矿山压力知识点总结
矿山压力重点(终稿)

采动:在煤或岩层中开掘巷道和进行采煤工作采动空间:采动后在煤层中形成的空间围岩:采动空间周围岩体(顶板、底板、两帮岩层)矿山压力:采动后促使围岩向已采空间运动的力矿山压力来源:覆盖岩层的重力、构造运动的作用力、岩体膨胀的作用力岩层控制:把矿山压力显现控制在不影响或尽量少影响正常的安全采掘工作而进行的开拓部署和支护控制措施。
矿山压力显现:采动后,在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象直接顶:在采空区内已跨落、在采煤工作面内由支架暂时支撑的悬臂梁,其结构特点是在采煤工作面推进方向上不能始终保持水平力的传递。
基本顶:指运动时对采煤工作面矿压显现有明显影响的传递岩梁的总和,在初次来压后,是一组在推进方向上能够始终保持传递水平力的不等高裂隙梁。
传递岩梁:每一组同时运动或近乎同时运动的基本顶岩层可以看成一个运动的整体,称为“传递力的岩梁”,简称“传递岩梁”。
支承压力:煤炭采出后,在围岩应力重新分布的范围内,作用在煤层、岩层和矸石上的垂直压力内外应力场:基本顶岩梁断裂结束时,以断裂线为界将支承压力明显地分为两个部分:断裂线与工作面煤壁之间的应力场为“内应力场”;断裂线外(至不受采动影响的原岩应力之间)的应力场为“外应力场”。
初次来压:采煤工作面各岩层初次运动在采煤工作面的压力显现周期来压:岩层周期性运动在采煤工作面的压力显现。
直接顶初次垮落步距:直接顶初次垮落时自开切眼到支架后排放顶线的距离。
底板比压:在单位面积底板上所造成的压力称为底板载荷集度,即底板比压。
给定变形:在岩梁由端部断裂到沉降至最终位态的整个运动过程中,支架只能在一定范围内降低岩梁的运动速度,但不能对岩梁运动的最终位态起到限制作用,岩梁运动稳定时的位置状态由岩梁的强度及两端支承情况决定。
限定变形:是指采场支架对岩梁运动进行必要的限制,即在支架阻力的作用下,岩梁不能沉降至最低位态。
岩梁进入稳定时的位态(岩梁运动稳定时采场的顶板下沉量)由采场支架的阻抗力所限定。
矿山压力与岩层控制考试复习重点

1.矿山压力:于矿山开采活动的影响,在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力。
2.矿山压力显现:由于矿山压力作用使巷道周围岩体和支护物产生的种种力学现象。
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。
4. 岩石的碎胀性是指岩石破碎后的体积比破碎前的体积增大的性质。
5. 岩石的压实性是指岩石破碎后,在其自身和外加载荷作用下逐渐压实使体积减小的性质。
6. 岩石的透水性、软化性、膨胀性、崩解性。
7. 岩石的弹性变形可分为三种不同的弹性特征:①线弹性。
②完全弹性;③滞弹性。
8. 岩石的变形指标:泊松比、弹性模量、体积变形模量。
9. 岩石的抗剪强度:指岩石抵抗剪切破坏的极限强度。
(抗切强度、抗剪强度、摩擦强度)10. 岩石在单轴压力作用下的应力应变全程曲线。
①O-A段,原始空隙压密阶段;②A-B段,线弹性阶段;③B-C段,弹塑性过渡阶段;④C-D段,塑性阶段;⑤D点以后为破坏阶段。
11. 单轴压缩下岩石破坏的形态:张裂或压裂破坏、压剪破坏、塑流破坏。
12. 莫尔强度理论和格里菲斯强度理论提出的基本思想是什么?它们本质上有什么区别?答:莫尔强度理论认为,材料破坏主要使由于破坏面上的剪应力达到一定限度,但此剪应力还与破坏面上由于正应力造成的摩擦阻力有关。
也就是说,材料某一点发生破坏,不仅取决于该点的剪应力,同时取决于正应力,即沿某一面剪断时剪应力与正应力存在着一定的函数关系。
格离菲斯强度理论认为,任何材料内部都存在各种细微的裂缝,当材料处于一定的应力状态时,在这些裂缝的端部便会产生应力集中。
如果主应力为拉应力,则在裂缝端部产生几倍于主应力的拉应力;如果主应力为压应力,在裂缝端部也产生拉应力。
当裂缝周围拉应力超过岩石的抗拉强度时,就会由于裂缝的扩展而造成岩石的破坏。
莫尔强度理论的实质是剪切破坏理论,而格里菲斯强度理论的实质是脆性拉断破坏理论,这就是它们实质上的区别。
13.岩体强度<岩块强度14. 岩体:一定工程范围内的自然地质体,是由岩块和各种各样的结构面共同组成的综合体。
矿压复习资料

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支护物上的力定义为矿山压力,在相关学科中也称为二次应力或工程扰动力。
2.矿压显现:由于矿山压力作用是巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象,统称为矿上压力显现。
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。
简称“矿压控制”、“岩层控制”或“地压控制”。
4.按岩石成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。
5.岩石的孔隙度是指在岩石中各种孔洞和裂隙体积总和与岩石总体积之比,也称孔隙率。
其表达式为:n=V0/V*1006.结构面(弱面)是岩体的重要组成部分,在岩体机构力学效应中占有主导地位,实验体结构研究的重点。
结构面是指在地质历史(尤其是地质构造变形)中所形成的具有一定方向、厚度较小和一定延展长度的地质界面。
如岩体中存在的节理、断层、层面以及软弱夹层等,都统称为结构面或不连续面。
7.原岩应力场有自重应力场和构造应力场组成。
8.岩体的自重应力随深度呈线性增长。
9.构造应力以水平力为主,具有明显的区域性和方向性。
10.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。
11.一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面或简称为采场。
12.通常把位于直接顶之上(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。
13.有关采场上覆岩层活动规律的假说:压力拱假说、悬臂梁假说、铰接岩块假说、预成裂隙假说、砌体梁假说、传递岩梁假说14.衡量矿山压力显现程度的指标:顶板下沉、顶板下沉速度、支柱变形与折损、顶板破碎情况、局部冒顶、工作面顶板沿煤壁切落(或称大面积冒顶)。
15.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。
由开切眼到初次来压时工作面推进的距离称为老顶的初次来压步距。
16.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。
矿山压力基本知识

1.初次垮落:基本顶在采空区中第一次垮落。 即:随工作面的继续推进,直接顶不断垮落,基本顶悬露跨度逐渐增 大,直至达到极限跨度时,基本顶出现断裂,进而发生垮落。 2.初次来压:由于基本顶初次垮落而引起工作面矿压显现加剧的现 象,称之。 矿压显现特征:工作面顶板下沉量和下沉速度急增,煤壁片帮严重, 顶板裂缝或掉渣,支架载荷迅速提高等,其影响一般持续2~3天。 采取措施:放顶线加强支护。如:增设排柱、木垛、斜撑、抬棚、强 制放顶等。
二、基本顶的初次垮落 (一)基本顶初次来压前的岩层结构 1.板的结构:四周分别由煤柱及煤壁支撑,可视为悬空
的板。
2.两端固定的梁:因工作面长度远大于跨距,故可视为 两端固定的梁。 3.梁的作用:上覆岩重通过梁而传递到两端的煤壁及煤 柱上。
初次来压前顶板状态示意图
第四节
开采后围岩移动及矿压特征
二、基本顶的初次垮落
L初=h 2RT q
(多用,因抗拉强度远大于抗压强度) (当τmax=Rs时)
L初
4hRs 3q
式中 L初-基本顶初次垮落步距;
RT-岩层的抗拉强度极限;
Rs-岩层的抗剪强度极限; τmax-最大剪应力; q-岩梁的均布载荷; h-岩梁的高度(基本顶厚度)
第四节
开采后围岩移动及矿压特征
2.基本顶初次垮落步距的确定:
第一节
二、采场空间特点 1.采场的基本形式: (1)开切巷:矩形或梯形。
矿山压力概述
(2)初次来压前:似椭园形。 (3)初次来压后:为弯曲下沉式。根据不同的采空区处理方法出现不
同的空间形式。
全部垮落法:(图旧教案中) 全部充填法:
缓慢下沉法:
2.采场特点 (1)是时间函数。即是移动的、又是变化的。
矿山压力及其控制复习重点

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。
矿山压力基本知识

矿山压力基本知识1.名词解释:1)矿山压力: 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。
2)矿压控制:3)周期来亚:4)冲击矿压:2.解答题:1)画图说明岩石应力应变全过程;2)画图说明采煤工作面上覆岩层移动概况;3)画图说明采煤工作面周围支承压力分布特点;4)影响采煤工作面矿山压力的主要因素;5)矿山压力观测仪器按观测内容可分为哪几种;6)画图说明采煤工作面“三量”观测的测区一般布置图; 7)采煤工作面矿压观测包括哪些项目;8)巷道矿山压力控制方法及原理;9)如何防治冲击矿压;3.论述题:在今后工作中如何控制常见的顶板事故?一、填空题:1.周期来压是随工作不断推进而出现的。
2.煤层顶板可分为、、三种。
3.根据顶板稳定性将直接顶分为、、、四类。
4.自然平衡拱是采掘空间上方岩层破坏后形成的的拱形结构。
5.采煤工作面中工作空间和的工作总称叫工作面顶板控制。
6.工作面顶板控制方法有、、、四种。
7.从开切眼煤壁到老顶初次来压时与工作面切顶线的距离叫基本顶的初次来压步距。
8.基本顶根据周期来压明显与否分为四级,周期来压强烈为级顶板。
9.基本顶周期来压越不明显,作用于支架上的就越小而且稳定。
10.采煤工作面的煤壁在矿压作用下,发生自然塌落的现象叫片帮。
11.煤层倾角对顶板下沉有明显的影响,煤层倾角愈大,影响顶板下沉的力。
12.由于采掘活动而引起的作用在巷运及采煤工作周围岩体内的应力叫。
13.因矿山压力的作用而在采煤工作面或巷道内显示的力学现象叫矿压显现,如;;;等。
14.基本顶按采压强度及来压步距可分为;;;四级。
15.在切割眼两帮的煤体中,产生了应力集中现象,这种集中应力称为。
16.支承压力大小,分布范围与;;;;煤的软硬有关。
17.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,形成很大支承压力时,就可能产生。
18.基本顶初次垮落前的初次失稳或工作面矿压显现加剧的现象称为。
矿山压力与岩层控制复习资料
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定义为矿山压力,在相关学科中也称为二次应力、或工程扰动力。
2.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,以及在岩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。
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.岩石按不同的标准可分为不同类型,常见的分类有:(1)按岩石成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
(2)按岩石固体矿物颗粒间的结合特征,可分为固结性、粘结性、散粒状和流动性岩石四大类。
(3)按岩石的构成特征,可以区分岩石的结构和岩石的构造。
岩石的结构是决定岩石组织的各种特征(如矿物颗粒的组成成分、结晶程度、形状和大小以及它们之间的连接状况等)的总合;而岩石的构造则指岩石中组成成分的空间分布以及他们相互间的排列关系,如整体构造,多孔状构造和层状构造。
(4)按岩石的力学强度和坚实性,可分为坚硬岩石和松软岩石。
工程中常把饱水状态下单压强度大于10MPa 的岩石称为坚硬岩石;而把低于该值的岩石称为松软岩石。
5.岩石的体积指标(一)岩石的孔隙性岩石的孔隙度指岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比,也称孔隙率%1000⨯=V V n 岩石的孔隙比指岩石中各种孔洞和裂隙体积的总和与岩石内固体部分实体积之比,可表示为c V V e 0=孔隙比与孔隙度之间的关系为 n n e -=1 一般孔隙率愈大,岩石中孔隙和裂隙就愈多,岩石的密度和强度愈低,同时使塑性变形和渗透性增大。
(二)岩石的碎胀性和压实性岩石的碎胀性指岩石破碎以后的体积比之前体积增大的性质。
常用岩石的碎胀系数来表示,即岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比,其表达式为V V K p '= K P ——岩石的碎胀系数;V ' ——岩石破碎膨胀后的体积,m 3; V ——岩石处于整体状态下的体积,m 36.岩石变形性质的类别岩石的变分为弹性变形、塑性变形和粘性变形三种。
矿山压力与岩层控制重点总结
矿山压力与岩层控制重点总结关键信息项:1、矿山压力的定义与形成机制2、岩层控制的方法与技术3、矿山压力监测与数据分析4、岩层控制的安全标准与规范5、矿山压力与岩层控制的理论研究进展6、实际案例分析与经验总结11 矿山压力的定义与形成机制矿山压力是指在地下开采过程中,由于采掘活动引起的围岩应力重新分布,导致围岩变形、破坏和移动,并作用在采掘空间周围的支护结构和设备上的力。
矿山压力的形成机制主要包括原岩应力、开采扰动和围岩的力学性质等因素。
原岩应力是指在未受开采影响时,地层中存在的天然应力。
开采扰动会打破原有的应力平衡状态,使围岩应力重新分布。
围岩的力学性质则决定了其在应力作用下的变形和破坏特征。
111 原岩应力的测量与分析了解原岩应力的大小和方向对于预测矿山压力的分布具有重要意义。
常用的原岩应力测量方法包括水压致裂法、应力解除法等。
通过对测量结果的分析,可以为矿山设计和开采提供基础数据。
112 开采扰动对矿山压力的影响开采活动如采煤、掘进等会导致围岩的应力集中和释放,从而产生矿山压力。
开采深度、开采速度、开采方法等因素都会对矿山压力的大小和分布产生影响。
12 岩层控制的方法与技术岩层控制的目的是保持采掘空间的稳定性,保障安全生产。
常见的岩层控制方法包括支护技术、充填技术和卸压技术等。
121 支护技术支护是岩层控制的重要手段,包括锚杆支护、锚索支护、支架支护等。
锚杆和锚索通过将围岩锚固在深部稳定岩层上,提高围岩的自身承载能力。
支架则直接承受围岩的压力,提供支撑作用。
122 充填技术充填可以有效地减少顶板下沉和地表沉陷,同时提高资源回收率。
充填材料包括矸石、粉煤灰、膏体等,其性能和充填工艺对岩层控制效果有重要影响。
123 卸压技术通过钻孔、爆破等方式对围岩进行卸压,可以降低应力集中程度,减少冲击地压等动力灾害的发生。
13 矿山压力监测与数据分析矿山压力监测是掌握矿山压力变化规律、评估岩层控制效果的重要手段。
第五讲 矿山压力基本知识
集支护区,加打斜撑。
(三)工作面老顶的初次来压及来压时的安全措施 1)工作面老顶的初次来压 随着工作面推进还可能形成四、五……不同数量岩块的咬合
平衡,直到岩块间的咬合关系不能满足平衡关系为止。此时,老顶 的失稳将对工作面带来严重的矿山压力显现,甚至危及生产和人身 安全,形成老顶的初次来压。见图
图1-2 老顶断裂成岩块后的转动
初次来压是工作面矿山压力显现的重要现象,衡量其指标是来 压强度和初次来压步距,顶板坚硬、直接顶薄的工作面初次来压强 度大、来压步距大。
初次来压特征:老顶初次来压比较突然。来压前回采工作空间 上方的顶板压力比较小。因而往往容易使人疏忽大意。初次来压时, 老顶垮距比较大,影响的范围也比较广,工作面易出现事故。
置,做好预测预报工作。 (2)做好来压前的支护工作,保证支架的规格质量,
保证一定的支护密度和支架稳定性。 (3)合理缩小控顶距,以利于工作面维护。 (4)保证直接顶垮落的质量。采空区冒落的矸石可
以减轻老顶的来压强度。 (5)加强正规循环,保持工作面推进速度。
十一、顶板事故分类
一、大型冒顶: 是指范围较大,伤亡人数较多(每次死亡3人以上)
《规程》规定: 采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护,严禁空顶作业。
直接顶不能任其自然垮落。当工作面推进距离达到初次垮落距时, 要进行初次放顶。采煤工作面初次放顶时必须制定安全措施,采煤 区(队)长要亲临现场进行指挥。
(二)直接顶初次放顶的安全措施 对于单体支柱支护工作面,制定初次放顶安全措施时,应该遵
老顶初次来压对工作面的影响较大,因此必须掌握初次来压步 距的大小,以便及时采取对策。在来压期间,必须加强支架的支撑 力,尤其要加强支架的稳定性。一般可以采用木垛、斜撑等特种支 架加强回采工作空间的支护。
矿山压力与岩层控制总结复习
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周围支护物产生的各种力学现象。
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。
1.顶板直接顶: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定伪顶:接位于煤层上方的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三顶赋存状态对顶板管理有直接影响。
伪顶影响煤质,直接顶影响顶板管理,老顶影2.底板——位于煤层之下的岩层。
直接底——直接位于煤层之下的岩层(泥岩、泥质页岩、砂页岩)(古土壤);老底——直接底以下的岩层。
直接底的强度对顶板管理有较大影响。
来压。
顶板划分主要依据岩性(强度、垮落性)、厚度等。
3.横三带竖三区:弯曲下沉带、裂缝带和跨落带支撑区、离层区和压实区4.直接顶的初次垮落:初次垮落——直接顶第一次垮落(初次放顶)(标志:垮落高度>1~1.5m,长度>1/2 面长)初次垮落距——第一次垮落时,直接顶的跨距。
直接顶垮落距受直接顶强度、厚度、节理裂隙影响,是描述直接顶稳定性的综合指标。
直接顶垮落前,顶板完整性一般较好,支架载荷小,稳定性差,初次垮落易发生大面积顶板事故直接顶岩层破坏原因:节理裂隙切割;岩层松软,变形大离层;落煤后顶板支护不及时,支撑力小,促使离层;老顶岩层平衡结构失稳,岩块回转;支撑力不均衡或支架反复支撑;放顶撤柱,动力冲击。
5.老顶破坏形式:梁式破坏(主要形式)和板式破坏6.矿压显现指标1、顶板下沉S(mm)——煤壁到采空区边缘范围内顶、底板间相对位移。
顶板绝对下沉不易得到,一般以距煤壁4米处下沉量为工作面顶板下沉量。
可以每米采高每米推进度下沉量S/L.M为比较标准。
2、顶板下沉速度V(mm/h)——单位时间顶板下沉量。
3、支柱变形与折损——观察喷液、下缩、压裂、折断等。
4、顶板破碎度——单位面积中顶板冒落面积所占百分比。
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1、矿山压力: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,叫矿山压力。
2、矿山压力显现: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,叫矿山压力显现。
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: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。
5、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承应力。
6、老顶:通常把位于直接顶之上(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。
7、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。
8、直接顶初次垮落:直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。
9、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。
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(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。
11、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称之为工作面顶板的周期来压。
12、关键层: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。
13、开采沉陷:煤层采出后,(采空区周围原有的应力平衡状态受到破坏,引起应力重新分布,从而)引起岩层的变形、破坏与移动,并由下向上发展至地表引起地表的移动,这一过程和现象称为岩层移动,又称为开采沉陷。
14、充分采动与非充分采动: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。
将刚达到充分采动状态的采空区尺寸称为临界开采尺寸。
如果采空区尺寸小于临界开采尺寸,称为非充分采动。
非充分采动条件,下沉盆地呈尖底“碗状”,随着开采尺寸增加,地表下沉值还将继续增大。
15、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,称为岩层移动角。
16、岩层变形:岩层移动会导致沿竖直方向和水平方向的位移,前者称下沉,后者称为水平移动。
由于地表相邻点的下沉和水平移动量是不相等的,这表明点与点之间有相对移动,从而引起地表变形。
地表变形分为倾斜、曲率、水平变形。
分别由下沉和水平移动导出。
17、沿空留巷:如果通过加强支护或采用其他有效方法,将相邻区段巷道保留下来,供本区段工作面回采时使用的巷道,称为沿空保留(煤体—无煤柱)巷道。
18、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。
19、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。
20、软岩:软岩定义分为地质软岩和工程软岩。
(1)地质软岩指强度低、孔隙较大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀粘土的松、散、软、弱岩层的总称;(2)工程软岩时指在巷道工程力作用下,能产生显著变形的工程岩体。
巷道工程力时指作用在巷道工程岩体上的力的总和。
工程软岩的定义揭示了软岩的相对性实质。
21、顶板大面积来压:顶板大面积来压主要是由于坚硬顶板被采空的面积超过一定的极限值,引起大面积冒落而造成的剧烈动压现象。
22、浅埋煤层:通常将具有浅埋深、基岩薄、上覆厚松散层赋存特征的煤层称为浅埋煤层。
23、放顶煤开采:放顶煤开采是一种厚煤层采煤方法,这种方法在厚煤层底部布置一个长壁工作面,用常规方法开采支架下方底煤,利用矿山压力作用或辅以松动预爆破等方法,使支架上方的顶煤破碎成散体后,由支架尾部的放煤口放出,经由工作面后部刮板输送机将放出的顶煤运出工作面。
24、煤矿动压现象:煤矿在开采过程中,在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体,在一定的条件下突然发生破坏、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。
这些现象统称为煤矿动压现象。
25、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,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,部分巷道垮落破坏等。
26、冲击能指数:冲击能指数Ke——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与峰值后的变形能Ex之比值。
)1、简述原岩应力场的概念及主要组成部分?答:原岩应力场的概念:天然存在于原岩内而与人为因素无关的应力场称为原岩应力场。
原岩应力场的主要组成部分:自重应力场、构造应力场(p40)2、原岩应力分布的基本特点?答:1地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场,它是时间和空间的函数2实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量3水平应力普遍大于垂直应力4平均水平应力与垂直应力的比值随着深度的增加而减小,但在不同的地区变化的速度很不相同5最大水平应力和最小水平主应力也随着深度而呈线性增长6最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差很大,显示出很强的方向性7地应力的上述分布规律还会受到地形,地表剥蚀,风化,岩体结构特征,岩体力学性质,温度,地下水等因素的影响,特别是地形和断层的扰动影响最大。
3、支承压力与矿山压力的区别?(1及58)支承压力:在岩体内开挖巷硐后,巷硐周围的围岩必然出现应力重新分布,一般将巷硐围岩改变后的切向应力称为支承压力。
矿山压力: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,叫矿山压力支承压力是矿山压力的重要组成部分,支承压力仅是指切向应力,而矿山压力包括所有方向的力。
4、煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义?答:煤层底板下方有高应力区和低应力区巷道应布置在低应力区。
距煤柱水平距离越远,应力越小,距煤柱越近应力越大。
在实际工程中很少遇到集中载荷作用的情况,但是通过这个解,可以知道应力在岩体内的传递规则,并且可以用积分的方法解决其他形式载荷条件下的应力分布问题。
5、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?答:特征:岩石破碎后,杂乱堆积,岩体的总体力学特性类似于散体。
由于岩层破碎后体积将产生膨胀,因此直接顶跨落后,堆积的高度要大于直接顶岩层原来的厚度。
作用:对于岩层控制来说,碎胀性有重要作用,当煤层采出形成采空区后,项板处于悬露状态,就会发生破坏堵蒂,并给工作面顶报管理造成影响以至危害。
由于顶板岩石有碎胀性,垮落后体积增大,能充填部分因煤层采出后形成的采空区,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,碎胀性对工作预顶板管理有重要意义6、分析采场上覆岩层机构失稳条件?答:1、结构的滑落失稳,剪切力大于咬合点处的摩擦力,此结构将出现滑落失稳。
即失稳的与否取决于老顶破断岩块的高长比,高长比较小,结构抗滑落失稳能力越大,一般情况下,失稳岩块的高长比要大于0.4-0.5;2、结构的变形失稳,这时指在岩块的回转过程中,由于挤压处局部应力集中,致使该处进入塑性状态,甚至局部受拉而使咬合处破坏造成岩块回转进一步加剧,从而导致整个结构失稳,当岩梁破断后,岩块互相咬合中间下沉量到达△时,即形成岩块结构变形失稳。
7、分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系?答:加快工作面推进速度只是缩短落煤与放顶两个主要生产过程的时间间隔,能减少顶板下沉量,但同时也使顶板下沉速度加剧,只有在原先的工作面推进速度比较缓慢的条件下,加快工作面推进速度,才会对工作面顶板状况有所改变,当工作面推进速度提高到一定积变以后,顶板下沉量的变化将逐渐减小,并不能甩掉顶板压力。
8、试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响?答:开采深度对巷道矿山压力显现的影响可能比较明显,如在松软岩层中开掘巷道,随着深度的增加,巷道围岩的“挤、压、鼓”现象将更为严重。
随着深度增加,巷道围岩的变形与支架上承受的压力都将增加。
岩层受重力而变形,它所积聚的能量与深度的平方成正比。
因此,对有冲击矿压危险的矿井,随着深度的增加,发生冲击矿压的次数与强度将显著增加。
但开采深度对采场顶板压力大小的影响并不突出,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。
随着采深增加,支承压力必然增加,从而导致煤壁片帮及底板鼓起的几率增加,由此也可能导致支架载荷增加。
9、老顶破时在岩体内将引起什么性质的扰动,其特点是什么?有何实用意义?(97)在岩层断裂时,老顶在部分区域岩层将发生“上升”,而在另一部分区域老顶岩层对直接顶进一步“加压”。
前者称为“反弹”现象,其区域称为“反弹”区;后者则称为“压缩”现象,其区域称为“压缩”区。
直接顶与煤层的垫层系数越大,则“反弹”区域及“反弹”值越小;而垫层系数越小,则上述数值越大。
事实上,老顶岩层应视为板,而且应视为弹性基础上的板。
显然它的破断将在其四周岩体内引起波动,这种波动方式仍然表现为弹性基础的“反弹”与“压缩”。
这种波动不仅在工作中部前后有所反应,而且在上、下两巷中同样应有所反应。
显然,利用这种信息对预测预报老顶岩层的破断将起重要作用。
10、简述回采工作面周围支撑压力分布规律。
答:煤层开采以后,采空区上部岩层重量将向采空区周围新的支撑点转移,从而在采空区周围形成支承压力带,工作面前方形成超前支承压力,它随着工作面的推进而向前移动,称为移动性支承压力或临时支承压力,工作面沿倾斜和倾斜方向及开切眼一侧煤体上形成的支承压力,在工作面采过一段时间后,不再发生明显变化,称为固定支撑压力,回采工作面推过一段距离后,采空区上覆岩层活动趋于稳定,采空区内某些地带冒落矸石被逐渐压实,使上部未冒落岩层在不同程度上重新得到支撑。
因此,在距工作面一定距离的采空区,也可能出现较小的支承压力,称为采空区支承压力。
11、是否矿山压力大矿山压力显现也必然强烈,试举例说明。
二者没有必然联系,所谓矿山压力是指采动后作用于岩层边界上或存在于岩层之中促使围岩向已采空间运动的力。
而矿山压力显现是指采动后,在矿山压力作用下通过围岩变形与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象。
既然如此,矿山压力的存在时绝对的,客观的,它存在于采动空间的周围岩体中,而矿山压力显现是相对的,有条件的,它不仅是矿山压力作用的结果,同时它还与围岩的条件有关,围岩中有矿山压力存在不一定有明显的显现,压力显现强烈的部位不一定是压力高峰的位置。
(举例p201与p205)12、简述我国缓倾斜煤层工作面分类方案?答:直接顶分类:1不稳定顶板:又分为两个亚类2中等稳定顶板:也有两个亚类3稳定顶板4非常稳定顶板。