矿山压力及其控制复习重点

1、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称为矿山压力。

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①一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；②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；③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；④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：①在双向等压应力场中，圆孔周边全处于压缩应力状态；②应力大小与弹性常数E、μ无关；③6t、6r的分布和角度无关，皆为主应力，即切向和径向平面均为主平面；④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；⑤其他各点的应力大小则与孔径有关；⑥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。

9、采场压力分区：减压区、增压区、稳压区、极限平衡区、弹性区。

10、关键层：将对采场上覆岩层局部或至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。

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1.3－1.5,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：①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。②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。③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。④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，①煤壁支撑影响区：水平移动较为剧烈，垂直位移甚微。②离层区：回采工作面推过钻孔4－8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。③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，①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1.3－1.5,重新压实后可降到1.03左右。②裂隙带：岩层破碎后岩块仍然排列整齐，碎胀系数较小。

③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：①工作面顶板急剧发生下沉；②工作面直接顶破碎甚至产生台阶状下沉；③煤壁内支承压力增大，煤帮变形与塌落；④老顶初次来压较突然，工作面易出现事故；⑤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：①采高与控顶距；②工作面推进速度；③开采深度；④煤层倾角；⑤分层开采。

20、支架初撑力：支柱对顶板的主动作用力称为支柱撑力，初撑力是支架支设时，将活柱长起，托住顶梁，利用升柱工具和锁紧装置使支柱对顶板产生的一个主动力。

21、工作阻力：支柱受顶板压力作用而反应出来的力称为支柱阻力又称为工作阻力，可分为始动阻力、初工作阻力、最大工作阻力三类。

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：①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；②在顶板局部冒顶情况下，可以考虑不勾顶；③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；③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：①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；②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；③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)：①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。②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。③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：①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；

②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；③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；④为煤矿绿色开采技术提供了新的理论平台。

28、关键层概念：对采场上覆岩层局部事直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层。

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。

31、巷道围岩变形规律围岩变形要经历五个阶段：巷道掘进影响阶段、掘进影响稳定阶段、采动影响阶段、彩动影响稳定阶段、干次采动影响阶段。

32、沿空留巷的顶板下沉规律：①采面前20－40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。②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10－20米处，上沉速度最大。③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。④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30－60.

33、巷道支架支护有理：①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。②巷道支架与围岩组成一个共同的承载体系。③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。④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：①当巷道顶板岩石与上覆岩层离层或脱落时，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。②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：①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。②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。