矿山压力与岩层控制部分答案

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6 岩石力学P52
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5支承压力与矿山压力的区别。

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2. 试分析周期来压的形成原因及表现形式。

形成原因：
随着采煤工作面的推进，在基本顶初次来压以后，裂隙带形成的岩体结构将始终
经历“稳定—失稳—再稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。

由于岩体结构的失稳，导致工作面顶板的来压，这种来压将随着工作面的推进而周期性地出现。

因此，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。

表现形式：顶板下沉速度急剧增加；顶板的下沉量变大，支柱所受的载荷普遍增加；有时伴随煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。

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P128采煤工作面支柱的特性有几种？试比较其优缺点？
答：目前所使用的支柱的工作特性有三种。

分别为：急增阻式、微增阻式、恒阻式。

从支柱工作阻力适应顶板压力的特点进行分析，显然，恒阻性能的支柱较为有利。

恒阻式：支柱安装后，很快达到工作阻力，随支柱的下缩，工作阻力保持不变。

急增阻式性能比较差，可缩量小，初期支撑力低。

微增阻式介于恒阻式和急增阻式之间
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12、简述采场支架与围岩关系特点？P149
答：
1、支架与围岩时相互作用的一对力；
2、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；
3、支架结构及尺寸对顶板压力的影响。

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1 简述岩层移动引起的采动损害与煤岩绿色开采技术体系。

答：岩层移动引起的采动损害是：
（1）形成矿山压力显现；
（2）形成采动裂隙；（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷
绿色开采技术研究主要针对煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等问题而开展。

绿色开采技术主要包括以下内容：
（1）水资源保护—形成“保水开采”技术；
（2）土地与建筑物保护—形成离层注浆、充填于条带开采技术；
（3）瓦斯抽放—形成“煤与瓦斯共采”技术；
（4）煤层巷道支护技术与减少矸石排放技术；
（5）地下气化技术。

2关键层：将对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。

关键层的特点：
1 几何特性，相对其他同类岩层单层厚度较厚。

2 岩性特性，相对于其他岩层较坚硬，即弹性模量大，强度较高。

3 变形特性，关键层下沉变形时，其上覆全部或局部岩层下沉量同步协调。

4 破断特性，关键层的破断将导致全部或局部上覆岩层的同步破断，
引起较大范围内的岩层移动。

5 承载特性，关键层破断前以板的结构形式作为全部岩层或局部岩层的承载
主体，破断后则成为砌体梁结构，继续成为承载主体。

关键层的意义：关键层理论的提出实现了矿山压力，岩层移动与地表沉陷、采动煤岩体中水与瓦斯流动研究的有机统一，为更全面，深入地了解采动岩体活动规律与采动损害现象奠定基础，为煤矿绿色开采技术研究提供了新的理论平台。

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6简述控制岩层移动的技术？
答：岩层移动控制技术可分为三类：
（1）留设煤柱控制岩层移动（2）充填法控制岩层移动
（3）调整开采工艺及参数控制岩层，如限厚开采、协调开采、上行开采等。

一、留煤柱控制岩层移动
1、部分开采。

部分开采包括：
条带开采：是沿煤层的走向或倾向，将开采区划分为若干个宽度相等或不相等的条带，开采一条，保留一条，利用留下的条带煤柱支撑顶板，以减小地表沉陷的目的。

条带开采可划为走向条带开采和倾向条带开采房柱式开采：2、留设保护煤柱。

二、充填法控制岩层移动
1、采空区充填。

充填开采就是用充填材料来充填己采空间，这相当于减小了煤层开采厚度，从而减少采空区上覆岩层的变形与破坏。

矿山充填分为三种类型：水力充填：以水为输送介质，利用自然压头和泵压，从制备站沿管道或与管道相连的钻孔，将河砂等水力充填材料输送到采空区。

干式充填：采用人力、重力、机械式风力等方式将砂石等干式充填材料运待充填采空区，开成可压缩的松散充填体。

胶结充填：将采集和加工的细砂等充填材料掺入适量的胶凝材料如水泥，加水混合搅拌制备成胶结充填料浆，沿钻孔、管道向采空区输送，充填材料胶结后形成具有一定强度和完整性的充填体。

2、覆岩离层区充填。

覆岩离层区充填减沉的基本原理是利用岩移过程中覆岩内形成的离层空洞，从钻孔向离层空洞充填外来材料来支撑覆岩，从而减缓覆岩移动往地表的传播。

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1简述回采工作面周围支承压力应力状况？
采煤工作面在开采过程中，导致围岩内的应力不断地趋于新的相对平衡状态。

由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力，称作支承压力。

回采工作面支承压力，常以其分布的范围、形式和峰值大小表示其显现特征。

前支承压力（曾称移动支承压力）——指采煤工作面煤壁前方形成的支承压力，它随着工作面的推进而不断向前移动。

前支承压力作用时间较短，且位置不断变化。

回工作面推过一定距离后，采空区的冒落矸石有松散状态进入压实状态，此时所形成的最高应力峰值，根据上覆岩层形成的结构状态，前支承压力峰值的位置可深入煤体内2~10m，其影响范围可达到工作面前方90~100m。

侧支承压力（曾称固定支承压力）——指回采空区或巷道一侧或两侧的支承压力，其峰值在单一煤层回采工作面为（2~3）rH。

侧支承压力不随工作面推进而移动。

两个相邻回采工作面间，相互形成了支承压力的叠加。

在回采工作面煤层凸出角形成的迭合支承压力峰值达到最高，一般可原岩垂直应力的数倍，高于原始应力，称为应力集中。

4区段巷道主要布置方式有哪几种？P206
5 P207
6p210
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5、沿留空巷矿压显现基本特征？与沿空掘巷矿压显现的主要区别？答：沿空留巷矿压显现特征
1、采动时期。

沿空巷道位于采空区边缘，保留期间经历上区段工作面的采动影响，巷道顶板的下沉、破坏必然受到采空区上覆岩层沉规律的制约。

上区段工作面过后，老顶发生断裂失稳，然后回转下沉实采空区。

在这个过程中，沿空巷道煤帮及巷道支护发生剧烈变形。

沿空留巷的围岩的围岩应力主要取决于规则移动带岩层中块体B取得平衡之前，引起的附加载荷。

2、上区段工作面采动影响稳定后，沿空留巷煤帮的承载能力与支承压力很快处于平衡状态。

围岩变形显著下降并趋于稳定。

3、本区段工作面回采时，规则移动带岩层原有的平衡状态将受到强烈影响。

在超前支承压力作用下，规则移动带岩层将有一定的回转下沉，造成围岩应力再次重新分布集中，巷道围岩表现出强烈变形。

沿空留巷的顶板下沉规律
4、回采工作面推进引起的上覆岩层运动，其发展是自上而下的，具有明显的滞后笥，沿巷留巷的顶板会在较长时间内受到老顶上覆岩运动的影响。

主要区别：沿空留巷与沿空掘巷最大的区别在于沿空留巷经历两次采动影响，并且留巷需要巷旁支护。

7、跨巷回采卸压的基本原理？
答：煤层开采以后，在煤层底板中形成一定范围的应力增高区和应力降低。

位于煤层底板的巷道，若处于应力增高区，将承受较大的集中应力而遭到破坏。

处于应力降低区，则易于维护。

根据采面不断移动的特点以及巷道系统优化布置的原则，可在巷道上方的煤层工作面进行跨采，使巷道经历一段时间的相的高应力作用后，长期处于应力降低区内。

跨采的效果主要取决于巷道与上方跨采面的相对位置，即巷道与上部回采煤层间的法向距离z，巷道与上部回采煤层煤柱边缘的水平距离x。

10p237图以及文字部分（二）实际应用：1）采用二次支护
2）采用柔性（或可缩性）支护
3）采用架后充填支护方式。