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1、精选优质文档-倾情为你奉上矿山压力及其控制Kudamono1990一、填空：1.影响碎胀系数的重要因素是破碎后块度大小及其排列状态。2.根据回采工作面前后的应力分布情况，可将工作面前后划分为增加区、减压区、稳压区。3.老顶的初次来压步距与老顶岩层的力学性质、厚度、破断岩块之间互相咬合的条件有关，同时也与地质构造有关。4.采空区处理的方法有：煤柱支撑法、缓慢下沉法、采空区充填法、全部跨落法。5.当采空区尺寸（长度和宽度）相当大时，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。如果 采空区尺寸尺寸小于临界开采尺寸，称为非充分采动。6.根据原岩（煤）体应力状态不同，冲击矿压可分
2、为三类：重力型、构造应力中间型、重力-构造型 。7.液压支架目前普遍将其分为三种类型：支撑式，掩护式，支撑掩护式。8. 老顶的极限跨距：（1）回采空间周围均未采动固定梁计算为：L=h2Rt/q；（2）回采空间周围均已采空或用刀柱法管理顶板简支梁计算为：L=2hRt/3q。二、名词解释： 岩层移动角;地表下沉边界（常以10mm点划定）和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角.矿山压力:由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力.初撑力:支架支设时，将活柱升起，托住顶梁，利用生柱工具和锁紧装置使支柱对顶板产生一个主动力，这个最初形成的主动力称为初撑力.对于液压支柱即是
3、泵压所形成的支柱对顶板的撑力.工作阻力:支柱受顶板压力作用而反应出来的力分为始动阻力、初工作阻力、最大工作阻力.关键层:对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层.三、简答1. 什么是老顶的周期来压和周期来压步距？其表现形式有哪些？答：周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。老顶的周期来压步距是两次来压期间工作面推进距离（周期来压步距=1/2.45初次来压步距）。变现形式：顶板下沉速度急剧增加、顶板下沉量变大；支柱所受的载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。2. 回采工作面顶板的初次垮落和顶板的初次来压有何区别？答：一.直接顶的
4、初次跨落：回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大当达到其极限跨距时开始垮落。直接顶第一次大面积垮落称为直接顶初次跨落。老顶的初次来压：回采工作面从开切开始采煤，采空区范围逐渐增大，当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳（变形失稳），有时可能伴随滑落失稳（顶板的台阶下沉），从而导致工作面顶板的急剧下沉。此时，工作面支架呈现受力普遍加大现象称为老顶的初次来压。 二.区别：初次垮落发生于直接顶，初次来压发生于老顶。直接顶第一次垮落高度超过11.5 m，范围超过全工作面长度的一半。初次垮落前会发生离层，初次来压前会发生片帮。初次来压较初次跨落对工
5、作面影响较大。直接顶初次跨落步距与直接顶岩层强度、分层厚度、直接顶内节理裂隙发育程度有关，老顶初次来压步距与老顶岩层力学性质、厚度、破断岩块间互相咬合条件有关。3. 试述综放开采工作面支承压力分布特点。答：放顶煤开采与单一煤层开采具有类似规律，即工作面前方的支承压力（切向应力t）分为减压区A、增压区B、稳压区C。若按岩体性质可分为弹性区E、塑性区D（极限平衡区）。同时径向应力（垂直于工作面方向的应力r）自煤壁向远方逐渐升高。放顶煤开采的支承压力分布范围大，峰值点前移，但支承压力集中系数没有明显变化。煤层愈软支承压力分布范围愈大，峰值点距煤壁愈远。一般来说对于软煤层峰值点位1525m，分布范围4
6、050m；对于硬煤层峰值点58m，分布范围2030m。煤层愈厚支承压力范围愈大，峰值点距煤壁愈远。放顶煤工作面支承压力峰值点前移的原因是由于顶煤强度较低引起的。如果顶煤中存在一层较厚的强度较大夹矸层，夹矸层除了影响到顶煤冒落形态外还会影响到支承压力分布，使其显现出较硬煤层的支承压力分布特征。四、计算1 有一煤层顶板为厚层坚硬砂岩，岩层厚度15米，岩石的抗拉强度极限8Mpa，岩石间的摩擦角42度，作用在岩层上的载荷集度1MPa，当岩层断裂时，能否取得自身平衡？如果不能平衡支架应具有多大的支撑力才不致摧垮工作面？解：极限垮距L=h2Rt/q=152*8/1=60m断裂后岩块间剪力R=ql=*1*6
7、0=30MN 水平推力T=ql/8h=10*60/8*15=30MN 摩擦力F=T*tan=30*10tan42=27012KN 故支撑力至少在P=R-F=30000-27012=2988KN五、论述什么是沿空留巷，沿空留巷从开掘到废弃的整个过程中围岩的变形经历了哪些阶段，及各阶段变化的原因是什么。答：沿空留巷是在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作面运输平巷保留下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷。其目的是使一条巷道可以得到两次利用，故这种方式也称“巷道二次利用”“一巷两用”“单巷开采系统”。 如图所示，巷道从开始掘进，到本区段采煤工作面采动影响，以后又受第二个
8、区段采煤工作面二次采动影响后完全废弃，矿压显现要经历5个阶段，或相应地分为5个不同的矿压显现带。巷道掘进阶段 无采掘影响阶段 采动影响阶段 采动影响稳定阶段V二次采动影响阶段1巷道掘进阶段()掘进平巷仅对小范围岩体造成扰动，围岩的变形和移动主要原因是煤岩体原始平衡遭到破坏所致，一般情况下矿压显现并不剧烈。这一阶段影响时间一般为几天至十几天，最长12个月。2无采掘影响阶段()应力不变，变形主要原因是随时间发展的围岩流变，量极小，巷道基本处于稳定状态。3采动影响阶段()采动影响原因是由于回采工作引起的围岩压力再次重新分布造成的。由于采空面积大，导致岩层运动规模大，故这一阶段矿压显现也最剧烈。采动影
9、响的全过程由工作面前方开始。根据围岩性质、采深、煤层厚度等因素不同，其超前距离由1020m至40-50m不等，到工作面附近，采动影响已相当剧烈。其峰值区多数情况是位于工作面后方5-20m范围内。该处顶底板移近速度很大，巷道断面急剧缩小，支架变形折损常很严重，是巷道维护最困难地段。在巷道经受剧烈变形后，随工作面逐渐远离，移近速度逐渐减小，通常至工作面后方40-60m处，采动影响明显变小，进入采动影响稳定阶段。工作面前方采动影响带内巷道围岩的变形、移动和破坏，主要是由工作面前方支承压力和沿倾斜侧向支承压力的叠加作用引起的，而工作面后方采动影响带内巷道围岩的强烈变形、移动和破坏是由巷道上方和采空区一
10、侧顶板弯曲下沉和显著运动所引起的，两者在矿压显现剧烈程度上通常有明显差别。 4采动影响稳定阶段()原因是巷道围岩经受一次采动后，重新进入相对稳定的阶段，故其围岩移动基本特征与无采掘影响阶段类似，但该阶段中的围岩平均移近速度一般要比无采掘影响阶段稍大一些。进入采动影响稳定阶段的距离，有时从工作面后方5060 m处即开始，但多数情况是在100120m以远(34个月)。5二次采动影响阶段(V)处于采动影响稳定阶段的巷道，在下区段回采时，原因是开采面积进一步扩大，重新引起顶板岩层变形、运动和失稳，将再次受到采动影响。二次采动影响的时间和空间规律与一次采动影响类似，但由于这种情况下巷道受到下区段工作面超
11、前支承压力和巷道煤体一侧残余支承压力的叠加作用，二次采动影响的剧烈程度和影响范围都会比一次采动影响稍大。 矿压概念2、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，称为矿山压力显现。3、矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法均叫做矿山压力控制。4、原岩应力：未受开采影响的岩体内，由于岩体自重和构造运动等原因引起的应力。5、弹性变形能：岩体受外力作用而产生弹性变形时，在岩体内部所储存的能量。6、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力。7、构造应力及其特点：构造应力是由于地壳构
12、造运动在岩体中引起的应力，可分为现代构造应力和地质构造残余应力。构造应力以水平力为主，具有明显区域性和方向性，其特点为一般情况下地壳运动以水平力为主，构造应力主要是水平应力，而且地壳总的运动趋势是相互挤压，所以水平应力以压应力占绝对优势；构造应力分布不均匀，在地质构造变化比较剧烈的地区最大应力的大小和方向往往有很大变化；岩体中的构造应力具有明显的方向性，最大和最小水平应力值相差较大；构造应力在坚硬岩层中出现比较普遍，软岩中很少。8、圆孔在双向等压应力场中周围应力分布的基本规律：在双向等压应力场中，圆孔周边全处于压缩应力状态；应力大小与弹性常数E、无关；6t、6r的分布和角度无关，皆为主应力，即
13、切向和径向平面均为主平面；双向等压应力场中孔周边的切身应力为最大应力，与孔径大小无关，6t=2rH超过周边围岩的弹性极限时，围岩进入塑性状态；其他各点的应力大小则与孔径有关；在双向等压应力场中圆孔周围任意点的切向应力与径向应力和为常数。11、充分采动：当采空区尺寸相当大时，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此时采动称为最大采动。12、冒落带：破断后的岩块呈不规则垮落，排列也不整齐，松散系数比较大，一般可达1.31.5,但经重新压实后，碎胀系数可降到1.03左右，此区域与所开采的煤层相连，很多情况下是由于直接顶岩层冒落后开成的。13、碎胀系数：岩层破坏后，杂乱堆积，岩体和总体力学特性类
14、似于散体，由于岩层碎后体积将产生膨胀。14、采场上覆岩层活动规律假说的内容及其特点：压力拱假说，此假说是认为在回采工作空间上方，由于岩层自然平衡结果而形成的一个“压力拱”。拱的一个支点在工作面前方煤体内形成前脚拱，另一个支点在采空区垮落的矸石上形成后脚拱，随工作面的推进，前后拱也将向前移动。优点是对回采工作面前后的支承压力及工作空间处于减压范围做出了解释。缺点为主种假说简单不能从数量上解释矿压问题，对松软破碎顶板还适用，对坚硬顶板有一定的参考价值。悬臂梁假说，认为工作面和采空区上方顶板可视为梁，其优点是可解释工作面近煤壁处顶板下沉量支架载荷小，支承压力及工作面出现周期来压的现象。缺点是由于未查
15、明开采后上覆岩层活动规律，利用悬臂梁计算顶板下沉量的支架载荷与实测数据相差较远。铰接岩块假说，认为工作面上方岩层破坏可分为垮落带和其上的规则移动带，工作面支架两种不不同工作状态，给定载荷状态和给定变形状态。些假说优点是正确阐明了工作面上覆岩层的分布情况及其内部力学关系可能开成的结构。缺点是未能对铰接岩块间的平衡条件做做进一步探讨。预成裂隙假说，些假认为在回采工作面周围存在着应力降低区、应力增高区、采动影响区，这三个区随工作面的推进，同时也向前移动，同时还认为支架应有足够的支撑力和工作阻力，应及时地支撑住顶板岩层，使各层岩层之间保持紧密状态阻止相对滑移，张裂与离层。15、三区三带的特点：三区，煤
16、壁支撑影响区：水平移动较为剧烈，垂直位移甚微。离层区：回采工作面推过钻孔48米后，垂直位移急剧增加，但各位移速度不尽相同，其特点是越往上越缓慢。重新压实区：邻近煤层岩层的运动速度要缓于上覆岩层，各岩层进入了相互压合过程。三带，垮落带：破断后的岩块呈不规则垮落，排列极不整齐，松散系数比较大，一般可达1.31.5,重新压实后可降到1.03左右。裂隙带：岩层破碎后岩块仍然排列整齐，碎胀系数较小。弯曲带：自裂隙带顶至地表的所所岩层称为弯曲带，其特点是岩层在移动过程中具有连续和整体性，在垂直剖面上下各部分下沉差值很小，若有厚硬的关键层，则可能出现离层现象。16、老顶初次断裂后砌体梁失稳形式：滑落失稳、变
17、形失稳。17、初次来压步距：由于切眼到初次来压时工作面推进的距离。18、初次来压的特点：工作面顶板急剧发生下沉；工作面直接顶破碎甚至产生台阶状下沉；煤壁内支承压力增大，煤帮变形与塌落；老顶初次来压较突然，工作面易出现事故；顶板出现断裂裂声，并有顶板掉渣现象，顶板产生裂隙。19、影响采场矿山压力显现的主要因素：采高与控顶距；工作面推进速度；开采深度；煤层倾角；分层开采。6、放顶煤开采矿压显现22、支柱的工作特性分为：急增阻式、微增阻式、恒阻式。23、支掩式掩护支架的优缺点：优点：缩短了控顶距，减少了托梁与顶板之间反复支撑的次数，提高了支架对机道上方顶板的支撑力；在顶板局部冒顶情况下，可以考虑不勾
18、顶；支架的结构可以承受一定的水平推力，因而可以实现承载前移；挡矸性能良好，采空区矸石不能涌入回采工作面空间。缺点：支架空间小、通风断面小、行人不方便，除此之外由于增加了掩护梁，支架重量有所增加。24、支架与围岩相互作用的特点：支架与围岩是相互作用的一对力，应相互适应，大小相等，且尽可能作用在一条直线上；支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关；支架结构及尺寸对顶板压力的影响。25、支架工作阻力与顶板下沉量的关系(P-L曲线)：支架的工作阻力与顶板下沉量的关系在一定程度上反映了支架与围岩的相互关系。在一定工作阻力以上，支架工作阻力增加对顶板下沉量影响较低，但低于此值则影响极大。采场
19、支架的工作阻力并不能改变上覆岩层的总体活动规律。事实上只能在工作阻力偏低的情况下，提高工作阻力才有可能对顶板下沉有显著的影响。26、支护强度：支架对单位面积顶板提供的工作阻力称为支护强度。27、研究关键层的意义：实验证明，岩层移动由下向上成组运动，岩层移动的动态过程受控于覆岩关键层的破断运动；关键层理论进一步表明覆岩层关键层不仅对地表动态下沉过程起控制作用还对地表移动曲线特性产生影响，地表下沉是关键层与覆土耦合作用的结果；关键层的变形破断及其运动规律，在运动过程中与软岩层间为相互耦合作用关系；为煤矿绿色开采技术提供了新的理论平台。29、松动圈概念：是指由于巷道开挖，使得巷道周边应力由三向受力状
20、态转变为两向受力状态，岩石强度遭到破坏，但随着向岩体深部发展，岩石强度逐渐恢复直至新的三向应力平衡形成，岩体在此范围内形成破裂带，称此破裂带为岩石松动圈。30、回采工作面周围支承压力分布分类：超前支承压力、残余支承压力、采空区支承压力。32、沿空留巷的顶板下沉规律：采面前2040米处煤层上覆岩层开始运动，但下沉速度很小，为岩层起始沉降期。煤层开采后，垮落带岩层冒落，规则移动带岩层及上覆岩层急剧沉降，在工作面后方1020米处，上沉速度最大。在工作面后方约60米以为，规则移动带及上覆岩层沉降速度逐渐衰减，在工作面后100米左右岩层运动基本稳定。如果直接顶板冒落能够填满采空区，使老顶处于平衡状态，采
21、动期间沿空留巷的顶板下沉量与煤层采厚成正比关系，一般采高的10%20%基本上属于“给定变形”，治空巷道的顶板往往明显地向采空区倾斜，倾角一般为3060.33、巷道支架支护有理：巷道开掘后，巷道空间上方岩层的重量由巷道支架与巷道周围岩体共同承担。巷道支架与围岩组成一个共同的承载体系。从总的规律看，巷道上覆岩体的重量由巷道支架承担的仅占1%2%，其余的完全由巷道周围岩体承受。研究表明，巷道支架的工作特征与一般地面工程结构有着根本性区别，支架受载的大小取决于本身为学特性，而且与支护对象围岩本身的力学性质和结构有密切关系，也就是支架围岩的相互作用。34、支架围岩相互作用的基本状态：当巷道顶板岩石与上覆
22、岩层离层或脱落时，支架仅受到离层和脱落岩石自重压力作用，支架这时处于给定载状态。只有当上覆岩层下沉过程中受到采空区已冒落矸石或充填物阻挡时，支架的收缩变形才停止，这时支架处于给定变形状态。35、支架围岩相互作用原理：支架支护作用，支架的工作阻力，尤其是初撑力在一定程度上能有效地抑制直接顶板离层，控制围岩塑性区的再发展和围岩的持续变形，保持围岩稳定。围岩的自承能力，地下工程中围岩不仅是施载体，在一定条件下还是一种天然承载构件，上覆岩层的绝大部分重量完全是由自身承担的，因此合理的支架围岩相互作用关系是充分利用围岩的这种天然自承力和承载力。 1.伪顶-位于煤层之上，薄而软弱的岩层。直接顶-位于煤层或
23、伪顶之上一层或几层性质相近的岩层。 老顶-位于直接顶或煤层之上厚而坚硬的岩层（基本顶）。完全沿空掘巷-上区段采动影响稳后紧贴上区段废弃的巷道，在煤层边缘的媒体内重新掘进一条巷道。端面破碎度- 支架前梁端部到煤壁间顶板破碎程度。（端面破碎面积与梁端无支护面积之比）冲击地压-在高地应力条件下地下采掘过程中，硬脆性围岩因开挖卸荷，使巷道或回采工作面周边煤岩体由原来的三向应力转化为双向应力，使聚集在岩体中的高弹性应变能突然释放，因而使煤岩体被抛向采掘空间、伴随巨大声响、气浪等现象的一种动力失稳地质灾害。2简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用。岩石破碎用碎胀系数来表示，岩石破碎后体积膨胀，
24、碎胀性系数取决于岩石的破碎程度，排列状态。形成充满采空区所需直接顶厚度，越大，充满采空区直接顶的厚度就越小。3叙述回采工作面上覆岩层移动规律。（1）、岩层移动主要是研究开采后引起的地表变形破坏规律。（2）、煤层开采后形成采空区大多数为长方形，老顶岩层的破坏因长方形的角效应影响而呈椭圆形且比采空区面积要大。（3）、开采水平或近水平煤层时，移动盆地位于采空区正上方，而且盆地中心对应着采空区中心，中心点是垂直下落的。（4）、开采倾斜煤层时，最大下沉点发生在与煤层成垂直的采空区中心线上，移动方向是沿法线方向进行的。（5）、开采面积不够大，盆地呈尖底“碗状”，说明地表没有得到充分采动。随着开采宽度增加，
25、地表下沉将继续燃加。采空区面积相当大时，盆地形成平底“盆状”。盆地内最大下沉处不是一条线而是一个面。当采空区宽度导致地表最大下沉处由线变为面的临界值称为开采的临界宽度。5评价矿山压力显现程度的指标有哪些？怎样预测预报老顶的来压。指标：1、顶板下沉 S（mm）2、顶板下沉速度V（mm/h）3、支柱变形与折损4、顶板破碎度5、局部冒顶6、大面积冒顶7、煤壁片帮8、底臌9、支柱插入底板预测预报： 初次来压时矿压显现特点：1、来压前，顶板压力无明显增大；2、煤壁内支承压力增高煤壁片帮严重；3、顶板有板炮声响；4、顶板下沉速度急剧增加，由1mm/h 到 520mm/h；5、支柱载荷急剧增加；6、顶板出现
26、拉绺现象（直接顶沿煤壁切断）。8回采工作面支架与围岩相互作用原理根据围岩与支架相互作用的关系，支架的设计必须适应围岩条件，支架性能应尽可能设计成恒阻式，在支架受力的过程中应尽可能使其与顶板压力相一致。支架参数中最主要的是确定工作阻力与可压缩量。 对围岩来说，主要是考虑在各种支架反力作用下的顶板状态，由此引出评定围岩完整与否的质量标准问题。 9. 叙述巷道支架与围岩相互作用原理。(1)支撑力不可能完全限制围岩的位移（2）支撑力小到一定程度，围岩变形急剧增大，甚至破坏（3）不同特性支架，支护时间不同，支架承受的载荷不同（4）合理的支撑力应在支架围岩的“P-U”曲线的拐点附近10叙述影响采区巷道变形
27、与破坏因素 自然因素：（1）岩性与构造特征，（2）埋深，（3）煤层倾角，（4）地质构造，（5）水，（6）时间 开采技术：（1）受采动影响，（2）巷道保护，（3）巷道断面形状及支架架设时间13因采区巷道受采动影响采哪措施可保巷（1）将巷道布置在岩性好的岩层内（2）将巷道布置在应力降低区（3）对巷道进行卸压保护14巷道的支护方法有哪些，叙述采用锚杆和喷射混凝土支护的作用原理木支护、金属支架支护、锚杆支护、喷射混泥土支护、联合支护锚喷支护原理：悬吊作用、组合梁作用、锚杆契固作用、挤压加固拱作用喷射混泥土支护原理：加固与防风化作用、改善围岩应力状态作用、柔性支护结构作用16矿山压力常规观测的内容有哪些
28、，简述各项监测项目的观测方法。综采面：支架阻力、立柱缩量、顶底板移近量、顶底板破碎程度、单体面：支柱阻力、活柱缩量、顶底板下沉量及速度、超前巷道顶底板移近量及速度17矿山压力专项观测的内容有哪些，简述各项监测项目的观测方法。回采工序影响（回柱、放顶；放炮、采煤）、坚硬顶板老顶来压预测预报、底板比压测定、特种支架承载、上覆岩层变形和断裂18.无煤柱护巷的基本原理是什么?答：由于巷道前方分为卸载区、支承压力区和稳压区，卸载区载荷小，并且为了避免支承压力的作用，对巷道进行无煤柱护巷，就是把巷道布置在卸载区，这样顶板对巷道的压力小，支护也比较容易，主要无煤柱护巷的形式是沿空掘巷和沿空留巷两种。Make by：kudamonoTime at ：2010.12.20专心-专注-专业