手参与, 这就使得实验课变成了参观课, 学生只是跟着实验室的教师参观一遍早已搭建好的模型, 缺少设计型和综合型实验, 不能培养学生的创新意识和创新能力。

而产生出现上述问题的主要原因在于传统的“教师讲授、学生倾听”的教学模式中, 学生始终处在一个被动接受的地位, 无法调动学生的学习热情。同时, 上课内容和最终考试的内容在课本上90%以上都能够找到, 只要考试前突击复习, 是否认真听讲、做笔记对于最终的考试成绩影响不大。实验教学不计入考试成绩, 难以调动学生对实验课的热情。

总体说来, 出现上述问题的原因在于学生没有成为教学的主体, 大部分学生仍然是“让我学”而不是“我要学”。这一现象不仅是“矿山压力与岩层控制”这一门课上存在, 在其他专业课上也时有发生。要培养高质量的研究应用型人才, 必须对现有的教学模式进行改革, 通过新的教学模式调动学生的主观能动性, 由让我学变为我要学。

三、分组互动教学法

分组互动教学法是通过分组互动的方式, 让学生成为课堂上的主体, 教师在课堂上主要起引导作用, 学生在教学中的角色由原来的单个被动接受转变为团队合作的主动学习。通过建立学生学习小组, 改变原有的学生各自学习的状况。课程中所要解决的工程问题、实验问题都以学生学习小组为单位解决。这样可以使学生在学习过程中主动学习、相互合作, 共同分析, 用科学研究的方法解决问题, 从而充分调动学生的主观能动性, 提高他们的学习热情和学习兴趣, 并在学习过程中提高学生的专业知识、创新能力和合作能力。

分组互动教学方法主要包括以下四个方面:

1.分组设计。学生通过分组组成学习小组, 学生分组人数在4~6人为宜, 人数过少会缺少小组成员之间的讨论, 过多则不能保证小组成员都能参与到问题的研讨中。分组后小组推选出组长, 组长的任务是记录小组成员在小组课题研讨中所做的贡献。

对学生进行分组一方面是为了锻炼学生的团队协作能力, 学生在团队问题研讨的过程中, 学会了合作和解决问题;另一方面也是为了减少学生单独回答问题时的恐惧心理, 有些学生对自己不够自信, 不敢积极表达自己的观点和想法, 怕说错遭遇别人的耻笑, 而作为一个小团体成员这个问题就不存在了, 他们可以在小组中积极提出自己建设性的想法, 在小组成员之间进行讨论, 有助于得出更加有创意的结论来。

2.问题设计。“矿山压力与岩层控制”是一门理论与实际结合十分紧密的课程, 可设计的小组研讨的问题类型很多, 主要有基础理论类、实验设计类和案例分析类三种。基础理论类是指围绕一个问题让学生通过文献检索找出关于这一问题的理论发展的历史和运用这些理论指导工程实践的具体案例。例如, 对于巷道锚杆支护这一知识点, 可以提出“锚杆支护理论的发展历程和理论对工程实践案例分析”这一问题, 让学习小组成员通过文献检索整理成报告文件。实验设计类是指对于某一工程问题提出实验方案。工程问题的背景材料可由教师提供也可以让学生自选感兴趣的问题。制定的实验方案要包括实验目的、实验材料、实验步骤等内容, 在条件允许的情况下, 让学生在开放实验室利用课余时间自己搭建实验装置进行实验。案例分析类是指对于某工程问题通过理论分析、实验研究给出解决方案。教师结合现场一些工程问题整理成背景材料交给学生, 由学习小组给出解决方案。上述三类问题都需要学习小组成员分工合作, 利用2~5周的时间形成报告文件和课堂汇报的PPT材料, 并从学习小组中随机挑选一名同学在课堂上进行汇报。

除了这类需要长时间来完成的题目外, 在课堂上还可以提出一些小问题, 让学生通过思维导图、头脑风暴、小组讨论等方式参与到课堂学习中来。例如, 在讲授完巷道矿压显现规律这一章节后, 在课堂上利用15分钟的时间, 让各学习小组讨论绘制一幅关于巷道矿压显现规律的思维导图, 可以让学生对这一知识点有更深刻的认识。因为关于巷道矿压显现规律的知识相对来说还是比较抽象的, 思维导图的运用可以把抽象的知识具象化, 更加简单直观, 有助于学生对此知识的掌握, 而且印象深刻, 不容易遗忘。“头脑风暴”也是一种很好的课堂教学方法, 可以调动广大学生参与课堂学习的积极性, 发挥他们的潜能。一个人的想法总是不如一个团体的想法多, “头脑风暴”的方法可以充分发掘学生们的创意, 最后很可能得出出乎大家想象的奇妙结论出来, 让学生们产生成就感和自豪感。

3.教师作用。在分组互动教学活动中, 教师在教学中的角色由原来的讲授者转变为引导者、提问者和评判者。教师不再在课堂上按照课本的内容用大量的时间讲授基础知识, 只是把重点内容进行介绍, 更多的时间是将这些基础知识转变为一个个研究专题的形式交给学生学习小组, 让学生成为课堂的主体, 进行主动学习。当学习小组的学生通过查阅资料、总结归纳提出研究报告并在课堂上做小型汇报后, 教师再对研究报告和汇报内容进行点评。

在分组互动教学活动中, 教师的另一个重要作用是保证尽可能多的学生参与到问题的研讨中来, 避免出现学习小组只关心自己小组分配到的问题而不关心其他小组的问题的情况。教师可以通过在课堂上在学习小组汇报后随机提问其他学习小组成员, 在答疑时间让学习小组成员汇报自己在研讨问题中承担的工作和进度等方式来解决。

4.课程评价方法。分组互动教学法的课程评价方法是以学习小组平时成绩为主, 兼顾实验成绩, 期末考试为辅。这样可以大大减少学生平时不学习、考试前突击的现象。

分组互动教学法的课程评价主要由以下四方面构成:平时成绩 (30%) 、学习小组成绩 (30%) 、实验成绩 (10%) 期末考试成绩 (20%) 。

(1) 平时成绩:主要包括出勤情况、课堂纪律、课堂问题的参与程度等组成, 需要教师做好平时记录。

(2) 学习小组成绩:主要包括本小组互评、外小组评价和教师评价三部分组成。本小组互评是小组成员对除自己外的其他组员根据其在问题研讨中所做工作的情况进行打分;外小组评价是其他小组根据汇报小组的汇报材料、汇报PPT制作情况以及汇报内容情况等对汇报小组进行打分;教师评价是教师对汇报小组进行打分。各部分的权重可以由教师自行掌握, 在第一堂课时公布。

(3) 实验成绩:由实验室教师根据学生在实验室的表现和实验报告给出。

(4) 期末考试成绩:试题内容侧重解决工程问题的案例分析题、论述题, 减少名词解释等概念题。

四、结论

在经历了一个学期的分组互动教学法的实践后, 学期末, 学生们普遍反映采用此种较传统的教学方法能够提高学生的学习热情和积极性, 学习到更多、更广和更深的专业知识, 并增强了文献检索、问题分析等科研能力和团队合作能力, 希望以后能够继续采用类似的教学方法。从学生的反应来看, 分组互动教学法确实能够提高学生的学习主动性, 使学生的学习生活从“要我学”转变为“我要学”。

摘要：分组互动教学法转变了课堂教学中教师与学生的角色, 使学生转变为教学的主体, 教师转变为引导、提问和评判者, 通过组建学生学习小组, 设计课堂、课下研讨问题, 让学生在教师的引导下参与教学活动, 并通过改革课程评价方法, 引导学生注重平时学习和团队合作, 经过在“矿山压力与岩层控制”课程中应用证明此种教学方法更能调动学生进行自主学习。

关键词：矿山压力与岩层控制,分组互动,教学法

参考文献

[1]王超.矿山地压与岩层控制课程教学方法探析[J].课程教育研究, 2013, (4) :247.

[2]李兴伟, 孙广义, 陈刚.新形势下矿山压力与岩层控制教学方法探讨[J].经济师, 2013, (7) :225-226.

煤矿回采巷道矿山压力控制与支护 第2篇

中国富煤缺油少气的能源资源条件,决定了在未来较长的时期中,煤炭作为中国主要能源的地位和作用难以改变。近年来,国家政府及社会各界逐渐对煤炭开采与使用给予了大力关注。随着国内煤炭清洁及高效利用有关技术的飞速发展,使煤炭的销售价格和可洁净性大幅度增加,不但给当前国内资源利用及环境保护提供了坚实基础。在这一时代背景的影响下,给当前国内煤炭提供了极大的市场空间。根据国内有观权威机构的研究成果表示,到2030年煤炭在中国一次能源消费结构中仍将占60%和50%左右。因此,不断加强对煤矿开采及利用的研究就变得十分重要。然而,煤矿井下作业环境较为恶劣,使井下巷道内部存在多变的环境,致使对巷道内部环境探测较多困难,从而容易引发井下事故,给煤矿开采企业带来巨大的经济损失与人员伤亡。因此,鉴于煤矿开采在现代经济发展中的重要作用,不断提升当代煤矿井下作业环境的研究就成为了一项重要研究课题。

1 煤矿回采巷道矿山压力控制的必要性与重要性

煤矿回采巷道矿山压力是井下作业当中面临的一项干扰因素,其产生的原理主要是由于巷道的挖掘及煤矿的开采通常处于地表以下,从而就会导致处于巷道上方山体对巷道内壁及顶端产生较大的作用力。这种作用力的存在不但十分巨大,并还会跟随着巷道外壁围岩的运动,产生不断变化的作用力。由于地下岩层所处的多变环境,还会产生较大范围内的应力场,且这些应力会跟随煤矿回采的进度不断变化,与巷道顶部及周围的压力呈现出相互作用的态势。在这种特殊井下作业环境的影响下,一旦用于支撑煤矿回采巷道的墙壁出现破裂,就会致使整个巷道内出现连带性塌方,不但会造成巷道内部阻塞给生产经营带来阻碍,而且还会造成人员伤亡。并且,如果在对巷道内进行压力控制时,没有考虑上述作用力的变化规则,而忽略了对主要压力承受区域的控制与支撑,就会造成煤矿回采巷道矿山压力控制不恰当,也会给巷道内部工作的开展带来障碍。因此,针对煤矿回采巷道产生压力进行控制十分重要[1]。

2 煤矿回采巷道矿山压力控制的必要性与重要性

煤矿回采巷道矿山压力是井下作业当中面临的一项干扰因素,其产生的原理主要是由于巷道挖掘及煤矿开采通常处于地表以下,从而就会导致处于巷道上方对巷道内壁及顶端产生较大的作用力。这种作用力不但十分巨大,且会跟随着巷道外壁围岩的运动产生不断变化的作用力。由于地下岩层所处的多变环境,还会产生较大范围内的应力场,且这些应力会跟随煤矿回采的进度不断变化,与巷道顶部及周围的压力呈现出相互作用的态势。在这种特殊井下作业环境的影响下,一旦用于支撑煤矿回采巷道的墙壁出现破裂,就会致使整个巷道内出现连带性塌方,不但会造成巷道内部阻塞给生产经营带来阻碍,还会造成人员伤亡。并且,如果在对巷道内进行压力控制时,没有考虑上述作用力的变化规则,而忽略了对主要压力承受区域的控制与支撑,就会造成煤矿回采巷道矿山压力控制不恰当,也会给巷道内部工作的开展带来障碍。因此,针对煤矿回采巷道产生的压力进行控制十分重要。

3 煤矿回采矿山压力的分类研究

根据上文的研究可发现,煤矿回采矿山压力的控制对井下作业环境的维持而言十分重要。为此,本部分将对这种压力的产生原因进行分析,并将压力进行分类研究,以使巷道压力的控制变得更为合理与科学。

a)存在于原始应力场中的井下巷道。针对处于这种环境影响下的井下巷道,通常应当选择将巷道的开挖选择在上述应力场之外。该种应力场所给井下巷道制造的压力通常又可以依据其所具有的特征不同划分为以下两个类别:

(a)由于井下巷道修建在了岩石层下,从而受到了来自于岩层自身重力所产生的应力场范围内;

(b)井下巷道修建周围环境的多变,致使井下巷道不但会受到岩石层重力的影响,还会受到自身承重壁作用力及其它符合结构作用力的影响,从而给井下巷道制造出残余结构的应力场环境;

b)由于井下作业机械的开采动作给井下巷道带来的压力。由于井下作业机械需要不断深入巷道对煤矿进行挖掘。而这种深入其中的机械运动极为容易对巷道内部的岩石层产生触及,从而致使井下岩石层的改变。由于井下岩石层分布情况与巷道内部应力之间的存在有紧密联系,就会造成井下巷道周围所处的应力环境发生改变。并且,上述应力环境的改变还会跟随井下采掘作业进度的不断减缓而得到有效控制。因此,也使这一井下巷道压力产生特征与第一种之间存在不同;

c)用于支撑井下巷道煤矿采掘部位产生的压力。为了维持井下作业环境的稳定,通常都会利用井下支撑部件,对现有巷道内部空间的形成给予支撑。但由于岩石层本身所存在的重力影响,就会造成巷道壁周围存在较高的相互作用力,从而致使巷道周围围岩压力较大的问题出现,且压力会随着支撑面积的增加而不断增加[2]。

4 对煤矿回采巷道压力控制与支护的对策研究

上文对井下巷道容易产生较大压力的原因进行了分类研究。经研究发现,井下巷道会由于所处环境不同、支撑范围不同,及挖掘机械作业时间的不同而产生应力场,从而给巷道的维持带来较大压力。在充分了解压力产生根源基础上,本部分将对如何采用压力控制与支护提出几点建议:

a)对巷道挖掘的位置进行科学合理选择。通常在对整个煤矿井下作业巷道进行挖掘之前,都会针对将要挖掘的区域开展探测工作,从而也就能初步确定目标区域的应力场大小。在对应力场的位置及其影响范围进行初步确定后,就应在巷道挖掘过程中充分考率巷道挖掘位置,从而在有效避免内外部应力场影响的基础上,将开挖巷道的位置安排在两者之间的结合点上,达到在一定程度上回避岩石重力与巷道内壁支撑力的作用力影响。另外,如果整个煤矿井下作业巷道在使用完毕后没有需要回收进行重新开采的要求,就可以将现有的留煤柱宽度设置到最大,从而能在一定程度上减少外部压力影响,煤矿开采应合理留设煤柱,保证安全开采的前提下尽可能提高回收率,应用沿空留巷,使其不易于出现变形等受压问题,使整个煤矿的回采具有更高安全性保障;

b)对巷道挖掘的时间进行科学合理的选择。煤矿井下挖掘作业过程中应对挖掘时间给予准确确定。由于井下作业工作过程中,煤矿回采依赖于机械设备的运作,从而容易造成井下巷道内部岩石层环境的改变,也就在一定程度上影响了井下作业的应力场环境。因此,为了极大避免上述问题所导致的井下回采巷道破坏,就应利用现有对应力场环境的了解与检测,准确计算出井下机械作业过程中的推进速度及工作时长,从而有效避免上述问题的产生,增强井下作业环境的稳定性;

c)对巷道挖掘进行科学合理的支护。支护能保障井下巷道挖掘过程中更为稳定的环境。但由于井下巷道支护与周围岩石之间所存在的作用力,一旦进行了不正确的支护,也将会给整个井下巷道作业带来不必要的麻烦。为此,在进行巷道支护时应当考虑以下两个因素:

(a)准确选定巷道开挖及后期支护部位维护的时间;

(b)依据现有对井下巷道应力场环境的收集,对支护结构及材料进行科学设计。通过充分考虑上述两个因素,将可实现井下支护更为有效地发挥其稳定巷道开掘的功能[3]。

5 结语

通过研究可发现,煤矿回采巷道矿山压力的控制及支护将会对整个煤矿的运作起到良好支撑作用,从而实现矿山回采中对压力的控制,以减少煤矿回采巷道压力对工作巷道内部的破坏。首先针对煤矿开采行业的环境进行分析,并对煤矿回采巷道矿山压力的来源及其控制的必要性进行研究,在此基础上对压力进行了分类,最终提出了几点有利于实现煤矿回采巷道压力控制与支护的方法。希望能丰富煤矿回采巷道压力系统控制的研究,以实现对井下压力数据更为精确的集采,并实现对井下压力有效的控制,为中国煤矿开采企业的未来发展做出自身贡献。

参考文献

[1]陈登红,华心祝,李英明,等.回采巷道围岩分类治理模式及关键技术研究[J].岩石力学与工程学报,2012(11):2240-2247.

[2]田桂丰.回采巷道矿压与变形规律监测研究[J].采矿技术,2012(6):27-28.

矿山压力与岩层控制 第3篇

煤矿回采巷道矿山压力, 顾名思义, 就是回采巷道上方山体或地面对煤矿回采巷道顶壁的作用力。煤矿回采巷道矿山压力控制不仅与岩层的运动息息相关, 同时应力场应力的大小和其分布状态都是与煤矿回采巷道矿山压力控制有机相连的。某些顶板垮塌事故都是与顶板运动遭到破坏而直接具有关系的, 其直接原因是相关的岩层运动破坏的范围及破坏后有无内应力场等支撑条件都与采动后重新分布的重力应力场的两个因素密不可分, 这两个因素是悬露岩层的重力和煤层上的支撑压力。所以说, 在一定采动条件下, 岩层运动和破坏的结果就是应力条件的实现。在这个时空下相对静止的应力场, 如果有一个新的转化状态, 都是因为岩层的运动和破坏而发生的。

二、回采巷道矿山压力的分类

1原始应力场中发掘和维护的巷道

原始应力场中发掘和维护的巷道也是在采动支撑压力影响范围之外发掘和维护巷道。在这种应力来源下, 可以根据原始应力场特征分为两种情况:首先是来源于上覆岩层的重力, 这种是单一重力作用下的原始应力场;其次是来源于重力和其他参与结构应力综合作用, 这种原始应力场是存在残余结构应力的。

2在采动支撑压力分布范围的内应力场中发掘和维护巷道

在这一情况下, 采动能够触及的岩层破坏范围内运动着的岩层重力是决定此范围的发掘和维护巷道的应力大小的重要因素。如果停止采动波及的破坏岩层运动, 那么在该应力场范围内发掘和维护的巷道岩层应力将会转变的非常小。

3在采动支撑压力分布范围中外应力场中发掘和维护巷道

此类型中的外应力场我们也可以称为高应力区。这一情况下采动所形成的支撑压力都会集中在发掘和维护的巷道, 围岩应力的唯一来源就是采动影响范围岩层整体的重力支撑。

三、巷道矿山压力控制和支护的选型设计

1.合理选择巷道发掘位置

在已经进入破坏的煤带宽度范围内, 即已经确定好内应力场范围的基础上, 尽量保证将巷道发掘直接的内应力场深入到内外应力场的临界点上, 也就是内应力场的边界处。若不考虑回收, 在内应力场发掘巷道最佳方式就是将留煤柱的宽度放大, 这样的直接好处就是有利于将护巷煤柱所承担的压力和变形量降低到最低限, 其限度降低, 相对安全系数也就上升。反过来说, 如果想要在内应力场中的巷道留煤柱宽度缩小一点也不是不可, 但是要保证不能出现漏风等不利情况, 而且内应力场应该在完全进入稳定的状态后才可以进行巷道的发掘。

2.正确选择巷道发掘的时间

根据上述内应力场煤层带的应力和变形量的探索, 以及对相关位置所表达出来的关系, 我们不难看出, 所有工作的重点之一就是巷道发掘时间的正确确定。控制巷道变形破坏的关键是要保证在回采工作中, 推进到某些特定距离和计算好的时间范围内, 再进行内应力场中的巷道发掘。在这一过程中, 我们还要始终注意将已经滞后的时间和距离都保持在能够实现稳定的内应力场发掘和维护, 这一点也是重要目标。针对巷道发掘的时间, 是要通过精确的计算和考核得出的, 时间要正确, 这与上一条选择正确的位置同样都是巷道发掘和维护工作的重点, 同样不可忽视。

3.有针对性地进行支护设计

这一方面主要的影响因素是, 要根据选定的巷道发掘和维护时间, 另一方面要根据内应力场受力变形发展过程来进行确定支护设计。针对这两个方面, 这一过程我们一般分为两个发展阶段:第一是内应力场形成前的发展阶段;第二是内应力场的形成和发展阶段。下面对每一个发展阶段进行剖析。

(1) 内应力场形成前的发展阶段

内应力场形成前的发展阶段包括三个发展过程:

①在开始进行工作面的推进前, 处于原来巷道眼里作用下的发展过程;

②在工作面开始推进后, 采探推进和回采空间的扩大压力逐渐增加。在这里, 弹性压缩是从煤壁的边缘开始的, 从而逐步的向纵深进行扩展的过程, 此过程的塑性破坏力同样也与弹性压缩一样都是从煤壁边缘开始纵向深入, 此工作面的推进距离也就是最后纵向深入的距离。

③工作面推进到内应力场范围内, 煤层已经完全步入塑性破坏的状态, 随后采探的推进和支持压力随之增加, 承压的压力得到迅速减少的发展过程。

(2) 内应力场的形成和发展阶段

在内应力场的形成和发展阶段是工作面上覆岩层断裂运动的发展全过程, 并且工作面长度决定了进入断裂破坏拱内上所附岩层的断裂运动。这一全过程又可以细分为三个发展过程:

①第一层岩石梁架断裂运动的发展过程; ②第二层岩石梁架断裂运动的发展过程; ③第三层岩石梁架断裂运动的发展过程。

在这一发展阶段中, 内应力场范围的煤层上, 压力和压缩都发生了变形, 最重要的特点是每次压力和压缩变形都会发生非常明显的增加或者减少。内应力场发掘和维护巷道控制矿压和顶板控制设计要做出正确的判断, 针对不同的发掘和维护时间进一步确定方案。

回采巷道支护的核心就是以“采场结构力学为模型”的动态发展规律为主要内容, 这样就更加有力度的加速推进了回采巷道矿压控制和支护选型计算的理论建设。最大优点在于系统的解决了不同空间条件下, 在内应力场发掘和维护巷道支护科学定量设计研究, 主要包括:

①范围预测和发展规律的研究。完成了采动支撑压力破坏上覆岩层运动的条件下, 所决定的内应力场的范围和断岩梁运动发展影响其压力大小的规律。

②相关巷道矿压控制设计的基础进一步得到了确定。针对在不同空间条件下, 发掘和维护巷道的压力来源、大小, 以及裂断岩梁运动关系进行了分析, 并结合了回采巷道支护的核心动态发展规律“采场结构力学” 进行了系统的研究。

③建立了正确的巷道支护设计理论体系。确定了压力大小的来源, 并成功推断出围岩破坏范围所能产生的各种对巷道支护设计的影响, 将统计经验决策成功的推进到了更加科学化的发展阶段。

总结:通过详细的分析和研究, 我们对煤矿回采巷道矿山压力的控制和支护方面有了更系统与详细的认识和了解, 此项分析和研究为我们后继的煤矿回采工作提供了大量的理论支持, 奠定了有关巷道矿山压力控制设计的基础, 指出了支护设计的关键所在, 即合理的发掘位置、时间以及有针对性的调研, 同时正确的预测了内外应力场的应力分布特征, 并进行了有效的控制, 保证了在稳定内外应力场中发掘和维护巷道。

摘要：煤矿回采巷道矿山压力控制与支护的技术与其应用效果始终都是让国家和各技术人员关注的问题。本文将围绕煤矿回采巷道矿山压力控制与支护进行各方面的深入探讨, 对巷道矿山压力控制和支护的选型设计等进行分析。

关键词：煤矿回采,巷道矿山,压力控制,支护技术

参考文献

[1]彭林军.煤矿回采巷道矿山压力控制与支护研究[J].西北煤炭, 2008, 6 (02) .

矿山压力与岩层控制 第4篇

关键词：煤矿回采巷道,控制与支护,矿山压力

0 引言

当前是一个经济全球化时代, 煤矿行业的发展要与时俱进, 跟上时代前进的脚步。煤矿企业要高度重视煤矿巷道矿山压力的控制, 有针对性采取有效的巷道支护方式, 在煤矿实际开采过程中, 煤矿回采巷道矿山所承受压力与多方面因素有关, 具体涵盖了应力场应力大小、岩层运动及应力分布条件等因素。矿山压力的增大, 会导致回采工作面崩塌, 从而造成开采人员伤亡, 使企业造成巨大损失。煤矿企业要想促进煤矿稳定安全的开采, 创造更多经济效益, 就必须认真对待此项工作, 做好顶板管理工作。

1 煤矿回采巷道矿山压力控制

煤矿企业在实际煤矿开采过程中, 煤矿回采巷道矿山压力控制不仅与岩层的运动密切相关, 还同时受到应力场应力大小和分布状况的影响。由于巷道岩体受到重力影响, 从而导致其处于静止状态[1]。然而, 一旦工作人员开始进行对巷道的掘进回采工作, 就会致使巷道受到的外力不均衡, 应力状态就会随之发生变化, 变化后的应力分布会使巷道应力场应力大于岩体应力, 岩体会受到一定的破坏。例如, 岩体发生变形、岩体冒落及岩体移动等[2], 从而严重阻碍了煤矿开采的正常工作, 导致支护难度不断增加, 降低了支护结构的稳定性与安全性。综上所述, 在一定的采动条件下, 岩层运动和破坏的结果就是应力条件的实现。由于之前的应力场都是处于一个相对静止状态, 一旦发生了转化过程, 那么肯定是因为煤矿岩层发生了运动和破坏。

2 煤矿回采巷道矿山压力的不同情况

2.1 原始应力场中掘进和维护的巷道

在原始应力中掘进和维护的巷道中, 主要可按照原始应力场的特点将其分为两种情况:a) 唯一重力作用下的原始重力场。这种应力场的重力来自于巷道覆岩层的重力[3];b) 具备残余结构应力的原始应力场。这种应力场是在重力及其它参与结构共同作用下产生的。原始应力场掘进的巷道是一种在采动压力影响之外发掘的巷道。

2.2 采动压力范围之内的应力场掘进和维护巷道

在采动压力范围内, 掘进和维护巷道的应力大小受到巷道岩层重力的影响。如果停止采动波及的破坏岩层运动, 就能有效降低发掘和维护的巷道岩层应力大小。

2.3 在采动支撑压力分布范围中外应力场中发掘和维护巷道

不同的压力势必会存在于对应的压力区。但在采动支撑压力分布范围之内的外应力场统称为高应力区。对于此种情况下采动所产生的支持压力会全部集中在掘进与维护的巷道, 围岩应力只受到单一围岩重力的支撑影响[4]。

3 改善煤矿回采巷道矿山压力控制的相关措施

3.1 合理选择巷道发掘位置

在煤矿安全管理工作中, 合理选择巷道发掘位置是至关重要的一项工作, 直接关系到煤矿企业的安全稳定开采。通常情况下, 工作人员要想明确巷道的发掘位置, 就必须充分掌握了解煤带实际宽度。煤带宽度范围尽可能在内外应力场边缘上[5]。相关技术人员在合理选择巷道发掘位置前, 必须采取有效的处理手段, 先合理增大留煤柱宽度, 这样能有效降低护巷煤柱的承受压力, 从而不断提高巷道安全系数, 保证煤矿得到安全持续的开采。同时, 一旦巷道留煤柱宽度在外界因素影响下无法增宽, 这时就要高度注重留煤柱的安全问题, 避免留煤柱出现漏风现象。煤矿企业要确保整个内应力场处于完全稳定状态后, 才能开始煤矿巷道的发掘工作。

3.2 正确选择巷道发掘时间

正确选择巷道发掘时间作为煤矿回采巷道矿山压力控制工作的重中之重, 直接关系到整个工作的质量和效率。回采阶段作为相关工作人员控制巷道变形的核心环节, 在实际回采过程中必须准确测算好巷道掘进的时间范围及巷道掘进路程, 这样才能进行下一步的发掘内应力场巷道工作。工作人员在发掘内应力场巷道实践工作过程中, 必须严格按照内应力维护及发掘需求的范围, 科学合理地控制好已滞后的掘进路程和时间。工作人员不能忽视计算工作, 必须认真对待, 全面认识到此项工作与选择合理发掘巷道位置一样重要。要在一系列精确的计算和考核后, 准确制定出一个合理的巷道发掘时间。

4 改进煤矿回采巷道矿山压力支护工作手段

4.1 充分掌握了解回采巷道矿山压力发展过程

巷道支护设计人员必须充分了解掌握回采巷道矿山压力的发展整个过程, 在煤矿回采巷道矿山压力支护设计中, 影响其工作质量的主要因素包括巷道维护、巷道开掘时间及内应力场变形等。所以, 工作人员应合理将回采巷道支护设计分为两个阶段, 即内应力场前阶段和形成内应力场阶段。

a) 内应力场形成阶段前。它指的是在巷道掘进工作面前, 处于固有的巷道所受压力的控制和约束下。当工作面逐渐掘进后, 会导致会采巷道空间不断增大, 从而使会采巷道矿山所承受压力不断增大, 在最开始阶段巷道煤壁边缘会形成弹性压缩和塑性破坏, 随着时间推移, 会逐渐向纵深方向扩散发展, 一旦整个回采巷道的内应力场掘进工作面都处于塑性破坏的状态, 在采场掘进、支撑压力影响下, 矿山压力会随之降低;

b) 内应力场形成阶段。此阶段中, 巷道推进工作面长度会对到达断裂破坏拱内一切上覆岩层断裂运动产生一定的影响。工作人员能按照不同的影响作用, 将其分为第一、第二及第三岩梁断裂[6]。在整个过程中, 因为矿山压力所致, 会使内应力场区域内煤层产生各种变形或压缩问题。

4.2 巷道支护的设计优化策略

回采巷道支护设计人员要不断提高自身专业技术和综合素质, 在设计过程中, 要合理运用先进的支护设计理论, 以采用结构力学模型的动态发展规律作为重要基础, 从而有效解决各种巷道支护设计问题, 面对各种因素产生的问题, 都能采取针对性措施去解决。在实际工作中, 要先研讨分析采动支撑对方位岩层运动及岩层破坏发生影响状况下, 内应力场的影响区域和巷道岩层运动的矿山压力规律, 然后, 设计人员还要探讨巷道的各种空间分布状况, 明确矿压控制设计基础, 在有效计算出矿山所承受压力数值后, 进行巷道的支护设计。

5 结语

煤矿企业要想做好煤矿安全生产管理工作, 就必须认真对待煤矿巷道矿山压力的控制与支护工作。相关技术人员要严格按照回采工作面实际情况, 制定合理的支护方案, 面对各种问题要及时采取有效措施, 这样才能进一步提升巷道矿山支护效果, 保障煤矿企业安全稳定生产, 创造更多的经济效益和社会效益。

参考文献

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