一、課程設(shè)置地位二、課程歷史沿革三、課程內(nèi)容體系四、課程主要特色五、課程建設(shè)規(guī)劃主要內(nèi)容

一、課程設(shè)置地位二、課程歷史沿革三、課程內(nèi)容體系四、課程主要特色五、課程建設(shè)規(guī)劃主要內(nèi)容2一、課程設(shè)置地位首先思考：Q1、地下采礦與地下工程的共同點與區(qū)別是什么？Q2、采礦過程的力學(xué)本質(zhì)是什么？Q3、實現(xiàn)安全采礦最核心問題是什么？3一、課程設(shè)置地位礦山壓力與巖層控制（簡稱為“礦壓”），是采礦工程專業(yè)的必修專業(yè)課、核心專業(yè)課程之一，只要有采礦活動，就有礦壓問題需要解決。頂板下沉與支架承載頂?shù)装逡平鼉蓭凸某雒绊敗⑵瑤?一、課程設(shè)置地位由礦壓引起的直接災(zāi)害與間接災(zāi)害，成為我國煤礦事故災(zāi)害的重中之重。5*5

2003～2012年，我國煤礦頂板事故發(fā)生年均起數(shù)占煤礦事故年均總量51.4%，頂板事故年均死亡人數(shù)占煤礦事故頂板事故年均死亡人數(shù)總量36.5%。無論是事故起數(shù)還是死亡人數(shù)，頂板事故仍居我國煤礦各類事故之首。一、課程設(shè)置地位6*6

2003－2012我國煤礦各類事故起數(shù)統(tǒng)計

頂板頂板一、課程設(shè)置地位7*7

2003－2012我國煤礦各類事故死亡人數(shù)統(tǒng)計

頂板一、課程設(shè)置地位8*8

隨著開采深度的增加，沖擊動力災(zāi)害日趨嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計，近十年來，僅國有煤礦有沖擊地壓紀(jì)錄的礦井就達(dá)150多處。山東省超高過千米埋深礦井達(dá)17處。截止到2013年4月山東省已有34個受沖擊地壓威脅煤礦、96個采煤工作面、200個掘進(jìn)工作面受沖擊地壓威脅。2013年山東省發(fā)生沖擊地壓事故4起、一次死亡人數(shù)最多達(dá)6人。1.我國中東部礦區(qū)深部沖擊災(zāi)害日趨嚴(yán)重一、課程設(shè)置地位9沖擊地壓災(zāi)害的特點危害性：造成人員傷亡、巷道和設(shè)備破壞突發(fā)性：沒有明顯的宏觀前兆，極短時間內(nèi)發(fā)生復(fù)雜性：事先難以確定發(fā)生的時間、地點和強度

沖擊地壓災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)報和治理已經(jīng)成為我國煤炭工業(yè)能否健康發(fā)展的關(guān)鍵課題一、課程設(shè)置地位10*10①缺乏對地質(zhì)構(gòu)造及其變化、堅硬厚層頂板、回采工作面頂板來壓等產(chǎn)生沖擊地壓事故基本條件的認(rèn)識；②開采設(shè)計不合理，人為孤島工作面及煤柱等應(yīng)力集中區(qū)；③防沖基礎(chǔ)工作、裝備缺乏；④沒有建立基于防沖需要的安全產(chǎn)量概念；⑤監(jiān)測與解危手段落實不到位；⑥系統(tǒng)的防治技術(shù)體系還沒有建立起來。沖擊地壓防治存在主要問題：一、課程設(shè)置地位11*11①缺乏對地質(zhì)構(gòu)造及其變化、堅硬厚層頂板、回采工作面頂板來壓等產(chǎn)生沖擊地壓事故基本條件的認(rèn)識；②開采設(shè)計不合理，人為孤島工作面及煤柱等應(yīng)力集中區(qū)；③防沖基礎(chǔ)工作、裝備缺乏；④沒有建立基于防沖需要的安全產(chǎn)量概念；⑤監(jiān)測與解危手段落實不到位；⑥系統(tǒng)的防治技術(shù)體系還沒有建立起來。一、課程設(shè)置地位1212采前安全性預(yù)評估

井田地應(yīng)力測量地質(zhì)構(gòu)造探測煤巖力學(xué)性質(zhì)測試1科學(xué)開采設(shè)計

避免采動應(yīng)力疊加卸壓開采2開采中監(jiān)測與預(yù)警

地球物理探測應(yīng)力與位移監(jiān)測其它3卸壓解危

深孔爆破卸壓斷頂，等等。4一、課程設(shè)置地位13*13

我國煤礦并以每年10~25m的速度向深部延深，中東部地區(qū)如安徽、河南、山東、江蘇、河北等地區(qū)礦井，大多已超過了800m的開采深度，與淺部相比，深部煤巖體的沉積建造、變形破壞特征及工程響應(yīng)都發(fā)生了顯著改變。2.深部巷道支護(hù)仍為深部開采安全的瓶頸之一一、課程設(shè)置地位14*14針對不同類型深部圍巖條件與應(yīng)力環(huán)境，科學(xué)控制深部高應(yīng)力擴容剪脹與物性膨脹軟巖的技術(shù)體系還沒有建立起來；包括深部回采巷道錨桿（索）支護(hù)設(shè)計理論與技術(shù)、安全性評價方法、適應(yīng)性條件等的技術(shù)體系還不完善（特別是巷道內(nèi)防治沖擊地壓的支護(hù)設(shè)計方法還沒有建立起來），許多煤巷錨桿頂板出現(xiàn)大變形和失穩(wěn)塌垮現(xiàn)象，嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)安全。一、課程設(shè)置地位15*15淺埋煤層上覆整體垮落對支架造成嚴(yán)重沖擊破壞，經(jīng)常發(fā)生大量支架被壓死現(xiàn)象。3.西部淺埋煤層開采中的巖層控制出現(xiàn)新問題一、課程設(shè)置地位16*16大傾角煤層（35°-55°）約占我國煤炭儲量的15-20%和產(chǎn)量的5-10%，工作面頂?shù)装搴驮O(shè)備穩(wěn)定性控制困難

。厚層堅硬頂板、西部淺埋煤層等經(jīng)常出現(xiàn)頂板垮落沖擊造成工作面大量支架損壞事故。軟破碎頂板失穩(wěn)引起的綜采端面頂板災(zāi)害事故頻發(fā)。地質(zhì)賦存條件復(fù)雜云、貴、川、湘等地區(qū)頂板事故居高不下。4.難采煤層支護(hù)技術(shù)體系還未建立起來

一、課程設(shè)置地位17一、課程設(shè)置地位5.頂板誘發(fā)災(zāi)害類型呈多樣化（1）綜采大采高工作面上覆大尺度頂板斷裂失穩(wěn)活動誘發(fā)動壓沖擊災(zāi)害地下水?dāng)嗔丫€（帶）頂板失穩(wěn)方向18一、課程設(shè)置地位（2）大面積采空厚上覆堅硬巖層斷裂活動，誘發(fā)重力型沖擊地壓或礦震（3）復(fù)雜煤層堅硬頂板運動導(dǎo)致推垮或砸垮支柱災(zāi)害問題19一、課程設(shè)置地位（4）高應(yīng)力（深部高自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力）作用下沖擊地壓問題20一、課程設(shè)置地位（5）高構(gòu)造應(yīng)力導(dǎo)致巷道圍巖的破壞問題21一、課程設(shè)置地位（6）邊角煤、孤島煤柱開采時頂板安全問題

（7）軟底開采時頂板安全問題推進(jìn)方向22一、課程設(shè)置地位（8）大傾角開采頂板安全問題23一、課程設(shè)置地位（9）松軟頂板漏頂推垮事故推進(jìn)方向Lk

2003年，蘆嶺煤礦“5.13”瓦斯爆炸事故，沖擊地壓誘發(fā)造成，84人死亡。

2005年，孫家灣煤礦“2.14”特大瓦斯爆炸事故，沖擊地壓誘發(fā)引起，214人死亡。

礦壓誘發(fā)其它重大惡性事故突出位置沖擊地壓誘發(fā)瓦斯突出災(zāi)害一、課程設(shè)置地位25一、課程設(shè)置地位

總之，一個采礦工作者，無法回避礦壓問題。從某種意義上講，不懂得礦壓，就無法實施安全、科學(xué)采礦。

一、課程設(shè)置概況

二、課程歷史沿革

三、課程內(nèi)容體系四、課程主要特色五、課程建設(shè)展望主要內(nèi)容27二、課程歷史沿革20世紀(jì)70年代以前前蘇聯(lián)普羅托吉亞闊諾夫：自然平衡拱前蘇聯(lián)許普魯特：壓力拱前蘇聯(lián)魯賓涅特：掩護(hù)梁前蘇聯(lián)庫茲涅佐夫：鉸接巖梁28二、課程歷史沿革20世紀(jì)70年代后中國留蘇學(xué)者平壽康教授倡導(dǎo)開展中國的礦壓研究。

宋振騏院士創(chuàng)立了“傳遞巖梁”學(xué)派錢鳴高院士創(chuàng)立了“砌體巖梁”學(xué)派中國礦壓理論走上國際舞臺29

1、砌體梁理論（1）定義“砌體梁”結(jié)構(gòu)模型A—煤壁支撐區(qū)；B—離層區(qū)；C—重新壓實區(qū)Ⅰ—垮落帶；Ⅱ—裂縫帶；Ⅲ—彎曲下沉帶基本觀點：隨著回采工作面推進(jìn)，頂板巖梁將會周期性折斷，斷裂后的巖塊處于在相互回轉(zhuǎn)時形成擠壓，由于巖塊間的水平力及相互間形成的摩擦力的作用，形成梁式砌體結(jié)構(gòu)，稱之為“砌體梁”。二、課程歷史沿革30煤壁支撐區(qū)A:煤壁前方30~40m,巖層有明顯水平移動。離層區(qū)B：破斷巖層垂直位移急劇增大，且其移動速度下部大于上部巖層。重新壓實區(qū)C：該區(qū)破斷巖層重新受到冒落矸石支撐，垂直移動減緩，且下部巖層垂直移動速度小于上部巖層。二、課程歷史沿革31(2)“砌體梁”理論追溯

1981年：錢鳴高先生依據(jù)大屯孔莊巖層運動深基點觀測資料，提出“砌體梁”平衡理論，并于1981年8月21日在我國“第一屆煤礦采場礦壓理論與實踐討論會上”報告后，普遍受到認(rèn)同。1982年4月5日，英國紐卡斯?fàn)枺∟ewcasfle）大學(xué)，國際巖層力學(xué)討論會上宣讀了《巖壁開采上覆巖層活動規(guī)律及其在巖層控制中的應(yīng)用》論文，把“砌體梁”理論推向國際。最早文獻(xiàn)：[1]錢鳴高，采場上覆巖層的平衡條件，中國礦業(yè)學(xué)院學(xué)報，1981,2:31-40.[2]錢鳴高，采場上覆巖層結(jié)構(gòu)模型及其應(yīng)用，中國礦業(yè)學(xué)院學(xué)報，1982,2:1-11.二、課程歷史沿革32（3）力學(xué)模型及平衡條件“砌體梁”任一組巖層受力分析“砌體梁”整體力學(xué)模型二、課程歷史沿革33關(guān)鍵塊受力模型滑落失穩(wěn)條件：回轉(zhuǎn)變形失穩(wěn)條件：h1—承載層負(fù)載巖層厚度；σc—承載層抗壓強度；φ—巖塊的內(nèi)摩擦角；i—巖塊厚度與斷裂長度比。

砌體梁結(jié)構(gòu)隨著工作面回采，經(jīng)歷著“平衡-動平衡-再平衡”的過程。二、課程歷史沿革34（4）科學(xué)價值a.支護(hù)強度的確定直接頂較厚且規(guī)則垮落帶在采空區(qū)無懸頂時，該項為零。裂隙帶的下位巖層能自身平衡時，該項為零。∑h—直接頂總厚度；R—控頂距；n—常數(shù)系數(shù)；q—上覆巖層均布載荷；L0、h0、s0、Q0—處于懸露狀態(tài)巖塊的破斷長度、厚度、下沉量及重量。二、課程歷史沿革35b.頂板下沉量的確定控頂距為R處的下沉量為：L—直接頂懸露巖塊的長度；m—采高；KP—巖層破斷后的松散系數(shù)。二、課程歷史沿革36c.開采順序的選擇若被采動的煤層位于下位煤層開采后的平衡帶之上，則可進(jìn)行上行開采，并給出上行開采的煤層安全間距。二、課程歷史沿革37d.支承壓力分布按照砌體梁理論，支承壓力分為前支承壓力、后支承壓力和原始應(yīng)力區(qū)。1-前支承壓力,2-后支承壓力,3-原始應(yīng)力區(qū)二、課程歷史沿革38（5）國內(nèi)外影響

1982年錢鳴高先生于英國國際巖層力學(xué)討論會上宣讀了《巖壁開采上覆巖層活動規(guī)律及其在巖層控制中的應(yīng)用》論文，大會主席贊揚為“給人們留下深刻印象，為大會作出貢獻(xiàn)”。1986年馬斯特教授在第28屆全美巖石力學(xué)大會發(fā)表評論文章，并將砌體梁模型應(yīng)用到Dowty支架設(shè)計中。美國、土耳其、印度等科學(xué)家相繼發(fā)表文章，探討研究和引用錢先生觀點，他們稱之為“錢氏理論、鳴高模型”，評價“鳴高模型”是迄今為止解釋采場礦山壓力的最完善力學(xué)模型。（摘自：中國煤炭，1997，23卷3期，pp.56）二、課程歷史沿革39

2、傳遞巖梁理論“傳遞巖梁”結(jié)構(gòu)模型（1）定義及結(jié)構(gòu)模型基本觀點：隨著回采工作的推進(jìn)，老頂進(jìn)行周期性斷裂，并形成一端由工作面前方煤體支承，另一端由采空區(qū)矸石支承巖梁結(jié)構(gòu)，其始終在推進(jìn)方向上保持傳遞力的聯(lián)系，即把頂板作用力傳遞到前方煤體或后方采空區(qū)矸石上。為此，把此結(jié)構(gòu)老頂稱之為“傳遞巖梁”。A—第一層傳遞巖梁；B—第二層傳遞巖梁AB二、課程歷史沿革40(2)“傳遞巖梁”理論追溯

1979年，宋振騏先生依據(jù)開灤趙各莊礦覆巖鉆孔觀測資料，首次論述“傳遞巖梁”基本屬性，于1981年7月27–29日參加在美國Morgantown,召開第一屆國際巖層控制大會進(jìn)行大會報告，并于1981年8月21日在我國“第一屆煤礦采場礦壓理論與實踐討論會上”報告，引起學(xué)術(shù)界重視。最早文獻(xiàn)：[1]宋振騏，采場上覆巖層運動基本規(guī)律，山東礦業(yè)學(xué)院學(xué)報，1979,1:12-25.[2]宋振騏等，關(guān)于采場支承壓力的顯現(xiàn)規(guī)律及其應(yīng)用.山東礦業(yè)學(xué)院學(xué)報，1982,1:1-25.二、課程歷史沿革41傳遞巖梁力學(xué)模型（3）力學(xué)模型巖梁初次斷裂步距:m1

—下層傳遞巖梁厚度；m2—同時運動的上層巖梁厚度。巖梁周期斷裂步距:二、課程歷史沿革42內(nèi)應(yīng)力場（4）科學(xué)價值a.頂板破斷結(jié)構(gòu)與應(yīng)力場外應(yīng)力場在內(nèi)應(yīng)力場掘巷有利于安全二、課程歷史沿革43b.頂板控制設(shè)計支護(hù)強度的確定-----位態(tài)方程支架―圍巖關(guān)系A(chǔ)—直接頂作用力；△hA—控頂末排頂板最大下沉量；△hi—要控制的頂板下沉量；KT—巖重分配系數(shù)。二、課程歷史沿革44頂板運動與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系通過觀測到礦壓顯現(xiàn)對頂板運動進(jìn)行預(yù)測預(yù)報c.頂板來壓預(yù)測預(yù)報二、課程歷史沿革45（5）國內(nèi)外影響

“傳遞巖梁”理論與實際緊密結(jié)合，為降低我國煤礦頂板事故做出了歷史性貢獻(xiàn)，被稱為“實用礦壓理論”。波蘭、蘇聯(lián)專家稱贊宋先生為“值得中國自豪的專家”，德國威爾克教授稱贊取得成果“不僅在中國是先進(jìn)的，而且在國際上也是先進(jìn)的”。宋振騏先生領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)立我國第一個礦壓研究所，世界著名專家埃維弗博士評價說：“我可以肯定，宋教授領(lǐng)導(dǎo)的礦壓研究所，就像德國埃森采礦中心為德國采礦工業(yè)起著重要作用一樣，將會為中國采礦工業(yè)發(fā)展起到重要作用”。

（摘自：蔣宇靜，譚云亮主編.《實用礦山壓力理論與實踐》論文集，科學(xué)出版社，2014，pp.26-33）二、課程歷史沿革46

3、對比

隨著采場推進(jìn)，上覆巖層老頂出現(xiàn)周期性斷裂，而且能夠形成保持穩(wěn)定斷裂結(jié)構(gòu)，其對回采工作面安全有著直接影響，且對所需支護(hù)強度有著主導(dǎo)影響。（1）相同點二、課程歷史沿革47

a.“砌體梁”理論重點強調(diào),頂板結(jié)構(gòu)咬合失穩(wěn)力學(xué)條件及其對采場支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響；“傳遞巖梁”重點強調(diào)是頂板運動狀態(tài)（即“位態(tài)”）對所需支護(hù)強度的影響變形運動狀態(tài)對煤體應(yīng)力分布及采場支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。

b.“砌體梁”理論把“大煤柱-支架-矸石”視為支撐頂板承載體；“傳遞巖梁”理論在此基礎(chǔ)上，把大煤柱受力分為“內(nèi)外應(yīng)力場”，并指出在應(yīng)力水平低的“內(nèi)壓力場”掘巷有利于巷道穩(wěn)定性。

（2）不同點二、課程歷史沿革48

應(yīng)當(dāng)看到，當(dāng)把二者納入到一個整體力學(xué)系統(tǒng)考察時，二者并不矛盾，恰恰二者各自的不同側(cè)重點，相互補充，使得我國礦壓理論研究更為系統(tǒng)與完善，處于國際先進(jìn)行列，引起世界各采礦大國的肯定與重視。二、課程歷史沿革49二、課程歷史沿革

《礦山壓力與巖層控制》課程以宋振騏院士創(chuàng)立的“實用礦壓理論”體系為主線編寫的。經(jīng)歷半個世紀(jì)教學(xué)實踐，課程的發(fā)展過程大致上可以分為起步、發(fā)展、改進(jìn)、提高四個階段。50二、課程歷史沿革宋振騏，《礦山壓力與巖層控制》講義。教研室：3位教師。起步發(fā)展改進(jìn)提高1978~1987

1988~1997

1998~2005

2006~

宋振騏，《實用礦山壓力控制》教材教研室：12位教師；

“實用礦山壓力系列課程教學(xué)體系的創(chuàng)建與實踐”獲得國家級教學(xué)成果二等獎。姜福興，《礦山壓力與巖層控制》教材；“采礦工程專業(yè)課程體系整體優(yōu)化與實踐”獲得國家級教學(xué)成果二等獎。譚云亮，《礦山壓力與巖層控制》獲得首屆煤炭優(yōu)秀教材一等獎（唯一礦壓教材）；“礦業(yè)類學(xué)科專業(yè)群建設(shè)與本科人才培養(yǎng)相融合的研究與實踐”獲得國家級教學(xué)成果二等獎。

一、課程設(shè)置概況

二、課程歷史沿革

三、課程內(nèi)容體系四、課程主要特色五、課程建設(shè)規(guī)劃主要內(nèi)容52三、課程內(nèi)容體系掌握基本礦山概念理論；掌握礦壓控制的基本原理與控制設(shè)計方法；掌握各類采礦方法條件下礦壓監(jiān)測技術(shù)；培養(yǎng)能夠針對煤礦現(xiàn)場具體條件解決采場和巷道礦壓控制實際問題的能力；了解國內(nèi)礦壓最新進(jìn)展與發(fā)展趨勢。課程設(shè)置目的53礦壓研究主要任務(wù)基本內(nèi)容現(xiàn)狀發(fā)展方向53綜述基本概念與理論應(yīng)用基礎(chǔ)實踐教學(xué)+++礦山壓力礦山壓力顯現(xiàn)巖層運動規(guī)律三者之間關(guān)系采場頂板控制巷道礦壓控制沖擊地壓防治礦壓監(jiān)測技術(shù)試驗認(rèn)識實習(xí)生產(chǎn)實習(xí)模塊主要內(nèi)容難點礦山壓力與壓力顯現(xiàn)及巖層運動規(guī)律三者間關(guān)系位態(tài)方程巷道開掘位置及時間沖擊地壓發(fā)生機理報告寫作文獻(xiàn)查閱三、課程內(nèi)容體系54課時和學(xué)分總課時：48學(xué)時；課堂教學(xué)：44學(xué)時、實驗4學(xué)時、實踐教學(xué)（單獨安排）；學(xué)分：3。課程銜接關(guān)系先修課程：材料力學(xué)、巖石力學(xué)、彈性力學(xué)等；后續(xù)課程：采場與巷道支護(hù)設(shè)計、采煤工藝學(xué)。

三、課程體系設(shè)置55三、課程內(nèi)容體系目錄0緒論0.1與礦山壓力有關(guān)的安全事故 0.2礦山壓力與巖層控制研究的主要任務(wù) 0.3礦山壓力與巖層控制研究的回顧 0.4本書的主要內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法習(xí)題1礦山壓力與礦山壓力顯現(xiàn)1.1礦山壓力及其在圍巖中的分布1.2礦山壓力顯現(xiàn)1.3礦山壓力與礦山壓力顯現(xiàn)間的關(guān)系習(xí)題2回采工作面上覆巖層運動和發(fā)展的基本規(guī)律2.1上覆巖層運動和破壞的基本形式2.2上覆巖層縱向運動發(fā)展的基本規(guī)律2.3上覆巖層在回采工作面推進(jìn)方向上的運動發(fā)展規(guī)律 2.4上覆巖層運動參數(shù)的確定習(xí)題56三、課程內(nèi)容體系3回采工作面圍巖支承壓力及礦壓顯現(xiàn)與上覆巖層運動間的關(guān)系

3.1回采工作面圍巖支承壓力分布規(guī)律3.2回采工作面支承壓力分布與上覆巖層運動間的關(guān)系 3.3回采工作面支承壓力分布與礦山壓力顯現(xiàn)間的關(guān)系3.4回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)與上覆巖層運動間的關(guān)系習(xí)題4回采工作面頂板控制設(shè)計4.1回采工作面頂板分類4.2頂板處理方法選擇4.3回采工作面“支架-圍巖”關(guān)系及支護(hù)強度確定4.4支架工作特性及實際支撐能力4.5頂板控制設(shè)計習(xí)題57三、課程內(nèi)容體系5綜采放頂煤回采工作面礦壓控制5.1綜采放頂煤開采概述5.2綜采放頂煤回采工作面頂板結(jié)構(gòu)及“支架-圍巖”關(guān)系5.3綜采放頂煤支架類型及選擇5.4綜采放頂煤工作面頂板事故案例習(xí)題6礦柱支護(hù)采礦法巖層控制6.1礦柱支護(hù)結(jié)構(gòu)組成6.2礦柱支護(hù)能力分析6.3礦房—礦柱布置設(shè)計6.4礦柱支護(hù)條件下頂?shù)装宸€(wěn)定性分析習(xí)題58三、課程內(nèi)容體系7回采巷道礦壓控制7.1回采巷道開掘的位置和時間7.2回采巷道圍巖變形量預(yù)計7.3回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類方法7.4回采巷道支護(hù)設(shè)計7.5深部巷道圍巖控制機理與方法7.6巷道錨桿支護(hù)潛力評價方法