河南理工大学矿山压力与岩层控制历年重点总结

矿山压力与岩层控制重点总结

一、

1、矿山压力与岩层控制的研究方法有：理论研究，实验室实验，现场测试等不同形式的研究。

2、矿山压力与岩层控制的解析方法主要通过力学模型，利用平衡条件、本构方程、变形条件，破坏判据和边界条件求解其应力，变形和破坏条件。

3、矿山压力检测中采场主要检测顶底板移近量、支架阻力、活柱下缩量和顶板破碎度。

4、矿山压力检测中，巷道主要检测顶底板移近量、支架变形、围岩应力分布和岩层内部移动规律。

5、岩石密度分为：天然密度、饱和密度、干密度。

6、岩石变形指标一般有：泊松比、弹性模量、体积变形量。

7、原岩应力场主要由：重力应力场和构造应力场组成。

8、两个大小不同的圆孔叠加时，大孔对小孔的应力影响较大，而小孔对大孔的影响较小。

9、支撑压力指采场周围或巷道两侧的全部切向应力（或者竖直应力）

10、早期采场上覆盖岩层活动规律的假说有：压力拱假说，悬臂梁假说，铰接岩块假说，预成裂隙假说。

11、砌体梁结构模型中：A块为煤壁支撑区，B块为离层区，C块为重新压实区；Ⅰ为垮落带，Ⅱ为裂缝带，Ⅲ为弯曲下沉带。

12、按直接顶稳定性分类：直接顶可分为：破碎顶板，中等稳定顶板，完整顶板。

13、目前所使用的支柱的工作特性有以下几种：急增阻式，微増阻式，恒阻式。

14、液压支柱单独与顶梁配合支护顶板称为单体液压支架，与顶梁，底座，移架千斤顶组合液压自移支架。

15、岩层与地表移动会导致其产生竖直方向和水平方向的位移，前者称为下沉，后者称为水平位移。

16、根据采空区上覆岩层的破坏程度，可分为三带：垮落带，裂缝带，弯曲下沉带。垮落带和裂缝带合两带，又称为导水裂缝带。

17、两带（冒落带与裂隙带）与煤层采高有关，对于软弱岩层，两带高度为采高的9至12倍，中硬岩层为采高的12至18倍，坚硬岩层为采高的18至28倍。

18、圆形巷道按切向应力分，可分为A破裂区，B塑性区，C弹性区，D原始应力区

19、煤层开采后，在采空区四周形成支撑压力带，在工作面前方煤体内形成超前支撑力，它随着工作面掘进而向前移动，又称为移动性支撑压力或者临时支撑压力，工作面倾斜和仰斜方向及开切眼一侧煤体上形成的支撑压力称为固定支撑压力或者残余支撑压力，采空区后方的支撑压力称为采空区支撑压力。

20、巷道围岩变形量包括：巷道顶板下沉量，底板鼓起量，行帮接近量，深部围岩移近量以及巷道剩余断面积。

21、巷道围岩变形规律，围岩变形量要经历5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，采动影响稳定阶段，二次采动影响阶段。

二、基本概念。

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叫做矿山压力

2、矿山压力显现

由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，统称为矿山压力现象

3、矿山压力控制

所有减轻，调节，改变和利用矿山压力的各种方法，均叫做矿山压力控制。

4、岩石的孔隙度和孔隙比

岩石的孔隙度是指岩石中各种孔洞和裂隙体积总和与岩石总体积之比。

岩石的孔隙比是指岩石中各种空洞和裂隙体积总和与岩石固体部分实体积之比。

5、岩石的碎胀系数

岩石的碎胀系数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。

6岩石的弹性变形与塑性变形

岩石的弹性变形指卸载后岩石变形能完全恢复到原始状态的性质。

岩石的塑性变形指岩石在外力作用下当超过其屈服极限力时仍能发生变形，撤去外力后不能完全恢复其原始状态的性质。

7、弹性模量、泊松比

泊松比指岩石在单轴压缩条件下横向应变和轴向应变的比值。

弹性模量:E=σ/ϵ（岩石受单向受压）

E—岩石的弹性模量

σ—轴向应力应变曲线上任一点的轴向应力

ϵ—对应于σ的轴向应变

8、岩石的瞬时强度

岩石的瞬时强度：加载速率快：弹性模量提高，峰值强度增加，韧性降低；此时因快速加载而达到破裂时的应力称为瞬时强度。

9、蠕变，松弛

蠕变：应力不变条件下，应变随时间延长而增加的现象。

松弛：应变一定时，应力随时间延长而减小。

10、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

11、老顶

通常把位于直接顶之上(有时直接顶位于煤层之上)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。

12、顶板下沉量

煤壁到采空区边缘范围内顶、底板间相对位移。

13、老顶初次来压

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。

14、顶板周期来压

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。

15、始动阻力

顶板压力下，支柱开始下缩时的阻力。

16、最大工作阻力

支柱所能承受的最大载荷。

17、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、

1、写出岩石的抗剪强度和压应力的关系，并绘图简述获得c 值楔形剪切方法

关系式：tan C τσϕ=+

tan ϕ——岩石抗剪内摩擦系数

C ——岩石黏聚力

参考课本P15图1-8和图左侧文字内容

2.1、简述构造应力的特点

1）分布不均，在构造区域附近最大；

2）水平应力为主，浅部尤为明显；

3）具有明显的方向性；

4）坚硬岩层中明显，软岩中不明显；

5）max min H H z σσσ≥≥

2.2、原岩应力的分布规律

（1）实测铅直应力基本等于上覆岩层重量；

（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比值随深度增加而减小；

（4）最大主应力与最小主应力一般相差较大。

3、什么是直接顶的初次垮落

直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶的初次垮落

4、直接顶垮落的标示是什么?

直接顶垮落高度超过1~1.5m ，范围超过全工作面长度的一半。此时直接定跨距称为初次垮落距。

5、影响采场矿山压力显现的主要因素有哪些？

（1）采高与控顶距

（2）工作面推进速度的影响

（3）开采深度的影响

（4）煤层倾角的影响

（5）分层开采时矿压的显现

（6）放顶煤开采矿压显现

6、按对顶板面积与掩护面积的比值进行分类，液压支架有哪些类型？

（1）支撑式（2）支撑掩护式（3）掩护支撑式（4）掩护式

7、支架与围岩相互作用的特点是

（1）支架与围岩间的作用是作用力与反作用力关系；

（支撑力宜均匀分布，且与顶板压力共线）

（2）支架受力的大小与支架本身特性有关；

（在同一工作面，不允许同时使用特性不同的支架）

（3）支架支撑力在工作面的分布状态与支架性能有关；

8、关键层的特征有哪些?

（1）几何特征：相对较厚；

（2）岩性特征：较坚硬，弹性模量较大，强度较高；

（3）变形特征：关键层下沉变形时，上覆全部或局部岩层下沉量同步协调；

（4）破断特征：破断导致全部或局部上覆岩层的同步破断，引起大范围的岩层移动；