《矿山压力及其控制》复习题

复习题

一、填空题

1．矿山压力及岩层控制的学科特色表现在：1）采矿工程岩体结构的本质；2）采矿工程的移动特性；3）采矿工程中围岩的大变形和支护体的可缩特征；4）采矿工程中的能量原理和动力现象；

2．根据上覆岩层内部移动特征，将上覆岩层沿工作面推进方向划分为三个区，煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区；根据采空区覆沿移动破坏程度，可分为“三带”，分别为垮落带、裂隙带和弯曲下沉带。

3．软岩巷道围岩变形力学机制：物化膨胀类型、应力扩容类型和结构变形)类型。4．上覆岩层的矿山压力假说包括压力拱假说、悬臂梁假说、铰接岩块假说、预成裂隙假说和砌体梁力学模型；钱鸣高院士提出了岩层控制的关键层理论。

5．沿空掘巷和沿空留巷为无煤柱护巷基本方式。

6．支架与围岩相互作用比较复杂，最基本和最具代表性的有两种：（1）巷道顶板与上覆岩层离层或脱离时，支架仅受到脱落岩层自重压力作用，支架处于给定载荷

状态；（2）若巷道顶板岩层未发生离层，支架处于给定变形状态。

7．回采工作面老顶的破坏形式为O-X型破断。

8．巷道围岩控制的基本途径：降低围岩应力、提高围岩稳定性和合理(选择)支护。9．以锚杆为主体的巷道支护体系为主动加固形式，在不同的发展时期提出了相应的锚杆支护理论，包括：悬吊理论、组合梁理论、压缩拱理论和最大水平应力理论；

而巷道锚杆支护的围岩强度强化理论揭示了锚杆支护的实质。

12．滑落失稳和变形失稳是“砌体梁”结构的两种失稳方式：

13．回采工作面支架必备的两个特性：一定的可缩性和良好的支撑性。

14．支柱的典型特性曲线有急增阻式、微增阻式和恒阻式。

15．构造应力以水平应力为主，具有明显的方向性和区域性。

16．冲击矿压发生的原因是多方面的，但总的来说可以分为三类，即自然地质因素、开采技术条件和组织管理措施。

17．回采工作面的围岩，一般是指直接顶、老顶和直接底。

18．采场上覆岩层中关键层的特征有：

1）几何特征，相对其他岩层而言厚度较大；2）岩性特征；3）变形特征，在关键层下沉变形时，其上部全部或局部岩层随之同步协调下沉；4）破断特征；5）支承特征

二、需要了解的常识内容

1．双巷道掘进增加了煤炭的损失。

2．在同样的生产技术条件下，开采倾斜煤层上覆岩层行程结构的容易程度：俯采>走向长臂>仰采

3．能反映顶板下沉量小的情况主要有：直接顶较厚、充填法处理采空区和采高较小

4．单体液压支柱+铰接顶梁是常用作工作面超前支护

5．“砌体梁”结构的中的关键块为岩块B 和岩块C

6．工作面超前支护范围应力增高区。

7．支架的刚度在“煤壁—支架—采空区已冒落的矸石”支撑体系中最小。

8．同等条件下，构造应力方向与巷道轴向垂直时巷道维护最困难，平行维护容易。

9．锚杆支护质量监测内容主要包括：巷道围岩变形、、顶板离层和锚杆受力

10．长壁工作面“三量”包括：顶底板移近量、支架载荷量和活柱下缩量

12．关键层位置的判别满足两个条件：11和n n j j q q L L ++<<

13．工作面周期来压时，有一系列矿山压力现象，如顶板下沉速度加剧、煤壁片帮和支架载荷增加

三、名词解释

1．矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围形成的和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。

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。 等应力轴比：使巷道周边应力均匀分布时的椭圆长短轴之比。

3．老顶的周期来压：由于裂隙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。

4．原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。

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向应力增高部分称为支承压力。

6．岩层移动：煤层采出后，采空区周围原有的应力平衡状态受到破坏，引起应力的重新分布，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的地表移动，这一过程和现象称为岩层移动。

7．地质软岩：强度低、孔隙度大、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性黏土矿物的松、散、软、若岩层的总称。

8．巷道围岩控制：控制巷道围岩的矿山压力和周边位移所采取措施的总和。

9．工程软岩：在巷道工程力作用下，能产生显著变形的工程岩体。

10．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。

11．老顶的初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。

12．冲击矿压：聚集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，同时发生强烈声响，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。

四、问答题

1．简述双向等压弹性条件下圆形巷道的围岩应力分布规律，并画出应力分布图。

答：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；

③σt、σr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双向等压应力场中的切向应力为最大应力，其最大应力集中系数K=2，且与孔径大小无关；

2．受到相邻区段回采影响的工作面回风巷围岩变形要经历的5个阶段？

答：Ⅰ：巷道掘进影响阶段；Ⅱ：掘进影响稳定阶段；Ⅲ：采动影响阶段Ⅳ：采动影响稳定阶段；Ⅴ：二次采动影响阶段

3．简述基于关键层理论的岩层移动的裂隙分布规律。

①关键层运动对离层及裂隙的产生、发展与时空分布起控制作用，覆岩离层主要出现在关键层下。

②关键层下离层动态分布呈现两阶段发展规律：初次破断前，最大离层位于采空区中部；初次破断后，关键层在采空区中部趋于压实，而在采空区两侧仍各自保持一个离层区；

③沿顶板高度方向，随工作面推进离层呈跳跃式由下往上发展。

4．简述巷道围岩卸压原理并列出几种卸压方法。

人为方法改变巷道围岩应力分布特征，巷道掘进或受到采动影响时在巷道周边形成的应力峰值向远离巷道周边的围岩深部转移，使巷道处于应力降低区内，可以收到明显改善巷道维护状况的效果。

5．煤矿绿色开采体系。

6．巷道围岩控制原理？

答：根据巷道围岩应力、围岩强度以及它们之间相互关系，选择合适的巷道布置和保护及支护方式，降低围岩应力，增加围岩强度，改善围岩受力条件和赋存环境，有效地控制围岩的变形、破坏。