矿山压力及其控制
●矿山压力及其控制
●第一节上煤层围岩分类
●第二节工作面矿山压力的显现影响
●第三节工作面支架的结构、性能和选择
●复习思考题
第一节煤层围岩分类
●围岩的性质，尤其是它的力学性质对采掘工作面的压力显现影响最大。
●岩石通常为脆性体，有些为弹塑性体，它的力学性质表现为：
●σ压＞σ剪＞σ弯＞σ拉
●抗拉强度远小于抗压强度，一般抗拉强度只有其抗压强度的
● 1/15～1/20
●岩石破碎通常表现为拉性；有时也表现为剪性，如弹塑性岩石。
●由于岩石为非均质体，组成的成分又不同，再加原生和次生的影响，从而形成了它的复
杂的力学性质—异向性。例如，岩层中具有层理、节理等弱面，沿这些弱面方向的岩石抗拉强度，远小于其它方向的抗拉强度，有些甚至完全失去抗拉能力。又如虽属同种岩石，由于构造裂隙影响，它们的力学性质，往往相差很大。
第一节煤层围岩分类
●对采煤工作面影响最大的围岩是煤层顶部岩层。因此，通常在研究煤层围岩性质时，重
点研究煤层顶板性质，至于煤层底部岩层，只有在急倾斜煤层开采时，才具有实际意义。
●根据我国岩层的实际情况，一般把直接顶分为三类：
●一类直接顶（不稳定）——回采时不及时支护，很易造成局部冒顶，如页岩、煤皮、
再生顶板等；
●二类直接顶（中等稳定）——顶板虽有裂隙，但仍比较完整，如砂质页岩；
●三类直接顶（稳定）——顶板允许悬露较大面积而不垮落，直接顶完整，如砂岩或
坚硬的砂质页岩。
第一节煤层围岩分类
●基本顶（老顶）分类尚无统一规定，现根据基本顶对工作面的压力（初次和周期来压）
及初次来压的步距，把老顶分为四类介绍如下：
●Ⅰ类基本顶——初次和周期来压不明显，来压时缓和无冲击。来压的大小相当于或
小于6～8倍采高的顶板岩层重量。初次来压步距大于25m。
●Ⅱ类基本顶——初次和周期来压很明显，来压的大小相当于8～12倍采高的顶板岩
层重量。初次来压步距大于25m～50m。
●Ⅲ类基本顶——初次和周期来压强烈，来压的大小相当于12～14倍采高的顶板岩
层重量。初次来压步距大于25m～50m。
●Ⅳ类基本顶——平时顶板无压力，采空区悬露面积达几千甚至上万m2不垮落，初
次和周期来压时，顶板垮落常形成狂风、巨响。初次来压步距大于50m，甚至可达
100m～150m。这种顶板多为极坚硬的厚砂岩或砾岩。
幻灯片6
第二节工作面矿山压力的显现规律
●一、支承压力
●（一）支承压力的形成
●当煤体未采动前，煤体内的应力处于平衡状态，煤体上所受的力为上覆岩层的重力
γH（γ—岩层的容重，t/m3；H—煤层距地面的深度，m）。
●当在煤体内开掘切眼后，破坏了应力的平衡状态，引起应力重新分布。这时在切割
眼上部顶板内形成了自然平衡“压力拱”。切眼上部岩体重量Q由两侧煤壁平均分
担。因此，在切割眼两帮煤体中，产生了应力集中现象，这种集中应力称为支撑压
力。它的大小为原始应力γH的1.25～2.5倍，最大值可为原始应力的2～4倍或
更大。
幻灯片7
第二节工作面矿山压力的显现规律
煤体内开掘切割眼后应力重新分布
a—切眼宽度；Q—切眼上部岩体重量；H—煤层距地面深度；γ—上覆岩层的容重
幻灯片8
第二节工作面矿山压力的显现规律
●由于“压力拱”的存在，切割眼处于减压状态。随着工作面推进，切割眼扩大了，“压
力拱”破坏而消失，在工作面前方的煤体中，同样产生支承压力带，其范围自工作面前方2m～3m起直至10m～45m，有时可达近100m，最大支承压力区，约距煤壁5m～15m 左右；在工作面后方，当采空区充填物压实到一定程度后，也产生支承压力带。前后两个支承压力带，随工作面推进而移动，即移动支撑压力。
工作面围岩应力分布
a—增压区；b—减压区；c—稳压区
第二节工作面矿山压力的显现规律
●从图看出，由于采动影响的结果，在工作面前方煤体中和工作面后方的采空区内，根据
压力分布不同可分为三个区：
●a——增压（支承压力）区，它的应力大于原始应力；
●b——减压区，它的应力小于原始应力；
●c——稳压区，它的应力等于原始应力。
●在采煤工作面上下两端的区段煤柱内，也由于采煤和掘进区段平巷而形成支承压力，它
的分布特征和工作面前方的支承压力基本相同。当采煤工作面推进较长距离后，区段煤柱内的支承压力，可随顶板垮落而逐渐消失。
第二节工作面矿山压力的显现规律
●（二）影响支承压力大小、分布的因素
●支承压力的大小及其分布与顶板悬露的面积和时间、开采深度、采空区充填程度、
顶底板岩性、煤质软硬有关。
●采空区顶板悬露面积越大，时间越长，顶板压力就越大，而支承压力的分布范围和
集中程度越大。
●开采深度越大，悬露顶板的重量越大，支承压力也越大。
●采空区充填程度越密实，煤壁内支承压力越小。例如采用全部充填时，上部顶板下
沉后，很快就会被充填物支撑，这时悬露顶板岩层的重量转移到周围煤体上的压力
就小。因此，采用全部充填法处理采空区比采用全部垮落法处理采空区时，煤壁内
的支承压力分布范围和大小要小得多。
幻灯片11
第二节工作面矿山压力的显现规律
●顶板岩层越坚硬，顶板压力分布越均匀，支承压力的集中程度就比较小。例如，砂岩顶
板，支承压力的影响范围可达到工作面前方100m左右；泥质页岩顶板，支承压力的影响范围不到30m～40m。若顶板的裂隙发育，则支承压力比较集中，影响范围也较小。
●底板岩层坚硬，支承压力影响范围大，但集中程度小。
●煤质坚硬，支承压力比较集中，影响范围较小；反之，煤质松软，变形和破坏程度越大，
则支承压力分布范围越大，集中程度越低。
第二节工作面矿山压力的显现规律
●（三）支承压力显现规律
●由于支承压力的作用，可导致顶板预先下沉、煤壁破碎片帮、产生冲击地压、煤和
沼气突出等现象。
●在支承压力的作用下，工作面前方尚未悬露的顶板，已经开始下沉。一些实际资料
表明，顶板下沉量可达15mm～60mm，甚至达100mm。当顶板比较坚硬，煤层较厚或
较软时，顶板下沉量较大。
●由于顶板预先下沉，可能产生裂隙，因而增加了工作面和工作面前方区段平巷的压
力。为了防止区段平巷的支架压坏，事先必须采取措施，如增设抬棚、斜撑支架等。
●工作面的煤壁，在支承压力作用下，产生变形破坏，导致煤壁破碎片帮成斜面；破
碎范围与煤质硬度和支承压力大小有关，一般为1m～3m；工作面前方煤壁内支承
压力的峰值，向煤壁内转移，增压区（支承压力区）斜向煤壁里面；减压区扩大；
稳压区向煤壁里面转移。
第二节工作面矿山压力的显现规律
●煤层压碎，虽增加了片帮的机会，对安全不利，但可减轻落煤工作，浅截式采煤机就是
采落压碎范围内的煤，因而破落煤时阻力小。
●当顶、底板均为厚而坚硬的岩层，煤质很坚硬；开采深度又较大；形成很大的支承压力
时，就可能产生冲击地压。冲击地压是矿山压力显现中最猛烈的形式。冲击地压是煤和岩层在矿压作用下，急剧地破碎和被抛出的现象。在我国煤矿里，常常听到煤层内轰鸣声，有时可能发生煤被压出或顶板下沉及断裂现象，这些都是轻微冲击地压的显现。大规模的冲击地压发生时，可能抛出大量碎煤、冲倒支架、压垮煤柱、顶板大量垮落，造成暴风袭击或巨大震动，有时还会波及地面，甚至影响范围达几公里。
第二节工作面矿山压力的显现规律
●冲击地压在煤矿中经常会遇到，尤其是随开采深度的增加，更会频繁出现。为了避免冲
击地压发生而造成重大事故，必须降低支承压力的集中程度，例如采用充填法处理采空区；采空区内不留煤柱；避免两上工作面相向回采，以防止形成支承压力的重叠。
●支承压力集中程度高，不仅可能产生煤层突出，还可能伴随大量沼气突出，造成煤和沼
气突出事故。
●综上所述，生产中必须重视支承压力的作用和影响，在开采自然条件不能改变的情况下，
从开采技术上，应尽量设法减轻支承压力集中程度，除上述措施外，还可采取加快工作面推进速度，减少顶板悬露时间；缩小控顶距，减小支承压力。
第二节工作面矿山压力的显现规律
●二、工作面初次来压
●当工作面从切割眼向前推进，顶板悬露面积随之扩大，直接顶垮落充填采空区，基
本顶仍完整地支承在两帮煤壁上，形成双支板梁构件。当板梁垮度随着工作面推进
增大到一定的范围，由于基本顶的自重和上覆岩层的作用下，使基本顶断裂垮落。
这时，工作面已不再处于基本顶掩护之下，顶板迅速下沉而破碎，通常把基本顶第
一次大面积垮落称为初次垮落。由于基本顶初次垮落，使工作面压力增大，故称为
初次来压。初次来压对工作面影响一般持续2d～3d。基本顶初次垮落时，工作面
距切割煤壁的距离L1称为初次垮落步距或初次来压步距。L1值与基本顶岩性、厚
度以及地质构造等因素有关，一般为20m～35m，少数达50m～70m。
第二节工作面矿山压力的显现规律
●初次来压的特点是：
●工作面顶板下沉量和下沉速度急增，甚至出现台阶式下沉；顶板破碎；甚至出现也
煤壁平行的裂隙，有时发出巨大的断裂声；支架受力增加，采空区掉块；煤壁严重
片帮。
●初次来压时，工作面要采取措施，如沿放顶线加强支护（增设排柱、木垛、斜撑、抬棚）、
强制放落顶板等。
基本顶初次垮落
L1--初次垮落步距
第二节工作面矿山压力的显现规律
●三、周期来压
●基本顶初次垮落后，工作面暂时免除了基本顶下沉的影响，支架受力减轻，基本顶
由双支板梁变为悬臂梁。上覆岩层的重量主要由基本老顶悬臂梁直接传给煤壁，部
分由垮落的矸石承担。
图11—4 基本顶周期垮落（来压）示意图
L2--周期垮落步距；h—直接顶厚度；m—煤层厚度
第二节工作面矿山压力的显现规律
●当工作面推进到一定的距离，基本顶悬臂在自重和上覆岩层的作用下，又会产生断裂垮
落，这时同样会给工作面带来增压现象。当工作面再继续推进，这部分垮落的基本顶被甩入采空区，工作面又处于基本顶悬梁掩护之下，恢复到前述的状态。继工作面的推进，基本顶的垮落与工作面增压现象重复出现。这种垮落与来压随工作面推进而周期性的出现，称为基本顶周期垮落和周期来压。两次周期来压之间的距离称为周期垮落（来压）步距。周期垮落步距同样与基本顶岩性有关，一般为6m～30m，多数为10m～15m。
第二节工作面矿山压力的显现规律
●由于周期来压前，基本顶呈悬梁状态，而初次来压前，基本顶呈双支板梁状态。因此，
在工作面内，周期来压步距小于初次来压步距，它们的关系大致为：
● L2=（1/2～1/4）L1
●周期来压特点与初次来压类似。
●四、顶板下沉
●在工作面推进过程中，采空区不断扩大，上覆岩层移动下沉而破坏，根据破坏的特征，
上覆岩层沿竖直方向自下而上可分为三带：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。在这三带中，冒落带和裂隙带直接关系到工作面的顶板管理，弯曲下沉带对工作面没有多大影响。
第二节工作面矿山压力的显现规律
●（一）冒落带
●易冒落的直接顶，不规则垮落，碎胀的岩块将填满采空区，形成冒落带，支撑老顶。当
松软岩层很厚时，冒落的高度可视为直接顶的厚度。当直接顶厚度不大，冒落的岩块填不满采空区，老顶悬空，这种情况下，老顶也将发生部分垮落，使工作面压力增加。
图11—5岩层移动推测图
(a)岩层内部破坏推测图；(b)裂隙带岩层移动曲线；（c）沿工作面推进方向的分区
1—冒落带；2—裂隙带；3—弯曲下沉带
第二节工作面矿山压力的显现规律
●根据采高（煤层厚度）M，可按下式估算直接顶的冒落厚度：
● h =
●式中
●h—直接顶的冒落厚度（m）；
●M—采高（煤层高度）（m）；
●k—顶板岩层碎胀系数（一般为1.3～1.5）。
m
k
1
幻灯片22
第二节工作面矿山压力的显现规律
●（二）裂隙带
●位于冒落带之上的老顶岩层，总是一端支承在煤壁上，另一端支承在采空区的碎石充填
堆上。在上覆岩层的压力作用下，冒落的岩块逐渐压实。因此，上覆岩层也随之逐步弯曲下沉，成段拆断或产生许多裂隙，但不冒落仍整齐排列，形成裂隙带。其厚度根据实测一般为采高（煤层厚度）的7～17倍左右。
●由于裂隙带内岩层的性质和厚度不一致，所以各层的弯曲下沉量不同，这样必然产生离
层现象。如直接顶比较厚，没有全部跨落，而直接顶的强度一般又小于老顶强度，因此，在直接顶与老顶之间也会产生离层。
●离层现象，往往可能产生冲击地压，引起工作面切顶、折断支架，造成重大事故。
●裂隙带岩层在水平方向上又可划分为三个区
幻灯片23
第二节工作面矿山压力的显现规律
●A区：从工作面前方30、40 m开始到工作面后方2~4m，该区内顶板变形特点是水平位
移剧烈，垂直位移微小，甚至有些情况下，顶板还会有上升现象。显然是由于工作面煤壁支撑使顶板呈张拉变形的结果，所以称煤壁支撑区。
●B区：从工作面后方2~4m至30 m左右，顶板剧烈下沉破断，且各岩层下沉速度由下向
上逐渐减小，层与层之间产生离层，称为离层区。
●C区：工作面后方30 m以远，已断裂的岩块又重新受到采空区冒落矸石的支撑，由下
向上各岩层的下沉速度逐渐增大，层间进人相互压实的过程称重新压实区。
幻灯片24
第二节工作面矿山压力的显现规律
●由此可见，A区和C区的岩层分别为煤壁（刚性体）和矸石（柔性体）所支撑，B区的
岩层则离层悬空，说明工作面的覆岩中存在着某种“结构”使之实现平衡，而工作面在这种“结构”保护下完成采煤作业过程。
●工作面支架的任务，就是有效地控制矿山压力并尽可能使其上覆岩层不离层，尤其是直
接顶不离层。为此，要求支架有足够的支撑力（工作阻力）和一定的可缩性。支撑力大，可减少上覆岩层下沉量，从而减少离层的可能性，但是支撑力再大，也不可能避免上履岩层的挠曲下沉。因此，要求支架有一定的可缩量，否则支架会被压断。
●为避免支架折断而产生离层，要求支架可缩量与顶板下沉量一致。
●(三)弯曲下沉带
●裂隙带上方直到地表的岩层为弯曲下沉带，这部分岩层不产生裂隙或仅产生极微小的裂
隙，并在采空区上方的地面形成一个比开采范围大的空间。
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第三节工作面支架的结构、性能和选择
●为了保证回采空间的安全，对工作面显现的矿山压力，必须有效地控制。工作面支架就
是控制矿压的一种结构物。
●按支架的组合形式，工作面支架可分为两类：
●单体支架和液压自移式支架。
●一、单体支架
●单体支架是指，由单体支柱与横梁或柱帽组成的支架。前者称为悬臂支架或棚子支架；
后者称为带帽顶柱（点柱）。常用的支柱有：木支柱、刚性金属支柱、摩擦式金属支柱、液压支柱。常用的横（顶）梁有：木顶梁和金属顶梁。
幻灯片26
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●木支柱的工作性能差、利用率低、消耗量大、且资源有限，因此使用很少。
●刚性金属支柱是由钢管或钢轨加工制成，本身无缩性，工作时顶部的木质柱帽，具有较
小的可缩性。一般只适用于极薄煤层，或顶板下沉量极小且煤层厚度变化不大的薄煤层。
●摩擦式金属支柱有两种：急增阻式的HZJA型；微增阻式HZWA型。
幻灯片27
第三节工作面支架的结构、性能和选择
HZJA
1--柱体；2--活柱；3--顶盖4--锁箍
5--水平楔；6--底座
HZJA-1000型支柱工作特性曲线
1—实验室测定结果；22727—井下测定结果
幻灯片28
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●液压支柱是利用高压油或乳化液来升柱支撑顶板。高压油（乳化液）由外部泵站供给，
也可把油事先注入支柱内，再靠支柱本身内的油泵加压为高压油。前者称为外注式支柱；
后者称为内注式支柱。
HZWA型金属支柱特性曲线
ΔL1—自动夹紧时的可缩量；ΔL2—最大工作阻力时的可缩量；P0′—初撑力；P0—始动
阻力；P1—初始工作阻力；P2—最大工作阻力
幻灯片29
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●升柱架设支柱时，液压支柱的初撑力可达7t～11t。当顶板下沉压缩下沿腔内的油时，
支柱的工作阻力急增到额定工作阻力，此时，支柱有微小的压缩，如顶板继续下沉。当下油腔内的油压大于支柱的额定工作阻力时，安全阀打开，油外泄。活柱下缩。工作阻力略有下降，油压也随之下降，安全阀又重新交替启闭。这样，保证支柱工作阻力基本恒定，同时又能随顶板下沉而下缩，这种支柱又称为恒阻式支柱，它的特性曲线如图所示。
幻灯片30
单体液压支柱的工作特性曲线
P0—初撑力；P1—工作阻力；ΔLY —增阻期下缩量
外注式单体液压支柱图
1—顶盖；2—三用阀；3—活柱体；4—油缸；5—复位弹簧6—活塞；7—底座；8—卸载手把；9--注液枪；10—泵站供液；11—注液时操纵手把方向；12--卸载时动作方向
HDJA型金属顶梁
1—接头；2—梁体；3—耳子；4—销子；5—调角楔
幻灯片31
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●单体液压支柱适用于倾角小于25°的缓斜或近水平煤层，当采取可靠的安全措施时，
可在25～35°的倾斜煤层中使用，也可用煤层底板比较坚硬，抗压强度一般应大于20MPa的非炮采工作面。
●单体液压支柱应与铰接顶梁配套使用，不能与木顶梁配套使用。
●顶梁中使用最多的是金属铰接顶梁。顶梁一般利用15kg/m，18kg/m，24kg/m的矿用钢
轨制成。
幻灯片32
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●二、自移式液压支架（液压支架）
●为了解决支护与落煤不相适应的情况，必须实行支护工作机械化。自移式液压支架就
是一种维护回采空间的机械化支护设备。它以高压液体为动力，使支护顶板、移架、切顶、推移输送机等工序一起完成。
●实践表明：液压支架具有支护性能好、强度高、移设速度快、安全可靠等优点。它与
可弯曲输送机和采煤机为配合使用，就组成了回采工作面的综合机械化设备，实现了综合机械化采煤。
●目前国产的液压支架类型有：BZZC型、TZ型、WKM—400型、DM—400型、ZYZ型、ZY
型等。
●按液压支架与围岩的相互作用，可分为：支撑式、掩护式、支撑掩护式三种。
幻灯片33
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●（一）支撑式液压支架
●这种液压支架是最早的一种类型，应用仍较广泛。按其构造与动作的不同，有垛式
和节式两种。
●垛式液压支架的外形和作用好象木垛一样，矿称为垛式液压支架。它由顶梁1、立
柱2、挡矸帘3、底座箱4、推移千斤顶5、操作控制装置等组成。
●垛式液压支架工作阻力大，侧向稳定性和切顶性能好，工作空间较大，易满足通风
要求；但由于顶梁比较宽长，移加时顶板悬露面积较大，在直接顶破碎的条件下使
用是困难的。
●节式液压支架由前后立柱、顶梁、底座组成一个框节。通常由两个框节组成一架节
式支架，有时也可由三节或更多框节组成，故称为节式液压支架。各框节之间有一
定的连接，移架时，主、副架互为支点，交错前移。与垛式比较，结构较灵巧、重
量较轻、移架时顶板悬露面积较小、对顶板适应性较好；但结构复杂、稳定性差、维护费高。一般适用于中硬或较松软的顶板，厚度为0.6m～3.2m的煤层。
幻灯片34
图11—13 垛式液压支架
1—顶梁；2—前梁；3—立柱；4—控制阀；5—推移装置；6—底座
图11—14 节式液压支架
1—前梁；2—立柱；3—底座；4—千斤顶；5—阀座；6—弹簧钢带
幻灯片35
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●（二）掩护式液压支架
●这种支架一般由顶梁、掩护梁、底座、立柱、连杆、推移和操纵装置等组成。这种
支架的顶梁较短，掩护梁较长，其上、下端分别与顶梁和底座铰接，而立柱一般是
支承在掩护梁与底座之间，承受掩护梁上的矸石，故称为掩护式支架。
●这种支架防护性能好，尤其是破碎顶板情况下更为突出。但支撑力较小；切顶性能
较差；工作空间较小，不利于操作和通风。
●（三）支撑掩护式液压支架
●实质上就是支撑式和掩护式的组合型支架。这以支撑为主，同时又有掩护作用，故
称为支撑掩护式支架。它由较长的顶梁、较短的掩护梁、四根立柱组成。
幻灯片36
1—掩护梁；2—顶梁；3—立柱；4—侧护板；5—连杆；6—推移千斤顶；7—底座
图11—16 支撑掩护式液压支架
1、2—护帮装置；3—前梁；4—顶梁；5、6—立柱；7—掩护梁；8、9—连杆；10—底座；
11—推移装置
幻灯片37
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●（四）液压支架的选型
●影响液压支架选型的主要因素是：地质条件（顶板的稳定性、岩性、厚度）；底板的稳
定性；煤的厚度（采高）、倾角、地质构造、沼气含量和技术经济条件。
●如顶板不稳定，起伏不平，支架的整体顶梁不能有效地支撑顶板，这时就应选用铰接顶
梁支架。
●根据顶板岩性的不同，可采用支撑式、掩护式、支撑掩护式。
●因为支架主要是支撑直接顶的重量，所以支架的工作阻力，决定于直接顶的岩性、厚度
（重量）。因此，一般要求支架的工作阻力大于或等于4～6倍采高的直接顶的重量；支
架的初撑力一般要求为工作阻力的20%～40%。为了避免顶板过早下沉，要求支架的初
撑力大些为好，新型支架的初撑力可达工作阻力的80%以上。
幻灯片38
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●支架的高度应与煤层厚度（采高）变化相适应。支架的最小高度，应根据煤层的最小厚
度（采高）和周期来压时顶板最大下沉量来选择，即支架的最小高度应略小于煤层的最小厚度（采高）减去顶板最大下沉量。
●煤层的倾角，直接影响支架的稳定性，倾角增大，支架将发生下滑、翻倒。因此，当煤
层倾角大于10°时，就应安设防滑、防倒装置。
●工作面内，不应有落差大于0.6m的断层，如落差过大，支架迁移困难，往往工作面被
迫搬迁。
●瓦斯含量大的煤层，支架断面（工作空间）就应满足通风要求，同时还应便于行人和操
作。
幻灯片39
第三节工作面支架的结构、性能和选择
●随着开采技术的发展，近年来国外出现各种新型支架，如履带式液压支架，能在顶底板
之间带压移架，以适应松软顶板的特点；双输送机垛式液压支架，它具有伸缩顶梁和铰接后梁，以适应放顶煤采煤的要求；具有贴帮板的液压支架，以适应松软煤层片帮的要求。
●随着掘—采机械的出现而产生的掘巷（迎面）采煤法、煤房采煤，国外研制了拱形钢梁
和树脂锚杆支架，以适应这种采煤法的大断面巷道的要求。
●工作面支架，除上述单体支架和液压支架两类以外，在特殊情况下，如工作面冒顶、放
顶、周期来压、遇到断层等，还可采用特种支架—木垛、斜撑、抬棚、丛柱、排柱等。
幻灯片40
复习思考题
●1．什么叫矿山压力？
●2．什么叫矿山压力显现
●3．直接顶如何分类？分哪几类？
●4．基本顶如何分级？分哪几级？
●5．解释最大、最小控顶距，放顶步距的概念。
●6．什么叫支承压力？工作面周围支承压力是如何分布的？
智慧树知到《矿山压力与岩层控制》章节测试答案
智慧树知到《矿山压力与岩层控制》章节测试答案绪论 1、采矿工程的力学本质是 A:围岩的破坏及其控制问题 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:围岩的破坏及其控制问题 2、下列不属于矿压引起的事故的是 A:冲击地压 B:冒顶事故 C:透水事故 D:火灾 答案:火灾 3、安全采矿最核心的问题是 A:如何保障采掘空间的安全问题 B:冒顶事故 C:透水事故 D:冲击地压 答案:如何保障采掘空间的安全问题 4、以下属于矿压引起的问题的是 A:巷道冒顶、片帮
B:巷道两帮鼓出 C:巷道顶板移近 D:顶板下沉与支架承载 答案:巷道冒顶、片帮,巷道两帮鼓出,巷道顶板移近,顶板下沉与支架承载5、下列属于有关矿压的理论中属于掩护拱假说的是 A:自然平衡拱假说 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:自然平衡拱假说,压力拱假说 第一章 1、下列说法错误的是 A:垂直应力都是压应力，且水平应力比垂直应力小得多 B:垂直应力随深度增加呈正比例增加 C:采动前岩层中任何点的垂直平面和水平面上都不存在剪应力分量 D:垂直应力是由水平应力引起的 答案:垂直应力是由水平应力引起的 2、下列不属于矿山压力显现条件的是 A:采动 B:矿山压力作用 C:围岩运动和支架受力 D:基本顶垮落
答案:基本顶垮落 3、下列说法不正确的是 A:矿山压力的存在是可观的、绝对的 B:矿山压力存在于采动空间周围的岩体中 C:矿山压力显现是相对的有条件的 D:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 答案:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 4、下列说法正确的是 A:围岩的明显运动是有条件的 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现 C:底板运动压力显现强力的部位一定在应力高峰位置 D:支架明显受力没有条件限制 答案:围岩的明显运动是有条件的 5、下列属于矿山压力的来源的是 A:原始应力场 B:覆盖岩层的重力 C:构造运动的作用力 D:岩体膨胀的作用力 答案:原始应力场,覆盖岩层的重力,构造运动的作用力,岩体膨胀的作用力6、下列说法不正确的是 A:有矿山压力显现一定有矿山压力 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现
矿山压力及控制重庆大学练习题库及答案
1、 进行巷道锚杆支护设计的实用而经济的方法是在围岩（）分类基础上进行巷道锚杆支护设计。 ?A、面积 ?B、岩性 ?C、稳定性 ? 2、支撑掩护式液压支架顶部对顶板的支撑部分长度（）掩护部分长度。 ?A、大于 ?B、小于 ? 3、煤矿中多遇到（）岩石，即造岩矿物的固体颗粒间为刚性连接，破碎后仍可保持一定形状的岩石。?A、固结性 ?B、粘结性 ?C、散粒状 ? 4、当结构面的延展长度在（）范围内时，称为中等结构面。 ?A、10-20m ?B、1-10m ?C、5-10m ? 5、支撑式液压支架顶部对顶板起支撑作用而（）掩护作用。 ?A、有较大的 ?B、有很小的 ? 6、岩石在天然含水状态下的密度称为岩石的（）。
?A、干密度 ?B、湿密度 ?C、天然密度 ? 7、 一般所设计的支撑式支架，顶梁长度在（）m左右。 ?A、1.0-1.5 ?B、 1.5- 2.0 ?C、2.5-3.0 ? 8、单位顶底板移近量所对应的支柱工作阻力增量，称为支护系统（）。?A、 性能 ?B、刚度 ? 9、底板的刚度可通过对反映底板抗压入特性的（）的分析获得。 ?A、底板强度 ?B、底板刚度 ?C、底板密度 ? 10、窄煤柱巷道是指巷道与采空区之间保留（）宽的煤柱。 ?A、3-5 ?B、4-6 ?C、5-8 ?D、6-8
11、按支架结构，可将液压支架分为（）类。 ?A、2 ?B、3 ?C、4 ? 12、 下列不可以直接作为衡量矿山压力显现程度指标的是（）。 ?A、顶板下沉速度 ?B、顶板悬顶面积 ?C、顶板破碎情况 ? 13、工作面支座插入底板的破坏形式不包括（）。 ?A、整体剪切 ?B、局部剪切 ?C、其他剪切 ? 14、在工作面前方支承压力的峰值到煤壁为极限平衡区，向煤体内侧为（）。?A、弹性区 ?B、塑性区 ? 15、岩石破碎后的碎胀系数的重要影响因素不包括（）。 ?A、破碎后块度的大小 ?B、破碎后块度的质量 ?C、破碎后块度的排列状态 ?D、破碎后块度的形状
矿山压力课后答案
矿山压力与控制课后题参考答案 矿山压力：开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原来的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，直至形成新的平衡状态。这种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定义为矿山压力。 矿山压力显现：在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在掩体中产生的动力现象。这些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，统称为矿山压力显现。 矿山压力控制：为使矿山压力显现不致影响采矿工作正常进行和保障安全生产、必须采取各种技术措施吧矿山压力显现控制在一定范围内。对于有利于采矿生产的矿山压力也应当合理利用，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。 原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应绝对应力或地应力。 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应力增高部分称为支撑应力。 老顶：通常吧位于直接顶之上（有时直接位于煤层之上）对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。 直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落。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。直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。 顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。随着工作面推进，顶底板处于不断引进的状态。由于在缓斜及倾斜工作面底板鼓起量比较小，因而常常可以忽略不计，为此顶底板移近量简称为顶底板下沉量。 老顶初次来压：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。即称为老顶的初次来压。 周期来压：随着回采工作面的推进，在老顶初次来压以后，裂隙带岩层形成的结构将始终经历“稳定-失稳-稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。由于结构的失稳导致了工作面顶板的来压，这种来压也将随着工作面的推进而呈周期性出现。因此，由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。 关键层：在直接顶上方存在厚度不等、强度不同的多层岩层。其中一层至数层厚硬岩层在采场上覆岩层活动中起主要的控制作用。将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称为关键层。 沿空留巷：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。沿空掘巷：巷道一侧为煤体另一侧为采空区，如果采空区一侧采动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为煤体－无煤柱（沿空掘进）巷道。 锚固力：锚杆对围岩的约束力。（1）根据锚杆对围岩的约束力方式定义锚固力可分为托锚力、粘锚力、切向锚固力；（2）根据锚杆的锚固作用阶段定义锚固力可分为初锚力、工作锚固力、残余锚固力。
矿压观测制度
矿压观测制度 综采矿压监测管理 一、综采队要使用、维护好KJ216顶板动态监测系统，保证数据正常传输到地面。 二、、综采队要负责监测系统本安电源（127V）的正常供电， 三、综采队负责压力监测分站高压胶管及通讯电缆的维护工作。当出现高压胶管和通讯电缆损坏时，要及时修补或更换。 四、所有监测设备（包括仪器仪表、通讯线、供电电源）如出现损坏、丢失，按设备原价进行赔偿，并要查明原因，找出责任人。 五、综采队要保证泵站压力达到≧30MP、乳化液浓度达到3%—5%。 六、工作面顶板不能出现台阶下沉，支架顶梁要接顶严实。液压支架初撑力要≧24MP，端面距最大值要≦340mm。 七、单体液压支柱（φ100mm）初撑力不得小于90KN（11.5MP）。 八、工作面采高必须控制在2.9~3.5米之间。 顶板矿压监测管理 一、矿压组负责井下所有巷道的矿压监测管理工作，对收集的矿压监测数据进行分析后要及时将结果报工程师审核签字后存档，为后续巷道支护设计提供科学依据。 二、认真开展日常性采掘工作面支护质量与顶板动态监测工作，对采掘队组报送的矿压监测数据进行分析，分析处理结果报送相关领导
和采掘队组。 三、观测人员对井下分管的采掘工作面支护质量与顶板动态监测数据，进行分析总结。 四、监测表格必须在井下现场认真填写，要求字迹清楚、数据准确，严禁井上填写或弄虚作假。 五、经常深入现场了解工作面顶板监测仪器仪表的使用情况，并监督、检查采掘工作面在初采(掘) 前矿压监测仪器仪表的安装情况。 六、对采掘工作面顶板监测使用的仪器仪表进行统一管理，建立矿压仪器仪表台帐，队组日常所需仪器仪表等设施，每月进行核实，其它所需拉拔器具、退锚器、力矩扳手、压力表等，待核实完好，同时不得影响队组生产。 七、对队组不按要求使用、保管拉拔器具、退锚器、力矩扳手、压力表等仪器设施，造成损坏或报废的要严格进行考核。 八、矿压组负责采掘头面及其它巷道矿压监测仪器设施的管理工作。 九、顶板离层指示仪的安装 顶板离层指示仪必须及时地安装在巷道顶板中部，每隔100m安设一组，在巷道开口处、交叉点、过煤柱、特殊地质构造等区域根据实际情况适当增设离层仪数量，安装时距工作面迎头不得超过100m。队组接到技术部的通知后要及时打顶板离层指示仪安装孔，并且要保护好顶板离层指示仪。
矿山压力与岩层控制的课程设计
目录 摘要 (3) 1 课程设计的目的 (3) 2 对采场矿山压力影响因素的探讨 (3) 2.1 生产条件对采场矿山压力的影响 (4) 2.2 生产工艺过程对顶板下沉速度上的影响 (4) 2.3工作面推进速度对矿山压力的影响 (4) 2.4 开采深度对矿山压力的影响 (4) 2.5 支护材料及顶板管理方法对矿山压力的影响 (5) 3 矿山压力的各种控制措施 (5) 3.1 支架和围岩的相互关系 (5) 3.2 巷道矿压控制方法及原理 (6) 3.3 冲击地压压及其控制 (6) 4 结论 (6) 参考文献 (7)
正文 摘要：通过对采场矿山压力呈现规律的研究,总结了对采场矿山压力的6种影响因素:自然条件的影响、开采深度的影响、生产条件对采场矿山压力的影响、工作面推进速度的影响、支护材料及顶板管理方法对矿山压力的影响、采空区处理方式对采场压力产生的影响。掌握对采场矿山压力的影响因素,对控制顶板具有非常大的意义。介绍了对采场矿山压力假说的探讨,提出了对软顶板、厚煤层顶板管理的建议。 关键词：矿山压力控制研究 1课程设计的目的 《矿山压力与岩层控制课程设计》是安全专业主干的课程的一个重要事件环节。通过课程设计使学生了解和掌握矿山压力与岩层控制的研究方法，加深对课程知识的理解，为以后得毕业设计及矿压理论研究奠定基础，使学生具备运用该方法解决安全工程实际问题的能力。 2 对采场矿山压力的影响 2.1 生产条件对采场矿山压力的影响 采面矿山压力与采高控顶距的关系。直接顶下沉量应符合或接近于岩层整体移动曲线。由于L远大于S0,因此岩层移动曲线可近似于直线,控顶距为R处的顶板下沉量SR与岩层最终下沉关系值为:SR/R=S0/L,因此: SR = S0/L×R,SR=1/L×[(kp -kp’)/ (kp -1)]×m×R,令:1/L×[(kp -kp’)/ (kp -1)]=η,则S=ηmR。因此,
矿山压力和岩层控制
《矿山压力与岩层控制》课程教学大纲 课程中文名称：矿山压力与岩层控制 课程英文名称：Mine Pressure and Strata control 课程类别：专业基础课 课程归属单位： 制定时间：2013年3月18日 一、课程的性质、任务 1. 课程设置的性质、任务 《矿山压力及岩层控制》是研究煤矿开采过程中矿山压力分布及其显现规律，探讨矿山压力控制措施和控制方法的一门工程技术学科，是采矿工程专业学生的主要专业课，也是其它井下工程类专业的专业基础课程。通过对本门课程的学习，要求对煤矿中采场和采区巷道周围煤(岩)体内矿山压力分布及其显现有比较完整的认识和了解，基本掌握控制采场和井下巷道矿山压力的方法和措施。结合实验课和实践性教学，使学生得到有关研究和解决煤矿生产现场矿山压力问题基本技能的训练。 2. 通过教学达到下列基本要求 通过本课程的教学，一方面使学生掌握有关矿山压力及其控制的基本概念、巷道围岩变形、应力、破坏的分布规律、采场周围的应力分布状态、采场顶底板的变形破坏规律、工作面来压规律及确定方法、巷道与采场的围岩控制理论与控制方法、煤矿动压现象、矿山压力测试技术；另一方面使学生达到能够根据具体条件，进行采场和巷道围岩控制设计、解决有关矿山压力控制方面问题的能力。 3. 专业和学时数 采矿工程专业、矿井通风与安全专业、岩土工程专业，共56学时 4. 与其它课程的关系 ⑴ 《煤矿地质学》、《矿山岩体力学》、《煤矿通风与安全》、《采掘机械》在本课程之前教授； ⑵ 本课程应在《开采方法》、《井巷工程》之前或同时讲授； 5. 教材与参考资料 (1)《矿山压力与岩层控制》蒋金泉王国际等编 (2)《矿山压力及岩层控制》钱鸣高、石平五等编 (3)《矿山压力及岩层控制》姜福兴等编
矿山压力及其控制要点
《矿压力及其控制》 一、单项选择题 1、泊松比是指岩石在单轴压缩条件下横向应变与的比值。 a、横向应力 b、轴向应力 c、轴向应变 d、体积应变 2、岩石在应变一定时，应力随时间延长而减小的现象，称为岩石的。 a、蠕变 b、松弛 c、弹性后效 d、粘性流动 3、岩石因受载状态不同，其极限强度相差很悬殊。实验表明，在不同应力状态下的强度值，最小。 a、单轴抗压强度 b、抗剪强度 c、抗弯强度 d、单轴抗拉强度 4、矿山压力假说对采场岩层控制具有指导意义，可以解释工作面前方出现的支承压力及工作面出现的周期来压现象。 a、压力拱假说 b、悬臂梁假说 c、铰接岩块假说 d、预成裂隙假说 5、直接顶分类主要是根据来分类的。 a、直接顶平均初次垮落步距 b、直接顶厚度 c、直接顶强度 d、直接顶岩层的岩性 6、回采工作面支架的工作状态是处于“给定变形”状态还是处于“给定载荷”状态是有和支架刚度的相对变化决定的。 a、直接顶刚度 b、直接底刚度 c、煤层刚度 d、老顶刚度 7、我国煤矿中常采用留小煤墙的沿空掘巷方式，小煤墙一般不易超过m。 a、3 b、5 c、8 d、12 8、原岩应力场中平均水平应力与铅垂应力的比值随深度增加而。 a、增加 b、不变 c、减小 9、矿山压力假说对采场岩层控制具有指导意义，假塑性梁是的主要组成部分，可以解释了破断岩块的相互作用关系。 a、压力拱假说 b、悬臂梁假说 c、铰接岩块假说 d、预成裂隙假说 10、回采工作面支架的工作状态是处于“给定变形”状态还是处于“给定载荷”状态是由直接顶刚度和支架刚度的相对变化决定的。当支架处于“给定变形”状态时，支架应具有足够的和可缩量。 a、支护强度 b、支护刚度 c、初撑力 d、工作阻力 11、回采工作面支架的工作状态是处于“给定变形”状态还是处于“给定载荷”状态是由直接顶刚度和支架刚度的相对变化决定的。当支架处于“给定载荷”状态时，支架应具有足够的。 a、稳定性 b、可缩量 c、支护强度 d、初撑力 12、初撑力在支架参数中具有重要地位，提高支架初撑力，下列叙述是错误的。 a、可以减少顶板离层 b、增加顶板的稳定性 c、减少工作面顶板断面破碎度和煤壁片帮 d、增加支柱的开启率 13、提高支护强度在采场围岩控制中至关重要，不能提高支护强度。 a、提高支柱初撑力 b、提高支护密度 c、提高支护系统刚度 d、提高支柱的可缩量 14、支架的性能将直接影响支架受力的大小，支架特性是用和可缩量的关系曲线来表示的。 a、初撑力 b、工作阻力 c、支架载荷 d、额定工作阻力 15、支架受力的大小及其在回采工作面的分布规律与支架性能有关，支架的受力比较 均匀。
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制 1.名词解释 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; 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; 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; 4.支撑压力:回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力; 5.周期来压: 老顶平衡结构周期性失稳而施加给工作面以大型压力的过程 6.初次来压: 老顶平衡结构第一次失稳而施加给工作面以大型压力的过程 7.砌体梁: 工作面上下两区破断的岩块咬合形成的外表似梁，实质是拱的平衡结构 8.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主要控制作用的岩层 9.冲击地压: 聚集在矿井巷道和采场周围岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏的力学现象。 10.底板比压:底板单位面积所受支架的压力 11.回采工作面:在煤层或矿床的开采过程中，直接进行采煤或采有用矿物的工作空间 2.简答题 1.原岩应力分布规律 答：(1)实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量； (2)水平应力普遍大于铅直应力；
(3)平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小； (4)最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。2.绘图说明横三区/竖三带 三区：A煤壁支撑影响区B离层区：C重新压实区： 三带：I垮落带：II裂隙带III弯曲带 (硬度越高,三带发育越好)(自下至上) 3.绘图说明支柱特性工作 支柱力学特性——受顶板压力作用，支柱变形（下缩）性质。
《矿山压力及其控制》试题及答案
题号一二三四五六七八九十十 一 十 二 总 分 分数评分人河南理工大学义马函授站 专业＿＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号＿＿＿＿＿＿……………………………………密……………………………封………………………………线………………………….. 第二期紧缺人才班采矿专业 《矿山压力及其控制》考试试题 注意事项： １．请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、单位、专业、序 号。 ２．在试题后答题，可不写题目，但要注明题号。 1. 填空题（每题 2分，共40分） 1.岩石的物理性质主要包括 , , , 和 , 和 . 2.岩石的变形特性包括 , , 和 . 3.岩石强度性质包括 , , , . 4.矿山岩石的破坏形式有两种: 和 . 5.岩体内形成原岩应力有两种: , . 6.根据岩层的破坏程度,可将回采空间上覆岩层分为三个带: , , . 7.有关岩体结构的矿山压力学说有 , , ， . 8.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 , , . 9.根据直接顶的破碎程度和直接顶的垮落步距可将直接顶分为， ，四种类型. 10. 根据直接顶的厚度与煤层采高的比值和老顶的初次来压步距可将老 顶分为，，，类型四种.
11.采空区处理方法有 , , , . 12.现有的支柱工作特性有四种: , , , ., 13.支架对每平方米顶板的合理工作阻力相当于的重量. 14. 是发生冲击矿压的必要条件, 是发生冲击矿压的充分条件. 15.回采工作面矿压观测内容包括 , , , , . 16.巷道矿压观测内容包括 , , , . 17．顶板大面积来压的防治，目前我国主要采用和等措施。 18．单体液压支架主要由和组成。 19．岩体的性质与岩石性质有很大区别，一般表现为，和 。 20．回采工作面从开切眼推进到老顶初次来压时的距离叫做。 二.名词解释（每题4分，共24分） 1. 老顶初次来压 2．支承压力 3．矿山压力控制 4．构造应力
采场矿山压力及其控制方法(标准版)
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 采场矿山压力及其控制方法(标 准版)
采场矿山压力及其控制方法(标准版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 1.回采工作面矿山压力的基本概念 在矿体没有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采后，形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、破坏，从而对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把由开采过程而引起的岩移运动对支架围岩所产生的作用力，称为矿山压力。 在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象，如顶板下沉和垮落、底板鼓起、片帮、支架变形和损坏、充填物下沉压缩、煤岩层和地表移动、露天矿边坡滑移、冲击地压、煤与瓦斯突出等现象，均称之为矿山压力显现。因此，矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现。 2.煤矿直接顶稳定性分类与老顶压力显现强度分级 直接顶是指直接位于煤层之上的易垮落岩层。煤矿直接顶稳定性
矿山压力与岩层控制习题答案
矿山压力与岩层控制习题答案 一、名词解释： 1、老顶：通常把位于直接顶之上对采场矿山压力直接造成影响的厚 而坚硬的岩层称为老顶。 2、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板的相对移近量，顶底板的相对移近量。 3、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力。 4、周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来亚现象称 为工作面顶板的周期来压。 5、回采工作面：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤 或采有用矿物的空间称为回采工作面，简称采场。 6、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层 称为直接顶。 7、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和 作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。 8、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 的种种力学现象统称为矿山压力显现。 9、矿山压力控制：所有减轻，调节，改变和利用矿山作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。 10、老顶初次来压：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有时可能伴随滑落失稳，
从而导致工作面顶板急剧下沉，此时，工作面支架呈现受力普遍21 / 1 加大的现象称为老顶初次来压。 11、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之承压力。12、关键层：将对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称为关键层。 13、冲击能指数：在单轴压缩状态下，煤样全“应力---应变”曲线峰值C前所积聚的变形能Es与峰值后所消耗的变形能Ex之比值。13、沿空留巷：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。 14、沿空掘巷：回采工作面采过后，沿采空区边缘掘进的巷道。 15、软岩：是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。 16、底鼓：底板向上鼓起的现象。 17、煤矿动压现象：煤矿开采过程中，在高应力状况下积聚有大量弹性能的煤或岩体在一定的条件下发生破坏，冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响，震动以及气浪等明显的动力效应，这些现象通称为煤矿动压现象。它有三种形式：冲击矿压，顶板大面积来压，煤与瓦斯突出。 18、冲击矿压：冲击矿压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，
矿山压力及控制习题参考答案
一`名词解释 1矿山压力：由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩 体中和其中支护物上所引起的力。 2矿压显现：由于矿山压力作用，使围岩、煤体和各种人工支撑物产生的种种力学现象， 统称为“矿山压力显现”。 3矿山压力控制：所有人为地调节、改变和利用矿山压力作用的各种措施，叫做矿山压 力控制（简称为“矿压控制”） 4伪 顶：在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3至0.5m 极易垮落的软弱岩层。 5直接顶：直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。 6老 顶：位于直接顶上方厚而坚硬的岩层。 7老顶初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。 8 老顶的周期来压步距;两次来压期间工作面推进的距离。 9沿空掘巷：在上一区段工作面运输平巷废弃后，待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被 废弃的巷道边缘，掘进下一工作面的区段回风平巷称为沿空掘巷。 10沿空留巷：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，作为下区段工作面的回采时的回风平巷称为沿空留巷。 11端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎的程度。 12冲击地压:也称岩爆，发生在煤矿中一般叫冲击地压，发生在岩层中叫岩爆。它是一种岩 体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。 二、问答题 1、绘制侧压系数λ=0,71,31,2 1,1时圆孔巷道周围的应力分布图，并叙 述应力分布的特征。 特征： 1）圆孔周围应力集中是局部的，应力集中程度随远离孔而减弱，并趋于原始应 力； 2）圆孔周边应力集中系数随围压增大而有所减弱； 3）当λ＜1/3时，沿最大主应 力方向，孔周边一定范围内存在切向拉应力；当λ≥1/3时，围岩周边不产生切向拉应 力； 4）当λ=0时，沿最大主应力方向，孔周边一定范围内存在径向拉应力。
矿山压力复习资料(六长班)
矿山压力观测与控制复习题 1.从力学角度看，岩体与岩石有许多区别，其中较为明显的基本特征有：（岩体 的非均质性）、（岩体的各向异性）和（岩体的非连续性）。 2.（自重应力场）和（构造应力场）是原岩应力场的重要组成部分。 3.周期来压的矿压显现有：（顶板下沉速度急剧增加）、（顶板下沉量急剧增大）、 （支柱载荷增大）、（煤壁片帮）、（支柱折损）和（顶板发生台阶下沉）等。 4.常见的矿压观测仪器按其工作原理可分为：（机械式）、（液压式）、（振弦式）、 （电阻应变式）和（声波法）等。 5.采煤工作面“三量”观测是指顶板移近量观测、（活柱下缩量观测）和（支柱 载荷量观测）。 6.巷道围岩应力的测定方法有（应力解除法）和（应力恢复法）。 7岩石单轴受压条件下的全程应力应变曲线一般可分为原始空隙压密阶段，（线弹性阶段），（弹性过度阶段），（塑性阶段），（破坏阶段）等五个阶段。 8常见采空区处理方法有（全部垮落法），（刀柱法），（缓慢下沉法），（充填法）。9采煤工作面上覆岩层按其破断的程度不同，在垂直方向上可划分为（冒落带），（裂隙带）和（弯曲下沉带）。裂隙带岩层在水平方向上可划分为三个区，分别为（煤壁支撑区），（离层区），（重新压实区）。 10影响采煤工作面矿山压力的主要因素有（采高、控顶距），（工作面推进速度），（开采深度）和（煤层倾角）等。 12面哪种不是常用的测点布置方式（D）。 A.垂直布置 B.十字布置 C.网格布置 D.一字布置 13.把测量结果中可靠的几位数字加上可疑的（A）数字，统称为测量结果的有效数字。 A．一位B.二位C.三位D.四位 14.用声波探测巷道围岩松动圈的工作方式有双孔法和（B）两种。 A多孔B.单孔C.三孔D.四孔 15.采煤工作面顶板下沉量与采高及控顶距成（B）关系。 A倍数B.正比C.反比D.非比例 16.目前所采用的巷道矿山压力控制的方法有抗压、让压、躲压和（D）几种。 A支护B.沿空掘巷C.沿空留巷D.卸压 17.岩石的碎胀性：指岩石破碎后的体积比破碎前的体积增大的性质。 18.矿山压力控制：所有的人为地调节、改变和利用矿山压力的各种措施，叫做矿山压力控制。 19.基本顶的周期来压：基本顶周期性折断或垮落前后工作面内的矿压显现称为基本顶的周期来压。 20.无煤柱护巷：是取消了上下区段之间的护巷煤柱，沿采空区掘进或维护巷道（沿空巷道）。 21.工作阻力：支柱受顶板压力作用而反映出来的力称为支柱的工作阻力。 22矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的作用在巷硐支护物上的力。 23矿山压力显现：由于矿山压力作用使岩硐周围岩体和支护物中产生的各种力学现象。统称为矿压显现。 24基本顶的初次来压：通常把基本顶第一次破断失稳而产生的工作面顶板来压称为基本顶的初次来压。
《矿山压力及其控制》 教学大纲
《矿山压力及其控制》教学大纲 一、课程基本情况 总学时：48 讲课学时：40；实验学时：8 总学分：3 课程类别：专业必修课 考核方式：考查 适用对象：采矿工程专业采矿单招生 先修课程：岩体力学、采矿学、矿山地质学、井巷工程 教材：《矿山压力及其控制》，钱鸣高、石武平、许佳林主编，中国矿业大学出版社。 参考书：《采场矿山压力及其控制》，钱鸣高编著，中国矿业大学出版社。 二、课程的性质、任务与目的 本课程是矿物资源工程专业的一门重要的必修课。《矿山压力及其控制》主要介绍了回采工作面和采区巷道矿山压力及其控制的基本理论和基本知识。通过本课程的学习使学生对矿山压力的产生及应采取的控制措施有一个较为全面的了解，为学生以后在生产实践或科学研究奠定较为全面而扎实的理论基础。 三、课程内容、基本要求与学时分配 （一）第一章绪论（2学时） 1．了解矿山压力及其控制的基本概念和学习本课程的意义。 2．理解矿山压力及其控制的研究范围和基本方法。 （二）第二章回采工作面上覆岩层活动规律及其分析（12 学时） 1．掌握顶底板的概念、采空区处理方法， 了解回采工作面上覆岩层形成“大结构”的概念。 2．掌握老顶岩层的梁式平衡的产生原因和机理。 3．重点掌握老顶岩梁断裂是的极限跨距和安全跨距。 4．重点掌握裂隙体梁的平衡。 5．重点掌握回采工作面上覆岩层形成的竖三带特征，移动规律。 6．重点掌握岩体结构的有关假说及形成条件。 （三）第三章回采工作面矿山压力显现基本规律（6学时） 1．了解衡量回采工作面矿山压力呈现程度的指标。 2．重点掌握老顶初次来压过程及初次来压前工作面四周支承压力分布特点。 3．重点掌握老顶周期来压的形成过程及对回采工作面的影响。 4．重点掌握全部垮落法管理顶板时的工作面前后支承压力分布图及分布特点。 5．重点掌握影响回采工作面矿山压力显现的主要因素。 6．了解分层开采时矿山压力显现特点。 （四）第四章回采工作面顶板控制及支护方法（8学时） 1．重点掌握回采工作面岩层组成分类。
矿山压力与压力控制
矿山压力与压力控制习题 绪论 1、顶板事故频繁发生的基本原因是什么? 答：顶板事故频繁发生的基本原因是： （1）没有很好地研究和掌握各个具体煤层需要控制的岩层范围及其运动的规律（包括运动发生的时间和条件等），顶板控制设计缺少基础； 2）没有深入地研究和掌握各种类型支架的特性，特别是在生产现场所能达到的实际支撑能力。没有解决好针对具体煤层条件选好和用好支护手段方面的问题； 3）没有更好地揭示支架与顶板运动间的关系，达到正确合理的选择控制方案。 2、矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么? 答、矿山压力与岩层控制研究的主要任务为： （1）研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力（包括应力大小及方向等）及其发展变化的规律。该应力的存在和变化是煤及岩层变形、破坏和位移的根源，也是采场及周围巷道支架上压力显现的条件。 搞清分布在煤层及各个岩层上的应力状况，揭示它们随采场推进及岩层运动而变化的规律，是采场矿山压力研究的重点。 （2）研究采场支架上显现的压力及其控制方法。包括压力的来源、压力大小及与上覆岩层运动间的关系、正确的控制设计方法等。 （3）研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。包括不同时间开掘的巷道压力的来源、巷道支架上显现的压力大小及其影响因素、以及支架与围岩运动间的关系等。 （4）控制采动岩层活动的主要因素分析。从十分复杂的采动岩层活动中建立采动岩层的结构力学模型，从而展开对采场顶板矿压、采场突水、岩层移动及地表沉陷规律等进行系统描述。 （5）深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。 3、矿山压力与岩层控制研究历史上主要存在几种假说？并叙述各假说的内容及优缺点？ 答：（1）掩护“拱”假说 掩护拱假说的基本观点是：①采动形成的工作空间是在一种“拱”的结构掩护之下；② “拱”结构承担上覆岩层的重量，通过拱脚传递到煤层及岩体上的压力及由此在煤及岩体中形成的应力，是煤及岩层破坏的原因，也是“拱”结构本身向外扩展的条件；③采场空间的支护仅承受拱内已破坏岩层的岩重，支架是在由“拱”的结构尺寸所圈定的破碎岩石荷重下工作—即在一定的载荷条件下工作，支架上显现的压力
矿山压力课程设计
中国矿业大学 矿业工程学院 矿山压力与岩层控制课程设计 姓名： 班级 学号： 指导老师：吴锋锋
2015.6.22 目录 矿山压力与岩层控制课程设计 (3) 1 课程设计的目的 (3) 2 课程设计的内容 (3) 3 课程设计资料 (3) 3.1 工作面地质条件 (3) 3.2 工作面生产技术条件 (5) 3.3 其它参数 (5) 一．依据岩层控制的关键层理论，确定主、亚关键层位置； (6) 二．计算直接顶初次跨落步距，老顶初次断裂步距，老顶周期来压步距 (11) 2.1直接顶初次跨落步距： (11) 2.2老顶初次断裂步距如下： (12) 2.3老顶初次断裂步距如下： (14) 三:结合三铰拱平衡理论，计算上覆岩层“三带”中垮落带高度； (15) (15) 1：什么是三铰拱平衡理论？ 四：依据液压支架选型原则及步骤，考虑大采高综采、综采放顶煤（采煤机割煤高度2.5m）开采2种条件，分别计算顶板压力大小，进行液压支架工作的合理选型，画出支架简图； (16) 1 液压支架的基本形式 (16) 2.1 顶底板性质 (16) 2.2 煤层条件 (18) 2.3 经济成本 (19) 五：假定回采巷道选用锚网支护，理论计算确定锚杆的型号、间排距及支护方案简图。 (22)
矿山压力与岩层控制课程设计 1 课程设计的目的 《矿山压力与岩层控制课程设计》是《矿山压力与岩层控制》采矿专业主干课程的一个重要实践环节。通过课程设计使学生了解和掌握矿山压力与岩层控制的研究方法，加深对课程知识的理解，为以后的毕业设计及矿压理论研究奠定基础，使学生具备运用该方法解决采矿工程实际问题的能力。 2 课程设计的内容 结合某一给定回采工作面的地质及生产技术条件，设计完成以下内容，并配有必要的图表。 2）依据覆岩岩性特征，采用力学分析计算直接顶初次垮落步距，老顶初次断裂步距，老顶周期来压步距； 3）结合三铰拱平衡理论，计算上覆岩层“三带”中垮落带高度； 4）依据液压支架选型原则及步骤，考虑大采高综采、综采放顶煤（采煤机割煤高度2.5m）开采2种条件，分别计算顶板压力大小，进行液压支架工作的合理选型，画出支架简图； 5）假定回采巷道选用锚网支护，理论计算确定锚杆的型号、间排距及支护方案简图。 3 课程设计资料 3.1 工作面地质条件 某综采工作面井下位置西为东四辅撤运输巷，北为正在掘进的另一工作面，
18秋【贵州电大】[矿压观测与控制(省)]矿压观测与控制4阶段性测验
【贵州电大】[矿压观测与控制（省）]矿压观测与控制4阶段性测验 试卷总分:100 得分:100 第1题,进行采场来压和顶板情况变化的预测，可及时了解工作面推进过程中（）和基本项岩层的运动状况及发展趋势。 底板 直接顶 两帮 巷道围岩 第2题,采取留小煤柱的沿空掘巷时，下列对小煤柱尺寸描述正确的是（） 0.8米 3.5米 4米 3米 第3题,单体支柱柱帽多用木板制成，厚度一般为（）mm 20~40 40~60 50~100 100~150 第4题,将液压支架按对顶板的支撑面积与掩护面积的比值进行分类不正确的是（） 支撑式 反撑式 支撑掩护式 掩护支撑式 第5题,下列不属于岩体应力解除法的是（） 支护应力解除法 孔底应力解除法 岩体表面应力解除法 钻孔应力解除法
第6题,下列对拱形可缩性金属支架结构式样描述不正确的是（） 五节式 四节式 三节式 两节式 第7题,我们一般将直接顶初次垮落步距小于（）米的顶板称为不稳定顶板。 5 6 7 8 第8题,关于初次来压的特点，下列说法正确的是（） 工作面顶板急剧发生下沉 煤壁内支承压力减小 老顶初次来压较缓慢 过程中顶板没有任何异常 第9题,综采工作面支架的监测不包括下面那一项内容（） 前后立柱阻力监测 平衡千斤顶阻力监测 前梁千斤顶阻力监测 立柱压强监测 第10题,下列选项中哪一项不属于采场上授岩层中关键层的特征（） 岩性特征 破断特征 承载特征 突变特征 第11题,我国将直接顶按照其稳定性分为不稳定、中等稳定、稳定和坚硬四类。√ ×
第12题,支撑式液压支架较适合用于直接顶比较完整的工作面。 √ × 第13题,常用的液压支架形式有支撑式支架和掩护式支架两种 √ × 第14题,外注式液压支柱适用于薄煤层或行人困难的采煤工作面。 √ × 第15题,采动覆岩中岩层所受的载荷除其自重外，一般还受上覆临近岩层的相互作用。 √ × 第16题,矿山压力研究的主要意义有保证生产的安全进行、减少地下资源的损失、改善地下开采技术和提高采煤经济效果 √ × 第17题,开采深度越深，冲击矿压发生的可能性越大。 √ × 第18题,断壁体系采煤方法较容易引发冲击矿压。 √ ×
矿山压力与岩层控制
第二章矿山岩体的原岩应力及其重新分布 1. 什么叫支承压力?它和矿山压力有何不同？ 2.试述原岩应力场的概念、组成部分及其分布的基本特点。 3.减压区的形成及其实际意义。 5※<习题二> 第三章采场顶板活动规律 4.什么是直接顶、伪顶和老顶，它们之间有何不同？ 5.简述煤层开采后，上覆岩层的破坏方式。怎样按破坏方式分区？ 6.地表以下500m深处有一回采工作面，煤层开采厚度为2.5m，煤层的承载能力N0＝9.8kN／m2，上覆岩层平均容重γ＝24.5KN/m3，煤层内的侧压力系数λ＝0.4，若煤壁上的应力集中系数K=5，煤层和顶底之间的摩擦系数f＝0.3，求煤壁内最高支承压力点距工作面的距离是多少？ 7.简述对开采后上覆岩层形成的结构有哪几种主要假说及其各自的优缺点。 8.试分析采场上覆岩层所形成的裂隙体梁的失稳条件。 5※<习题三> 第四章采场矿山压力显现基本规律 9. 什么是矿山压力和矿山压力显现？ 10. 在实际生产中，习惯上常用哪些矿山压力现象作为衡量矿山压力现现程度的指标？各自的含义是什么？ 11. 什么是老顶的初次来压和初次来压步距？其特点是什么?老所初次来压时应采取什么措施？ 12. 什么是老顶的初次来压和周期来压步距？试分析周期来压的形成原因及表 现形式。 13. 试简述老顶初次来压前和周期来压后开采空间周围岩休中的应力分布，并绘图说明之。 14. 试说明矿山压力和矿山压力显现的关系，是否矿山压力大，矿山压力显现也必然强烈？举例说明之。 15.试分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系 5
※<习题四> 第五章采场矿山压力显现基本规律 16.回采工作面支拄的工作特性共有几种?试分析其优缺点和适用条件。 17. 怎样理解支架的合理工作阻力？ 18. 试述液压支架的基本类别及其适用条件。 19.回采工作面“支架与围岩关系”及其特点是什么？ 20.什么是支架的初撑力，支架初撑力的大小对顶板管理有何影响？ 5※<习题五> 第六章采场岩层移动与控制 21.简述岩层移动引起的采动损害与煤岩绿色开采技术体系。 22.简述关键层的概念及其特征。 23.简述控制岩层移动的技术。 5※<习题六> 第七章巷道矿压显现规律 24.采区平巷在其整个服务期内沿走向的矿压显现有哪些基本规律，并绘图说明？采动影响带的前影响区和后影响区内矿压显现的特点和机理有何不同？25.某矿将上山采区布置在离煤层底板5～6m的粘土岩层中，如图2所示。巷道上方留有30m的保护煤柱保护上山，但巷道很难维护，试分析其原因。要使该上山易于维护可采取那些措施。（画出留设煤柱时底板中的应力分布图及所采取措施的示意图）。 图上山位置示意图
《矿山压力及其控制》试题及答案
河南理工大学义马函授站 第二期紧缺人才班采矿专业 《矿山压力及其控制》考试试题 注意事项： １．请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、单位、专业、序号。 ２．在试题后答题，可不写题目，但要注明题号。 一. 填空题（每题2分，共40分） 1.岩石的物理性质主要包括 , , , 和 , 和 . 2.岩石的变形特性包括 , , 和 . 3.岩石强度性质包括 , , , . 4.矿山岩石的破坏形式有两种: 和 . 5.岩体内形成原岩应力有两种: , . 6.根据岩层的破坏程度,可将回采空间上覆岩层分为三个 带: , , . 7.有关岩体结构的矿山压力学说有 , , ， . 8.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 , , . 9.根据直接顶的破碎程度和直接顶的垮落步距可将直接顶分为 ， ， 四种类型. 10. 根据直接顶的厚度与煤层采高的比值和老顶的初次来压步距可将老顶分 为 ， ， ， 类型四种. 11.采空区处理方法有 , , , . 12.现有的支柱工作特性有四种: , , , ., 13.支架对每平方米顶板的合理工作阻力相当于 的重量. 14. 是发生冲击矿压的必要条件, 是发生冲击矿压的充分条件. 15.回采工作面矿压观测内容包 括 , , , , . 16.巷道矿压观测内容包括 , , , . 17．顶板大面积来压的防治，目前我国主要采用 和 等措施。 18．单体液压支架主要由 和 组成。 19．岩体的性质与岩石性质有很大区别，一般表现为 ， 和 。 20．回采工作面从开切眼推进到老顶初次来压时的距离叫做 。 二.名词解释（每题4分，共24分） 1. 老顶初次来压 2．支承压力 3．矿山压力控制 4．构造应力 5．格里菲斯强度理论 6．岩石的塑性 专业＿＿＿＿＿＿＿ 姓名＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号＿＿＿＿＿＿ ……………………………………密……………………………封………………………………线…………………………..
矿山压力观测
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。 矿山压力显现：这些由于矿山压力作用是使巷硐周围岩体和支护物产生种种力学现象的统称 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 直接顶：一般把直接位于煤层上方一层或几层性质相近的岩层。伪顶：在梅层直接顶之间有时存在厚度小于0.3—0,5米、极易跨落的软弱岩层。老顶：通常把位于直接顶之上的对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层。采空区处理办法：刀柱法，顶板缓慢下沉法，全部或局部填充法，全部跨落法。 横三区：煤避支撑区，离层区，重新压紧区；竖三带：弯曲下沉带，；裂缝带；跨落带。直接顶初次跨落的标志：直接顶跨落高度超过1—1.5米，范围超过全功工作面长度的一半。此时的直接顶跨距称为初次跨落距。 岩石碎胀系数：岩石破碎后，杂乱堆积，岩体的总体力学特性类似于散体。由于由于岩层破碎后体积将产生膨胀，因此直接顶跨落后，堆积高度要大于直接顶岩层原来的厚度。影响碎胀系数的重要因素是岩石碎后块度的大小以及其排列状态。例如，坚硬岩层大块破断且排列整齐，因而碎胀系数较小，岩石破碎后块度较小而且排练紊乱，则碎胀系数较大。
老顶的断裂：随着弯矩的增长，老顶岩层达到强度极限时，将形成断裂。分三张情况：1 当f<0.02时，板破断将先沿固定长边形成裂缝并延伸，在长边形成的裂缝的过程中，板中央沿Y方向将随之形成裂缝，而后导致破裂。2 当0.02