矿压课程复习大纲

《矿山压力与岩层控制》课程复习大纲

名词解释：

原岩体原岩应力矿山压力矿山压力显现矿山压力控制

支承压力极限平衡状态极限平衡区顶板底板直接顶伪顶

老顶老顶的初次来压老顶来压步距老顶的周期来压老顶的周期来压步距支架的初撑力关键层巷道的稳定性系数煤矿动压现象

简答：

什么是构造应力，有什么特点？p42

双向的等压应力场中圆形孔周边的的应力分布特点？

什么叫支承压力?它和矿山压力有何不同？

矿山压力是指在岩体中开掘巷道或在煤层中进行采煤以后，破坏了岩体内的原岩应力平衡状态，而在井巷、硐室及回采工作面周围煤岩体中和支护物上引起的力。

支承压力是指在岩体中开掘巷道，在煤层内进行采煤时，巷道两侧或回采工作面周围煤壁上形成的高于原岩应力的垂直集中应力。支承压力时矿山压力的一个重要组成部分，支承压力的存在度于围岩变形与破坏，对于巷道维护，工作面落煤，开采过程中的冲击地压，煤与瓦斯突然喷出等都有直接的影响。所以，支承压力是研究矿山压力及其控制的一个重要组成部分和主要研究对象。但它不是矿山压力的全部内容，矿山压力除支承压力以外，还包括巷道及回采工作面周围岩体对支架产生的力，围岩中的水平应力等等。

什么是围岩的极限平衡区？绘图说明支承压力分布的特点？

围岩的极限平衡离不开支撑压力的分布规律，支承压力是指在岩体中开掘巷道，在煤层内进行采煤时，巷道两侧或回采工作面周围煤壁上形成的高于原岩应力的垂直集中应力，若是围岩两侧是松软破碎的软岩层时，由于周边的应力分布特征，围岩会进入破坏的状态，随着向岩体内部的发展，岩块会处于三向应力的状态，强度提高，知道某一半径R处岩块又会处于弹性状态。这样，半径R范围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强度包络线相切。这个范围称为极限平衡区。图见p60，图2-26，支承压力的分区。试述原岩应力场的概念、组成部分及其分布的基本特点。减压区的形成及其实际意义。

在巷道或采场周围岩体中垂直应力小于原岩应力的区域称为减压区。

当在岩体内开掘了巷道或回采工作面以后，巷道或回采工作面周围岩体中必然耍产生应力重新分布，在巷道两侧形成2—3倍原始应力的集中应力，在工作面前方煤壁上形成4—5倍以上原始应力的集中应力。在这样大的垂直应力的作用下巷道周围岩体或工作面前煤壁必然要发生破坏。从而使围岩的支撑力降低，集中的支承压力就要向岩体内部转移。由于深部岩体处于三向应力状况其强度逐渐增加，直到某一半径为R处岩体的强度等于或大于集中应力时为止。这样就在巷道成采扬周围的岩体中形成了减压区。

由于巷道或采场周围岩体中存在减压区，使巷道或采场内的支架免受高应力的作用，因此，采用支撑能力较小的支架就可能较好地维护这些开采空间，从而降低支架的支护费用。什么是直接顶、伪顶和老顶，它们之间有何不同？

赋存在煤层之上的岩层统称为煤层的顶板。直接位于煤层之上的一层或几层性质相似的岩层称为直接顶，它由具有一定稳定性，在回采工作面回柱放顶后易垮落的页岩、砂页岩等不太坚硬的岩层组成。

位于直接顶和煤层之间，厚度小于0.3至0.5m极易冒落的较软弱岩层称为伪顶。它随着煤体的破落而冒落，通常由炭质页岩组成。

位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)的厚而坚硬的岩层称为老顶。它通常不随回采工作面回柱放顶而冒落，而是以铰接岩梁的形式下沉，一船由砂岩、砾岩和石灰岩等坚硬岩

层组成。

老顶是引起回来工作面顶板初次来压和周期来压的主要原因。老顶岩层愈厚、愈坚硬，矿山压力显现愈强烈。直接顶是影响回采工作面顶板初次来压和周期来压剧烈程度的主要原因，直接顶愈厚初次来压和周期来压显现就愈弱，反之．来压显现愈强烈。

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？

当煤层开采以后，由于直接顶下部形成较大的空间，直接顶破断后，岩块呈不规则垮落排列极不整齐，其松散系数较大。一船将具有这种破坏方式的岩层称为冒落带，如下图中的Ⅰ区域。冒落带以上的顶板岩层由于其下部自由空间较小，岩层断裂后，其向下移动时受到相互牵制，岩层只是断裂下沉而无翻转，通常将这个区域叫做裂隙带，如图中的Ⅱ区域。再向上直至地表的岩层只有弯曲下沉而无断裂，这一带称为弯曲下沉带，图中的Ⅲ区域。

根据裂隙带内岩层的移动特点，沿工作面推进方向可将其分为以下几个区域：

1）A区域，即煤壁支撑影响区。这个区域在煤壁前方30-40m范围内。该区域内岩层有较明显的水平移动，而垂直移动甚小，有时岩层还可能出现上升观象。

2）A区域，也称为离层区。这个区域是在回来工作面推过以后的采空区上方。这个区的岩层移动特点是：破断岩层的垂直位移急剧增大，其下部岩层的垂直移动速度大于上部岩层的运直移动速度，因而下部岩层和上部岩层发生离层。

3）C区域，称为重新压实区。这个区域内裂隙带的岩层受到已冒落矸石的支撑

垂直移动减缓，其下部岩层的垂直移动速度小于上部盐城，因而使岩层离层时出现的层间空隙又重新闭合。

.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。

压力拱假说：比较明确的解释了围岩的卸载原因和减压区的存在，给出了围岩的最终平衡状态，可以解释在松软顶板条件下，回采空间压力减小的原因。但它不能全面的解释矿山压力的各种现象，特别是对岩层移动的力学特性未作任何分析。

悬臂梁假说可以说明工作面前方煤体中存在应力集中（支承压力）的现象，说明工作面靠近煤壁处顶板下沉量小，顶板压力也小的原因。这种假说假设条件过于简单，一般煤层顶板很少是弹性连续介质，因而该假说不能从数量上解释矿山压力问题。特别是对松软顶板不适用，对于坚硬顶板还有一定的参考价值。

预成裂隙假说：假说认为，为了更有效地控制顶板，要求支架应有足够的初撑力和工作阻力。为了减小支架所受的载荷，工作面的控项距不要过大，而且支架应有足够的可缩性。有些情况下符合实际情况的，它比前两种假说有进一步的发展。但对于坚硬岩层往往不能形成‚预成裂隙‛，对于松软岩层又不能形成假塑性梁。所以这种假说有一定的局限性。而且这种假说对于一些矿山压力现象（如顶板的初次来压和周期来压等）没有给予明确的解释铰接岩块假说：较正确地说明了工作面上覆岩层的分带情况，并提出了岩层内部岩块间的力学关系及可能形成的结构，但对于岩块之间的平衡条件探讨不够，因而对不同强度的顶