矿山压力与岩层控制习题答案

矿山压力与岩层控制习题答案

一、名词解释：

1、老顶：通常把位于直接顶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。

2、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板的相对移近量，顶底板的相对移近量。

3、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。

4、周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来亚现象称为工作面顶板的周期来压。

5、回采工作面：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的空间称为回采工作面，简称采场。

6、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。

7、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和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。

8、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统称为矿山压力显现。

9、矿山压力控制：所有减轻，调节，改变和利用矿山作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。

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有时可能伴随滑落失稳，从而导致工作面顶板急剧下沉，此时，工作面支架呈现受力普遍

加大的现象称为老顶初次来压。

11、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之承压力。12、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。

13、冲击能指数：在单轴压缩状态下，煤样全“应力---应变”曲线峰值C前所积聚的变形能Es与峰值后所消耗的变形能Ex之比值。

13、沿空留巷：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。

14、沿空掘巷：回采工作面采过后，沿采空区边缘掘进的巷道。

15、软岩：是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。

16、底鼓：底板向上鼓起的现象。

17、煤矿动压现象：煤矿开采过程中，在高应力状况下积聚有大量弹性能的煤或岩体在一定的条件下发生破坏，冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响，震动以及气浪等明显的动力效应，这些现象通称为煤矿动压现象。它有三种形式：冲击矿压，顶板大面积来压，煤与瓦斯突出。

18、冲击矿压：冲击矿压是聚积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，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架和设备损坏，

人员伤亡，部分巷道垮落破坏等灾难的一种现象。

19、浅埋煤层：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。

20、开采沉陷：（p177）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。21、充分采动与非充分采动（177）。

22岩层移动角:：地表下沉边界和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为岩层移动角。

23、锚固力：锚杆对围岩的约束力。

（1）根据约束力方式可分为托锚力、粘锚力、切向锚固力；

（2）根据锚杆作用阶段定义锚固力可分为初锚力、工作锚固力、残余锚固力。

二、简答解析：

1、研究“孔”周围应力对研究矿山压力有何实际意义？有那些重要结论可以借鉴？由于地下巷道和回采空间具有复杂的几何形状，以及巷道和回采空间周围岩体也是属于非均质，非连续，非线性以及加载条件和边界条件复杂的一种特殊介质，到目前为止还无法用数学力学的方法精确地求解出巷道周围岩体内各处的应力分布状态。根据采矿工程的特点，通过将巷道及回采空间简化为各种理想的单一形状的孔来近似的求出巷道和回采空间周围的应力状态，对了解巷道变形的机理是十分有益和非常必要的。重要结论：

1）孔周围形成了切向应力集中，最大切向应力发生在孔的周边。2）应力集中系数的大小，对于单孔来说，圆形孔仅与测压系数有关，对于椭圆来说，则不仅与测压系数有关还与孔的轴长比有关。

3）不论何种形状的孔，它周围的应力重新分布，分布从理论上说影响是无限的，但从影响的剧烈程度来看大都有一定的影响半径。

4）孔的影响范围与孔的断面大小有关。

2、原岩应力分布的基本特点(43) 通过理论研究、地质调查和大量的地应力测量资料，原岩应力分布的主要规律归纳如下：实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量；水平应力普遍大于铅直应力；平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小；最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。

3煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义？分布特点：在煤柱或煤体下方的一侧为增压区而在采空区下方的一侧为减压区，在集中力作用下，将岩体内铅直应力相等的点连起来则形成卵形的压力泡。实际意义：由此我们可得到一些在底板中布置巷道时的规律，并且在实际工程中很少遇到集中载荷作用的情况，但通过这个解，可以知道应力在岩体内的传递规则，并且可以用积分的方法解决其它载荷条件下的应力分布问题。

4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与散体。由于岩层破碎后体积将产生膨胀，因此直接顶垮落后，堆积的高度要大于直接顶原来的厚度。影响碎胀系数Kp的重要因素是岩石破碎后块度的大小及

其排列状态。岩石破碎后，在其自重及外加载荷的作用下逐渐压实，碎胀系数变小，压实后的高度将取决于岩石的残余碎胀系数Kp。随着老顶的初次断裂，老顶破断岩块的变形迫使直接顶变形方向支架方向加载荷，此时直接顶就不在可能形成放顶是可能发生的离层状态。但是老顶破断岩层形成的变形失稳与滑落失稳将对直接顶的稳定性产生影响。

5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，它主要包括自重应力场和构造应力场

.6分析采场上覆岩层结构失稳条件（☆）上覆岩层的岩体结构主要由坚硬岩层组成，软岩层只作为载荷，坚硬岩层断裂成岩按后排列鳖齐并互相咬合，这样，就可以建立一个势定的力学模型。根据力学计算，岩体结构的平衡条件为：

1）岩块间应有足够的水平推力，且不可过大。

2）岩块的下沉量Sl要小，厚度h较大，且Sl要远小于ho。

3）岩按闷的断裂角θ要小于岩块间的摩擦角ψ

4）岩块间的剪切力Q要小于岩块问的摩擦力，即岩体结构上作用的载荷不易过大。7分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系。（112）从实测的“s一t”曲线中可以看出，加快工作面的推进速度实质上意味着减少了工作面的控顶时间，也减少了时间因素对顶板下沉的影响，无疑可以减少顶板的下沉量，改善顶板维护状况。但是加快工作面的推进速度却在一定的时间间隔内增加了工序的影响次