矿山压力与岩层控制最终复习题(修订版)

矿山压力与岩层控制

一、小题

1、莫尔-库伦理论认为岩石破坏实质是（剪切破坏）

2.目前的采空区处理方法主要有（全部垮落法、缓沉法、刀柱法、充填法）。

3.若支柱支设在非顶梁中心位置，此时支柱与顶梁在工作面的布置方式有（正悬臂、倒悬壁）。

4.根据顶板冒落面积来分，一般冒落事故分为（局部冒顶）和（大面积冒顶）

5.岩石的弹性变形特征常用（变形模量）和（泊松比）来表示

7、采场上覆岩层失稳形式有 （结构的变形失稳、结构的滑落失稳）

8、老顶初次来压步距（越大）工作面来压越剧烈

9、巷道矿压控制方法主要包括（巷道保护 巷道支护 巷道修护）

10、支柱的工作特性（急增阻式 微增阻式 恒阻式）

11、岩石的破坏机理 （拉伸破坏 剪切破坏）

12、根据破断的程度，回采面上覆岩层可分为（ 冒落带 裂隙带、弯曲下沉带）。

13、初撑力：支架架设时，将活柱升起，托住顶梁，利用缩柱工具和锁紧装置使支柱对顶板产生一个动力。这个最初形成的主动力称为支柱（初撑力）。

14、马克斯韦尔体由（胡克体和牛顿体）串联而成

15、（铰接岩块）假说对支架和围岩相互作用做了详细分析

1.6、采煤工作面支架的（初承力）应能保证直接顶与老顶之间不离层

17、根据围岩压力成因，围岩压力可分为（松动压力变形压力膨胀压力冲击和撞击围岩压力）。

18.根据冲击矿压发生的地点和位置不同，冲击地压可分为（工作面冲击地压）和（巷道冲击地压）

19、常用岩石强度理论主要有（莫尔、格里菲斯、摩尔库伦）

20、分析目前所用各种矿压控制方法，从对付矿压的原理来看有（泄压、让压、躲压、移压）。

21、软岩使用锚杆支护时，必须（？大家一定要努力把题背好了，争取全部通过）

22、对煤冲击倾向性评价主要采用煤的（冲击能量指数Ke、弹性能量指数Wet 、动态破坏时间Dt）。

23、（推跨性事故）是指因水平推力作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故。

1、岩石在三项等拉状态下应力圆

2、花岗岩埋深1km r=26kn/m3 0.25 花岗岩在自重作用下，垂直应力与水平应力大小 2600kn/m2 10400 kn/m2

3、工作面顶板的周期来压是由裂隙带岩层周期性失稳。

4、依据老顶压力显现程度，老顶分为不明显、明显、强烈、非常强烈。

5、采区巷道矿压显现最强烈阶段 二次采动影响阶段。

6、不等压应力场孔周边切向应力为最大应力，其最大应力集中系数为3 双向等压为2。

7、初次来压前工作面前方煤壁内支撑压力与平时比较大。

9、锚杆、锚索是加固围岩提高围岩自承力新型支护材料

10、破碎顶板易漏顶，不及时支护，工作面易发生局部冒顶。

11、劈裂实验得出的岩石强度表示岩石的抗拉强度远小于抗压强度。

12、支承压力比原岩应力大小不确定。

13、直接顶初次垮落后老顶会形成固支梁、简支梁。

14、（最大水平应力）理论认为锚杆作用是约束岩层剪切错动。

15、（钻孔卸压）属于降低应力集中程度防治冲击矿压

16、库伦-莫尔理论中破坏面与最大主应力夹角是

2 45

17、巷道顶压大小取决于（自然平衡拱的大小、形状）

19、缓倾斜煤层直接顶分类基本指标 28< <50 为（非常稳定）顶板

25、缓倾斜煤层直接顶分类基本指标8< <18 为(中稳)顶板

20、为巷道受压收缩预留备用断面的方法所利用的矿压及其控制原理是（让压原理）

21、在前后两回采空间影响条件下，中间巷道所在地点应力集中系数是(5-7)

22、局部充填法适用于坚硬且不易垮落的(薄煤层)中

23、支柱与顶梁搭配时,支柱在顶梁上合理位置位于梁长 (11 ) 23

24、垮落带的岩层，在初次来压后，会在采矿区以(松散)状态出现

二、简答 论述（黑体字为论述题）

1.什么叫岩石的碎胀性?研究它有何意义?

1岩石的碎胀性是指岩石破碎后的体积增大的性质2当顶板垮落到一定高度,就可以完全充填采空区,其上覆岩层的活动对工作面就没有明显的动压影响了,因此碎胀性对工作面顶板管理有重要意义

2何谓围岩的极限平衡,极限平衡区范围的大小与什么因素有关?

1在开掘巷道后,一般巷道周边的岩块是处于单轴压缩状态,巷道周边岩块在垂直应力的作用下,就要发生破坏,随着向岩体内部发展,岩块逐渐变为三向应力状态,其抗压强度逐渐增加,在某一半径为R的范围内岩块的应力圆和其强度包络线相切,这一范围内的岩块受力状态叫做极限平衡状态.2权衡平衡区的大小主要与巷道距地表的深度,巷道尺寸及围岩的力学性质等有关

3.试述P△L曲线的性质

(1)“P-ΔL”曲线是支架的工作阻力P对顶板下沉量ΔL的影响程度曲线，它反映了支架和围岩之间的相互作用关系；(2)根据实际的“P-ΔL”曲线可知，支架的工作阻力对顶板下沉量是有一定限度的，支架的工作阻力较小时，增加支架的工作阻力可以明显地减少顶板下沉量，当支架工作阻力达到一定程度以后，再增加支架的工作阻力对顶板下沉量的影响就比较小了；(3)这也说明了采场支架的工作阻力并不能改变上覆岩层的总体活动规律。

4煤矿绿色开采技术体系包括哪些？

1)保水开采；(2)煤与煤层气共采；(3)条带与充填开采、离层注浆减沉；(4)煤巷支护部分矸石井下处理；(5)煤炭地下气化。

5.原岩应力分布的主要规律有哪些？

（1）顶板下沉速度急剧增加，顶板下沉量变大；（2）支柱所受的载荷普遍增加；（3）可能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象；（4）如支柱参数选择不合适或者单体支柱稳定性较差，可能导致局部冒顶、甚至顶板沿工作面切落等事故。

6.试分析老顶达到极限跨距时，以剪切断裂为主还是弯曲断裂为主？

1 在同样条件下，由简支梁计算所得的极限跨距比固定梁计算所得的小2在一般情况下，由于弯矩形成的极限跨距要比剪切应力形成的极限跨距小，因此常常按弯矩来计算极限跨距，即以弯曲断裂为主。

7.简述周期来压的表现形式。

1）顶板下沉速度急剧增加，顶板下沉量变大；（2）支柱所受的载荷普遍增加；（3）可能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象；（4）如支柱参数选择不合适或者单体支柱稳定性较差，可能导致局部冒顶、甚至顶板沿工作面切落等事故。

8.简述巷道围岩控制应遵循的基本原则

（1）时间原则；（2）充分利用围岩自承能力原则；（3）“支护-围岩”一体化原则；（4）设计、施工、监测一体化原则。

9.影响采区巷道变形与破坏的因素有哪些？

自然因素：（1）岩体性质及构造特征；（2）开采深度；（3）煤层倾角；（4）地质构造因素；（5）水的影响；

（6）时间因素的影响。开采技术因素：（1）巷道与开采工作的关系；（2）巷道的保护方法；（3）巷道本身采用的支架类型和支护方式；（4）掘进方式。

10.什么是蠕变？蠕变三阶段指什么？

1即在应力大小和方向不变的条件下，随着时间的延长，应变不断增加的现象

2.三阶段：初始 等速 加速

11.如何理解矿山压力和矿山压力显现的关系？

（1）矿山压力和矿山压力显现是两个不同的概念，两者具有因果关系；（2）后者是由前者引起的，没有前者就没有后者；（3）有些矿山压力显现的大小直接由矿山压力引起，而有的矿山压力显现虽然也是由矿山压力引起的，但它们还要受其他因素的影响。（4）然而，矿山压力大，矿山压力显现不一定强烈；矿山压力显现强烈的部位不一定是矿山压力高峰的位置。

12.回采工作面前后的支撑压力是如何区分的？

第一种分法：分为（1）应力降低区（减压区）、（2）应力增高区（增压区）和（3）应力不变区（稳压区）；第二种分法：在工作面前方支承压力的峰值到煤壁为（4）极限平衡区，向煤体内则为（5）弹性区。

13. 直接顶的完整程度取决于哪几个因素？

（1）一个是岩层自身的力学性质，（2）另一个则是直接顶岩层内由各种原因形成的层理、节理、裂隙的发育

情况。

14.回采工作面的支架与围岩相互作用特点是什么？

（1）支架与围岩是相互作用的一对力；（2） 支架受力的大小及其在回采工作面上分布的规律与支架的性能有关；（3）支架的结构和尺寸对顶板压力有一定的影响。

15.简述采区巷道巷旁支护常用的类型？

（1）木垛、（2）密集支柱、（3）矸石带、（4）人工砌块巷旁支护带、（5）刚性充填带。

16.什么是顶板大面积来压，其防治措施包括那几个方面？

（1）顶板大面积来压主要是由于坚硬顶板条件下，下方煤体被采空的面积超过一定的极限值，引起顶板大面积冒落而造成的剧烈动压现象。顶板大面积来压的防治措施：（2）顶板高压注水；（3）强制放顶；（4）改变采空区处理和管理方式；（5）采用“堵”和“泄”预防暴风。

17.简述减压区的形成及其实际意义？

当在岩体内开掘了巷道或者回采工作面后，巷道或回采工作面周围岩体中必然要产生应力重新 分布，在巷道两侧形成2~3倍原始应力的集中应力，再工作面前方煤壁上形成4~5倍以上原始英里的集中应力。在这样大的垂直应力作用下巷道周围岩体或工作面前煤壁必然产生破坏。从而使围岩的支撑粒降低，集中的支承压力就要向岩体内部转移。由于深部岩体处于三向应力状态，其强度逐渐增加，直到某一半径处岩体的强度等于或大于集中应力时为止。这样就在巷道或采场周围的岩体中形成了减压区。

由于巷道或采场周围岩体中存在减压区，使巷道或采场内支架免受高应力的作用，因此，采用支撑能力较小的支架就可能较好的维护这些开采空间，从而降低支架的支护费用。

18.采空区处理方法有哪几种？对于对于难冒落并易发生大面来压的顶板，采空区应采取什么处理方法？

（1）采空区处理方法主要有全部垮落法、煤柱支撑法、充填法、缓慢下沉法四种，（2）对于难冒落并易

发生大面来压的顶板，可采用煤柱支撑法和充填法来加以控制

19. 衡量矿山压力显现的指标主要有哪些？

（1）顶板下沉量；（2）顶板下沉速度；（3）支柱变形于折损；（4）顶板破碎情况；（5）局部冒顶；（6）工作面顶板沿煤壁切落；（7）其他：煤壁片帮，支柱插入底板，底鼓。

20.目前使用的支柱的工作特性有哪几种？

（1）急增阻式、（2）微增阻式、（3）恒阻式。

21. 以受到相邻区段回采影响的工作面回风巷为例，围岩变形要经历五个阶段？

（1）巷道掘进影响阶段；（2）掘进影响稳定阶段；（3）采动影响阶段；（4）采动影响稳定阶段；（5）二次采动影响阶段。

22. 巷道围岩注浆加固技术的机理主要包括哪几方面？

（1）提高岩体强度、（2）形成承载结构、（3）改善围岩赋存环境三个方面。

23.煤矿冒顶事故是如何分类的？

（1）按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类；（2）发生冒顶事故的力学原因进行分类，可将顶板事故分为压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮型冒顶三类。

24.老顶的稳定性对工作面的支护原理有何影响？

老顶的稳定性对直顶的稳定性有着直接影响而且对支架的支护强度、支架可缩量及采空区处理方法的选择都有决定性作用和影响。坚硬的老顶其周期来压步距较长来压强度较大要求支架具有较大的支护强度才能保证工作面安全。在采用垮落法

处理采空区的情况下对于周期来压比较强烈的顶板其下沉量将会增大所以要求支架应有较大的可缩性。

25.什么是弹性应变能？它由哪两部分组成？

（1）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称为弹性应变能；（2）由体变弹性能和形变弹性能两部分构成。

26.采场上覆岩层结构失稳的基本形式有哪些？

（1）结构的滑落失稳；（2）结构的变形失稳。

27. 老顶初次来压时，回采工作面应采取哪些措施？

（1）掌握该煤层老顶的初次来压规律和初次来压步距的大小，做好提前预报工作，以便事先做好防范准备；

（2）初次来压前注意工作面支架质量，加强工作面支架对顶板的支护能力，如在靠采空区一侧增设密集支柱，适当扩大控顶距等；（3）加强支架的稳定性，在靠近采空区一侧增设一梁三柱的斜撑支架，在工作面内增设木垛等特种支架

28. 新奥法施工技术的基本原理是什么？

（1）充分利用或发挥围岩的自承能力；（2）增强围岩的强度，均衡围岩应力的分布，并允许围岩有一定程度的变形，以减小对支护的围岩压力；（3）利用现场的监测进行反馈施工。因此，新奥法技术认为支护体系中岩体是主要承载单元，在技术和经济上都是合理的。

29. 简述岩层移动引起的采动损害。

（1）形成矿山压力显现；（2）采动引起岩层内裂隙的发展，引起周围煤体中的水和瓦斯的流动，导致井下瓦斯事故与突水事故，需对此进行控制和利用；（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷，导致农田、建筑设施的毁坏，当地面潜水位较高时，地表沉陷盆地内大量积水，农田无法耕种，村庄被迫搬迁，引发一系列环境、经济、社会问题。

30.根据冲击的显现程度不同，冲击地压如何分类，各分类特点是什么？

可分为四类。 1弹射：一些单个碎块从处于应力状态下的煤或岩体上射落并伴有强烈声响。2矿震：它是煤岩内部的冲击矿压，即深部的煤或岩体发生破坏，但煤岩并不向已采空间抛出，只有片帮或塌落现象，但煤或岩体发生震动伴有巨大声响。3弱冲击：煤或岩石向已采空间抛出，但破坏性不大，对机器设备没有损坏，围岩发生震动，一般震级在2.2级以下，伴有很大声响，产生煤尘，可能有大量瓦斯产生。4强冲击：部分煤或岩体极具破坏，大量向已采空间抛出，出现支架折损，设备移动和围岩震动，震级在2.3级以上并伴有巨大声响，形成大量煤尘和冲击波。

31.试分析开采深度对矿压及其显现的影响？

(1)开采深度对矿山压力具有绝对的影响，随着开采深度的增加，矿山压力增大；(2)开采深度增加，巷道矿压显现可能比较明显，如松软岩层，巷道围岩的“挤、压、鼓”现象更为严重；(3)有冲击矿压危险的矿井，随着深度的增加，发生冲击的强度和次数明显增加；(4)开采深度对采场顶板压力的影响并不突出，因而对矿山压力显现的影响也不明显，尤其是对顶板下沉量的影响；(5)随着开采深度增加，导致煤壁片帮及底鼓的几率增加，可能导致支架载荷增加。

32.试分析回采平巷在采动影响带的前影响区和后影响区内，其矿压显现特点和机理有何不同？

前影响区的变形较小，由每天几毫米至十几毫米，其移近量所占比值为0.1-0.15

而后影响区的变形较大，一般20-30毫米，多数情况达40-60毫米，其移近量所占比值为0.5-0.6

两者的机理也不同，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于工作面超前采动支撑压力作用引起塑性区显著扩大，围岩变形急剧增加，而工作面后方采动影响带内巷道围岩的强烈变形，移动和破坏是由航道上方和采空区一侧顶板弯曲下沉和显著运动引起的。

33、试绘图说明工作面前后支承压力的三个分区？

其分为应力降低区b(减压区)、应力增高区a(增压区)及应力不变区c(稳压区)。在工作面前方支承压力的峰值到煤壁为极限平衡区，向煤体内则为弹性区。

三、计算题

1、某回采工作面顶板的最大控顶距为5m，根据实测得到在最大控顶距处的顶板下沉量为340mm，若将最大控顶距缩小到3m，在最大控顶距处的顶板下沉量是多少？

答：在一般情况下，回采工作面的顶板下沉量可用公式SL mL进行计算。由于在同一个工作面只改变了控顶距L，而顶板条件、煤层采高均相同，即 和m相同。所以，在两种情况下顶板下沉量和工作面顶板的控顶距L成正比，即：L1:L2 SL1:SL2，得：

SL2

代入数据可得最大控顶距为3m的顶板下沉量： L2 SL1L2

SL2

2、某回采工作面煤层采高m＝3m，直接顶为粘土页岩，其总厚度∑h＝8m，直接顶的破碎膨胀系数Kp＝1.4，试问直接顶冒落后，破碎矸石最上部距老顶岩层距离是多少？

3、某采面直接顶冒落不能充满采空区，老顶岩层厚度h＝3m，容重v=24.5kN/ m3，初次来压前老顶跨距L=20m，此老顶已离层，试问此时老顶中的最大拉应力发生在何处，数值是多少？

L2 SL13 340 204mmL25

4、某采面煤层采高m＝2m，煤层倾角 20，v=24.5kN/m 3，顶板的破碎膨胀系数Kp＝1.4，顶板控顶距和悬顶距相等L=R，试估算回采面支架支护强度为多少？

5、岩层平均密度v=25kN/m3，泊松比 0.2，弹性模量E=2.5MPa, 单向抗压强度Rc=300MPa，应力状态系数K。=2，应力集中系数K=2，求煤层发生冲击矿压的临界深度.

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