一年級數(shù)學(xué)市公開課一等獎省名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎?wù)n件

10/10/1⑤掘進工作面推進沖擊地壓原因及條件：

在有沖擊地壓危險煤層條件下掘進巷道，沖擊地壓發(fā)生和實現(xiàn)條件如圖所表示。10/10/2a留小煤柱（“內(nèi)應(yīng)力場”范圍內(nèi)）掘進Ⅰ在“內(nèi)應(yīng)力場”形成和穩(wěn)定之前開掘巷道（圖中1位置），存在沖擊地壓危險（采深大于300m）；Ⅱ在“內(nèi)應(yīng)力場”形成穩(wěn)定后（圖中2位置），開掘巷道能夠防止沖擊地壓發(fā)生；Ⅲ在未經(jīng)采動釋放結(jié)構(gòu)應(yīng)力場中掘進巷道，將有瓦斯和煤層同時突出危險。b大煤柱護巷方案Ⅰ高應(yīng)力區(qū)開掘巷道（采深大于300~400m）時，存在沖擊地壓危險；Ⅱ在低應(yīng)力區(qū)開掘巷道，在采深小于600~800m時，將防止沖擊地壓發(fā)生。10/10/3⑤回采工作面推進過程中沖擊地壓發(fā)生原因及實現(xiàn)條件：

a.回采工作面內(nèi)沖擊地壓發(fā)生和實現(xiàn)條件Ⅰ單一重力場沖擊地壓將發(fā)生在堅硬巖層頂板第一次裂斷開始到采場第一次來壓階段完成，推進距離靠近工作面長度時范圍內(nèi)?！皟?nèi)應(yīng)力場”形成之后采場推進全過程中，出現(xiàn)沖擊地壓可能性將很小。10/10/4

Ⅱ.臨近結(jié)構(gòu)應(yīng)力場應(yīng)力高峰區(qū)掘進開切眼至堅硬巖層裂斷來壓完成期間時，一直存在沖擊地壓威脅，進入出現(xiàn)“內(nèi)應(yīng)力場”正常推進階段后，沖擊地壓事故災(zāi)害出現(xiàn)可能性一樣將很小。10/10/5

b.回采巷道沖擊地壓實現(xiàn)條件Ⅰ在采場推進全過程中，伴隨堅硬頂板裂斷，一直存在誘發(fā)沖擊地壓威脅；10/10/6Ⅱ隨采場推進和堅硬頂板跨落，以及支承壓力增加，伴隨堅硬頂板裂斷，回采巷道破壞范圍將深入加大，進入正常階段將到達最大化10/10/7Ⅲ受兩側(cè)堅硬頂板懸露，支承壓力疊加影響，回風(fēng)巷道沖擊地壓破壞范圍遠(yuǎn)比運輸巷道大得多。10/10/8(2)煤柱充填護巷控制沖擊地壓優(yōu)勢①沿空掘巷“U”型通風(fēng)方案a.實現(xiàn)了在穩(wěn)定內(nèi)應(yīng)力場掘進，從而防止了掘進中沖擊地壓和瓦斯煤層突出事故可能性。b.排出了護巷煤柱聚集高強度壓縮彈性能條件，使回風(fēng)巷道一直處于已破壞煤壁緩沖保護之下。10/10/9②沿空留巷“Y”型通風(fēng)方案a.防止了在應(yīng)力高峰區(qū)，高強度壓縮彈性能部位開掘回風(fēng)巷道引發(fā)沖擊地壓可能性。b.防止了回采工作面推進回風(fēng)巷道發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害可能性。10/10/102.1.3無煤柱充填開采模式應(yīng)用水害控制研究基礎(chǔ)

(1)頂板透水事故預(yù)測和控制相關(guān)信息基礎(chǔ)10/10/11(2)底板突水事故預(yù)測和控制相關(guān)信息基礎(chǔ)保護煤柱留設(shè)示意圖10/10/12留煤柱與不留煤柱與突水關(guān)系圖(a)(b)10/10/13針對煤炭高效安全開采，尤其是重大事故預(yù)測和控制需要在廣大現(xiàn)場工程實踐基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展和完善“實用礦山壓力控制”理論研究相關(guān)結(jié)果，包含采場推進上覆巖層運動和應(yīng)力場應(yīng)力大小分布發(fā)展改變規(guī)律研究，以及以此為基礎(chǔ)用于指導(dǎo)事故災(zāi)害預(yù)測和控制決議采場結(jié)構(gòu)模型建設(shè)研究，為無煤柱安全高效開采優(yōu)化設(shè)計和實施奠定了理論基礎(chǔ)。2.2無煤柱充填開采模式方案設(shè)計工程理論基礎(chǔ)10/10/14

包括無煤柱充填開采模式優(yōu)化設(shè)計和有效實施工程理論基礎(chǔ)包含以下三個部分：(1)采場推進覆巖運動和支承壓力分布發(fā)展規(guī)律及采場結(jié)構(gòu)模型建設(shè)研究

①以重大事故和環(huán)境災(zāi)害控制為目標(biāo)采場覆巖運動及支承壓力發(fā)展改變規(guī)律研究，及以此為基礎(chǔ)采場結(jié)構(gòu)模型建設(shè)相關(guān)研究結(jié)果，充分論證了無煤柱充填開采模式推廣應(yīng)用主要意義。 采場推進實現(xiàn)垮落巖層和保持向煤壁前方傳遞作用力聯(lián)絡(luò)裂斷巖梁（傳遞巖梁）運動和相關(guān)支承壓力分布發(fā)展規(guī)律（如圖1所表示）：包含推進至工作面長度（L0）時，裂斷巖梁發(fā)展到最上部（最大裂斷拱高）時第一次來壓階段和保持相對穩(wěn)定拱高，所有巖梁進入周期性裂斷正常推進階段。10/10/15

到達工作面長度時，沿工作面長度方向切割揭示裂斷拱內(nèi)巖層和兩側(cè)煤壁上支承壓力分布情況如圖2所表示。圖1

推進方向采場裂斷拱發(fā)展改變示意圖10/10/16圖2采場推進距離（L0）時采場結(jié)構(gòu)模型10/10/17 ②采場結(jié)構(gòu)模型建設(shè)與相關(guān)事故發(fā)生原因條件及事故控制關(guān)系采場及準(zhǔn)備巷道推進產(chǎn)生促使圍巖向已采空間運動礦山壓力及其顯現(xiàn)是煤礦頂板、瓦斯、沖擊地壓等重大事故根源。研究不一樣采動條件下礦山壓力大小、分布及覆巖運動破壞規(guī)律，包含受采動影響運動和破壞巖層范圍和受采動影響重新分布應(yīng)力場范圍及其應(yīng)力大小分布特征，以及他們在形成和發(fā)展過程與相關(guān)事故和環(huán)境災(zāi)害間關(guān)系，是煤礦重大事故和環(huán)境災(zāi)害控制基礎(chǔ)。10/10/18我們把描述不一樣開采深度和覆巖情況等既定條件煤層，在不一樣采動條件(包含采高、工作面長度及開采程序等)下覆巖運動破壞和礦山壓力大小、分布及其隨采場推進發(fā)展規(guī)律模型定義為采場結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。針對詳細(xì)煤層條件和采動條件（包含工作面長度、采高和開采程序等），科學(xué)正確建立起該結(jié)構(gòu)模型和確定相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，是實現(xiàn)該工作面推進過程中事故、環(huán)境災(zāi)害控制、相鄰采場回采巷道掘進準(zhǔn)備、回采推進過程中事故和環(huán)境災(zāi)害控制基礎(chǔ)。10/10/19圖3為近水平煤層當(dāng)工作面推進到工作面長度后采場進入正常推進階段平行工作面切割采場結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。顯然，假如該工作面長度條件下形成破壞拱溝通上部含水層，采場透水事故即不可防止。一樣，假如上部存在有高含瓦斯煤層或者著火煤層與之溝通，采場推進過程中就有發(fā)生瓦斯和火災(zāi)等重大事故可能性。圖3采場結(jié)構(gòu)模型圖10/10/20

圖中1、2、3為該工作面相鄰接續(xù)采場回風(fēng)道可能位置。顯然，假如巷道選擇在煤層已經(jīng)破壞“內(nèi)應(yīng)力場”中，即圖中1位置，且其是在包括內(nèi)應(yīng)力場受力大小破壞拱內(nèi)巖層完全穩(wěn)定之后開掘，則沖擊地壓、瓦斯爆炸和瓦斯突出等重大事故就能夠防止。該巷道支護需要考慮控制巖層，僅僅是老塘已經(jīng)垮落部分(即直接頂)，所以支護受力很小，維護也比較輕易。

相反，假如該巷道開掘在采場應(yīng)力高峰部位，即圖中2位置，在煤層存在著瓦斯突出、沖擊地壓傾向條件下，不采取特殊解危辦法，則相關(guān)重大事故將不可防止，在該位置開掘巷道，其變形破壞假如將包括到下部承壓水源斷層破壞區(qū)，底板突水事故即有可能發(fā)生。顯然，在高應(yīng)力區(qū)開掘和維護巷道，即使開掘時間在上部采場穩(wěn)定之后都會是困難。接續(xù)工作面推進時疊加支承壓力將到達難以承受程度，巷道維護將極其困難。10/10/21

在采取煤柱護巷條件下，回采工作面推進產(chǎn)生沖擊地壓、瓦斯突出事故時，煤柱保護風(fēng)巷破壞范圍要比機巷大得多。此時在預(yù)留一樣煤柱寬度位置3掘進下區(qū)段回風(fēng)巷引發(fā)相關(guān)事故將不可防止。相反，假如采取在圖4中4位置實施在穩(wěn)定內(nèi)應(yīng)力場中送巷，則上述事故災(zāi)害即可完全防止。圖4沖擊地壓與采場支承壓力分布關(guān)系10/10/22

在有沖擊地壓和煤層突出危險工作面發(fā)生相關(guān)事故與覆巖運動和應(yīng)力場分布發(fā)展間關(guān)系如圖5所表示，即工作面推進至靠近工作面長度“內(nèi)應(yīng)力場”產(chǎn)生事故發(fā)生可能性很大，進入正常推進平穩(wěn)階段，有足夠?qū)挾葍?nèi)應(yīng)力場緩沖，工作面極難出現(xiàn)災(zāi)害性事故。圖5正常推進階段沖擊地壓發(fā)生規(guī)律10/10/23 在生產(chǎn)現(xiàn)場針對詳細(xì)煤層條件，建立用以預(yù)測和控制相關(guān)事故發(fā)生采場結(jié)構(gòu)模型，包含模型組成和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)確實定，普通包含以下三個步驟： ①應(yīng)用理論模型，針對詳細(xì)煤層地質(zhì)條件和采場條件推斷模型結(jié)構(gòu)組成和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，即理論推斷階段；

②經(jīng)過對“建模”試采工作面實測研究，校驗理論模型和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)計算數(shù)學(xué)模型，以及所用巖石力學(xué)參數(shù)正確性，即現(xiàn)場實測研究階段；③在實測研究基礎(chǔ)上調(diào)整相關(guān)計算數(shù)學(xué)模型和對應(yīng)力學(xué)參數(shù)，完成適合用于本煤層不一樣采深和不一樣條件事故預(yù)測和控制決議“采場結(jié)構(gòu)模型”建設(shè)。10/10/24(2)在“內(nèi)應(yīng)力場”掘進和維護巷道礦壓控制理論研究

圖6采場推進“內(nèi)應(yīng)力場”范圍煤層壓力和壓縮過程10/10/25采場兩側(cè)煤壁上承受壓力隨工作面推進發(fā)展改變規(guī)律如圖6所表示。其中工作面從推進開始至“a+b”處范圍表示了該區(qū)間破壞前后，在采場支承壓力作用下受力改變過程。由此繼續(xù)推進至工作面長度L0范圍壓力曲線，則表示了已破壞煤壁（即已形成“內(nèi)應(yīng)力場”中）在裂斷拱內(nèi)巖層沉降運動作用下受力大小改變過程。圖中相關(guān)曲線分別表示了裂斷拱內(nèi)垮落矸石在裂斷巖梁下沉壓力作用下壓實過程中，“內(nèi)應(yīng)力場”煤壁上承受壓力進入穩(wěn)定發(fā)展過程。10/10/26

顯然，等到工作面推進至Lmax，即巖梁沉降穩(wěn)定后開始沿空送巷并保持一定滯后距離，巷道承受壓力將很小，不超過垮落直接頂作用力。一樣，假如采取沿空留巷方案，在工作面推進Lmax后再讓巷旁充填材料承受壓力，則要求充填材料阻抗力能夠降低到足以抗衡垮落直接頂作用即可。巷道表示上述結(jié)構(gòu)模型側(cè)幫煤柱上承受垂直壓力表示式為：10/10/27(3)沉陷控制研究相關(guān)理論結(jié)果

經(jīng)過不一樣工作面長度和開采深度條件下地表沉陷實測分析研究抽象建立采動沉陷預(yù)測控制結(jié)構(gòu)力學(xué)模型如圖7所表示。圖7采動沉陷預(yù)測控制結(jié)構(gòu)力學(xué)模型10/10/28其中

—裂斷拱兩側(cè)煤壁壓縮量—裂斷拱上部巖層最大撓曲沉陷值—表土含水層水位下降后壓縮沉陷值其中—沉陷巖層面積—開采深度—沉陷巖層邊界移動角—采場支承壓力分布范圍—煤層抗壓剛度上述公式近似計算可表示為：在既定工作面長度（L0）條件下地表最大沉陷值ωmax為10/10/29圖8采場支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型既定工作面長度下，支承壓力范圍S分布如圖8所表示模型由以下平衡方程表示：10/10/30裂斷拱上巖層撓曲沉陷值可用下式近似計算：

其中E-巖層彈性模量γp-巖層容重既定采深H和工作面L0條件下沉陷范圍Sb可由下式表示：10/10/31針對煤炭高效安全開采，尤其是重大事故預(yù)測和控制需要在廣大現(xiàn)場工程實踐基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展和完善“實用礦山壓力控制”理論研究相關(guān)結(jié)果，采場推進上覆巖層運動和應(yīng)力場應(yīng)力大小分布發(fā)展改變規(guī)律研究，以及以此為基礎(chǔ)用于指導(dǎo)事故災(zāi)害預(yù)測和控制決議采場結(jié)構(gòu)模型，為無煤柱安全高效開采優(yōu)化設(shè)計和實施奠定了理論基礎(chǔ)。2.3無煤柱充填高效安全開采模式優(yōu)越性2.3無煤柱充填高效安全開采模式優(yōu)越性①節(jié)能減排②伴生資源開發(fā)利用③煤礦安全生產(chǎn)及環(huán)境災(zāi)害控制。包含井下重大事故災(zāi)害控制和開采沉陷造成地表環(huán)境災(zāi)害控制。預(yù)留變形巷旁充填技術(shù)預(yù)留變形量巷旁充填風(fēng)帶阻風(fēng)（瓦斯）單體液壓支柱切頂后方臥底擴巷預(yù)留變形巷旁充填技術(shù)預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)A