采礦工程專業(yè)礦山壓力與巖層控制實(shí)指導(dǎo)書

山東科技大學(xué)精品課程

《礦山壓力與巖層控制》實(shí)習(xí)指導(dǎo)書

《礦山壓力與巖層控制》是一門實(shí)踐性和工藝性較強(qiáng)的課程，因此生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)習(xí)是一個(gè)非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)�！兜V山壓力與巖層控制》實(shí)習(xí)安排在采礦工程專業(yè)認(rèn)識實(shí)習(xí)和應(yīng)用實(shí)習(xí)之內(nèi)，實(shí)習(xí)的目的要求及具體安排如下：

第一階段：認(rèn)識實(shí)習(xí)

一、實(shí)習(xí)時(shí)間：安排在大學(xué)二年級認(rèn)識實(shí)習(xí)之內(nèi)。二、實(shí)習(xí)目的

對采場和巷道礦山壓力有一個(gè)概況的了解，獲得采場推進(jìn)、巷道布置、采場和巷道礦山壓力顯現(xiàn)以及頂?shù)装灏踩�管理等方面的知識，為今后學(xué)習(xí)《礦山壓力與巖層控制》課程打下一定的基礎(chǔ)。三、實(shí)習(xí)內(nèi)容

1．聽取礦井總體技術(shù)報(bào)告，其中包括：煤礦地質(zhì)報(bào)告；礦井采場和巷道礦山壓力監(jiān)測和支護(hù)設(shè)備技術(shù)特征報(bào)告，安全管理技術(shù)報(bào)告。

2．收集和閱讀現(xiàn)場有關(guān)資料

為更清楚地了解礦井地質(zhì)情況、采場和巷道支護(hù)方式及技術(shù)操作規(guī)程等，還必須閱讀有關(guān)資料并做好筆記。主要閱讀的資料有：采場及巷道頂?shù)装鍘r性柱狀圖；采場及巷道頂?shù)装逯ёo(hù)設(shè)計(jì)方案圖；采場及巷道頂?shù)装逯ёo(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程，先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等。

3．井下參觀

①井下礦山壓力的來源：如覆蓋巖層的重力；構(gòu)造運(yùn)動的作用力；巖體膨脹的作用力，包括巖體因溫度升高或遇水膨脹而產(chǎn)生的力等。

②井下礦山壓力顯現(xiàn)形式：如巷道兩幫、頂?shù)装宓倪\(yùn)動，支架變形和支架承受荷載的增減。

③采場上覆巖層的運(yùn)動形式和現(xiàn)場判斷方法，如井下頂板動態(tài)儀觀測測區(qū)布置，采區(qū)頂?shù)装逡苿铀俣惹�線等；采場上覆巖層縱向運(yùn)動發(fā)展規(guī)律的測定方法，如鉆孔觀測，工作面支柱承載值測定法；上覆巖層運(yùn)動沿采場推進(jìn)方向上發(fā)展規(guī)律的測定方法。四、實(shí)習(xí)進(jìn)程安排

《礦山壓力與巖層控制》實(shí)習(xí)安排在采礦工程認(rèn)識實(shí)習(xí)計(jì)劃之內(nèi)，具體安排如下表所示：

《礦山壓力與巖層控制》認(rèn)識安排計(jì)劃表

順序123456實(shí)習(xí)工作內(nèi)容準(zhǔn)備赴礦聽取技術(shù)報(bào)告收集資料、閱讀資料井下參觀編寫實(shí)習(xí)報(bào)告結(jié)尾工作，返校1．實(shí)習(xí)期間穿插現(xiàn)場教學(xué)備注2．實(shí)習(xí)內(nèi)容安排可根據(jù)實(shí)習(xí)礦井的情況由指導(dǎo)教師確定，但總時(shí)間應(yīng)保證五、編寫實(shí)習(xí)報(bào)告

①根據(jù)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書的要求，收集有關(guān)資料，編寫實(shí)習(xí)報(bào)告，報(bào)告格式參考認(rèn)識實(shí)習(xí)報(bào)告格式。

共計(jì)7天工作天數(shù)111121第二階段：應(yīng)用實(shí)習(xí)

一、實(shí)習(xí)時(shí)間：安排在大學(xué)三年級應(yīng)用實(shí)習(xí)之內(nèi)。二、實(shí)習(xí)目的

1．鞏固已學(xué)過的《礦山壓力與巖層控制》有關(guān)專業(yè)知識，對該課程中實(shí)踐性較強(qiáng)

的知識作進(jìn)一步的深入理解。

2．深入現(xiàn)場進(jìn)行采場及巷道頂?shù)装逡苿雍椭Ъ苤ёo(hù)阻力監(jiān)測的實(shí)際操作，熟悉操作過程，掌握一定的操作技能。

3．學(xué)習(xí)高產(chǎn)高效礦井先進(jìn)的頂?shù)装骞芾斫?jīng)驗(yàn)，以豐富和擴(kuò)大學(xué)生的知識面，對目前生產(chǎn)中所存在的礦壓問題進(jìn)行研究，并提出自己的解決問題的看法。三、主要實(shí)習(xí)內(nèi)容

井下實(shí)習(xí)

熟悉井下生產(chǎn)系統(tǒng)，巷道名稱及空間位置關(guān)系，了解井下的支護(hù)設(shè)備及其安裝的地點(diǎn)。主要實(shí)習(xí)內(nèi)容如下：

①不同采場類型的特點(diǎn)，如一般采場，緩沉采場，整體塌垮采場。

②直接頂厚度的實(shí)測研究方法，如注水法，直接觀測法，電磁法和微地震法；老頂厚度的實(shí)測研究方法，如頂?shù)装逡平�速度測定法。

③采場來壓時(shí)支架與圍巖關(guān)系，“給定變形”工作狀態(tài)，“限定變形”工作狀態(tài)。④采場與巷道支架類型，如木支柱，金屬摩擦支柱（急增阻、微增阻），單體液壓支柱（內(nèi)注式、外注式），液壓支架（支撐式、支撐掩護(hù)式、掩護(hù)支撐式、純掩護(hù)式）；支護(hù)方式：帶帽點(diǎn)柱支護(hù)方式，棚子支護(hù)方式，密集切頂支護(hù)方式等；合理支護(hù)密度的計(jì)算。

⑤巷道沿走向的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律；采區(qū)斜巷沿傾斜方向的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律；巷道變形與破壞的基本形式；五種類型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類）巷道的特點(diǎn)；實(shí)體煤中的順槽設(shè)計(jì)，如沿空留巷、沿空掘巷和小煤柱送巷三種情況；煤體邊緣處于彈性變形和塑性變形狀態(tài)條件下正確選擇巷道開掘的位置和時(shí)間的依據(jù)。

⑥結(jié)合采區(qū)和巷道周圍圍巖性質(zhì)，說明圍巖性質(zhì)對煤層巷道圍巖變形的影響。⑦沖擊地壓的解危措施，如煤層爆破卸壓，鉆孔卸壓，誘發(fā)爆破等；放頂煤采場頂

板結(jié)構(gòu)形式及支架-圍巖關(guān)系；礦柱支護(hù)采礦法中礦房礦柱布置設(shè)計(jì)方法；礦柱支護(hù)采礦法中礦壓控制方法。四、實(shí)習(xí)進(jìn)程安排

《礦山壓力與巖層控制》實(shí)習(xí)安排在采礦工程生產(chǎn)實(shí)習(xí)計(jì)劃之內(nèi)，具體安排如下表所示：

《礦山壓力與巖層控制》實(shí)習(xí)安排計(jì)劃表

順序1234567實(shí)習(xí)工作內(nèi)容準(zhǔn)備赴礦聽取技術(shù)報(bào)告收集資料、閱讀資料井下參觀小組專題討論編寫實(shí)習(xí)報(bào)告結(jié)尾工作，返校3．實(shí)習(xí)期間穿插現(xiàn)場教學(xué)備注4．實(shí)習(xí)內(nèi)容安排可根據(jù)實(shí)習(xí)礦井的情況由指導(dǎo)教師確定，但總時(shí)間應(yīng)保證五、編寫實(shí)習(xí)報(bào)告

①根據(jù)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書的要求，收集有關(guān)資料，編寫實(shí)習(xí)報(bào)告，報(bào)告格式參考應(yīng)用實(shí)習(xí)報(bào)告格式。

②為深入了解礦井礦山壓力控制方式及擴(kuò)大知識眼界，可根據(jù)實(shí)習(xí)礦井所遇到的與礦山壓力控制有關(guān)的技術(shù)問題，按小組進(jìn)行討論，通過查閱文獻(xiàn)，寫出解決方案。

共計(jì)10天工作天數(shù)1122121

擴(kuò)展閱讀：《礦山壓力與巖層控制》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

《礦山壓力及其控制》

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

資源與材料工程系采礦工程實(shí)驗(yàn)室

學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則

一、每次實(shí)驗(yàn)前必須做好復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)。復(fù)習(xí)的內(nèi)容為教科書上有關(guān)本次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容；預(yù)習(xí)內(nèi)容包括仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和去實(shí)驗(yàn)室熟悉有關(guān)儀器設(shè)備。

二、經(jīng)過預(yù)習(xí)應(yīng)掌握該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的意義、目的、操作步驟。對實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師提出的檢查性問題，應(yīng)能回答，否則不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

三、實(shí)驗(yàn)時(shí)態(tài)度應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)真，嚴(yán)格按教師及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上所講的操做步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每臺設(shè)備應(yīng)按操作則進(jìn)行，以免損壞設(shè)備或造成事故。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須獨(dú)立完成。書寫、計(jì)算、制圖要求公式、計(jì)算過程、單位齊全、清晰整齊。實(shí)驗(yàn)成績是期終考核成績的一部分。五、如實(shí)驗(yàn)結(jié)果未能達(dá)到要求或因故未做實(shí)驗(yàn)者，應(yīng)申請補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室同意后，在指定日期內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)做。

實(shí)驗(yàn)一單體支柱工作性能實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握單體液壓支柱工作特性試驗(yàn)方法；

2.繪制支柱特性曲線，了解單體液壓支柱工作特性；3.學(xué)會YE-201*液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)正確操作方法。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料及工具

1.YE-200TA液壓試驗(yàn)機(jī)1臺；2.WZ14-30/100單體液壓支柱1根；3.DY-63型液壓油泵1臺；4.D-Ⅲ型頂板動態(tài)儀1臺；5.老虎鉗1把；

6.鐵絲4-5米。3.實(shí)驗(yàn)步驟

1.將單體液壓支柱放在試驗(yàn)機(jī)上放在試驗(yàn)機(jī)下承壓板上中心，用鐵絲繞支柱成“8”字型捆牢，調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的上承壓板位置與支柱接觸；2.選擇試驗(yàn)機(jī)500KN度盤，掛上相應(yīng)的擺砣；

3.啟動試驗(yàn)機(jī)，使試驗(yàn)機(jī)托輪離開軌道約10mm左右，再調(diào)整試驗(yàn)機(jī)上承壓板位置；4.將注液搶與液壓泵聯(lián)接，并與支柱接通，啟動液壓泵，緩緩打開注液槍的注液閥向支柱下腔注液，使活柱上升初力達(dá)到70KN左右時(shí)，停止注液；

5.安裝頂板動態(tài)儀，調(diào)整頂板動態(tài)儀與支柱平行，記錄下初讀數(shù)；

6.緩緩打開送油閥，以20KN/min的速度均勻加載，每隔20KN讀一次讀數(shù)，直到支柱的額定載荷，加載過程中載荷和壓縮量填入表1；

7.當(dāng)支柱加載達(dá)到額定載荷時(shí)應(yīng)立即停止加載，關(guān)閉送油閥,打開回油閥，使下承壓板降至原來位置，可操縱操作手把打開支柱卸載閥，活柱在自重的作用下復(fù)位；

8.實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次，實(shí)驗(yàn)人員輪流操作進(jìn)行。四、繪制支柱工作特性曲線

根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)獲得的資料，以縱坐標(biāo)為載荷（KN），橫坐標(biāo)為活柱下縮量（mm）繪制支柱工作特性曲線，單體液壓支柱工作特性曲線如圖1。

表1-1單體液壓支柱特性實(shí)驗(yàn)記錄表1-1載荷/KN0204060801001201*0160180201*40260280300320壓縮量/mm壓力表讀數(shù)/MPa備注

△S/mm

△S1增阻階段的可縮量；△P-恒阻時(shí)波動液壓值

P0P/KNPP△P△S1圖1-2單體液壓支柱特曲線實(shí)驗(yàn)2相似材料的配比試驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握相似材料配比試驗(yàn)過程；2.了解影響相似材料強(qiáng)度的主要因素；3.學(xué)會測定標(biāo)準(zhǔn)試塊的單軸抗壓強(qiáng)度；

3.了解礦山壓力相似材料模型的制作及試驗(yàn)研究方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料及工具

1.模塊規(guī)格100mm×100mm×100mm1套；

2.臺秤1臺；3.巖石力學(xué)伺服試驗(yàn)機(jī)1臺；4.細(xì)紗、碳酸鈣、石膏、硼砂、水；

5.披灰刀、鐵锨。三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模具體積，計(jì)算出每組3塊標(biāo)準(zhǔn)試塊的總重，可按下式計(jì)算：

G=kV1*Υ

式中：G-制作試塊材料總重量，kg/m3；k-損失系數(shù)，一般為1.2～1.3；

V1-單個(gè)試塊體積，m3；Υ-標(biāo)準(zhǔn)試塊的容重，kg/m3。

根據(jù)配比號，以配比號（737）為例，砂膠比為7：1，即A:B:(1-B），再計(jì)算出各組分的重量，既砂子、碳酸鈣(輕質(zhì)Caco3)、石膏、硼砂、水的含量填入表2，各組分材料所需要重量計(jì)算按下式計(jì)算：

砂子：W1AGA1B碳酸鈣：W2G

A11B石膏：W3G

A1水：W4(W1W2W3)0.1硼砂：W5W40.001式中：

式中：A-砂子的份額；B-膠結(jié)物的份額；2.根據(jù)每組配比號所需的各種材料重量計(jì)算表，嚴(yán)格在臺秤上秤取砂子、碳酸鈣、石膏的重量，并放在一起攪拌均勻。同時(shí)將秤好重量的硼砂，放入稱好重量的水中，待融化后加入攪拌料中，進(jìn)一步攪拌，將干料攪拌成均勻的濕料；

3.將濕料分3～4次均勻地加入試模中，并逐次逐個(gè)搗實(shí)試模，待濕料凝固后將試塊緩慢地進(jìn)行脫模，然后在試塊上標(biāo)注材料的配比號，在室內(nèi)養(yǎng)護(hù)3-7天；

4.將養(yǎng)護(hù)好的試樣在臺秤上秤出每組試件的總重量，計(jì)算出每組相似材料的平均容重。5.將試樣在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，求出每組相似材料的平均抗壓強(qiáng)度。

表2砂子、碳酸鈣、石膏相似材料配比表砂膠比配比號容重砂子/Kg.m-3/Kg碳酸鈣/Kg石膏/Kg硼砂/Kg水/Kg抗壓強(qiáng)度/MPa彈性摸量/GPa3373:13553734374:14554735375:15555736376:16556737377:175577315001500150015001500150016001600160017001700170017001700170011~；水中硼砂的濃度1‰；配比號的含義：砂:碳酸97備鈣:石膏＝A：B：(1-B)時(shí),砂膠比為A:1。注砂子為干燥后的細(xì)河紗。水的含量為試件重量的四.實(shí)驗(yàn)要求

1.每班分2-3組，每組制作一種砂膠比。

2.抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)采用的試塊，為上一組同學(xué)制作。3.實(shí)驗(yàn)后兩周內(nèi)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)三礦壓觀測儀器儀表的演示實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙�求�?/p>

1.熟悉常用礦壓觀測儀器儀表的原理及構(gòu)造；2.掌握工作面和巷道的“三量”的觀測方法。。

二、礦壓觀測儀器儀表原理、構(gòu)造和使用方法1.位移觀測儀器：

A.測桿；B.測槍；

C.測尺；

D.數(shù)顯式頂板動態(tài)儀；E.表顯式頂板動態(tài)儀；F.數(shù)顯式頂板報(bào)警儀；G.收斂計(jì)；

H.多點(diǎn)位移計(jì)；I.頂板離層儀；

位移觀測儀器主要用于工作面、巷道的位移觀測，研究工作面頂?shù)装寤蛳锏绹鷰r運(yùn)動規(guī)律，預(yù)測預(yù)報(bào)頂板活動狀況，為支護(hù)設(shè)備的選型以及安全生產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)。其中A～G觀測儀器主要用于工作面、巷道圍巖表面位移的觀測，而H和I觀測儀器主要用于工作面、巷道巖體內(nèi)部的位移觀測；巷道位移觀測點(diǎn)的布置如圖1-1，工作面頂?shù)装逦灰朴^測點(diǎn)布置如圖1-4。

111253542267331-頂板；2-頂板測點(diǎn)；3-頂梁；4-支柱；5-推進(jìn)方向；底板測點(diǎn)；7底板

1-頂板測點(diǎn)2-兩幫測點(diǎn)；3-底板測點(diǎn)；4-圍巖

圖1-2工作面頂?shù)装逡平�量測點(diǎn)布置圖1-1巷道移近量測點(diǎn)布置

2.載荷觀測儀器：

A.鋼鉉式測力計(jì)；B.機(jī)械式測力計(jì)；C.電感式測力計(jì)；D.液壓式測力計(jì)；E.液壓枕；F.鉆孔液壓枕；G.漲楔式液壓枕H.錨索測力計(jì)；I.錨桿側(cè)力計(jì)；J.錨桿扭矩扳手；K.錨所漲拉千斤頂；L.園圖式壓力自記儀。

載荷觀測儀器主要用于工作面、巷道的載荷觀測，研究工作面頂?shù)装寤蛳锏绹鷰r與支架相互作用關(guān)系，為支護(hù)設(shè)備的選型、支護(hù)密度，支護(hù)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)提供依據(jù)以及安全生產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)。其中A～E觀測儀器主要用于工作面、巷道圍巖與支架載荷觀測；F和G觀測儀器主要用于工作面前方煤巖體內(nèi)部超前支承壓力觀測；H～K主要用于錨桿受力狀態(tài)的檢測（包括初錨力和錨固力），L用于綜采支架載荷的觀測；巷道支架載荷觀測點(diǎn)布置如圖1-3，工作面頂支架觀測點(diǎn)布置如圖1-4。

112

324

573564

6

1-頂背板2-頂測力計(jì)；3-頂梁；1-頂板；2-頂梁；3支柱-；4-測力計(jì)；

4-幫背板；5-幫測力計(jì)；6-支腿5-推進(jìn)方向；6-底板；7-煤

圖1-3巷道壓力觀測點(diǎn)布置圖1-4工作面支柱載荷觀測點(diǎn)布置

3.其他觀測儀器：

A.電阻應(yīng)變片；B.空心包體應(yīng)變計(jì)；C.孔徑變形應(yīng)變計(jì)；D.環(huán)氧樹脂應(yīng)變計(jì)；E.混凝土應(yīng)變計(jì)；F.銀泊式應(yīng)變計(jì)；G.液壓電阻式傳感器；H.電阻式位移計(jì)；I.測力銷；J.聲波傳感器

K.圍巖裂隙測定儀。七、回答問題

1.工作面、巷道礦壓觀測主要有哪些內(nèi)容？2.影響礦壓觀測結(jié)果的主要因素有哪些？3.你對本實(shí)驗(yàn)的建議和意見。

友情提示：本文中關(guān)于《采礦工程專業(yè)礦山壓力與巖層控制實(shí)指導(dǎo)書》給出的范例僅供您參考拓展思維使用，采礦工程專業(yè)礦山壓力與巖層控制實(shí)指導(dǎo)書：該篇文章建議您自主創(chuàng)作。

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