矿山压力及其控制-试题答案+大概念-可压缩印复习进程
矿山压力与岩层控制复习题及答案
矿山压力与岩层控制复习题及答案文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]1、矿山压力：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，（1）2、矿山压力显现：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。
（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：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。
（101）12、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。
（174）13、开采沉陷：煤层开采后，采空区周围原有的应力平衡受到破坏，引起应力的重新分布从而引起岩层的变形、破坏与移动，并由上向下发展至地表引起地表的移动，这一现象称为开采沉陷。
带目录完美版《矿山压力与压力控制》课后习题答案
目录第0章绪论 (1)第1章矿山压力与矿山压力显现 (6)第2章采场上覆岩层运动和发展的基本规律 (7)第3章采场围岩支承压力及矿压显现与上覆岩层运动间的关系 (10)第4章回采工作面顶板控制设计 (14)第5章综采放顶煤采场矿压控制 (16)第6章矿柱支护采矿法的岩体控制 (20)第7章回采巷道矿压理论 (21)第8章冲击地压及其监测 (35)矿山压力与压力控制习题第0章绪论1、顶板事故频繁发生的基本原因是什么?答：顶板事故频繁发生的基本原因是：（1）没有很好地研究和掌握各个具体煤层需要控制的岩层范围及其运动的规律（包括运动发生的时间和条件等），顶板控制设计缺少基础；2）没有深入地研究和掌握各种类型支架的特性，特别是在生产现场所能达到的实际支撑能力。
没有解决好针对具体煤层条件选好和用好支护手段方面的问题；3）没有更好地揭示支架与顶板运动间的关系，达到正确合理的选择控制方案。
2、矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么?答、矿山压力与岩层控制研究的主要任务为：（1）研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力（包括应力大小及方向等）及其发展变化的规律。
该应力的存在和变化是煤及岩层变形、破坏和位移的根源，也是采场及周围巷道支架上压力显现的条件。
搞清分布在煤层及各个岩层上的应力状况，揭示它们随采场推进及岩层运动而变化的规律，是采场矿山压力研究的重点。
（2）研究采场支架上显现的压力及其控制方法。
包括压力的来源、压力大小及与上覆岩层运动间的关系、正确的控制设计方法等。
（3）研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。
包括不同时间开掘的巷道压力的来源、巷道支架上显现的压力大小及其影响因素、以及支架与围岩运动间的关系等。
（4）控制采动岩层活动的主要因素分析。
从十分复杂的采动岩层活动中建立采动岩层的结构力学模型，从而展开对采场顶板矿压、采场突水、岩层移动及地表沉陷规律等进行系统描述。
（5）深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。
《矿山压力及其控制》复习题
《矿山压力及其控制》复习题一、填空题（每空2分）1、岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大的性质称为_______________________。
2、岩石试件在单向拉伸时所能承受的最大拉应力值称为_______________。
3、采动后，采空区的上覆岩层可分为_______________、_________________和______________三带分布。
4、目前采空区的处理方法主要有____________、____________、_______________和______________四种形式，我局采用的是___________________。
5、一般说来，空隙率增大可使岩石的_______________和________________降低。
6、在岩石力学中，通常把在外力作用下破坏前总应变大于________的岩石叫做塑性岩石。
7、按支架对顶板的作用方式可分为________________、_______________和______________三大类。
8、按其稳定性不同，直接顶可分为__________________、_______________、__________________ 和________________ 四类。
9、一般说来，空隙率增大可使岩石的_______________和___________________增大。
10、比较适合于岩石的强度理论是______________和______________。
11、对开采后上覆岩层所形成的结构主要有________________、_____________、____________和_______________四种假说。
12、回采工作面支架必须具备____________________和_____________________两个特性。
13、一般说来，组成岩石的物质颗粒愈小，则该岩石的强度___________。
矿山压力及其控制习题及解答 全面总结
1．什么是矿山压力和矿山压力显现？答：地下岩体被采动以前，在其自重的作用下形成的原岩应力是处于平衡状态的。
当在煤、岩体内开掘巷道或进行回采工作时，就会破坏原来的应力平衡状态，引起岩体内的应力重新分布。
这种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于巷硐支护物上的力定义为矿山压力。
由于矿山压力的作用在巷道、回采工作面引起的一系列力学现象，如围岩的变形或挤入巷道，岩体破坏、移动或冒落，煤体被压碎、片帮或突然抛出，支架的变形或破坏，充填物产生压实，岩层和地表的移动或塌陷等，这些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，统称为矿山压力显现，简称为矿压显现。
第二章矿山岩体的原岩应力及其重新分布一、内容提要1 ．岩体内原岩应力的概念岩体内形成原岩应力的主要原因有两种，由于岩体自重而引起的自重应力和由于地质构造运动而引起的构造应力。
自重应力是形成岩体垂直应力和水平应力的根本原因。
构造应力主要是指水平应力。
在矿山地质构造简单地区的岩体可能只有自重应力，在地质构造复杂地区的岩体中可能同时有自重应力和构造应力存在。
二、习题1．什么叫原岩应力状态，对原岩应力状态有几种假说？答：地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体叫做原岩。
原岩的原始应力状态。
原岩所处的应力状态叫做原岩的原始应力状态。
关于原岩的应力状态有两种假说：（1）弹性假说，认为岩体处于弹性状态，其受力与变形的关系附合虎克定律，在垂直应力作用下将在岩体中引起水平应力的作用，其侧压系数λ＝0.25～0.43。
（2）静水应力状态假说，认为在地下深处的岩体由于长期的地质作用和岩石的拐变作向应力和垂直应力趋于相等，即侧压系数λ=1。
第三章 回采工作面上覆岩层活动规律及其分析一、内容提要1．老项岩层的梁式平衡回采工作面自开切眼向前推进一段距离以后，直接顶开始垮落，老顶悬露于采空区之上而未折断，类似于一端由工作面前煤壁支撑，另一端由边界煤柱支撑的两端固定的梁。
矿山压力与岩层控制复习题及标准答案
1、矿山压力：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，（１)2、矿山压力显现：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。
（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: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。
（101）12、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。
(174)13、开采沉陷:煤层开采后,采空区周围原有的应力平衡受到破坏，引起应力的重新分布从而引起岩层的变形、破坏与移动，并由上向下发展至地表引起地表的移动,这一现象称为开采沉陷。
(p17７）1４、充分采动与非充分采动(177)当采空区尺寸(长度和宽度）相当大时,地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值,此时的采动称为充分采动。
矿山压力与控制复习资料答案(终结版)
一、填空题1、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，称为弹性应变能。
2、在顶板压力作用下，活柱开始下缩的瞬间支柱上所反映出来的力称为始动阻力(支柱的阻力)。
3、工作面观测中的“三量”包括顶板移近量、支架载荷量、活柱下缩量。
4、当巷道埋深大于某一开采深度时，围岩产生明显的塑性大变形；当巷道埋深小于该开采深度时，巷道围岩不出现明显变形。
这一深度称软化临界深度。
5、自重应力场、构造应力场是原岩应力场的主要组成部分。
6、由开切眼到老顶初次来压时工作面推进的距离称为老顶的初次来压步距。
7、支架支设时，最初形成的主动力称为支柱的__初撑力___。
8、老顶岩层结构失稳的基本形式包括变形失稳、滑落失稳。
9、煤矿动压现象的三种形式冲击矿压、顶板大面积来压、煤和瓦斯突出。
10、采煤工作面直接顶类别按其在开采过程中变形的稳定程度分为不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、非常稳定顶板等四类。
11、当采空区尺寸(长度和宽度)相当大时，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。
12、根据实测，浅埋煤层可分为两种类型：典型的浅埋煤层、近浅埋煤层。
13、根据钻屑量预测冲击矿压危险时，常采用__钻出煤粉量__与正常排粉量之比，作为衡量冲击危险的指标。
14、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，统称为矿山压力显现。
15、岩体与岩石有许多区别，其中较为明显的基本特征为岩体的非均质性、岩体的各向异性、岩体的非连续性。
16、地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体称为原岩体。
17、工作面前方形成超前支承压力，它随着工作面推进而向前移动。
18、赋存在煤层之上的岩层称为顶板，位于煤层下方的岩层称为底板。
19、根据采空区覆岩移动破坏程度，可分为“三带”，即冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。
20、根据冲击的显现强度，冲击矿压可分为弹射、矿震、弱冲击、强冲击四类。
21、根据液压支架的支撑与结构特点，液压支架一般可分为支撑式、掩护式、支撑掩护式。
矿山压力及其控制习题及解答
矿山压力及其控制习题及解答第一章矿山岩石和岩体的基本性质一、什么叫岩石的应力应变全程曲线？为什么说它真实的反映了岩石的破坏过程？认识这一过程对研究岩石性质有何意义？岩石的应力应变全程曲线，又称全应力—应变曲线，是在刚性实验机上得到的、反映岩石加载后变形和破坏全过程的实验曲线。
如图1-1，它与在一般普通的材料实验机上所得的曲线不同，可分为以下几段：1、OA段，为岩石的压密阶段，由于岩石内部各种裂隙受压闭合而形成；2、AB段，接近于直线，为线弹性阶段，B 点为弹性极限；3、BC段，为塑性段，与普通材料实验机上脆性岩石发生破坏前塑性段很短相比，它的塑性段较为明显。
由于这一阶段岩石内部有微破裂不断发生，又称为破裂发展阶段。
岩石到C点发生破坏，C点即为强度极限；4、CD段、岩石的破坏是一个渐进的发展过程，即岩石在C 点达到强度极限以后仍有一定的承载能力，在低于强度极限的压力下应变继续扩大，直到压力降到某一较小值，岩石在 D 点达到完全破坏。
这一段卸载曲线CD，称为后破坏曲线或峰后特性曲线。
岩石的应力—应变全程曲线真实地反映了岩石破坏的全过程。
过去在普通的材料实验机上得不到这一曲线，是由于普通的材料实验机具有“柔性”，在对岩石试块加载过程中它本身也相应地产生变形，不断地聚积一部分变形能。
当岩石达到强度极限后，随试件破裂。
图1 岩石的应力应变全程曲线二、莫尔强度理论和格里菲斯强度理论提出的基本思想是什么？它们在本质上有何区别？为什么目前莫尔强度理论较广泛地用作岩石的强度条件？莫尔强度理论认为，材料破坏主要是由于破坏面上的剪应力达到一定程度，但此剪应力还与破坏面上由于正应力造成的摩擦阻力有关。
也就是说，材料某一点发生破坏，不仅取决于该点的剪应力，同时取决于正应力，即沿某一面剪断时剪应力与正应力存在着一定的函数关系，τ=f（σ）。
格里菲斯强度理论则认为，任何材料内部都存在各种细微的裂缝，当材料处于一定的应力状态时，在这些裂缝的端部便会产生应力集中。
矿山压力与岩层控制复习题及答案
1、直接顶初次跨落的标志是：直接顶跨落高度超过1m_1.5m，范围超过工作面长度的一半。
2、沿空巷道巷旁支护的类型：矸石带木垛密集支柱混凝土砌块、整体浇注巷旁充填技术。
4、采煤工作面矿压观测的核心为“三量”观测：顶板移近量观测、活柱下缩量观测、支柱载荷量观测。
5、浅埋煤层：开采区域大部分集中于埋深在100-150m以内的浅部，煤层的典型赋存特点时埋深浅、基岩顶板较薄、表土覆盖层较厚。
由于此类煤层的矿压显现规律具有明显的特点，为了区别于其他煤层，通常将具有浅埋深、基岩薄、上覆厚松散层赋存特征的煤层称为浅埋煤层。
6、采空区处理方法：充填，垮落，顶板缓慢下沉，刀柱法。
7、简述采区巷道支护的主要形式：棚子支护，巷旁支护，围岩注浆，锚杆支护。
或从基本支护，加强支护，巷旁支护，巷道围岩加固，联合支护角度8、单体工作面的特殊支护方式主要有：密集支柱、滑移支架支柱、从柱、斜撑支架、木垛、液压放顶墩柱等几种。
10、简述采区巷道变形与破坏的影响因素：1自然因素方面答2开采技术答11、煤矿冲击矿压的防治答：1．降低应力集中程度1)开采解放层。
在煤层群条件下，首先开采没有冲击危险或危险性较小的煤层，使构造应力得到解除，并且使岩层经过一次扰动。
在此范围内进行采掘工程，应力集中程度就可能降低。
2)推行无煤往开采，采空区尽量少留煤住；尽量采用跨上山采煤。
从而消除应力在煤往上集中叠加的可能性；3)合理安排采掘程序，避免形成三面采空的“孤旷。
2．改变煤岩的物理力学性质：1)高压注水，人为地在煤岩内部造成一系列弱面，并起软化作用，增加塑性变形量，从而减少弹性能聚积的程度；2)放松动震动炮，释放媒体内部积聚的能量。
3)孔槽卸压，用大直径钻孔或切沟槽使媒体松动，达到御除压力：12、砌体梁：将采场视为一个有机的整体，在围岩运动中起骨架作用的称为砌体梁。
13、根据回采工作面上覆岩层内部的破坏情况，将回采工作面上覆岩层分为三带，沿工作面推进方向划分为三个区。
《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。
答案-矿压试卷(B)-10-11学年第二学期(2011.04)
山东科技大学2010—2011学年第二学期《矿山压力控制》考试试卷（B卷）参考答案一、名词解释题（每题3分，共18分）1、基本顶：基本顶是指运动时对采场矿压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始终传递水平力的不等高裂隙梁。
2、初次来压：采场各岩层初次运动在采场的压力显现称为初次来压。
3、冲击地压：矿山采动（采掘工作面）诱发高强度的煤（岩）变形能瞬时释放，在相应采动空间引起强烈围岩震动和挤出的现象。
4、矿山压力显现：采动后，在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象。
5、支承压力：煤层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用在煤层、岩层和矸石上的垂直压力称为支承压力。
6、直接顶初次垮落：长壁工作面从开切眼开始采煤后，直接顶跨度不断增加，其弯曲下沉也不断增加。
一般在直接顶跨距达6m～20m后，直接顶初次跨落。
二、简答题（共52分）1、如何理解矿山压力与矿山压力显现的辩证关系？(6分)矿山压力的存在是客观的、绝对的，它存在于采动空间的周围岩体中。
但矿山压力显现则是相对的、有条件的，它是矿山压力作用的结果。
（3分）围岩中有矿山压力存在却不一定有明显的显现。
围岩的明显运动本身就是有条件的，只有当应力达到围岩强度后才会发生。
支架受力也是如此，不仅取决于围岩的明显运动，还取决于支架对围岩运动的抵抗程度。
（3分）2、哪些因素可导致岩层弯拉破坏和剪切破坏两种形式的相互转化？（8分）（1）当工作面推至端部开裂位置附近，提高推进速度可能会使原来呈弯拉破坏运动的岩层转变为剪断破坏。
这就是在日常来压较均匀的采场，高产后往往出现切顶事故的原因。
（2分）（2）改变开采程序。
坚硬岩层覆盖的厚煤层，下行式开采时，顶分层的坚硬顶板可能整体切断，威胁生产。
同时，跨落的大块造成中底分层假顶管理困难。
为此可采用上行式开采程序。
（2分）（3）强制放顶改变坚硬岩层的厚度，可以排除整体切断跨落的威胁，从而使破坏形式转化为弯拉破坏形式。
矿山压力及其控制试题答案
矿山压力及其控制一、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情况，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、破断岩块之间互相咬合的条件有关，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，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。
如果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）回采空间周围均未采动固定梁计算为：L=h√2Rt/q；（2）回采空间周围均已采空或用刀柱法管理顶板简支梁计算为：L=2h√Rt/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，在巷硐周围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反应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控制作用的岩层.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。
矿山压力与控制试卷与答案
《矿山压力与控制》答案（A卷）（考试时间：分钟，满分：100分）一、填空题（每空1分共30分）1、坚硬岩石、松软岩石2．岩浆岩、沉积岩、变质岩3．自重应力、构造应力4．拉断破坏、剪切破坏5．伪顶、直接顶、基本顶6．下沉量、顶板下沉速度、活柱下缩量二、名词解释（每题3分共30分）1、岩体：地质体的一部分，而且是处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体共同组成的。
2、初次来压：直接顶初次垮落后，随着工作面继续向前推进，直接顶不断垮落基本顶悬露跨度逐渐增大，直到达到极限跨度时，基本顶将出现断裂，进而发生垮落。
顶板下沉量及下沉速度明显增加，支架载荷迅速增高。
这种基本顶初次折断或垮落前后工作面的矿压显现，即为基本顶的初次来压。
2、控顶距：控顶距是指工作面支架支护的空间宽度,显然控顶距愈大,顶板的挠曲变形量大,底板的鼓起量也大。
顶板下沉量与采高和控顶距成正比例关系。
或者采煤工作面中煤壁至末排支柱的顶梁后端，或至放顶柱之间的距离。
4. 顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露顶板的移近量。
随着工作面的推进，顶底板处于不断移近状态。
5、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，叫矿山压力控制。
6、围岩极限平衡区：在巷道内开掘巷道后，巷道围岩应力出现重新分布。
随着向岩体内部发展，岩块的抗压强度逐渐增加，直到某一半径R处岩块又处于弹性状态。
这样，半径R范围内的岩体就处于极限平衡状态，即此范围内岩块所处的应力圆与其强度包络线相切。
这个范围称为极限平衡区三、简答题（每题5分共20分）1、、学习矿山压力与岩层控制课程的意义表现在哪几个方面？答：（1）保证安全和正常生产。
（2）减少地下资源损失。
（3）改善地下开采技术。
（4）提高采煤经济效益。
（5）生态环境保护（矿山环境保护）。
2、按照充填材料和输送方式的不同，矿山充填可分为哪几种类型？答：水力充填、干式充填和胶结充填。
矿山压力及控制习题参考答案
《矿山压力其控制》习题参考答案（一）名词解释：1 矿上压力：由于矿上开采活动的影响，在开采空间围岩体内形成的和作用在只支护物上的压力。
2 矿山压力显现：由于矿山压力的作用，开采空间围岩体及支护物产生的各种力学现象（破坏，跨落，折损，冲击）3 矿山压力控制：为使采矿工作正常、安全进行所采取的各种减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的方法。
4 伪顶：位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层，其厚度一般在0.5m 以下。
5直接顶：位于煤层或伪顶之上具有一定的稳定性,移架或回柱后能自行垮落的岩层。
6 老顶：位于直接顶或煤层之上厚而坚硬的岩层。
7 老顶的初次来压步距：有开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
8 老顶的周期来压步距;两次来压期间工作面推进的距离。
9 完全沿空掘巷：安全沿采空区边缘或仅留很窄的煤柱掘进巷道。
10冲击地压：在地应力高的岩体中开挖硐室，围岩应力突然释放，岩块破裂并抛出的动力现象。
11沿空留巷：采煤工作面后沿采空区边缘维护原回采巷道12断面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎程。
（二）问答题1、分布特征：只考虑自重情况下原岩应力状态的侧向应力系数在0与1之间，即0≤λ≤1。
λ=0,1/7,1/3,1/2,1在θ=0°；90°；180°；270°的分布克制圆孔两侧的切向应力集中系数处于2~3之间，即两侧最大切向应力比垂直原岩应力大1~2倍，且与孔径无关。
2、简述原岩应力场的概念及主要组成部分。
天然存在于原岩内而与人为因素无关的应力场称为原岩应力场。
原岩应力场由自重应力场和构造应力场组成。
地心引力引起的应力场称为自重应力场，地壳中任意一点的自重应力等于单位面积的上覆岩层的重量。
由于地质构造运动而引起的应力场称为构造应力场，构造应力与岩体的特性，以及正在发生过程中的地质构造运动和历次构造运动所形成的地质构造现象有密切关系。
3、简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用？岩石破碎后，杂乱堆积，岩石的总体力学特征类似于散体。
矿山压力及其控制习题及解答
矿山压力及其控制习题及解答第一章矿山岩石和岩体的基本性质一、什么叫岩石的应力应变全程曲线？为什么说它真实的反映了岩石的破坏过程？认识这一过程对研究岩石性质有何意义？岩石的应力应变全程曲线，又称全应力—应变曲线，是在刚性实验机上得到的、反映岩石加载后变形和破坏全过程的实验曲线。
如图1-1，它与在一般普通的材料实验机上所得的曲线不同，可分为以下几段：1、OA段，为岩石的压密阶段，由于岩石内部各种裂隙受压闭合而形成；2、AB段，接近于直线，为线弹性阶段，B 点为弹性极限；3、BC段，为塑性段，与普通材料实验机上脆性岩石发生破坏前塑性段很短相比，它的塑性段较为明显。
由于这一阶段岩石内部有微破裂不断发生，又称为破裂发展阶段。
岩石到C点发生破坏，C点即为强度极限；4、CD段、岩石的破坏是一个渐进的发展过程，即岩石在C 点达到强度极限以后仍有一定的承载能力，在低于强度极限的压力下应变继续扩大，直到压力降到某一较小值，岩石在 D 点达到完全破坏。
这一段卸载曲线CD，称为后破坏曲线或峰后特性曲线。
岩石的应力—应变全程曲线真实地反映了岩石破坏的全过程。
过去在普通的材料实验机上得不到这一曲线，是由于普通的材料实验机具有“柔性”，在对岩石试块加载过程中它本身也相应地产生变形，不断地聚积一部分变形能。
当岩石达到强度极限后，随试件破裂。
图1 岩石的应力应变全程曲线二、莫尔强度理论和格里菲斯强度理论提出的基本思想是什么？它们在本质上有何区别？为什么目前莫尔强度理论较广泛地用作岩石的强度条件？莫尔强度理论认为，材料破坏主要是由于破坏面上的剪应力达到一定程度，但此剪应力还与破坏面上由于正应力造成的摩擦阻力有关。
也就是说，材料某一点发生破坏，不仅取决于该点的剪应力，同时取决于正应力，即沿某一面剪断时剪应力与正应力存在着一定的函数关系，τ=f（σ）。
格里菲斯强度理论则认为，任何材料内部都存在各种细微的裂缝，当材料处于一定的应力状态时，在这些裂缝的端部便会产生应力集中。
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矿山压力及其控制-试题答案+大概念-可压缩印矿山压力及其控制一、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情况，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、破断岩块之间互相咬合的条件有关，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，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。
如果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）回采空间周围均未采动固定梁计算为：L=h√2Rt/q；（2）回采空间周围均已采空或用刀柱法管理顶板简支梁计算为：L=2h√Rt/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，在巷硐周围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反应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控制作用的岩层.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垮落和顶板的初次来压有何区别？答：一.直接顶的初次跨落：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跨距时开始垮落。
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始采煤，采空区范围逐渐增大，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），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.区别：①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1～1.5 m，范围超过全工作面长度的一半。
②初次垮落前会发生离层，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。
③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、破断岩块间互相咬合条件有关。
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σt）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σr）自煤壁向远方逐渐升高。
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。
①煤层愈软支承压力分布范围愈大，峰值点距煤壁愈远。
一般来说对于软煤层峰值点位15~25m，分布范围40~50m；对于硬煤层峰值点5~8m，分布范围20~30m。
②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原因是由于顶煤强度较低引起的。
③如果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？如果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=h√2R t/q=15√2*8/1=60m断裂后岩块间剪力R=½ql=½*1*60=30MN 水平推力T=ql²/8h=10³*60²/8*15=30MN 摩擦力F=T*tanφ=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经历了哪些阶段，及各阶段变化的原因是什么。
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保留下来，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”“单巷开采系统”。
如图所示，巷道从开始掘进，到本区段采煤工作面采动影响，以后又受第二个区段采煤工作面二次采动影响后完全废弃，矿压显现要经历5个阶段，或相应地分为5个不同的矿压显现带。
Ⅰ－巷道掘进阶段Ⅱ－无采掘影响阶段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1．巷道掘进阶段(Ⅰ)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原因是煤岩体原始平衡遭到破坏所致，一般情况下矿压显现并不剧烈。
这一阶段影响时间一般为几天至十几天，最长1—2个月。
2．无采掘影响阶段(Ⅱ)应力不变，变形主要原因是随时间发展的围岩流变，量极小，巷道基本处于稳定状态。
3．采动影响阶段(Ⅲ)采动影响原因是由于回采工作引起的围岩压力再次重新分布造成的。
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剧烈。
采动影响的全过程由工作面前方开始。
根据围岩性质、采深、煤层厚度等因素不同，其超前距离由10—20m至40-50m不等，到工作面附近，采动影响已相当剧烈。
其峰值区多数情况是位于工作面后方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。
在巷道经受剧烈变形后，随工作面逐渐远离，移近速度逐渐减小，通常至工作面后方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加作用引起的，而工作面后方采动影响带内巷道围岩的强烈变形、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，两者在矿压显现剧烈程度上通常有明显差别。
4．采动影响稳定阶段(Ⅳ)原因是巷道围岩经受一次采动后，重新进入相对稳定的阶段，故其围岩移动基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，有时从工作面后方50—60 m处即开始，但多数情况是在100～120m以远(3～4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，原因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，但由于这种情况下巷道受到下区段工作面超前支承压力和巷道煤体一侧残余支承压力的叠加作用，二次采动影响的剧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围岩体和支护物产生的种种力学现象，称为矿山压力显现。
3、矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法均叫做矿山压力控制。
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。
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。
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残余应力。
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①一般情况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最大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，最大和最小水平应力值相差较大；④构造应力在坚硬岩层中出现比较普遍，软岩中很少。
8、圆孔在双向等压应力场中周围应力分布的基本规律：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；③6t、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；④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；⑤其他各点的应力大小则与孔径有关；⑥在双向等压应力场中圆孔周围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，地表最大下沉值达到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则垮落，排列也不整齐，松散系数比较大，一般可达1.3－1.5,但经重新压实后，碎胀系数可降到1.03左右，，此区域与所开采的煤层相连，很多情况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，杂乱堆积，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：①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。
缺点为主种假说简单不能从数量上解释矿压问题，对松软破碎顶板还适用，对坚硬顶板有一定的参考价值。
②悬臂梁假说，认为工作面和采空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，支承压力及工作面出现周期来压的现象。
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。
③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则移动带，工作面支架两种不不同工作状态，给定载荷状态和给定变形状态。
些假说优点是正确阐明了工作面上覆岩层的分布情况及其内部力学关系可能开成的结构。