控制规律（精选10篇）
控制规律 篇1
1. 引言
近年来, 随着煤矿开采范围的逐渐扩大和细化, 浅埋煤层所独有的矿压规律越来越受到人们的重视。大量的实践经验和学者的研究发现:浅埋煤层工作面矿压显现较为强烈, 一般是普通埋深的几倍以上。因与地表较近, 其顶板下沉波及面很广, 一般对地面下沉有较大影响, 并且周期来压时伴有大量的台阶下沉现象发生, 因此, 在开采中使用原有支护和控制顶板方式, 给生产带来了极大的安全隐患和不变, 所以本文简单介绍浅埋煤层顶板运动的具体规律, 并结合理论分析和实践经验给出相应控制措施。
2. 顶板运动规律与显现规律
2.1 顶板运动规律
根据浅埋煤层工作面矿压显现的基本特征可将浅埋煤层分为2种类型:埋藏浅, 基载比小, 基本顶为单一关键层结构的煤层以及基岩厚度比较大、松散载荷层厚度比较小的浅埋煤层。埋深不超过100m, 基载比JZ小于1.0, 顶板体现单一主关键层结构特征, 来压具有明显动载现象作为浅埋煤的判定指标。
2.2 顶板运动形式组合类型
浅埋煤层开采条件下, 由于基本顶初次老压存在两种运动破坏形式, 而周期来压一般为悬臂梁运动, 其运动的组合形式有以下两类:
(1) 弯-弯运动
基本顶初次来压的破坏是弯曲运动形式, 周期来压破坏同样为弯曲运动。岩梁初次来压步距按弯曲运动预计, 周期来压步距根据初次来压步距进行推断。
(2) 剪-弯运动
基本顶初次来压的破坏是剪切运动形式, 周期来压破坏为弯曲运动。岩梁初次来压步距按剪切运动预计, 而周期来压步距根据弯曲运动预计的初次来压步距进行推断。
3. 顶板控制措施
3.1 初次来压强制放顶措施
煤层开采深度的不断增大, 破坏了地应力原始的平衡, 围岩的应力分布发生了明显变化, 造成煤层底板的破坏。工作面的不断推移, 关键层的破坏导致了初次来压。初次来压往往是猛烈而又难以控制, 对生产的安全性有很大影响。因此, 有必要采取有效的措施来防范事故的发生。这就需要采取顶板进行人为控制以防初次来压超过了支架的支护强度。实施顶板会在工作面推进5m之后初次全工作面爆破, 在架与架之间每加打一个眼, 尺寸要求为深度8.0m, 直径42mm, 角度为80°~85°, 装药长度要大于孔深的一半即4.0m以上, 6孔一组, 同时起爆。针对初次来压阶段, 全断面于工作面推进6m开始打放顶眼, 为了能用第一次放顶切断顶板与切眼煤帮的联系在眼深8m处布置一个爆破孔, 充分为第二次放顶成功做了准备, 增加自由面的爆破。基本顶在工作面推进至切眼10~12m时实施拉槽措施, 尺寸要求为深度8.0m, 直径42mm, 角度为80°~85°, 装药长度要大于孔深的一半即4.0m以上, 6孔一组, 同时起爆。采高在工作面推进至15-20m时应严格控制在2.0m, 实施循环放顶措施, 为了确保支架切丁线处悬顶在1.0m以上应该每推进3.0m放一次顶。对超前支护来说, 为顶锚固前方围岩, 一般选用3~5m的超前锚杆;而超前管棚则是特殊情况下锚固前方围岩。超前小导管注浆也就是沿着开挖轮廓线向内带有一定倾角打入带小孔的导管, 后向关内注入浆液 (有一定胶凝作用) , 待凝固后有一定加固作用, 超前深孔围岩注浆则是用一定压力将浆液填充到缝隙中进而起到加固以及堵水的作用。一般情况下, 超前支护 (上、下巷及老巷) 范围一般要高于30m, 实施单体液压支柱穿鞋管理, 单体支柱的工作阻力要在每一班进行抽查, 抽查率要在一半以上以确保准确度, 一旦发现不合格的应该及时进行二次注浆;可在软底钻底量大的情况下铺设竹芭。
3.2 周压阶段放顶措施
应该把工作面采高控制在4.8~4.9m。当底煤在推采到达周压步距时留设0.5m, 采高则是应控制在小于4.8m, 以此使初撑力得到保证;与此同时, 冒落高度增大来支撑顶板。数据依据可以通过矿压监控设备和顶底板动态仪来提供支持。
3.3 正常推进强制放顶措施
直接顶会给支架一个作用力P。通过数据分析可以得出:当支架控顶距和固定的前提下, 支架的受力与直接悬顶距LS是指数关系。经过计算可得, 当LS为1m时, 支架所需的支护强度为2700k N/架;当LS为5m时, 支架所需的支护强度为4350k N/架, 超过了支架的额定值。因此, 必须严格控制悬顶长度, 特别是当达到顶板来压步距的情况下更需要特别注意。虽然直接顶有较为坚硬和完整性好的优点, 但是为了防止因悬顶步距过程而导致事故的发生, 所以必须采取强制放顶措施来达到预防的目的。放顶措施的实施, 对悬顶区域, 当悬顶出现3×5m以上的需要进行放顶, 深度 (眼深) 为7m, 装药量要大于眼深的2/3, 悬顶面积决定了炮眼间距;当悬顶面积超过50.0m2时, 相应的炮眼间距则为1.5m;当小于50.0m2时, 炮眼间距则为3.0m, 经过爆破, 确定悬顶再支架切顶处不出现2.0m以上的。
3.4 顶板管理
顶板的日常管理措施, 适当地控制机采高度, 将其控制在2.6~2.8 m。经过大量实验证明:在2.6~2.8 m这个范围内存在一个稳定层, 这样就能防止该层发生破坏。对于工程质量必须严格执行, 顶板必须割平, 支架也应当及时前移;必须及时清理顶梁上的浮煤, 对顶梁接顶有利, 进而减少了顶煤暴露的时间和面积。支架要保持一个良好的工作状态, 使得支柱与顶底板之间达到一定的初撑力, 初撑力一般要大于3000k N, 仰角要小于5°, 带压移动方式为宜, 可以在架与架之间增设一个支柱。顶板运动要在初次来压期间进行预测预报, 这样才能保证在此期间支护强度和有效的安全措施。切顶线处要在周期来压期间增设支护措施, 增加单体液压支柱, 进而使支架承受的压力得到分担。对支护进行合理的设计, 减小支架的变形量。支架承受的压力随着采空区直接悬顶长度的增加而增大, 因此, 为了避免出现安全事故, 对顶板可以采取爆破来强制放顶。当常规的措施在工作面顶板破坏严重的地点效果甚微的情况下, 应当采取一系列有效的措施, 如固定顶板可以对上端头加固来提高沿空侧支承压力。工作面内变坡点煤体因为构造应力的影响而破碎严重, 可以采用固化处理来增强顶煤的整体性。
4. 结论
文中对于浅埋煤层顶板岩层运动规律以及相应的控制措施做了详细的分析, 包括顶板运动规律、顶板运动形式组合类型、顶板控制措施。在实际工作中, 可以根据具体的因素而制定相应的应对措施, 为制煤矿采场矿压提供了一定的理论依据, 对实际工作具有一定的指导意义。
(1) 采高在工作面推进至15~20m时应严格控制在2.0m, 实施循环放顶措施, 为了确保支架切顶线处悬顶在1.0m以上应该每推进3.0m放一次顶;应该把工作面采高控制在4.8~4.9m。必须严格控制悬顶长度, 特别是当达到顶板来压步距的情况下更需要特别注意。
(2) 适当地控制机采高度, 将其控制在2.6~2.8m。经过大量实验证明:在2.6~2.8m这个范围内存在一个稳定层, 这样就能防止该层发生破坏。
(3) 对于工程质量必须严格执行, 顶板必须割平, 支架也应当及时前移;必须及时清理顶梁上的浮煤, 对顶梁接顶有利, 进而减少了顶煤暴露的时间和面积;支架要保持一个良好的工作状态, 使得支柱与顶底板之间达到一定的初撑力, 初撑力一般要大于3000 k N, 仰角要小于5°, 带压移动方式为宜, 可以在架与架之间增设一个支柱。
(4) 顶板运动要在初次来压期间进行预测预报, 这样才能保证在此期间支护强度和有效的安全措施。切顶线处要在周期来压期间增设支护措施, 增加单体液压支柱, 进而使支架承受的压力得到分担。
(5) 对支护进行合理的设计, 减小支架的变形量;支架承受的压力随着采空区直接悬顶长度的增加而增大, 因此, 为了避免出现安全事故, 对顶板可以采取爆破强制放顶。
参考文献
[1]钱鸣高, 石平五, 许家林矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2010.
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[4]戎生权, 李凤仪.李雅庄矿2#煤层回采巷道顶板控制技术研究[J].煤矿开采, 2006, 5 (10) :57-59.
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控制规律 篇2
规律《积的变化规律》是人教版小学数学四年级上册第三单元的内容，教材安排了积的变化规律的例题学习，掌握这些规律，为学生进一步加深对乘法运算的理解，以及理解小数乘法的计算方法做准备。二学情分析
本节课内容是在学生已经学习了三位数乘两位数和使用计算器进行计算的基础上进行的，因此这节课中，我放手让孩子们自己去计算，去比较，再通过我的适时引导，让孩子用简洁的语言概括出积的变化规律。三教学目标
根据对教材和学情的分析，我制定了以下三维目标：
知识目标：使学生结合具体情境，通过计算、观察、比较，发现积随因数变化而变化的规律，并在此基础上放手探讨积的变化规律。
能力目标：培养学生初步的抽象概括能力和数学语言表达数学结论的能力。情感目标：体验探索和发现数学规律的过程，进一步产生对数学的好奇心与兴趣。四教学重难点
教学重点：积随因数的变化规律。
教学难点：引导学生自己发现规律、验证规律、应用规律。五教法
我引导学生在具体的情境中通过观察、猜想、验证来自主探索概括出积的变化规律。六学法
学生经历观察思考、提出猜想、验证猜想、表述规律、应用规律的自主探索过程，获得探索教学规律的一般经验。七教学具及相关资料 小黑板 八教学流程
谈话导入——猜想规律——验证规律——表述规律，小结探索方法——应用规律——拓展延伸——课堂小结。九教学设计过程 1谈话导入
课的开始我与孩子进行谈话“学校为了奖励参加大扫除的学生，每人发一本笔记本，每本笔记本6元，买2本需要多少元钱？买20本，200本呢？孩子你们算算。” 根据学生的回答，我板书三个算式及其结果： 6×2=12(元)6×20=120（元）6×200=1200（元）
设计理念：我创造性地利用教材，将纯粹的算式赋予一定的生活意义，让孩子感受数学知识就在身边，从而更大地激发学生的学习兴趣。
2猜想规律
（1）我提出问题：观察这三个算式，你会发现什么规律呢？ 我引导孩子从上向下观察：因数到因数，积到积有什么规律。
（2）小组交流，集体汇报。让孩子把自己发现的规律讲给同伴听，经过小组内交流，孩子不难提出猜想：一个因数不变，另一个因数乘以几，积就乘以几。
（3）我引导孩子再次从下向上观察，这次孩子很快提出新的规律：一个因数不变，另一个因数除以几，积就除以几。设计理念：孩子通过独立观察，小组交流，使学生真正体验自主探索和发现数学规律的过程。同时，我活用教材，用一组算式揭示两条规律，先后有序，主次分明。3验证规律
孩子都看出规律来了，那么这些规律是不是适合所有的算式呢？下面请孩子自己来验证一下。
我出示小黑板，男生女生分为两组，一组应用规律直接写出结果，另一组用笔算或计算器验证。两组交换角色再次验证。
设计理念：通过学生分组协作，体验验证数学规律的过程。4表述规律，小结探索方法。
我首先让学生说规律，趁势解释说明“乘以几=扩大几倍，除以几=缩小几倍”，学生在以往的基础之上，很容易接受这点。然后引导学生如何把两条规律归纳成一条，得出积的变化规律：两个因数相乘，一个因数不变，另一个因数扩大（或缩小）几倍，积就扩大（或缩小）几倍。我板书规律，揭示本课主题。最后我让孩子们说说这规律是如何得来的？ 设计理念：孩子通过对探索过程的反思，逐步形成自己的思维策略。5应用规律
孩子自己完成教材1-4题。指明孩子自己说说如何得出结果的。个别孩子可能会提出：我用笔算也挺简单的，那我今天学的有什么用呢。好问题出来了，进入下一环节。6拓展延伸。
(1)一个数乘以18积是270，如果这个数乘以54，积是（）。(2)36×10=360（36÷2）×（36×2）=（36×3）×（36÷3）= 设计理念：通过层次分明，形式多样的练习，可以有效地激发学生学习兴趣，拓展学生的思维空间，使不同的学生得到不同的发展。7课堂总结，内化规律。
这节课你学到了什么？学的高兴吗？
设计理念：培养学生自我总结、自我反思的学习能力。十教学效果分析
本节课我创造性地活用教材，营造了宽松、自主的学习氛围，孩子们通过看、想、说、做等数学活动，去经历主动观察——独立思考——小组交流——提出猜想——验证规律——运用规律的过程，丰富了学生学习的体验，培养学生的数学思维。
人教版小学四年级《积的变化规律》教学设计
教学目标：
1、通过观察、讨论等数学活动,经历探索、归纳凑千数、积变化规律的过程。
2、知道扩大几倍、缩小几倍的意义。理解积变化的规律,会运用积变化的规律进行简便计算。
3、在探索,归纳和变化规律的过程中,感受数学思考过程的条理性。教学重点：
1、探索、归纳凑千数的特征，并熟练进行口算练习。
2、掌握在乘法里一个因数不变,另一个因数扩大(或缩小)若干倍,积也扩大(或缩小)相同的倍数的变化规律。教学难点：
1、归纳、总结凑千数的特征。
2、理解在乘法里一个因数不变,另一个因数扩大(或缩小)若干倍,积也扩大(或缩小)相同的倍数的变化规律。教学过程：
一、凑千数的规律
1、口答：（出示幻灯片2）
（采用推火车的形式及时鼓励同学，）师谈话：同学们的表现真不错，现在老师再给大家出一组更有难度的口算题，大家有没有信心完成呀！迅速完成答题卡中的口算题）做完的同学就将你的小手举好。
2、学习凑千数。（出示幻灯片3）（汇报交流，指同学回答）
师提问：观察这组口算题，发现它有什么特点？ 生：得数都是1000，师谈话：像这样相加和是1000的两个数它有什么特征呢？仔细观察这组算式。生：（学生反应不到位是，继续进行引导）
师谈话：像这样相加和是1000的两个数它的个位上的两个数字相加有什么样的特征呢？十位上的两个数字相加有什么特征？百位上的两个数字相加又有什么特征？看看哪位同学最聪明，最先发现其中的奥秘？
生：个位上的两个数字相加得10，十位上的两个数字相加得9，百位上的两个数字相加得9 师：像这样相加和是1000的两个数，我们把它叫做凑千数。那么凑千数的特征我们再精炼一下应该总结为：
总结：末位两个数字相加得10，其余各位上的数字相加凑9
拓展：利用这个规律能再举几个例子吗？（迅速在答题卡上完成并汇报）师生互动：现在老师说一个数同学们说出它的凑千数：346 864
指同学说数字，其它同学说出它的凑千数。
师：现在老师就来考考大家：（出示幻灯片4，迅速完成答题卡上的练习）拓展延伸：
37+（）=100
3428+（）=10000 师：通过刚才的测试，大家对凑千数都有了很好的认识，老师相信只要你掌握了凑千数的规律，那么凑百数、凑万数的这一类题就能轻松拿下？希望大家把它牢牢地记到心里。
师：今天我们从口算中探索了数学中有趣的规律，有这样一组口算我们大家再来看一看。
二、积的变化规律。
1、扩大：（出示口算题）：6 × 2= 12 ①× 20 = 120 ② 6 × 200 = 1200 ③（教师边说边将算式的结果补充完整）（出示学习要求：独立学习与合作学习）师：看看它有什么学习要求？（出示幻灯片5）
1、独立观察后思考：观察这组算式中的第一个因数你发现了什么？第2个因数你又发现了什么？积呢？
生：第一个因数都是6，第二个因数依次扩大10、100倍，积也扩大10、100倍。
2、合作学习：将①、②、③进行对比，观察因数和积分别有什么样的变化规律，小组内互相讨论。
师：为 了方便研究我们将算式从上往下以此命名命名为：1、2、3。分析时就以2式子与1式对比，引导学生观察第与第相比，你发现了什么？
总结：一个因数不变，另一个因数扩大到原来的的10倍，积也扩大到原来的10倍，并板书向下的箭头。学生边汇报教师边板书。引导学生再进行3与2式对比谁来说一说；引导学生再进行3与1式对比谁来说一说？；）师：能不能将刚才大家发现的规律用一句话总结出来呢？
教师总结：一个因数不变，另一个因数扩大若干倍，积也扩大相同的倍数。（出示幻灯片6，学生齐读）
接下来，我们在观察一下这一组算式，刚才我们从上往下发现了一些规律，现在我们就从下往上观察，看看它有什么规律
3、缩小（出示幻灯片7）（同桌合作讨论，学习；出示讨论问题：
1、仔细观察算式，2式与3式相比，1式与2式1式与3式相比，因数和积有什么变化？
2、总结你发现的规律 学生汇报：
（教师强调：我们先从第一个因数入手观察，第二个因数有什么变化？积？来分析）教师边说边补充板书。）
师：这两个规律相似吗？谁能用一句话把刚才我们发现的两个规律概括成一句话呢？（出示幻灯片8）
师：你能再举例说明一下积的变化规律吗？
同学们你们的表现真棒！通过一组口算我们发现了因数、积有什么的变化规律，这就是今天我们学习的内容：积的变化规律（板书课题）那么通过我们的观察，提问：引起积变化的前提是：必须是一个因数不变，另一个因数扩大或缩小若干倍，它的积也扩大或缩小相应的倍数。（课件出示，学生齐读）下面我们就完成几道练习： 练习：
1、完成数学书P58页做一做（重点讲解第1、3小题）
2、完成数学书P59页第3题。（学生讲解，及时鼓励）
3、（课件出示数学书P59页第1题。（学生独立完成，及时鼓励出示幻灯片9）
4、（课件出示数学书P59页第2题。（重点讲解第二种利用积的变化规律讲解，重点讲解：增加到和增加了的区别，及时鼓励。出示幻灯片10、11）
增加到：包括原来的宽在内，它现在的宽总共是24米。应用积的变化规律也可 以解这道题：前提是长方形的长不变，宽由原来的的8米，增加到24米，也就是扩大了3倍，则面积也应扩大到原来的3倍。
增加了：不包括原来的宽在内，增加的宽度就为24米，则现在的长方形的宽应为24+8=32米。应用积的变化规律也可以解这道题：前提是长方形的长不变，宽由原来的的8米，增加到现在的32米，也就是扩大了4倍，则面积也应扩大到原来的4倍。
课堂小结：今天这节课你有什么收获？谁来说一说？你觉得本节课谁表现得最好？（表现好的向他挥挥手）
课堂作业：P63页第10题和P59页第4题。（出示幻灯片12）板书设计：(1)(2)(3)教学过程 教学环节
教师活动
预设学生行为
学校开表彰会，需要一些文具盒作奖品，如果每个文具盒6元，买2个需要6×2=12(元)6×20=120（元）多少元钱？买20个，200个呢？ 6×200=1200（元）根据学生回答，板书三个算式及结 果。
仔细观察、比较这组算式，你能发现
1、有一个因数都是6。什么？
2、一个因数相同，另一个因数积的变化有没有规律呢？是什么规不同，积也不同。
律呢？这节课我们来研究这个问题。
3、另一个因数变了，积也变了。板书课题：积的变化规律。
4、我看到一个因数不变，另一个因数越变越大，积也越变越大。
一、创设情
1、我引导孩子从上向下观察：因数小组交流，集体汇报。经过小组景，提出问到因数，积到积有什么规律。内交流，学生提出猜想：一个因题。我引导孩子再次从下向上观察。数不变，另一个因数乘以几，积二．自主探
2、大家都看出规律来了，那么这些就乘以几。
究，发现规规律是不是适合所有的算式呢？下孩子很快提出新的规律：一个因律。面请孩子自己来验证一下。数不变，另一个因数除以几，积
三、解决问出示：8×50=400 就除以几。
题，拓展延
16×50= 全班学生分为两组，一组应用规伸。
32×50= 律直接写出结果，另一组用笔算
四、总结课
8×25=
或计算器验证，结果相同。堂，内化规
3、首先让学生说规律，趁势解释说两组交换角色再次验证，结果依律。明“乘以几=扩大几倍，除以几=缩小几倍”，然后引导学生如何把两条规然相同。
律归纳成一条，得出积的变化规律。两个因数相乘，一个因数不变，1、学生自己完成教材练习九1-4题。另一个因数扩大（或缩小）几倍，指明孩子自己说说如何得出结果的。积就扩大（或缩小）几倍。
2、相机引导进入拓展环节。有的学生可能会觉得用计算的方(1)一个数乘以18积是270，如果这个法解决这些问题也挺简单的。数乘以54，积是（）。（810）
(2)36×10=360 积先随第一个因数扩大2倍，再随（36×2）×（10÷2）= 第二个因数缩小2倍，还是360。（36÷2）×（10×5）= 积先随第一个因数缩小2倍变为说说你是怎么想到结果的。180，再随第二个因数扩大5倍，这节课你学到了什么？ 最终结果为900。
学的高兴吗？
板书设计（需要一直留在黑板上主板书）
积的变化规律
6×2=12(元)
36×10=360
6×20=120（元）
（36×2）×（10÷2）=360
6×200=1200（元）
（36÷2）×（10×5）=900
设计意图
给算式赋予一定的生活意义，让孩子感受数学知识就在身边，从而更大地激发学生的学习兴趣。
孩子通过独立观察，小组交流，真
正体验自主探索和发现数学规律的过程。
通过学生分组协作，体验验证数学规律的过程。孩子通过对探索过程的反思，逐步形成自己的思维策略。
通过层次分明，形式多样的练习，可以有效地激发学生学习兴趣，拓展学
生的思维空间，使不同的学生得到不同的发展。培养学生自我总结、自我反思的学习能力。
两个因数相乘，一个因数不变，另一个因数扩大（或缩小）几倍，积就扩大（或缩小）几倍。
教学过程：
一、创设情境，提出问题
太平三小的师生响应党的号召：“一方有难，八方支援”党的号召,向北川灾区学校献出爱心捐款，灾区学校的学生准备用得到的捐款购买图书。如果每本图书用5元，他们买2本图书要用多少元？买4本呢？买8本呢？买16本呢？
学生独立列出算式，汇报，师依次板书：
5×2=10（元）————（1）
5×4=20（元）————（2）
5×8=40（元）————（3）
5×16=80（元）————（4）
师问:学们观察这四个算式，发现了什么？
生1:本图书的价钱没变；
生2:买的本数在变化；
生3:每本图书的价钱虽然没变，但是买图书的本数变化了，买图书共用的钱也变化了。
二、自主探究、发现规律
1、引导学生观察比较、感知规律
（1）师引导:以第一个算式作为基础，另外三个算式与第一个算式有什么不同？
生:其中一个因数“5”没变，另一个因数“2”依次乘“2”、“4“、“8”，积也依次乘“2”、“4“、“8”
小组讨论探究、交流：谁能用一句话来表述你们的发现？
师引导组织语言归纳表述：两个因数相乘，其中一个因数不变，另一个因数乘以几，积也跟着乘以几。（课件出示）
（2）师：以第四个算式作为基础，观察比较另外三个算式与第四个算式有什么不同？
生深化探究、合作交流。
指派小组代表汇报。
师生共同小结（师再次引导学生组织语言表述）：两个因数相乘，其中一个因数不变，另一个因数除以几，积也跟着除以几。（师特别强调：这里的几能不能是“0”）（课件出示）
2、抽象概括、总结规律
我们能不能把上面探索到的两个规律合二为一呢？
（1）、分小组讨论交流
（2）、指名代表汇报，师板书：两个因数相乘，其中一个因数不变，另一个因数乘以（或者除以）几，积也跟着乘以（或者除以）几。（“0”除外）
3、学生分组验证规律，师到各组巡视，汇报验证结果
4、全班齐读这一规律
三、运用规律、解决问题（3个不同层次的练习）：课件出示
四、全课总结、拓展延伸
1、这节课你有什么收获？教师板书课题）
2、教材及练习册练习、反馈
控制规律 篇3
关键词：聚煤规律 控煤因素 煤层特征
0 引言
近年来，通过国家煤田第4次预测计划的安排，作者所在公司发现了头道沟煤层富集区。为吉林省在煤田勘探开发做出了一定贡献。头道沟勘查区属于浑江煤田，长白山老岭山脉之北麓，地势起伏较大，至高点在花砬子，海拔906.45m，最低点在南岔沟，海拔为540m，比高可达360多米。区内大部分地区山高坡陡，有3条较大的侵蚀山谷地貌：头道沟位于勘查区的西部，自沟门至大泉眼为7km，从大泉眼南北分岔（俗称裤裆沟）各有3~4km长。北岔在勘查区外西北端经过，南岔则在勘查区内西南端，大梨树沟位于本区的东北端，谷长约8km，正岔沟在本区的东南端，谷长沟10km，出沟门亦为五道沟矿区。头道沟勘查区，区域上属于鸭绿江流域，浑江水系，勘查区内无主要河流通过，3条侵蚀谷地皆属季节性河流。仅在春季融雪和夏季行洪时径流，而干枯季节，仅有溢泉形成缓流。头道沟溪水经沟门流入浑江、大梨树沟溪水。从ES向流NW，在沟门注入浑江，正岔沟溪水沿NNE向经大横道河子流入浑江。勘查区属北寒温带大陆性季风气候区，冬季长、寒冷，多偏北风；春季时间短，昼夜温差大，多偏西南风；夏季温热多雨；秋季凉爽，多晴朗天气。由于受寒潮影响，初霜来的早，无霜期约120天左右。历年最高气温36℃，最低气温-34.8℃，年均气温4℃左右。冻土深度0.8～1.5m。年降水量最大值为1088mm，最小值为643.7mm，雨季多集中在7、8月份，历年最大蒸发量为1216.5mm，最小为915.4mm。通常每年10月中旬开始降雪，翌年4月上旬开始融化。通化(白山)市头道沟勘查区地震烈度为6度。按我国地震区带划分，该区属于强度小频度低的地震区。区内无破坏性地震记载，勘查区内至今尚未发生滑坡、泥石流等地质自然灾害记截。
1 头道沟晚古生代聚煤盆地的两个含煤地层
头道沟晚古生代聚煤盆地有两个含煤地层太原组（C2t）和山西组（P1S）。
1.1 石炭系上统太原组（C2t）
1.1.1 头道沟勘查区主要含煤地层，由堡岛体系向三角洲体系过度，分布广，主要为三角洲体系沉积。聚煤环境有泻湖后的泥炭坪（6煤）和分流间湾泥炭坪（5煤），沉积稳定煤层厚度较大:8-1号孔煤层厚度1.57m，8-2号孔煤层厚度14.56m，8-3号孔煤层厚度31.66m，8-4号孔煤层厚度18.82m，8-5号孔煤层厚度16.99m，8-6号孔煤层厚度6.78m，平均煤层厚度15.06m，煤种是贫煤、瘦煤。富煤中心位于头道沟~铁厂间的北东向条带内。本组由灰色、灰白色、灰黑色砂岩，灰黑色页岩、泥岩，灰色粉砂岩组成。煤层顶板为灰白色粗砂岩，底板为黑色、灰黑色泥岩组成，本区含3个可采煤层，与下伏本溪组呈平行不整合接触。
1.1.2 二叠系下统（P1S）是一套纯陆相的含煤沉积，本勘查区只局部发育。聚煤环境为三角洲~河流体系沉积，由三角洲向河流体系过度，以河流沉积体系为主，曲流河发育，河道两侧形成广阔的泛滥平原及其沼泽。岩性为灰黑色、灰色、深灰色粉砂岩，灰色、灰黑色细砂岩夹数层灰黑色、黑色页岩或泥岩，煤层发育较好，呈北东向展布，含煤三层，与下伏太原组呈平行不整合接触。
1.1.3 太原组（C2t）与山西组（P1S）是头道沟聚煤盆地连续沉积的两个主要含煤地层。石炭系（本溪组和太原组）基底是奥陶系马家沟组（O2m），是加里东构造运动形成的褶皱（含寒武系），分布在头道沟拗陷南翼和北翼。其中，奥陶系马家沟组（O2m）构成石炭二叠系沉积的基底。印支运动形成的石炭二叠系褶皱，继承了先期奥陶系凹陷，并沉积了石炭二叠系含煤系的基底。在印支运动的中-早期，由于菲律宾板块向中朝板块俯冲，使头道沟聚煤盆地受南东方向的挤压，演变成浑江复式向斜（二级），由北向南、由西向东分别是：铁厂-八道江向斜、头道沟~苇塘向斜、红土崖-石人向斜、湾沟向斜和松树镇向斜。这些二级向斜，是控矿构造。
1.2 聚煤环境。太原组主要是堡岛三角洲体系沉积，聚煤环境是泻湖后泥炭坪和分流间湾泥炭坪。山西组聚煤环境是三角洲~河流体系沉积，在河道两侧形成的广阔泛滥平原，并逐渐演变成泥炭沼泽环境。
1.2.1 太原组含3个煤层（4、5、6）：其中4号煤层厚0.14~7.56m；5号煤层厚0.51~4.21m；6号煤层厚0.19~30.72m。本组厚度15~110m。
1.2.2 山西组含煤3层（1、2、3）：其中3号煤层发育较好，局部可采，1、2号煤层由于受上覆地层（上石盒子组）冲刷，保存不全，仅局部可采。其中，1号煤层厚0.50~21.92m，2号煤层厚0.81~19.31m，3号煤层厚0~6.16m。本组厚30~50m。聚煤规律与古地形有一定关系：古地形拗陷幅度大的，沉积含煤地层厚度大，含煤地层全，煤层层数多，厚度大，反之亦小。
1.2.3 从铁厂-苇塘区段，太原组和山西组含煤地层均有沉积，而到湾沟和松树镇太原组沉积厚度变薄，煤层层数减少或无（即，湾沟太原组含1层煤，松树镇却无沉积煤层）。而山西组含煤地层和煤层发育较好。这主要是古地形所决定的。其中，铁厂-六道江含煤带，含煤中心是六道江，控煤构造是铁厂-八道江向斜（二级构造），头道沟-苇塘含煤带，含煤中心是砟子，控煤构造是头道沟~砟子向斜（二级构造）。
2 结束语
对于头道沟勘探区，是我公司近几年商业地质勘查项目。通过几年的钻探施工了20个钻孔验证，取得了很大的效益。笔者经过在野外几年的地质详查和钻探施工和室内资料解释工作，对头道沟勘查区晚古生代聚煤盆地聚煤规律及控制因素做了论述。
以上就头道沟勘查区晚古生代聚煤盆地聚煤规律及控制因素进行了论述。目前，基本掌握了头道沟勘查区晚古生代聚煤盆地聚煤规律及控制因素特征，为在浑江煤田寻找新的煤田勘探区和含煤区奠定了基础。
控制规律 篇4
瓦斯赋存规律研究是以瓦斯地质理论为依据, 详细分析影响瓦斯赋存的各个地质因素, 找出其分区分带特征, 进行瓦斯预测预报, 传统的瓦斯研究主要考虑瓦斯赋存随煤层埋深的增加而变化的一般规律, 很少研究断裂构造对瓦斯的运移、聚集以及对瓦斯突出的影响, 三矿七采区复杂的地质构造特征直接影响瓦斯分布规律, 研究分析该区地质构造展布规律对矿井瓦斯治理、防治煤与CO2突出, 制定相应措施有很大指导意义。
1 矿井概况
三矿七采区是2008年7月窑街煤电集团公司根据省有关文件精神, 进行资源整合而成立的新采区。该采区位于窑街煤田精查勘探区以外东北边缘的一块地层直立倒转、构造极其复杂的地段, 地质勘查阶段没有作过任何勘探工程。主采煤二层, 煤质为不粘煤, 煤层厚度10~60m, 平均厚度35m。煤层倾角60°~90°。煤层结构复杂, 一般含夹矸4~12层。2010年矿井核定生产能力为200万t/a、其中七采区80万t/a, 2013年矿井瓦斯等级鉴定为低沼、煤与CO2突出矿井, 七采区自建井至今曾发生8次煤与CO2突出事故, CH4的绝对涌出量为m3/min, 相对量m3/t, CO2的绝对涌出量为m3/min, 相对量m3/t。通风方式为抽出式通风, 开拓方式为盘区与暗斜井联合开拓, 开拓水平为1400m, 生产水平为1510m, 采用走向长壁水平分层综采放顶煤采煤法。
2 区域地质构造特征
窑街煤田为陆相断凹型山间聚煤盆地, 煤田形成后因受东部F19断层组压扭力影响使煤田形成北东向的一系列短轴褶皱构造, 依次为海石湾向斜、喇嘛沟背斜、马家岭向斜、程家窑背斜, 机修厂向斜。七采区煤田位于机修厂向斜东南翼的北端, 由于靠近F19断层组, 使得该区域地质构造极为发育, 煤层赋存条件复杂。三矿七采区构造如图1所示。
3 七采区瓦斯赋存规律影响因素
3.1 地质构造对瓦斯赋存影响
地质构造对瓦斯赋存影响较大, 一方面造成瓦斯分布不均衡, 另一方面形成了瓦斯储存或瓦斯运移的有利条件, 根据多年的研究成果:皮带斜井煤田中的CO2为无机来源, 是煤田深部湟源群大理岩热解的产物, 大量的CO2气体沿着F19深大断裂带运移至浅部, 经过F15、F19-2、F604等次生断裂构造带至煤二层富集, 这期间F15、F604等断层成为七采区CO2运移的主要通道。
由于七采区煤层处于窑街煤田沉积边缘, 受F19深大断裂构造影响, 在采区南部形成以F604、F15-3为主的入字形断裂构造体系, 两断层均为压扭型逆断层, 加之该区域煤二层顶板为致密坚硬的油页岩、砂岩, 在七采区南部形成封闭良好的断陷块段构造, 从F15等断层破碎带中运移的无机源CO2气体在F604、F15-3逆断层下盘煤层中富集, 形成局部高压CO2气包。
3.2 煤层结构对瓦斯赋存影响
七采区在侏罗纪后期强烈的构造活动, 不但使煤系地层走向上弯曲多变, 倾向上直立倒转, 而且形成大量的断裂构造, 七采区0.16km2的范围内发现有14条断层, 这些断层的相互错动和切割, 形成大量的以炭质泥岩、碎裂煤、糜棱岩为主断层构造煤, 这些构造煤对CO2具有较强的吸附力, 加之煤二层底板侧的炭质泥岩软分层, 使七采区煤层结构复杂, 具有聚集高压CO的条件, 煤岩吸附瓦斯见图2。
七采区北部一是距F19甚大断裂构造较远, 且被F15-3断层切割阻挡, CO2气体无法大量运移;二是北部煤层受F19深大断裂构造影响较小, 形成的次生构造数量少 (只有4条) , 且均为开放性正断层, 落差小 (均小于10m) , 形不成大量的构造煤, 所以煤层结构简单, 不利于大量CO2气体储存, 只有少量有机源CO2及CH4存在, 所有北部CO2含量较低, 相对CH4含量较高。
3.3 煤层埋深对瓦斯赋存影响
煤层埋深的增加不仅因地应力的增高而使煤层和围岩的透气性降低, 而且煤层瓦斯箱地表运移的距离和阻力增加, 便于煤层瓦斯封存, 不易逸散。统计2010年以来七采区勘探阶段、井下钻孔抽放前所取的原始煤层CH4、CO2含量, 见表1, 瓦斯含量与埋深的关系见图3。经分析发现七采区煤二层中瓦斯含量基本上随着煤层标高降低而增加, 其相对瓦斯含量梯度为:CO20.066~0.08m3/ (t.m) , CH40.0018~0.0026m3/ (t.m) , 据此煤层埋深是影响瓦斯赋存规律主要因素。
从图3可知, 随着煤层埋深增加, 瓦斯含量逐渐增加, 其CO2回归线性方程为:
式中q—CO2含量 (m3/t) 。
h—煤层埋深 (1550-1400m) (m) 。
CH4回归线性方程为:
式中q—CH4含量 (m3/t) 。
h—煤层埋深 (1550-1400m) (m) 。
4 瓦斯赋存规律
沿煤层走向方向, 南部区域断裂构造发育, 煤层结构复杂, 通过断层运移的CO2气体含量高、压力大, 具有煤与CO2突出条件, 而CH4相对较小;中北部煤层受断裂构造破坏小, 煤层结构简单, 且被F15-3断层切割封闭, 无机源CO2气体无法运移, 所以含量低, 但中部煤层转弯处, 是煤层气CH4集聚良好条件, CH4含量升高。具体见沿走向瓦斯含量曲线图4。断层破碎带高于一般区域, 断层下盘煤层瓦斯高于上盘煤层。
根据以上分析, 对七采区瓦斯CO2突出危险区域划分, 南部F604断层以北至F15-3以南为煤与CO2突出危险区;中北部F15-3断层以北至井田边界, 1500水平以上为非突出区, 1500以下暂定为突出危险区。
5 结论
综合分析七采区历年瓦斯资料, 确定了瓦斯赋存规律与该区域的地质断裂构造、煤层埋深有很大关系, 是影响CO2、运移、分布、聚集的主要因素, 研究分析断裂构造发育特征对瓦斯治理有很大意义。
根据七采区瓦斯地质资料, 划分CO2突出区、非突出区, 为防治煤与瓦斯突出, 制定安全措施提高合理依据, 确保矿井安全高效发展。
摘要：针对三矿七采区瓦斯地质条件复杂的特征, 应用瓦斯地质理论、构造控制瓦斯理论, 对七采区瓦斯的来源、运移通道、富集环境进行了分析研究, 总结出瓦斯沿煤层走向的变化规律, 推测出瓦斯随埋藏深度的关系, 得出变化梯度, 然后通过瓦斯地质方法, 划分出七采区煤与瓦斯 (CO2) 突出危险区、非突出危险区, 为矿井瓦斯治理安全高效生产提供技术依据。
关键词：瓦斯地质,断层构造煤,瓦斯突出,瓦斯变化梯度
参考文献
[1]张子敏, 张玉贵.瓦斯地质规律与瓦斯预测[M].北京:煤炭工业出版社, 2005.
[2]于不凡, 王佑安.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2000.
《找规律》小学一年级教案找规律 篇5
一、教学目标：
1、使学生通过观察、猜测、推理等活动发现图形的排列规律。
2、培养学生初步的观察、推理能力，提高学生合作交流与创新意识。
3、培养学生发现和欣赏数学美的意识，激发学生感受数学、发现数学的情感。
4、教学重点：发现图形的排列规律。
5、教学难点：体会一组图形重复出现多次就是排列规律。
6、教具学具准备：课件、各种图形、练习纸、彩色笔，智慧星。教学过程：
一、课前游戏，感知规律
1、小朋友们，你们喜欢玩游戏吗？上课前庄老师想请小朋友们一起来玩一个游戏。游戏的名字叫“动作接龙”。看谁能按庄老师的动作接着做下去。
（1）口念：嘣 嚓 嚓 嘣 嚓 嚓 嘣 嚓 嚓
动作：击掌拍肩拍肩 击掌拍肩拍肩 击掌拍肩拍肩 谁能接着来？ 他接得对吗？ 好，再来一组动作。（2）口念：上拍拍下拍拍左拍拍右拍拍 上拍拍下拍拍左拍拍右拍拍
动作：在相应的位置击掌两次。谁来接？我们大家一起接一次吧？
2、小朋友们都会玩这个游戏啊？你们是怎么想到这样接庄老师动作的？（生回答。）对，像这样按照一定的顺序排列就是一种规律。（板书：“规律”。齐读规律2字）这节课，庄老师就带小朋友们一起用数学的眼光来寻找我们生活当中的规律。（板书课题——找规律）。
一、创设情景，认识规律
1、小朋友们，你们看，谁来了？（课件出示：聪聪、明明。学生主动给聪聪明明打招呼。嗨，哈罗。然后聪聪、明明给小朋友打招呼：小朋友们，你们好，我们又见面了，聪聪说：今天，我和明明要带你们到一个很好玩的地方，猜一猜，是什么地方？师：知道是什么地方吗？
2、出示“数学乐园”明明说：瞧，数学乐园可是我和聪聪布置的哟，怎么样，漂亮吗？）师：他们的布置不仅漂亮，而且还藏有一些小秘密，找一找，有什么秘密？（停5秒）把你的发现说给小组的同学听听。开始吧。（学生分组交流，师指导观察）
3、小组汇报：谁来说说你的发现？充分让学生说。（学生肯定回答较为哆嗦如：是一个…一个…一个…一个…。同时师跟着指主题图当说到主题时，师：哟，你找到了彩旗排列的规律，你真聪明！你能大声地再说一遍吗？（师点课件引导生说出规律。）师补充：说简单点说是一黄一红为一组不断地重复出现，他说得真好，小朋友，把掌声送给他，送你一个智慧星。再让其他生说出灯笼、彩花的排列规律。（每说出一个规律课件跟上）
4、出示例1中的一组图：猜一猜，（师做神秘样）这面旗的后面一个应是什么颜色的旗？（很惊讶）你是怎么知道的？对，说得真好，他是根据一面黄旗，一面红旗依次不断地重复排列这个规律知道答案的。
这个朵花的后面一个应是什么颜色的花？这个灯笼的后面一个是？真是一群聪明的孩子，你们不但找到了规律，还能应用规律解决问题。好了，就让我们一起去数学乐园去玩玩吧！
二、动手实践，找规律
（一）教学例1中跳舞图
1、师：看一看，迎接我们的是什么呢？（歌舞表演。）
2、（出示场中小朋友跳舞）仔细观察，跳舞的同学是按怎样的规律站队的？（抽生说并表扬生：你的规律找得好。）（一男一女或一女一男）师：他们是围成一圈跳舞，如果以男生为开始，就是一男一女，如果以女生为开始，他们站队的规律就是一女一男。（课件演示）。
（二）教学例2
1、聪聪：小朋友，我们去观看魔术表演吧。师：看魔术去。（魔术师出现）小朋友，欢迎你们来到数学乐园，注意了注意了，魔术表演开始了，1、2、3变！（魔术师吹口气，变出例2第1图）
2、师：魔术师变出了什么呢？它们的排列有什么规律呢？你能按照规律照着摆吗？试一试，找出规律，用学具摆一摆。（每个问之间稍停一会儿）
3、抽生上黑板摆。师：来，告诉小朋友，你是按照什么规律摆的？师问：你们也是按照这个规律摆的吗？还有其它的发现吗？引导学生说出规律，同时发现魔术师变出的图形既可以从形状上找排列规律，还可以从颜色上找排列规律。
4、师表扬学生：真聪明，继续加油，魔术师还要变。（变成例2第2图）
师：魔术师又变出了什么呢？是按什么规律排列的，你能接着摆吗？试一试。
5、生上黑板摆。你能说出它们排列的规律吗？（从形状、颜色上谈）
师：小朋友摆得真好，不仅能从图形的形状上找到了它们的排列规律，还从颜色上找到了排列规律。
6、好，把学具推上去。出示课件魔术师抛花：魔术师说：呵呵，真是一群聪明的孩子，变！这些鲜花送给你们。师问：你们喜欢吗？
（二）教学例3和“做一做”
1、师：小朋友们，数学乐园里还有很多游戏，我们去玩玩涂色游戏吧。（出示课件）出示课件：聪聪明明拿着画板，聪聪说：我能按照这些图的规律涂色，明明，你会不会？明明：我当然会啦，小朋友，你们会不会呢？
2、师：那就请孩子们按照规律把没涂的涂上正确的颜色。翻到书第89页，开始吧！
3、展示学生作业，并说出为什么涂这种颜色，让学生说出规律。问：哪些孩子也涂对了，好，表扬自己。
4、出示“做一做”第2题：一群小星星和一些正方形跳到舞台上。其中一颗星说：唉呀，我们怎么都没涂色呀，一点儿都不好看。小朋友，你们能帮帮我们，给我们涂上有规律的漂亮的颜色吗？让我们来当一次小小设计师，给这些图形设计出有规律的美丽的颜色来。（收2本，逐一展示。可根据实际问：你是怎么涂得又快又好的？）
三、生活中的规律。
我们的生活中也有很多的规律，让我们一起去看看吧。
1、（课件出示生活中有规律的事物：麦当劳叔叔、长城、桥、身着奥运领奖服的刘翔、藏族小姑娘等。）让学生发现一两张图抽生说规律，找到规律了吗？后面让学生抢着答。
2、欣赏了规律的美，你能发现藏在我们身边的规律吗？ 课件出示：找找藏在我们身边的规律。
学生寻找并回答。（教室的天花板、地板、黑板上的奖品、自己的衣服。）当出示春夏秋冬时，师：我们的春、夏、秋、冬也是有规律出现的，正是因为有了规律，我们的生活才会如此丰富多彩。课件：聪聪、明明出现：只要小朋友多观察，多动脑筋，也一定会创造出更多更好的规律来丰富我们的生活。小朋友再见。
板书：
控制规律 篇6
为了确保工程探测质量, 笔者在多个城市进行了一系列的方法实验, 做了许多方法论证和技术研究工作。
一、管线电流的物理特征
1. 数学模型。在电磁场 (一次或二次场) 的作用下, 由管线电流所产生的异常磁场的磁力线是以管线为圆心的一组同心圆 (图1) 。在实际工作中, 接收机所接受的是异常磁场在直坐标系中磁异常的水平分量HX或垂直分量HZ。如图1中A点磁场为:
而水平分量和垂直分量分别为:
式中, I为管线电流强度, h为管线中心埋深, x为管线中心于地面投影点到接收点距离。
2. 响应曲线及特点。因HX为偶函数, 是关于H轴对称, 故在管线正上方0点处HX取得最大值;而HZ是X的奇函数, 是关于原点对称, 所以在X=0时, HZ=0, 而当x/h=1时, 取得极大值, 且。如图2可看出磁场水平分量HX与垂直分量HZ与曲线的相互关系。
3.△HX曲线。而在实际应用中, 为了抑制背景场值的影响, 大部分的仪器接收到的是磁场分量的梯度值, 也就是△HX。尽最大限的削弱背景场的干扰, 突出异常磁场的显现, 为了实际工作的需求, 提高地下管线探测精度, 发挥设备资源的功效, 有必要对管线场源 (电流) 的传导规律予以探讨, 以求更好地服务于日常地下管线探查工作。就雷迪系列仪器而言, 同时接收机接收的是△HX1、△HX2, 而经过接收机微电脑处理, 显示的是△HX值。曲线如图3。
二、研究目的
众所周知, 管线电流的磁场及其分量HX (或△HX) 、HZ、H45均与流经管线的电流强度成正比, 管线电流越强, 它所产生的磁场及分量也越强, 探测时的信噪比就越高, 对管线的定位, 定深精度也就越高。显然, 研究管线电流的衰减规律有助于从理论与实践的结合上找到提高信噪比的技术途径, 并充分将符合实地的技术方法在实际工作中予以实施。
三、管线电流的衰减规律
为了揭示管线电流的衰减规律, 笔者于2006年在成都、2007年在温江、2008年在厦门等多个城市做了试验, 选择了其中一条埋深1.3m, 管径为Φ200mm的地下管道 (标注为铸铁管) 为例, 并运用水平磁偶极子感应激发的方式对给水管道施加信号, 研究在不同频率条件下, 管线中电流强度与收发距之间的关系, 表1中为管线电流衰减的实验数据, 由这些数据所制作的管线电流衰减曲线见图4所示:
由以上数据和图形可以看出:
1. 在场源输出功率 (或发射磁矩) 、场源频率、管道直径、管道材质、导电连通性以及介质性质一定的条件下 (以上的条件对某一标测点来说都是相对固定的) , 无论采用单端直连还是感应激发, 管线电流均随着收发距的增大而衰减。
2. 当收发距L<20m时, 管线电流衰减的很快;而当L>20m时, 管线电流衰减的很慢。
3. 在其他条件不变时, 管线电流衰减的速率与工作频率和施加信号的方式有关。若令x和y分别表示收发距和管线电流, 则由回归方程:
可知, 对于直连法 (或感应法) , 管线电流衰减得很快。当场源频率不变时, 感应激发使管线电流的衰减要比直连法快一些。
四、提高信噪比的技术措施
管线电流的衰减对实际探测工作有直接的影响, 究竟应该如何排除这一影响因素, 提高信噪比?就此, 笔者给出3点建议:
1. 由于管线电流随收发距增大而衰减, 所以, 在不同地区探测时, 应根据背景场的强弱选择最大收发距 (即追踪距离) 。
2. 由于直连法可以不必过多地考虑场源的近场效应, 在场源附近又可以获得很强的管线电流, 从而大大地提高信噪比, 故应尽可能地采用直连法。
控制规律 篇7
1 研究区概况
矿井主要开采的石炭系太原组庚20煤层埋藏深度600 m, 煤层顶底板分别为石炭系太原组L5和L6+7灰岩, 平均煤厚1.8 m, 属可开采中厚煤层, 煤层倾角8°～12°。自开采庚组煤以来, 曾发生多起顶板事故, 严重制约矿井安全生产。
2 矿压监测数据分析
此次观测地点设在顶板压力大、突水严重的庚20-21040采煤工作面。
该面采用目前先进的KBJ-2004B型矿用多功能压力监测仪, 实行针对性的24 h在线监测, 且监测工作贯穿回采工作全过程。共设5个监测分站, 每个监测分站有4个监测点。每个测点主要对所采用的ZY4000-12/25型掩护式支架初撑力变化、循环末阻力、支架最大阻力、采煤工作面上下出口及顶板破碎区压力变化进行监测。
根据整个回采期间监测数据, ZY4000-12/25型掩护式支架最大初撑力1 227 kN, 最小590 kN, 初撑力合格率保持在80%以上;工作阻力最大2 060 kN, 最小1 472 kN, 平均1 815 kN, 为额定工作阻力的80%;距回风巷最近的2个监测点初撑力、工作阻力值均较高, 工作阻力接近安全阀开启值 (2 060 kN) , 且安全阀开启次数是其他位置的2倍。
随着工作面的推进, 矿压显现程度不断变化, 主要表现在采空区顶板悬露面积增大, 顶板压力增大, 支架支护阻力增大。初次来压时, 工作面顶板下沉量和下沉速度急剧增加, 支架压力增大, 矿压显现程度比较剧烈, 尤其是工作面中部、机头位置压力较大。来压时工作面中部最大工作面阻力为3 880 kN, 为支架额定工作阻力的97%, 工作面两侧来压时循环阻力分别为额定工作阻力的86%, 85%。周期来压时, 中部支架最大荷载平均3 603.3 kN/架, 为支架额定工作阻力的90%。
3 矿压显现规律分析
3.1 工作面推进速度对矿压显现的影响
工作面推进速度对矿压有较大影响。快速推进时顶板的垮落步距较大, 直接顶初次垮落步距大, 基本顶初次来压步距大, 周期来压步距平均值大。当工作面以5～6 m/d速度快速推进时, 顶板的垮落步距较大。与普通综采面推进速度相比, 其周期来压步距平均大2.7 m。顶板初次垮落后, 顶板一般有2～3 m的悬顶。周期来压时, 上下位基本顶断裂的时间基本一致, 断裂线位置超前煤壁4～5 m;当工作面以3～5 m/d速度快速推进时, 直接顶一般有1～2 m的悬顶, 断裂线超前煤壁3 m左右。工作面推进速度决定顶板的破坏影响范围, 两者呈负相关关系, 即推进速度快时断裂线超前煤壁的距离较长, 对顶板的破坏影响范围小;推进速度慢时断裂线超前煤壁的距离较短, 对顶板的破坏影响范围大。工作面快速推进与一般推进相比, 快速推进时顶板下沉量大于一般速度推进时的下沉量, 且快速推进时下沉速度有一突变点。例如测点距煤壁7～8 m, 顶板下沉速度变化很快, 直到顶板发生垮落, 而之前顶板下沉速度则低于后者, 表明工作面快速推进时顶板垮落具有突发性的特点。工作面推进距离与顶板下沉量、下沉速度关系如图1所示。
3.2 工作面快速推进矿压显现特点
(1) 来压影响时间短, 影响范围小。
由于工作面的快速推进, 来压后工作面可较快摆脱来压影响, 使得工作面来压的影响时间缩短, 影响范围减小。
(2) 来压次数增加。
工作面平均来压步距29.6 m, 最大33 m, 按工作面日推进6 m/d计算, 则平均4～5 d就有1次来压。
(3) 整个工作面来压时间趋于一致。
来压步距最大相差10 m, 即不到2 d的时间, 基本呈平稳趋势。
(4) 构造对顶板来压影响大。
节理、裂隙、断层越发育, 来压影响范围、影响度及来压强度越明显。
4 坚硬顶板控制
庚组工作面顶板虽然较坚硬, 但遇到复杂的断层构造时, 局部顶板相对较脆, 伴生的节理、裂隙多, 易断裂破碎, 容易发生冒顶事故。因此, 必须加强顶板支护和现场管理, 从而实现安全生产。
4.1 加强顶板支护
(1) 加强端头支护。
当工作面上下端头出现缺梁、缺柱或无支柱时必须立即补齐, 及时支护。
(2) 加强特殊地段支护。
当采面过断层、破碎带、地质条件发生变化时, 应超前支护, 并加大支护密度。
(3) 带压擦顶移架。
移架时, 同时打开降柱和移架手把, 及时调整降柱手把, 使顶梁紧贴顶板, 支架移动后停止降柱, 移架到规定步距后立即升柱, 从而减轻移架时由于顶板岩层活动而造成的影响。
(4) 铺网护顶。
将金属网铺设在煤层与支架顶部, 割煤拉架后将其置于支架上, 它能有效将顶矸阻挡在支架之上, 既保证顶板不漏顶不冒顶, 又能保证生产的原煤不受矸石污染, 提高原煤质量。
(5) 倒挑梁篷顶配合液压支架。
当工作面顶板状况恶劣, 工作面液压支架超前拉出实现及时支护后, 仍不能维护煤壁机道空顶, 端面距仍超过规定时, 必须采用煤壁垂直工作面倒挑梁篷顶的支护方式配合液压支架管理煤壁空顶。
4.2 加强现场管理
(1) 制订针对性强、操作性强的技术措施, 并严格落实。
当遇到断层等地质构造时, 参考矿压情况, 及时制订专门的、针对性强的安全技术措施, 相关管理部门认真监督贯彻执行。
(2) 强化班组建设。
班组是煤炭企业最小生产单位, 是企业实现安全生产的基础, 也是有效控制事故发生的基本环节。要实现煤矿的安全生产, 安全管理的各项工作, 包括操作规程、作业规程、安全技术措施等都必须要在基层班组中认真落实;其次要切实加强班组建设, 特别是加强对班组长的培训和安全教育, 提高他们的技术水平和安全意识, 使他们在顶板控制中发挥积极作用。
(3) 加强监察执法力度。
安检科等监察部门要严格执行《煤矿安全管理条例》, 坚持“四不放过”原则, 严查“三违”人员, 一经查出, 必须参加“三违”学习班, 学习合格后方可上岗。
5 结语
(1) 庚组工作面坚硬顶板的复杂多变, 通过分析研究矿压监测数据, 探索出基本顶来压规律, 总结出工作面推进速度对矿压的影响及工作面的矿压显现总体特点。
控制规律 篇8
梁宝寺二号井还处于基建阶段, 未正式投产, 其通风方式为中央并列式, 通风方法为抽出式。矿井共有3个井筒, 其中主、副井进风, 风井回风。风井安装有两台FBCDZ-10-No36型轴流式风机, 一台工作, 一台备用;驱动电机为YBF800-10型电机, 功率710k W, 转速580r/min。矿井现布置有8个掘进工作面, 首采面3502工作面于2013年11月投产。目前矿井总进风量7650m3/min, 总排风量9350m3/min, 通风负压1050Pa, 等积孔为4.44m2。据嘉祥气象站1959年1月至2005年12月的观测资料:年平均气温13.9℃, 月平均最高气温28.9℃ (1971年7月) , 月平均最低气温-4.7℃ (1980年1月) , 日最高气温42.4℃ (1966年7月19日) , 日最低气温-18.7℃ (1957年1月2日) 。
矿井三次主副井反风时, 自然风压成为影响矿井通风系统稳定性的重要因素, 对矿井的灾害防治造成不利影响, 不仅严重威胁着井下作业人员的安全, 而且给矿井的正常生产带来不利影响, 直接影响了矿井生产的经济效益。
1 自然风压测定
1.1 测定及计算方法
自然风压直接测定简单易行, 条件是必须在主通风机停转时进行, 限制了各月数据采集。反风测算法只能在反风演习过程中应用, 同样限制了每个月的数据采集。
间接测定法是测出进、回风两井筒空气柱的平均密度, 间接求算出自然风压大小, 为保证测定数据准确有效, 在保证安全的前提下, 采用多人多点定时测定温度。同时监测和记录地面大气压变化。
用风扇湿度计和精密气压计分别测定各测点的干、湿球温度与大气压力, 按 (1) 式计算测点的空气密度。
式中:ρ———空气的密度, kg/m3;
P———空气的绝对静压, k Pa;
PS———饱和水蒸汽的绝对分压, k Pa;
φ———空气的相对湿度, %;
T———空气的绝对温度, T=273+t, K。
按照 (2) 式计算矿井自然风压。
式中:ρ回———回风井筒中湿空气的平均密度, kg/m3;
ρ进———进风井筒中湿空气的平均密度, kg/m3;
ρd———回风井湿空气段的平均密度;
Hd———回风井湿空气段的高度;
H———井筒垂深, m;
g———重力加速度, 9.8m/s2。
1.2 自然风压测定及分析
为了更加全面的反映自然风压在全年的变化, 减小气象变化带来的误差, 课题组进行了36组自然风压测试工作, 即在每月上中下旬分别随机选取一天进行测定, 测定时间均选在上午10:00到11:00之间。同时将具有代表性的当月气象情况作为此次的主要研究对象, 其他均作为参考, 1~12月份自然风压测定结果 (Pa) :466、411、360、312、257、197、162、201、241、327、370、409。
梁宝寺二号井一月份自然风压达到最大为466Pa, 七月份自然风压最小值为162Pa, 自然风压波动范围为304Pa。自然风压作用方向全年为正, 即自然风压方向与风机作用方向一致, 有利于矿井通风。
1.3 不同季节一天中不同时段自然风压测定
为了能更好的的反映一年四季一天中不同时段的自然风压变化规律, 特选择在、春分、夏至、秋分时节前后对自然风压进行测定, 结果如表1所示。
由测定结果得知:梁宝寺二号井自然风压在一天中是不停变化的, 春季一天中自然风压变化值为27Pa, 夏季一天中自然风压变化值为28Pa, 秋季一天中自然风压变化值为33Pa, 冬季一天中自然风压变化值为26Pa。由此可以得出, 在非特殊环境下, 一天中自然风压变化的大小基本在30Pa, 对主通风机运行状态影响不大。从四个季节来分析, 全年基本保持中午自然风压值在一天当中处于较低水平, 15时左右基本达到最低值, 凌晨到次日3时左右, 自然风压处于最高水平。
2 可控自然风压利用技术
通过梁宝寺二号井自然风压规律分析可知, 该煤矿自然风压全年帮助主扇工作为矿井通风动力。图1为机械风压与自然风压的匹配示意图, 设R为矿井风阻特性曲线, Ⅰ为没有自然风压作用下主扇的要求特性曲线, M1、Q1分别为要求工况点及矿井要求风量;Ⅱ为矿井总自然风压曲线, M2为自然风压工况点, Q2为自然风压产生的风量;Ⅲ为Ⅰ和Ⅱ的合成曲线, M3为主扇在自然风压作用下的实际工况点, Q3为通过主扇的实际风量, Q3>Q1。
从图1可知, 为节省电耗, 将主扇特性曲线调整为Ⅳ (或比Ⅳ稍大) , 曲线Ⅳ与自然风压曲线Ⅱ匹配即可满足矿井总需风量Q1的要求。实际操作中, 对风机的叶片角度或者电机频率进行调整, 随着时间的推移, 自然风压的变化过程是连续的, 进行人工调节很难达到可靠精确的水平, 为此, 设计并应用了一套适用于梁宝寺二号井主通风机自动变频系统, 采用该系统可以实时调节主通风机运行参数, 从而保证矿井风量的稳定性, 同时, 为了减小变频系统对原监控系统带来的负面影响, 从抗干扰设计出发对主通风机进行了改造。
3结论
1) 梁宝寺二号井自然风压一月份自然风压达到最大为466Pa, 七月份自然风压最小值为162Pa, 自然风压波动范围为304Pa, 自然风压作用方向全年为正, 即自然风压方向与风机作用方向一致, 有利于矿井通风。
2) 在非特殊环境下, 一天中自然风压变化的大小基本在30Pa, 对主通风机运行状态影响不大。
3) 通过自然风压规律从研究, 制定了一套可控自然风压的利用措施。
参考文献
控制规律 篇9
1 穿7煤主下山巷道支护数值模拟
刘东煤矿二水平主下山穿7煤段煤厚2.5m左右, 煤质极为松软, 附近有落差为200~350m的逆断层F1+2, 围岩松软破碎不稳定, 为二水平主下山支护难度最大的一段围岩。刘东煤矿二水平主副下山平面图见图1。
采用UDEC数值模拟软件建立下山穿煤巷道计算模型, 分析确定二水平主下山穿7煤段巷道合理的支护方案。
1.1 数值模型的建立
以刘东煤矿下山穿煤层巷道的地质条件为基础, 建立数值计算模型。模型共取14个完整岩层, 自上而下分别是粉砂岩、砂岩、粉砂岩、6煤、泥岩、砂岩、泥岩、71煤、砂岩、72煤、泥岩、煤线、泥岩、细砂岩, 它们厚度修正后分别取为6.0m、9.0m、2.5m、0.5m、3.0m、4.0m、2.5m、1.3m、3.0m、1.6m、1.2m、0.4m、4.0m、27.0m;主下山断面形状为半圆拱形, 净断面为5000×3800mm。模型高63.52m, 宽65m, 巷道剖面中岩层的角度为20°, 煤层整层被包含在主下山巷道断面中, 如图2。
下山穿煤段的7#煤层埋深为375m, 模型下底边界垂直方向为固定, 左右边界水平方向固定。模型具体条件见表1。
1.2 数值模拟方案
结合现场的实际情况和支护方式及参数选取要求, 采取如下模拟步骤和方案。
方案一:模拟无支护、锚杆+超前注浆、锚杆+锚索+U型棚+超前注浆联合支护三种支护方式下的巷道围岩控制效果。
方案二:在方案一基础上模拟锚杆不同间排距的巷道围岩塑性区分布特征。
方案三:在方案一、二的基础上, 模拟不同长度和直径的锚杆支护下的巷道围岩移近量。
2 穿7煤主下山巷道支护方式优化
2.1 方案1模拟结果与分析
不同支护方式下巷道围岩塑性区分布特征见图3。从图中可以看出, 巷道在无支护条件下的塑性区范围为:顶部6.5m、左帮4.5m、右帮5.0m、底部4m;巷道在锚杆+超前注浆支护下的塑性区范围为:顶部3.5m、左帮3.5m、右帮3.0m、底部3.5m;巷道在联合支护下的塑性区范围为:顶部3.0m、左帮3.0m、右帮3.0m、底部3.0m。
2.2 方案2模拟结果与分析
锚杆不同间排距时巷道围岩塑性区分布特征见图4。从图4中可以看出, 锚杆间排距为700×700mm的巷道围岩塑性区与800×800mm、900×900mm的巷道围岩塑性区相比, 700×700mm时巷道围岩塑性区范围是最小的, 800×800mm和900×900mm时巷道围岩塑性区较大, 顶底板围岩塑性区呈垂直于岩层的方向分布, 两帮塑性区呈沿岩层角度方向分布。
2.3 方案3模拟结果与分析
不同直径的锚杆支护下巷道围岩位移量见图5, 不同长度的锚杆支护下巷道围岩位移量见图6。
从图5中可以看出, 当锚杆直径φ≤20mm时, 巷道围岩位移量随着锚杆直径的减小显著减小, 当锚杆直径φ>20mm时, 巷道围岩位移量随着锚杆直径的增加没有明显的减小;另外锚杆直径的变化对巷道底板的影响比较小。因此, 在实际支护中锚杆直径应不小于20mm。
从图6中可以看出, 当锚杆长度L≤2.2m时, 巷道围岩位移量随着锚杆直径的减小而显著减小, 当锚杆长度L>2.2m时, 巷道围岩位移量随着锚杆长度的增加并没有显著的减小。因此, 在实际支护中锚杆长度应不小于2.2m。
3 下山穿煤巷道围岩控制的工程实践及效果分析
下山掘进至距7煤法线距离2m时, 进行马丽散注浆超前加固。在顶板中心及距中心点1.5m两侧肩窝处, 各打一注浆孔, 孔深6m, 封堵器放在3.5m的位置。沿水平线向下倾角8°左右。超前注浆钻孔布置示意图见图7。
为了分析穿7煤段主下山巷道联合支护的围岩控制效果, 在巷道穿7煤段的17m范围内, 在巷道掘进到穿煤段时, 布置两组测站, 测站之间的距离不小于5m。巷道开挖后的两个星期内, 对测点每天观测一次, 两个星期后每1~2天观测一次, 一个月之后每个星期观测1~2次。
穿煤段掘进期间主下山巷道表面移近变形情况见图8所示。
从图8可以看出, 巷道顶底板和两帮移近量均比较小, 顶底板移近量为113.5mm, 两帮最大移近量为136.5mm;顶底板移近速度和两帮移近速度在巷道开挖的第1d时就达到最大, 其速度最大值分别为31mm/d和25mm/d, 随后移近速度逐渐减小, 开挖后的8~20d为巷道第一稳定期, 每天的变形速度在1~4mm之间, 开挖后的21~55d为巷道第二稳定期, 每天的变形速度不到1mm, 55天后巷道进入第三稳定期, 每天的变形量小于0.5mm。
实测结果表明, 采用联合支护方式穿煤层下山巷道围岩得到了良好的控制效果。
4结论
(1) 穿煤层下山巷道围岩破碎, 围岩变形不均匀, 尤其以煤层的塑性破坏和位移较大, 超前注浆提高了煤岩体的完整性和强度, 可提高锚杆、锚索等支护体的可锚性和工作性能。
(2) 锚杆、锚索、U型棚及超前注浆联合支护以及合理的支护参数, 提高了巷道围岩的整体性和强度, 从而提高了巷道围岩自身的承载能力。
(3) 实测表明, 在穿煤层下山巷道破碎围岩条件下, 采用联合支护方式对下山巷道围岩的稳定性起到了良好的控制作用。
摘要：针对刘东煤矿穿煤层下山巷道破碎围岩支护困难的问题, 采用UDEC数值计算和现场试验的方法, 对刘东煤矿下山穿煤层巷道围岩变形破坏规律及控制技术进行了研究。数值模拟分析表明, 超前注浆+锚网喷、锚索、U型棚联合支护可有效提高围岩自身的完整性和承载能力, 减小围岩塑性区的范围, 控制巷道围岩的变形破坏;现场工程实践及实测表明, 采用联合支护后, 主下山穿7煤段巷道围岩控制效果良好, 为类似条件穿煤层巷道围岩的控制提供了借鉴和依据。
关键词：高应力,穿煤层巷道,巷道围岩,控制技术
参考文献
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[2]李世平, 等.岩石力学简明教程[M].北京:煤炭工业出版社, 1996.
[3]侯朝炯, 郭励生, 勾攀峰.煤巷锚杆支护[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1999.
控制规律 篇10
为满足社会经济发展需求, 逐渐有更多新型设备被应用于现代加工行业, 其中伺服冲床已经被广泛的应用多种机械加工中。为更好的提高冲床加工结果高效性与多样性, 必须要在现有基础上对伺服系统柔性特点进行优化。并且, 材料状态特性为应力-应变-应变速率曲面上的点, 通过对此特性的应用, 材料加工时形变会沿着最佳曲线进行, 对系统加工的可控能力提出了较高的要求。
2 哈弗结构
一般情况下DSP芯片会采用数据总线或者程序总线分离的哈弗结构, 能够将程序代码与数据存储在不同存储空间, 如数据存储器与程序存储器两个相互独立的存储空间, 并且不同存储空间均具有独立的访问与编址。此种设计方式, 对两个不同的存储器系统设置了程序与数据两条总线, 可以更有效提高数据吞吐率。
另外, 也会应用改进哈弗结构, 在哈弗结构原有特征基础上, 程序与数据存储空间之间还能够实现数据交换, 并且程序存储空间能够对数据存储空间进行初始化处理, 或者是直接将数据存储空间内内容转移到程序存储空间内, 与哈弗结构相比, 此种方式可以更好的降低成本, 并提高存储器使用效率。
3 冲压成型材料
3.1 热轧钢板
常用的热轧钢板在热轧处理后会在成型的钢板材料上形成一层10μm左右的黑色氧化层, 在后期冲压成型加工时, 受氧化层脆且硬特点影响, 在剥落时很容易对模具造成损坏[1]。基于此, 在进行冲压成型加工时, 可以利用酸对材料表面氧化层进行冲洗, 虽然钢板结构表面粗糙, 但是易于润滑对成型加工影响较小。另外, 与冷轧钢板相比, 热轧钢板缺少组织结构, 并且其厚度与性能具有较大波动性, 会在一定程度上影响冲压成型效果, 应结合实际需求来确定是否采用其加工。
3.2 冷轧钢板
冷轧钢板也是常用的冲压成型加工材料, 其具有优良的表面质量与冲压性能, 在加上其厚度与性能稳定性高, 应用范围比较广泛, 主要包括时效性与非时效性两种。其中, 退火后低碳冷轧钢板在拉伸曲线上具有屈服点, 受C与N原子影响, 会使材料产生不连续屈服现象, 这样在冲压成型加工时很容易出现破坏表面光滑的滑移线[2]。针对此种情况, 退火后要对钢板进行一定缩减量的轧制。另外, 还可以在钢板内添加Al与Ti原子来抑制C与N对断层位置的影响。
4 控制系统
以提高伺服冲床冲压成型加工材料成型控制规律效果为目的, 需要做好对滑块速度轨迹的控制, 即从控制算法与建模角度着手, 并基于材料最佳成型规律对冲压速率要求的特点, 确定速度环上系统采用半闭环结构, 而位置环采用全闭环结构的控制方式设计。
控制系统运行时, 输入信号为期望电机速度轨迹, 输出信号为滑块实际速度轨迹, 执行元件为直驱式伺服电机, 滑块为系统控制对象, 并且由光电编码器以及光栅尺来组成检测装置。在材料冲压成型加工时, 系统内控制器需要对速度轨迹信号进行计算, 将结果与速度信号比较计算所需值, 并将其转变为相应的PWM波阐述给伺服控制器, 由控制器来驱动电机运转。同时控制器利用PWM波频率对电机运转速度进行控制, 在电机驱动传动及的运转下带动滑块做往复冲压运动。在冲压过程中将滑块位置信号反馈给控制器, 由控制器根据反馈的信号做出相应的控制调整, 确保材料冲压成型效果。
5 系统建模
5.1 伺服电机建模
伺服电机为机电控制元件, 电动机最终要将电能转换为机械能, 基于此在对其进行建模时, 就需要做好机械与电气两部分的研究。从实际情况来分析, 基于永磁交流伺服系统频带宽度影响, 其要远大于整个伺服控制系统洗好频带宽度, 因此为保证系统运行效果, 可以将其简化为一阶惯性环节。
5.2 机械机构建模
在对机械机构进行建模时, 可以利用pro-E软件来完成实体建模, 完成后将其导入Adams仿真软件中通过Adams/Control以及模块构造系统样机模型, 对各种约束与作用力进行分析确定。后对Adams/View或Adams/solver程序以及Matlal) 控制软件进行结合处理, 机械系统与控制系统共享Adams, 完成样机模型的建立, 并要进行联合仿真分析[3]。其中, Adams_sub模块接收伺服电机的转速信息, 并输出滑块的速度信息。
5.3 控制器模型构建
对控制器模型进行分析时, 可以利用Matlal) 软件中DSP编程的Target for TI C2000工具包, 对控制器模型进行构件, 主要包括F2812目标参数设定功能模块, 确定并开发DSP芯片类型。另外, 还包括C2812QEP功能模块, 主要来读取光电编码器脉冲值;PID Controller功能模块, 实现对转速的调节;C2812PWM功能模块, 完成相应PWM波的输出。并由Signal Generator模块输出, 输入PID模块基准值为期望滑速度轨迹, 对基准转速以及采集模块得到的实际速度值进行对比, 利用PID调节计算加工所需转速, 利用Speed to Frequency模块将速度值转换为PWM波频率值, 最后由DSP自带的PWM模块产生相应的PWM波形输出给伺服驱动器[4]。
6 结束语
想要提高DSP控制系统对冲压材料成型控制规律的掌握, 就需要针对材料冲压成型加工特点对整个开发流程进行研究, 重点进行算法模型设计、优化以及结果验证。可以有效缩短控制系统开发时间, 对降低开发成本, 提高系统开发效果具有重要作用。
参考文献
[1]郭伟, 潘仲明.基于Matlab平台的DSP控制系统仿真技术研究[J].测控技术, 2011 (25) :55-58.
[2]李伟.基于PID的恒压供水系统压力震荡的消除方法阻电子技术, 2010:43-45.
[3]华林.冲压材料的应用及发展趋势.机械工人, 2011 (12) :15.