矿山压力及其控制讲课讲稿.ppt
《矿山压力及其控制讲课讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《矿山压力及其控制讲课讲稿.ppt(41页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、矿山压力及其控制采矿分类采矿分类地下采矿地下采矿露天采矿露天采矿海洋采矿海洋采矿特殊采矿特殊采矿金金属属矿矿地地下下开开采采地地下下开开采采非非金金属属矿矿地地下下开开采采砂砂矿矿床床露露天天开开采采固固体体矿矿床床露露天天开开采采海海底底砂砂矿矿开开采采海海底底热热液液砂砂床床开开采采海海底底锰锰结结核核开开采采海海水水化化学学元元素素提提取取海海底底基基岩岩矿矿床床开开采采热热液液采采矿矿容容浸浸采采矿矿水水溶溶采采矿矿盐盐湖湖矿矿床床开开采采饰饰面面石石材材开开采采机机械械开开采采水水力力机机械械采采砂砂采采砂砂船船开开采采固体矿床开采固体矿床开采抚顺西露天煤矿采场抚顺西露天煤矿采场抚顺
2、西露天煤矿采场抚顺西露天煤矿采场煤矿露天开采煤矿露天开采河南义马北露天煤矿采场河南义马北露天煤矿采场河南义马北露天煤矿采场河南义马北露天煤矿采场内部排土场内部排土场内部排土场内部排土场煤矿露天开采煤矿露天开采厚煤层地下开采厚煤层地下开采 无论是地下开采还是露天开采都可抽象为对原有地无论是地下开采还是露天开采都可抽象为对原有地壳的一种人为破坏活动,或称是一种人为的有目的在地壳的一种人为破坏活动,或称是一种人为的有目的在地壳岩体中的大规模开挖活动。这种开挖活动破坏了岩体壳岩体中的大规模开挖活动。这种开挖活动破坏了岩体原有应力平衡状态,引起了岩体内部应力重新分布,其原有应力平衡状态,引起了岩体内部应
3、力重新分布,其结果表现为开掘的井、巷、硐、工作面、露天矿采场边结果表现为开掘的井、巷、硐、工作面、露天矿采场边坡等的周围岩体变形、移动、甚至破坏,直到岩体内部坡等的周围岩体变形、移动、甚至破坏,直到岩体内部重新形成一个新的应力平衡状态为止,见下图。重新形成一个新的应力平衡状态为止,见下图。矿体矿体矿体矿体井筒与巷道井筒与巷道 矿山压力:矿山压力:严格的讲,矿山压力应包括地采和露采两部分内容,严格的讲,矿山压力应包括地采和露采两部分内容,但由于传统的观念和习惯,矿山压力通常指与地采有关的但由于传统的观念和习惯,矿山压力通常指与地采有关的内容,即概念如下。内容,即概念如下。矿山压力(矿山压力(i.
4、e.矿压):这种由于在地下煤炭中进行矿压):这种由于在地下煤炭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的支护物上所引起的力,就叫矿山压力。其中的支护物上所引起的力,就叫矿山压力。矿山压力显现:矿山压力显现:在矿山压力作用下,会引起各种力学现象,如顶板在矿山压力作用下,会引起各种力学现象,如顶板下沉、底板臌起、巷道断面缩小、岩体破坏脱落母体甚下沉、底板臌起、巷道断面缩小、岩体破坏脱落母体甚至大面积冒落,煤被压松产生片帮或突然抛出,支架严至大面积冒落,煤被压松产生片帮或突然抛出,支架严重变形或损坏,以及大面积岩层移动,地表发生塌
5、陷等重变形或损坏,以及大面积岩层移动,地表发生塌陷等等,这些由于矿山压力作用,使围岩、煤体和各种人工等,这些由于矿山压力作用,使围岩、煤体和各种人工支撑物产生的种种力学现象,通称为支撑物产生的种种力学现象,通称为“矿山压力显现矿山压力显现”.i.e.”矿压显现矿压显现”。矿山压力控制:矿山压力控制:随着大规模开采活动及矿压显现给工作带来严重危害,随着大规模开采活动及矿压显现给工作带来严重危害,为使矿压显现不致影响采矿工作正常进行和保障安全生产,为使矿压显现不致影响采矿工作正常进行和保障安全生产,必须采取各种技术措施把矿山压力显现控制在一定的范围必须采取各种技术措施把矿山压力显现控制在一定的范围
6、内,对有利于采矿生产的矿山压力显现也要合理的利用。内,对有利于采矿生产的矿山压力显现也要合理的利用。所有减轻、调解、改变和利用矿山压力作用的各种方法,所有减轻、调解、改变和利用矿山压力作用的各种方法,均叫做矿山压力控制。均叫做矿山压力控制。矿山压力及岩层控制:矿山压力及岩层控制:矿山压力、矿山压力显现、矿山压力控制是矿山压力矿山压力、矿山压力显现、矿山压力控制是矿山压力与岩层控制研究的主要内容。与岩层控制研究的主要内容。随着大规模开采活动及矿压显现给工作带来严重危害,随着大规模开采活动及矿压显现给工作带来严重危害,人们迫切需要一种理论来解释和研究有关的矿压现象,并人们迫切需要一种理论来解释和研
7、究有关的矿压现象,并用以指导工程设计和安全生产,这就使于用以指导工程设计和安全生产,这就使于60年代形成了一年代形成了一门新的学科分支门新的学科分支矿山压力及岩层控制。矿山压力及岩层控制。1.1.2 矿山压力及岩层控制对采矿工程的作用矿山压力及岩层控制对采矿工程的作用(1)生态环境保护:)生态环境保护:地下水破坏、地表沉降、矸石山占地、瓦斯地下水破坏、地表沉降、矸石山占地、瓦斯抽放等。抽放等。(2)保证安全和正常生产:)保证安全和正常生产:顶板事故、巷道稳定、边坡控制等,掌握矿顶板事故、巷道稳定、边坡控制等,掌握矿山压力活动的基本规律,用以指导采矿生产的设山压力活动的基本规律,用以指导采矿生产
8、的设计,生产组织,保障安全生产,设备正常运行。计,生产组织,保障安全生产,设备正常运行。(3)减少)减少 地下资源损失:地下资源损失:通过研究和实测矿压活动规律,减少顶板等通过研究和实测矿压活动规律,减少顶板等事故,选择合理煤柱尺寸,甚至某些情况下取消事故,选择合理煤柱尺寸,甚至某些情况下取消煤柱,减少煤炭资源损失量。煤柱,减少煤炭资源损失量。(4)改善地下开采技术:)改善地下开采技术:地下开采技术的进步与对矿压显现规律的深地下开采技术的进步与对矿压显现规律的深刻认识和矿压控制手段的改善有密切关系。刻认识和矿压控制手段的改善有密切关系。(5)提高开采经济效果:)提高开采经济效果:矿压显现预测、
9、支护质量与顶板动态监测、信矿压显现预测、支护质量与顶板动态监测、信息反馈、确定优化的矿山与开采设计等,提高开息反馈、确定优化的矿山与开采设计等,提高开采效益。采效益。综上所述,掌握矿压显现规律,研究矿压控制综上所述,掌握矿压显现规律,研究矿压控制综上所述,掌握矿压显现规律,研究矿压控制综上所述,掌握矿压显现规律,研究矿压控制的有效方法,对煤矿生产有十分重要意义。的有效方法,对煤矿生产有十分重要意义。的有效方法,对煤矿生产有十分重要意义。的有效方法,对煤矿生产有十分重要意义。1.1.3 采矿工程的力学特点采矿工程的力学特点 (1)采矿工程岩体结构的本质)采矿工程岩体结构的本质 与地面工程结构不同
10、,地下工程围岩即是载荷,与地面工程结构不同,地下工程围岩即是载荷,也是一种承载结构。也是一种承载结构。(2)采矿工程的移动特性)采矿工程的移动特性 (3)采矿工程中围岩的大变形和支护体的可缩特性)采矿工程中围岩的大变形和支护体的可缩特性 (4)采矿工程中的能量原理和动力现象)采矿工程中的能量原理和动力现象1.2 矿山压力及控制的发展简况矿山压力及控制的发展简况 1.2.1 对矿压的早期认识阶段对矿压的早期认识阶段 我国是世界上采矿最早的国家之一,中国采我国是世界上采矿最早的国家之一,中国采矿有文字可考的历史始于商代,但实际的采矿活矿有文字可考的历史始于商代,但实际的采矿活动还要早很多。动还要早
11、很多。春秋至南北朝(公元前春秋至南北朝(公元前770年至前年至前200年),年),采矿技术已有全面发展。采矿技术已有全面发展。随着采矿规模日益扩大,经常出现矿井内顶随着采矿规模日益扩大,经常出现矿井内顶板冒落,巷道堵塞或地表塌陷,迫使人们重视和板冒落,巷道堵塞或地表塌陷,迫使人们重视和研究矿压问题。研究矿压问题。1.2.2 建立矿压早期假说阶段建立矿压早期假说阶段 19世纪后期到世纪后期到20世纪初,是矿压研究的第二世纪初,是矿压研究的第二个阶段。利用一些简单的力学原理解释实践中出个阶段。利用一些简单的力学原理解释实践中出现的一些矿压现象,并提出了一些初步的矿压假现的一些矿压现象,并提出了一些
12、初步的矿压假说,具有代表性的是说,具有代表性的是“压力拱假说压力拱假说”,即认为巷,即认为巷道上方能形成自然平衡拱及有关分析计算。同时道上方能形成自然平衡拱及有关分析计算。同时提出了以岩石坚固性系数提出了以岩石坚固性系数f(普氏系数)作为定量(普氏系数)作为定量指标的岩石分类方法,曾获得广泛应用至今。指标的岩石分类方法,曾获得广泛应用至今。在这个阶段中,对巷道围岩破坏机理和支架在这个阶段中,对巷道围岩破坏机理和支架所受的岩石压力大小开始了初步的理论研究。在所受的岩石压力大小开始了初步的理论研究。在研究岩层和地表移动等方面,进行了地面及井下研究岩层和地表移动等方面,进行了地面及井下观测,研究到地
13、表建筑物的损坏不仅由于地表下观测,研究到地表建筑物的损坏不仅由于地表下沉,还由于水平移动的结果。沉,还由于水平移动的结果。1.2.3 以连续介质力学为理论基础的研究阶段以连续介质力学为理论基础的研究阶段 20世纪世纪30年代至年代至50年代:将整个岩体作为连年代:将整个岩体作为连续的,各向同性的弹性体来考虑,即用弹性理论续的,各向同性的弹性体来考虑,即用弹性理论研究矿山压力问题,这一阶段的典型成果:研究矿山压力问题,这一阶段的典型成果:(1)用虎克定律推导出了自重作用下原岩应力的计算用虎克定律推导出了自重作用下原岩应力的计算公式;(公式;(2)用弹性理论解决了圆形巷道的应力分)用弹性理论解决了
14、圆形巷道的应力分布问题。布问题。后来又研究了岩体非均质和各向异性对理想弹后来又研究了岩体非均质和各向异性对理想弹性体的影响,以及把岩层看作具有不同变形特征的性体的影响,以及把岩层看作具有不同变形特征的弹性介质,进一步研究岩体层理性的影响,此外还弹性介质,进一步研究岩体层理性的影响,此外还用连续介质力学方法研究了岩层移动问题。用连续介质力学方法研究了岩层移动问题。在进行理论研究的同时,研究矿压的实验手段在进行理论研究的同时,研究矿压的实验手段也获得了发展,其中较为应用的是利用相似材料进也获得了发展,其中较为应用的是利用相似材料进行的相似模型研究方法和利用光敏感材料进行的光行的相似模型研究方法和利
15、用光敏感材料进行的光弹性模拟方法。弹性模拟方法。1.2.4 矿压研究的近代发展阶段(矿压研究的近代发展阶段(60年代至今)年代至今)这个时期的科技发展特点:这个时期的科技发展特点:(1)矿山开采规模增大;)矿山开采规模增大;(2)计算机技术飞速发展;)计算机技术飞速发展;(3)相关学科进步明显。)相关学科进步明显。与此相类似,矿压研究取得了一些新进展:与此相类似,矿压研究取得了一些新进展:(1)理论方面)理论方面 l 将传统的连续、弹性、各向同性的岩体将传统的连续、弹性、各向同性的岩体岩岩体是有各种弱面切割的裂隙体,具有与一般固体体是有各种弱面切割的裂隙体,具有与一般固体所不同的特征。从这个观
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 矿山压力 及其 控制 讲课 讲稿
限制150内