采矿工程专业矿山压力与岩层控制实指导书

采矿工程专业矿山压力与岩层控制实指导书

山东科技大学精品课程

《矿山压力与岩层控制》实习指导书

《矿山压力与岩层控制》是一门实践性和工艺性较强的课程，因此生产现场实习是一个非常重要的教学环节。《矿山压力与岩层控制》实习安排在采矿工程专业认识实习和应用实习之内，实习的目的要求及具体安排如下：

第一阶段：认识实习

一、实习时间：安排在大学二年级认识实习之内。二、实习目的

对采场和巷道矿山压力有一个概况的了解，获得采场推进、巷道布置、采场和巷道矿山压力显现以及顶底板安全管理等方面的知识，为今后学习《矿山压力与岩层控制》课程打下一定的基础。三、实习内容

1．听取矿井总体技术报告，其中包括：煤矿地质报告；矿井采场和巷道矿山压力监测和支护设备技术特征报告，安全管理技术报告。

2．收集和阅读现场有关资料

为更清楚地了解矿井地质情况、采场和巷道支护方式及技术操作规程等，还必须阅读有关资料并做好笔记。主要阅读的资料有：采场及巷道顶底板岩性柱状图；采场及巷道顶底板支护设计方案图；采场及巷道顶底板支护设计规程，先进技术和先进经验总结等。

3．井下参观

①井下矿山压力的来源：如覆盖岩层的重力；构造运动的作用力；岩体膨胀的作用力，包括岩体因温度升高或遇水膨胀而产生的力等。

②井下矿山压力显现形式：如巷道两帮、顶底板的运动，支架变形和支架承受荷载的增减。

③采场上覆岩层的运动形式和现场判断方法，如井下顶板动态仪观测测区布置，采区顶底板移动速度曲线等；采场上覆岩层纵向运动发展规律的测定方法，如钻孔观测，工作面支柱承载值测定法；上覆岩层运动沿采场推进方向上发展规律的测定方法。四、实习进程安排

《矿山压力与岩层控制》实习安排在采矿工程认识实习计划之内，具体安排如下表所示：

《矿山压力与岩层控制》认识安排计划表

顺序123456实习工作内容准备赴矿听取技术报告收集资料、阅读资料井下参观编写实习报告结尾工作，返校1．实习期间穿插现场教学备注2．实习内容安排可根据实习矿井的情况由指导教师确定，但总时间应保证五、编写实习报告

①根据实习指导书的要求，收集有关资料，编写实习报告，报告格式参考认识实习报告格式。

共计7天工作天数111121第二阶段：应用实习

一、实习时间：安排在大学三年级应用实习之内。二、实习目的

1．巩固已学过的《矿山压力与岩层控制》有关专业知识，对该课程中实践性较强

的知识作进一步的深入理解。

2．深入现场进行采场及巷道顶底板移动和支架支护阻力监测的实际操作，熟悉操作过程，掌握一定的操作技能。

3．学习高产高效矿井先进的顶底板管理经验，以丰富和扩大学生的知识面，对目前生产中所存在的矿压问题进行研究，并提出自己的解决问题的看法。三、主要实习内容

井下实习

熟悉井下生产系统，巷道名称及空间位置关系，了解井下的支护设备及其安装的地点。主要实习内容如下：

①不同采场类型的特点，如一般采场，缓沉采场，整体塌垮采场。

②直接顶厚度的实测研究方法，如注水法，直接观测法，电磁法和微地震法；老顶厚度的实测研究方法，如顶底板移近速度测定法。

③采场来压时支架与围岩关系，“给定变形”工作状态，“限定变形”工作状态。④采场与巷道支架类型，如木支柱，金属摩擦支柱（急增阻、微增阻），单体液压支柱（内注式、外注式），液压支架（支撑式、支撑掩护式、掩护支撑式、纯掩护式）；支护方式：带帽点柱支护方式，棚子支护方式，密集切顶支护方式等；合理支护密度的计算。

⑤巷道沿走向的矿压显现规律；采区斜巷沿倾斜方向的矿压显现规律；巷道变形与破坏的基本形式；五种类型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类）巷道的特点；实体煤中的顺槽设计，如沿空留巷、沿空掘巷和小煤柱送巷三种情况；煤体边缘处于弹性变形和塑性变形状态条件下正确选择巷道开掘的位置和时间的依据。

⑥结合采区和巷道周围围岩性质，说明围岩性质对煤层巷道围岩变形的影响。⑦冲击地压的解危措施，如煤层爆破卸压，钻孔卸压，诱发爆破等；放顶煤采场顶

板结构形式及支架-围岩关系；矿柱支护采矿法中矿房矿柱布置设计方法；矿柱支护采矿法中矿压控制方法。四、实习进程安排

《矿山压力与岩层控制》实习安排在采矿工程生产实习计划之内，具体安排如下表所示：

《矿山压力与岩层控制》实习安排计划表

顺序1234567实习工作内容准备赴矿听取技术报告收集资料、阅读资料井下参观小组专题讨论编写实习报告结尾工作，返校3．实习期间穿插现场教学备注4．实习内容安排可根据实习矿井的情况由指导教师确定，但总时间应保证五、编写实习报告

①根据实习指导书的要求，收集有关资料，编写实习报告，报告格式参考应用实习报告格式。

②为深入了解矿井矿山压力控制方式及扩大知识眼界，可根据实习矿井所遇到的与矿山压力控制有关的技术问题，按小组进行讨论，通过查阅文献，写出解决方案。

共计10天工作天数1122121

扩展阅读：《矿山压力与岩层控制》实验指导书

《矿山压力及其控制》

实验指导书

资源与材料工程系采矿工程实验室

学生实验守则

一、每次实验前必须做好复习和预习。复习的内容为教科书上有关本次实验的教学内容；预习内容包括仔细阅读实验指导书和去实验室熟悉有关仪器设备。

二、经过预习应掌握该项实验的意义、目的、操作步骤。对实验指导教师提出的检查性问题，应能回答，否则不得进行实验。

三、实验时态度应严肃认真，严格按教师及实验指导书上所讲的操做步骤进行实验，每台设备应按操作则进行，以免损坏设备或造成事故。

四、实验结束后，应在规定时间内提交实验报告。实验报告必须独立完成。书写、计算、制图要求公式、计算过程、单位齐全、清晰整齐。实验成绩是期终考核成绩的一部分。五、如实验结果未能达到要求或因故未做实验者，应申请补做实验，实验室同意后，在指定日期内进行补做。

实验一单体支柱工作性能实验

1.实验目的

1.掌握单体液压支柱工作特性试验方法；

2.绘制支柱特性曲线，了解单体液压支柱工作特性；3.学会YE-201*液压式压力试验机正确操作方法。2.实验设备、材料及工具

1.YE-200TA液压试验机1台；2.WZ14-30/100单体液压支柱1根；3.DY-63型液压油泵1台；4.D-Ⅲ型顶板动态仪1台；5.老虎钳1把；

6.铁丝4-5米。3.实验步骤

1.将单体液压支柱放在试验机上放在试验机下承压板上中心，用铁丝绕支柱成“8”字型捆牢，调整试验机的上承压板位置与支柱接触；2.选择试验机500KN度盘，挂上相应的摆砣；

3.启动试验机，使试验机托轮离开轨道约10mm左右，再调整试验机上承压板位置；4.将注液抢与液压泵联接，并与支柱接通，启动液压泵，缓缓打开注液枪的注液阀向支柱下腔注液，使活柱上升初力达到70KN左右时，停止注液；

5.安装顶板动态仪，调整顶板动态仪与支柱平行，记录下初读数；

6.缓缓打开送油阀，以20KN/min的速度均匀加载，每隔20KN读一次读数，直到支柱的额定载荷，加载过程中载荷和压缩量填入表1；

7.当支柱加载达到额定载荷时应立即停止加载，关闭送油阀,打开回油阀，使下承压板降至原来位置，可操纵操作手把打开支柱卸载阀，活柱在自重的作用下复位；

8.实验重复进行3次，实验人员轮流操作进行。四、绘制支柱工作特性曲线

根据上面实验获得的资料，以纵坐标为载荷（KN），横坐标为活柱下缩量（mm）绘制支柱工作特性曲线，单体液压支柱工作特性曲线如图1。

表1-1单体液压支柱特性实验记录表1-1载荷/KN0204060801001201*0160180201*40260280300320压缩量/mm压力表读数/MPa备注

△S/mm

△S1增阻阶段的可缩量；△P-恒阻时波动液压值

P0P/KNPP△P△S1图1-2单体液压支柱特曲线实验2相似材料的配比试验

一、实验目的

1.掌握相似材料配比试验过程；2.了解影响相似材料强度的主要因素；3.学会测定标准试块的单轴抗压强度；

3.了解矿山压力相似材料模型的制作及试验研究方法。二、实验设备、材料及工具

1.模块规格100mm×100mm×100mm1套；

2.台秤1台；3.岩石力学伺服试验机1台；4.细纱、碳酸钙、石膏、硼砂、水；

5.披灰刀、铁锨。三、实验步骤

1.根据标准模具体积，计算出每组3块标准试块的总重，可按下式计算：

G=kV1*Υ

式中：G-制作试块材料总重量，kg/m3；k-损失系数，一般为1.2～1.3；

V1-单个试块体积，m3；Υ-标准试块的容重，kg/m3。

根据配比号，以配比号（737）为例，砂胶比为7：1，即A:B:(1-B），再计算出各组分的重量，既砂子、碳酸钙(轻质Caco3)、石膏、硼砂、水的含量填入表2，各组分材料所需要重量计算按下式计算：

砂子：W1AGA1B碳酸钙：W2G

A11B石膏：W3G

A1水：W4(W1W2W3)0.1硼砂：W5W40.001式中：

式中：A-砂子的份额；B-胶结物的份额；2.根据每组配比号所需的各种材料重量计算表，严格在台秤上秤取砂子、碳酸钙、石膏的重量，并放在一起搅拌均匀。同时将秤好重量的硼砂，放入称好重量的水中，待融化后加入搅拌料中，进一步搅拌，将干料搅拌成均匀的湿料；

3.将湿料分3～4次均匀地加入试模中，并逐次逐个捣实试模，待湿料凝固后将试块缓慢地进行脱模，然后在试块上标注材料的配比号，在室内养护3-7天；

4.将养护好的试样在台秤上秤出每组试件的总重量，计算出每组相似材料的平均容重。5.将试样在试验机上进行单轴压缩试验，求出每组相似材料的平均抗压强度。

表2砂子、碳酸钙、石膏相似材料配比表砂胶比配比号容重砂子/Kg.m-3/Kg碳酸钙/Kg石膏/Kg硼砂/Kg水/Kg抗压强度/MPa弹性摸量/GPa3373:13553734374:14554735375:15555736376:16556737377:175577315001500150015001500150016001600160017001700170017001700170011~；水中硼砂的浓度1‰；配比号的含义：砂:碳酸97备钙:石膏＝A：B：(1-B)时,砂胶比为A:1。注砂子为干燥后的细河纱。水的含量为试件重量的四.实验要求

1.每班分2-3组，每组制作一种砂胶比。

2.抗压强度实验采用的试块，为上一组同学制作。3.实验后两周内提交实验报告。实验三矿压观测仪器仪表的演示实验

一、实验目的及要求：

1.熟悉常用矿压观测仪器仪表的原理及构造；2.掌握工作面和巷道的“三量”的观测方法。。

二、矿压观测仪器仪表原理、构造和使用方法1.位移观测仪器：

A.测杆；B.测枪；

C.测尺；

D.数显式顶板动态仪；E.表显式顶板动态仪；F.数显式顶板报警仪；G.收敛计；

H.多点位移计；I.顶板离层仪；

位移观测仪器主要用于工作面、巷道的位移观测，研究工作面顶底板或巷道围岩运动规律，预测预报顶板活动状况，为支护设备的选型以及安全生产提供指导依据。其中A～G观测仪器主要用于工作面、巷道围岩表面位移的观测，而H和I观测仪器主要用于工作面、巷道岩体内部的位移观测；巷道位移观测点的布置如图1-1，工作面顶底板位移观测点布置如图1-4。

111253542267331-顶板；2-顶板测点；3-顶梁；4-支柱；5-推进方向；底板测点；7底板

1-顶板测点2-两帮测点；3-底板测点；4-围岩

图1-2工作面顶底板移近量测点布置图1-1巷道移近量测点布置

2.载荷观测仪器：

A.钢铉式测力计；B.机械式测力计；C.电感式测力计；D.液压式测力计；E.液压枕；F.钻孔液压枕；G.涨楔式液压枕H.锚索测力计；I.锚杆侧力计；J.锚杆扭矩扳手；K.锚所涨拉千斤顶；L.园图式压力自记仪。

载荷观测仪器主要用于工作面、巷道的载荷观测，研究工作面顶底板或巷道围岩与支架相互作用关系，为支护设备的选型、支护密度，支护强度的设计提供依据以及安全生产提供指导依据。其中A～E观测仪器主要用于工作面、巷道围岩与支架载荷观测；F和G观测仪器主要用于工作面前方煤岩体内部超前支承压力观测；H～K主要用于锚杆受力状态的检测（包括初锚力和锚固力），L用于综采支架载荷的观测；巷道支架载荷观测点布置如图1-3，工作面顶支架观测点布置如图1-4。

112

324

573564

6

1-顶背板2-顶测力计；3-顶梁；1-顶板；2-顶梁；3支柱-；4-测力计；

4-帮背板；5-帮测力计；6-支腿5-推进方向；6-底板；7-煤

图1-3巷道压力观测点布置图1-4工作面支柱载荷观测点布置

3.其他观测仪器：

A.电阻应变片；B.空心包体应变计；C.孔径变形应变计；D.环氧树脂应变计；E.混凝土应变计；F.银泊式应变计；G.液压电阻式传感器；H.电阻式位移计；I.测力销；J.声波传感器

K.围岩裂隙测定仪。七、回答问题

1.工作面、巷道矿压观测主要有哪些内容？2.影响矿压观测结果的主要因素有哪些？3.你对本实验的建议和意见。

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