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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑矿山压力及其控制试题答案 矿山压力及其操纵 一、填空： 1.影响碎胀系数的重要因素是破碎后块度大小及其排列状态。 2.根据回采工作面前后的应力分布处境，可将工作面前后划分为增加区、减压区、稳压区。 3.老顶的初次来压步距与老顶岩层的力学性质、厚度、破断岩块之间彼此咬合的条件有关，同时也与地质构造有关。 4.采空区处理的方法有：煤柱支撑法、缓慢下沉法、采空区充填法、全部跨落法。 5.当采空区尺寸（长度和宽度）相当大时，地表最大下沉值达成该地质条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。假设 采空区尺寸尺寸小于临界开采尺寸，称为非充分采动。 6.根据原岩（煤）体
2、应力状态不同，冲击矿压可分为三类：重力型、构造应力中间型、重力-构造型 。 7.液压支架目前普遍将其分为三种类型：支撑式，掩护式，支撑掩护式。 8. 老顶的极限跨距：（1）回采空间周边均未采动固定梁计算为：L=h2Rt/q；（2）回采空间周边均已采空或用刀柱法管理顶板简支梁计算为：L=2hRt/3q。 二、名词解释： 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. 矿山压力:由于矿山开采活动的影响，在巷硐周边岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力. 初撑力:支架支设时，将活柱升起，托住顶梁，利用生柱工具和锁紧装置使支柱对顶板产生一个主动力，这个最初形成
3、的主动力称为初撑力.对于液压支柱即是泵压所形成的支柱对顶板的撑力. 工作阻力:支柱受顶板压力作用而回响出来的力分为始动阻力、初工作阻力、最大工作阻力. 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操纵作用的岩层. 三、简答 1. 什么是老顶的周期来压和周期来压步距？其表现形式有哪些？答：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。老顶的周期来压步距是两次来压期间工作面推进距离（周期来压步距=1/2.45初次来压步距）。变现形式：顶板下沉速度急剧增加、顶板下沉量变大；支柱所受的载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。 2. 回采工作面顶板的初次
4、垮落和顶板的初次来压有何识别？答：一.直接顶的初次跨落：回采工作面从开切眼开头向前推进，直接顶悬露面积增大当达成其极限跨距时开头垮落。直接顶第一次大面积垮落称为直接顶初次跨落。老顶的初次来压：回采工作面从开切开头采煤，采空区范围逐步增大，当老顶悬露达成极限跨距时，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称为老顶的初次来压。 二.识别：初次垮落发生于直接顶，初次来压发生于老顶。直接顶第一次垮落高度超过11.5 m，范围超过全工作面长度的一半。初次垮落前会发生离层
5、，初次来压前会发生片帮。初次来压较初次跨落对工作面影响较大。直接顶初次跨落步距与直接顶岩层强度、分层厚度、直接顶内节理裂隙发育程度有关，老顶初次来压步距与老顶岩层力学性质、厚度、破断岩块间彼此咬合条件有关。 2 3. 试述综放开采工作面支承压力分布特点。答：放顶煤开采与单一煤层开采具有类似规律，即工作面前方的支承压力（切向应力t）分为减压区A、增压区B、稳压区C。若按岩体性质可分为弹性区E、塑性区D（极限平衡区）。同时径向应力（垂直于工作面方向的应力r） 自煤壁向远方逐步升高。放顶煤开采的支承压力分布范围大，峰值点前移，但支承压力集中系数没有明显变化。煤层愈软支承压力分布范围愈大，峰值点距煤壁
6、愈远。一般来说对于软煤层峰值点位1525m，分布范围4050m；对于硬煤层峰值点58m，分布范围2030m。煤层愈厚支承压力范围愈大，峰值点距煤壁愈远。放顶煤工作面支承压力峰值点前移的理由是由于顶煤强度较低引起的。假设顶煤中存在一层较厚的强度较大夹矸层，夹矸层除了影响到顶煤冒落形态外还会影响到支承压力分布，使其显现出较硬煤层的支承压力分布特征。 四、计算 1 有一煤层顶板为厚层坚硬砂岩，岩层厚度15米，岩石的抗拉强度极限8Mpa，岩石间的摩擦角42度，作用在岩层上的载荷集度1MPa，当岩层断裂时，能否取得自身平衡？假设不能平衡支架应具有多大的支撑力才不致摧垮工作面？ 解：极限垮距L=h2Rt/
7、q=152*8/1=60m 断裂后岩块间剪力R=?ql=?*1*60=30MN 水平推力T=ql2/8h=103*602/8*15=30MN 摩擦力F=T*tan=30*103tan42=27012KN 故支撑力至少在P=R-F=30000-27012=2988KN 五、论述 什么是沿空留巷，沿空留巷从开掘到废弃的整个过程中围岩的变形体验了哪些阶段，及各阶段变化的理由是什么。 答：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留存下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷。其目的是使一条巷道可以得到两次利用，故这种方式也称“巷道二次利用”“一巷两用”“单巷开
8、采系统”。 3 如下图，巷道从开头掘进，到本区段采煤工作面采动影响，以后又受其次个区段采煤工作面二次采动影响后完全废弃，矿压显现要体验5个阶段，或相应地分为5个不同的矿压显现带。巷道掘进阶段 无采掘影响阶段 采动影响阶段 采动影响稳定阶段V二次采动影响阶段 1巷道掘进阶段()掘进平巷仅对小范围岩体造成扰动，围岩的变形和移动主要理由是煤岩体原始平衡遭到破坏所致，一般处境下矿压显现并不强烈。这一阶段影响时间一般为几天至十几天，最长12个月。 2无采掘影响阶段()应力不变，变形主要理由是随时间进展的围岩流变，量微小，巷道根本处于稳定状态。 3采动影响阶段()采动影响理由是由于回采工作引起的围岩压力再
9、次重新分布造成的。由于采空面积大，导致岩层运动规模大，故这一阶段矿压显现也最强烈。采动影响的全过程由工作面前方开头。根据围岩性质、采深、煤层厚度等因素不同，其超前距离由1020m至40-50m不等，到工作面邻近，采动影响已相当强烈。其峰值区多数处境是位于工作面后面5-20m范围内。该处顶底板移近速度很大，巷道断面急剧缩小，支架变形折损常很严重，是巷道维护最困难地段。在巷道经受强烈变形后，随工作面逐步远离，移近速度逐步减小，通常至工作面后面40-60m处，采动影响明显变小，进入采动影响稳定阶段。 工作面前方采动影响带内巷道围岩的变形、移动和破坏，主要是由工作面前方支承压力和沿倾斜侧向支承压力的叠
10、加作用引起的，而工作面后面采动影响带内巷道围岩的猛烈变形、移动和破坏是由巷道上方和采空区一侧顶板弯曲下沉和显著运动所引起的，两者在矿压显现强烈程度上通常有明显区别。 4采动影响稳定阶段()理由是巷道围岩经受一次采动后，重新进入相对稳定的阶段，故其围岩移动根本特征与无采掘影响阶段类似，但该阶段中的围岩平均移近速度一般要比无采掘影响阶段稍大一些。进入采动影响稳定阶段的距离，有时从工作面后面5060 m处即开头，但多数处境是在100120m以远(34个月)。 5二次采动影响阶段(V)处于采动影响稳定阶段的巷道，在下区段回采时，理由是开采面积进一步扩大，重新引起顶板岩层变形、运动和失稳，将再次受到采动
11、影响。二次采动影响的时间和空间规律与一次采动影响类似，但由于这种处境下巷道受到下区段工作面超前支承压力和巷道煤体一侧剩余支承压力的叠加作用，二次采动影响的强烈程度和影响范围都会比一次采动影响稍大。 矿压概念 2、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷硐周边岩体和支护物产生的种种力学现象，称为矿山压力显现。 3、矿山压力操纵：全体减轻、调理、变更和利用矿山压力作用的各种方法均叫做矿山压力操纵。 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理由引起的应力。 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，巷道围岩必然展现应力重
12、新分布，一般将巷道两侧变更后的切向应力增高片面称为支承压力。 4 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剩余应力。构造应力以水平力为主，具有明显区域性和方向性，其特点为一般处境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十足优势；构造应力分布不平匀，在地质构造变化对比强烈的地区最大应力的大小和方敬仰往有很大变化；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；构造应力在坚硬岩层中展现对比普遍，软岩中很少。 8、圆孔在双向等压应力场中周边应力分布的根本规律：在双向等
13、压应力场中，圆孔周边全处于压缩应力状态；应力大小与弹性常数E、无关；6t、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；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；其他各点的应力大小那么与孔径有关；在双向等压应力场中圆孔周边任意点的切向应力与径向应力和为常数。 11、充分采动：当采空区尺寸相当大时，地表最大下沉值达成该地质条件下应有的最大值，此时采动称为最大采动。 12、冒落带：破断后的岩块呈不规矩垮落，排列也不整齐，松散系数对比大，一般可达1.31.5,但经重新压实后，碎胀系数可降到1.03左右，此区域与
14、所开采的煤层相连，好多处境下是由于直接顶岩层冒落后开成的。 13、碎胀系数：岩层破坏后，杂乱聚积，岩体和总体力学特性类似于散体，由于岩层碎后体积将产生膨胀。 14、采场上覆岩层活动规律假说的内容及其特点：压力拱假说，此假说是认为在回采工作空间上方，由于岩层自然平衡结果而形成的一个“压力拱”。拱的一个支点在工作面前方煤体内形成前脚拱，另一个支点在采空区垮落的矸石上形成后脚拱，随工作面的推进，前后拱也将向前移动。优点是对回采工作面前后的支承压力及工作空间处于减压范围做出了解释。缺点为主种假说简朴不能从数量上解释矿压问题，对松软破碎顶板还适用，对坚硬顶板有确定的参考价值。悬臂梁假说，认为工作面和采空
15、区上方顶板可视为梁，其优点是可解释工作面近煤壁处顶板下沉量支架载荷小，支承压力及工作面展现周期来压的现象。缺点是由于未查明开采后上覆岩层活动规律，利用悬臂梁计算顶板下沉量的支架载荷与实测数据相差较远。铰接岩块假说，认为工作面上方岩层破坏可分为垮落带和其上的规矩移动带，工作面支架两种不不同工作状态，给定载荷状态和给定变外形态。些假说优点是正确表明了工作面上覆岩层的分布处境及其内部力学关系可能开成的布局。缺点是未能对铰接岩块间的平衡条件做做进一步探讨。预成裂隙假说，些假认为在回采工作面周边存在着应力降低区、应力增高区、采动影响区，这三个区随工作面的推进，同时也向前移动，同时还认为支架应有足够的支撑力和工作阻
