矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制分章节课后题答案
矿山压力与岩层控制分章节课后题答案第一章课后题答案1.什么是矿山压力？矿山压力是地质层、地下水和矿山开采引起的应力和变形所产生的压力作用。
2.什么是岩层控制？岩层控制是指在矿山开采中，通过采用适当的措施来保持岩体稳定，避免岩层破坏和塌陷，确保安全生产的技术措施。
3.列举矿山压力的主要来源。
矿山压力的主要来源包括地层的深度和覆盖厚度、地质构造活动、地下水、矿石开采等。
4.什么是煤柱？煤柱是指煤矿中煤层开采留下的煤炭矿柱，用于支撑上方地层的岩石和负荷。
5.煤层开采中会产生哪些岩层控制问题？煤层开采中会产生煤柱破坏、顶板下沉、底板塌陷等岩层控制问题。
1.煤层开采的主要压力问题有哪些？主要压力问题包括煤柱的变形和破坏、岩层的下沉和移动、煤与瓦斯突出等。
2.列举常用的煤层顶板支护方式。
常用的煤层顶板支护方式有液压支架、短牵引支架、长牵引支架、综放工作面支护等。
3.什么是煤与瓦斯突出？煤与瓦斯突出是指在煤层开采过程中，由于地应力释放和煤层瓦斯压力差等因素，导致煤层中的瓦斯和煤与瓦斯一起迅速释放到煤矿工作面。
4.列举常用的煤与瓦斯突出预防措施。
常用的煤与瓦斯突出预防措施包括合理布置瓦斯抽采钻孔、设置冻结带、控制工作面推进速度、适时切割煤柱等。
5.什么是煤矿的地压显现？地压显现是指煤炭开采过程中，地应力释放引起的顶板移动和地表沉陷现象。
1.列举导致复杂岩层变形和破坏的因素。
导致复杂岩层变形和破坏的因素包括地质构造、地震、地下水动力作用、加大采厚等。
2.什么是岩层的软化变形？岩层的软化变形是指在岩层开采过程中，受到外力作用导致岩层内部产生应力集中和岩石柔软化现象。
3.列举常用的岩层控制技术。
常用的岩层控制技术包括围岩加固、地下水控制、岩层预裂等。
4.什么是岩层顶板下沉？岩层顶板下沉是指岩层开采过程中，顶板发生沉降和下沉的现象。
5.列举常用的岩层顶板控制技术。
常用的岩层顶板控制技术包括钢支撑、锚杆支护、拱形支护等。
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制一．名词解释矿山压力：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。
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，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。
充填开采：就是用充填材料来充填已采空间，借以支撑围岩，防止或减少围岩垮落和变形的顶板管理技术，采用此方法管理顶板的采煤方法称为充填开采。
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。
锚固力：锚杆对围岩所产生的约束力称为锚固力。
根据约束方式分为：托锚力，黏锚力，切向锚固力；根据锚固阶段分为：初锚力，工作锚固力，残余锚固力。
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。
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。
冲击矿压：是压力超过煤岩体强度极限，聚积在采掘工程周围煤岩体之中的能量突然释放，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，造成煤岩体振动和破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等。
充分开采：当采空区尺寸相当大时，地表最大下沉值不再随采空区尺寸增大而增大的开采状态称为充分采动。
二．简答题1.原岩应力概念组成部分以及场规律特点：（☆）答：天然存在于原岩内与人为因素无关的应力场称为原岩应力场。
其主要组成部分是自重应力场和构造应力场。
其规律特点：（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.构造应力场的特点：答：由于地质构造运动而引起的应力场称为构造应力场。
其特点：（1）构造应力以水平应力为主，具有明显的区域性和方向性。
矿山压力与岩层控制重点
1）矿山压力：未受到工程开挖或扰动的地下岩体称为原岩，原岩处于应力平衡状态。
开挖巷道或进行回采，破坏了原岩的应力平衡状态，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，在巷硐或采场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，也称为二次应力或工程扰动力。
2）矿山压力显现：在矿山压力的作用下，会引起巷硐周围岩体和支护物产生种种力学现象，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。
这种由于矿山压力作用使巷硐和采场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）所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法，统称为矿山压力控制●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岩石的压实性是指岩石破碎后，在其自重和外加载荷作用下逐渐压实使体积减少的性质二原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称岩体初始应力、绝对应力或地应力自重应力场：由地心引力引起的应力场称为自重应力场，自重应力等于位面积的上覆岩层的重力。
5）构造应力场：由于地质构造运动而引起的应力场称为构造应力场，构造力与岩体的特性（裂隙发育密度与方向，岩体的弹性、塑性、黏性等）有关构造应力的基本特点为：（1）一般情况下地壳运动以水平运动为主，构造应力主要是水平应力（浅部尤为明显）；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，各处最大主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，最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大。
（4）构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍，在软岩中贮存构造应力很少。
原岩应力分布的基本规律;1）实测垂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）平均水平应力与垂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，显示出很强的方向性●地下岩体处在三向复杂和强烈的自重应力和构造应力场中，其体积和形状发生变化产生变形，变形是外力做功的结果。
矿山压力与岩层控制名词解释
1、矿山压力：地下岩体在受到开挖以前，原岩应力处于平衡状态。
开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原始的应力平衡状态，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，在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道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。
（1）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道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。
（1）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叫矿山压力控制。
（1）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，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。
（40）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向应力增高部分称为支承压力。
(58)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。
一般是由砂岩、石灰岩及砂砾岩等岩层组成。
（65）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。
（65）8、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,当达到其极限垮距时开始垮落。
直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。
（70）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。
（98）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)，如图4—3所示，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。
（99）11、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“稳定一失稳一再稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。
矿山压力与岩层控制
一、名词解释1.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。
2.极限平衡状态：范围内岩块所处的应力圆与其强度包络线相切3.老顶的周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。
4.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多用的岩层称为关键层5.底板比压：将支架底座对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6.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。
7.支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。
8.测压系数：9.应力集中：受力体内，孔周围局部区域应力高于其它区域应力的现象10.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11.冲击地压：煤岩体突然动力破坏，释放大量能量的灾害动力现象，可摧毁巷道、引发其他矿井灾害，造成人员伤亡二、简答题1.绘图表示采场水平和垂直的分区分带2.回采工作面支柱工作特性有几种，绘图加以说明3.采空区的处理方法4.冲击地压的预测预报方法答：冲击地压的预测主要包括时间、地点和规模大小。
目前主要采用的采矿方法，包括根据采矿地质条件确定冲击矿压危险的综合指数法、数值模拟分析法、钻屑法等；采用地球物理方法，包括微震法、声发射法、电磁辐射法、振动法、重力法等，可以达到准确预报冲击矿压可能发生的地点和位置，较准确地确定冲击矿压发生强度和震动释放能量的大小。
5.影响采场矿山压力的主要影响答：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.分层开采时的矿山压力显现6.巷道围岩压力及影响因素答：围岩变形受阻而作用在支护结构物上的挤压力或塌落岩石的重力。
统称为围岩压力。
（1.松动围岩压力2.变形围岩压力3.膨胀围岩压力4.冲击和撞击围岩压力）。
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制一、名解：1.矿山压力：是指分布于岩层内部各点应力，又包括作用于围岩上的任何部分边界上的外力。
2.支承压力：是指煤层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用于煤层、岩层、和矸石上的垂直压力。
3.围岩应力：是指洞室开挖后，周围岩体失去原来的平衡，引起洞室一定范围内岩体应力发生改变，重新调整形成新的应力。
4.原岩应力：是指把未受采掘扰动影响的岩石应力称为原岩压力。
5.基本顶：是指运动时对回采工作面矿山显现有明显影响的传递岩梁的总合，在初次来压后，是一组在推进方向上能够始终传递水平应力的不等高裂隙。
6.直接顶：是指在采空区内已夸落，在回采工作面内由支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在回采工作面推进方向上不能始终保持水平力传递。
7.泊松比：是指岩石在受单向压缩载荷时，试件在轴向压缩的同时产生横向膨胀，其横向与纵向的比值称为泊松比。
8.初次夸落距：是指当工作面自开切眼推进一段距离后直接顶悬露达到一定的高度，采空区进入初次放顶，直接顶开始夸落，此时直接开始夸落的距离称为初次夸落距。
9.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。
10.步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
11.砌体梁：在一定的条件下能够形成表似梁实则为半拱结构。
这种平衡结构形如砌体，故称为砌体梁。
12.关键层：在回采工作面上覆岩层中存在多个岩层时，对岩体活动全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。
13.碎胀性：是指岩石破碎后处于松散状态下得体积与破碎时的体积之比。
二、填空：1.三横三纵：三纵带是指弯曲下沉带、裂隙带、冒落带；三横是指煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区。
2.直接顶完整性的取决因素：岩石本身的性质、裂隙的发育情况直接顶内的各种原因造成的层理。
3.节理裂隙的分类：原生裂隙、构造裂隙、压裂裂隙。
4.影响顶板下沉的因素：采高、采深、倾角及推进的速度。
5.采区巷道的支护形式：基本支护、加强支护、巷旁支护、巷道围岩加固。
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。
4.关键层具有的特征①几何特征，相对于其他同类岩层单层厚度较厚；②岩性特征，相对于其他岩层较为坚硬，即弹性模量较大，强度较高；③变形特征，关键层下沉变形时，其上覆全部或局部岩层的下沉量同步协调；④破断特征，关键层的破断将导致全部或局部岩层的破断，引起较大范围内的岩层移动⑤支承特征，关键层破坏前以“板”(或简化为“梁”)结构作为全部岩层或局部岩层的承载主体，断裂后则成为砌体梁结构，继续成为承载主体5.影响采场矿山压力显现的因素答：①采高与控顶距的影响；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分层开采对矿山压力显现的影响；6.采场围岩与支架之间相互作用原理答：支架围岩是相互作用的一对力，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，支架结构及尺寸对顶板压力有一定影响。
矿山压力与岩层控制
（4） 采动影响稳定阶段 回采引起旳应力重新分布趋向稳定后，巷道围
岩变形速度再一次明显降低，但依然高于掘进影 响稳定阶段时变形速度，围岩变形量按流变规律 不断缓慢地增长。
（5） 二次采动影响阶段 巷道受本区段回采工作面（B）旳回采影响
时，因为上区段残余支承压力，本区段工作面超
前支承压力相互叠加，巷道围岩应力急剧增高，
图7-8区段平巷围岩变形
(1)巷道掘进影响阶段
(2)
煤体内开掘巷道后，巷道围岩出现应力
集中，在形成塑性区旳过程中，围岩向巷道空
间明显位移。伴随巷道掘出时间旳延长，围岩
变形速度逐渐衰减，趋向缓解。巷道旳围岩变
形量主要取决于巷道埋藏深度和围岩性质。
(3)(2) 掘进影响稳定阶段
(4) 掘巷引起旳围岩应力重新分布趋于稳定，
关系旳不同，巷道位置能够分为下列几类： （1） 与回采空间在同一层面旳巷道称为本 煤层巷道，分析本煤层巷道位置时，仅考虑回 采空间周围煤体上支承压力旳分布规律，可作 为平面问题处理。
（2） 与回采空间不在同一层面，其下方旳 巷道称为底板巷道，分析底板巷道位置时，应 该考虑回采空间周围底板岩层中应力分布规律， 按空间问题处理当然，位于回采空间所在层面 上方旳巷道称为顶板巷道 。 （3） 厚煤层中、下分层以及相邻煤层中旳 煤层巷道，有可能同步受到本分层和上分层以 及相邻煤层采面旳采动影响。分析此类巷道位 置时，根据巷道与回采空间位置和采掘时间关 系，综合考虑回采空间周围煤体上支承压力和 顶、底板岩层中应力旳叠加影响。
图7-5 a表达上部煤层单侧采动引起底板岩层 内应力分布，图7-5 b表达上部煤层两侧采动遗留 保护煤柱引起底板岩层内应力分布。
如图所示，除了在煤柱下方底板岩层一定范 围内形成应力增高区外，位于煤柱附近旳采空区 下方底板岩层一定范围内形成应力降低区。
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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
26.简述巷道围岩控制原理与方法。
27.决定巷道位置的参数有哪些，各代表什么意义？
5※<习题七>
第八章巷道维护原理和支护技术
27.简述煤柱（体）弹塑性变形区和铅直应力分布规律。
28.某矿煤层厚2.6m，直接顶板为4.2m厚的页岩随采随冒，老顶为厚8.6m的砂岩，其上有厚3m左右的页岩，采区平巷曾有以下几种布置方式：①留25m煤柱；
②留10～15m煤柱；③沿空掘巷；④沿空留巷。
你选择哪种方式，主要优点是什么？
29.跨巷回采卸压的基本原理。
30.巷道“支架－围岩”相互作用原理及其实际应用。
31.简述锚杆的支护理论。
32.简述锚杆支护设计的工程类比法和系统设计法。
5※<习题八>
第十一章煤矿动压现象及其控制
32.简述冲击矿压防治措施的基本原理和主要方法
33.什么叫煤矿动压现象，它有几种形式？这几种形式的主要特征有何区别？
34.下面列举的是我国一些矿井发生的煤矿动压现象，试分析它属于什么形式和引
起的原因：
a.唐山矿1964年6月7日在2151工作面前方新的开切眼中安设支架时，发生动压显
现，工作面回风顺槽和运输顺槽各距切眼煤壁35m范围冒塌，工作面运输机震翻，地面
受震波及范围达920m2。
2151工作面煤厚1.6m，开采深度672m，直接顶为细砂岩，老顶为粉砂岩和中砂岩，
该工作面已三面采空，一面临断层并处于向斜铀部
b.四川华蓥山南段一号井，主平硐从底板方向揭开6号煤，1975年8月8日在距平硐口1170m处进行放炮工作，炮后一阵狂风从平硐口吹出，把硐口木块、碎石抛到的50m外，随即大量瓦斯携带煤粉涌出，象浓烟一样持续40min，距事故地点700m的回风平硐中，三道风门全部冲开，一辆装满岩石的矿车被吹出30m……，总共抛出煤炭8000t，岩石100t，瓦斯涌出最1400km3。
c. 南桐煤矿开采深曲300m，煤层厚度2m左右，在地质构造变化带煤层扭转区，一次抛出煤量达300t。
d.大同挖金湾煤矿采用刀控采煤法，1961年在开采深度84—104m时，厚层整体砂岩冒落面积163km2，推倒巷道支架90m，地面崩场128km2。
5※<习题九>
第十三章矿山岩层控制研究方法
35.采掘工作面测压工作应从何入手，抓好哪些工作？
36.简单介绍矿山压力研究中的几种数值分析方法。
37.相似材料模拟试验的实质。