采场与支护设计思考题

第一章绪论

1.采场与巷道支护的必要性？

采场支护的必要性：采场支护的基本目的是要保证采场有足够的工作空间。支护应由采场上覆岩层运动规律来确定。

巷道支护的必要性：巷道开挖后围岩应力重新分布，引起围岩持续变形，如不及时支护，围岩将出现破碎、离层及至失稳、塌垮。巷道支护的目的是为了保证围岩的稳定性，使巷道在服务期间能够保持良好的工作环境。

2.采场与巷道支护要求和支护效果的评价？

要求：①适宜的刚度要求——即能顶得住，又能让的下。

②支架支护力大小要合适

③要能护得住顶板。防止直接顶和老顶动层,及直接顶下沉面破碎;天然破碎的顶板,

要有较好的防护措施,防止顶板和采空区冒落矸石冲入工作面。

评价：采场与巷道支护的根本目的是保证采场与巷道有安全稳定的工作空间。合理的支护除了要与采场和巷道工序要求匹配，应满足高产高效和煤巷掘进的基本要求，合理的支护成本外，在围岩控制方面尚有其特殊的要求。

①最大限度的预防顶板事故的发生。

②足量的工作空间保证，支护工作期间围岩移近量可控

③维护良好的工作环境，保证对水、瓦斯的有效控制，有良好的通风条件等。3．长壁采煤工作面支护形式？

（1）单体支柱（架）支护

（2）简易支架支护

（3）自移液压支架支护

4. 巷道支护的主要形式？

（1）被动支护形式。包括各类木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢筋支架，料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等。

（2）普通锚杆支护形式（主动支护）。

（3）高强预应力锚杆和注浆加固为主积极主动加固形式。锚注支护。

5. 采场与巷道支护设计的意义？略

第二章单体支架工作面支护

1单体支架工作面支护设计的主要内容；

1）顶板处理方法的选择

2）合理支护方式的选择

3）采场控顶距的选择

4）支柱实际支撑能力评价

5）合理支护密度的计算

6）顶板事故的预测与防治

2徐州矿务局张集矿第7501工作面单体支架工作支护设计？略

第三章液压支架工作面支护设计

1.简述掩护式（二柱）液压支架的优点？

①护能力强，顶梁相对较短，支护面积小，在相同工作阻力的条件下支护强度高。

②采用整体顶梁，结构简单可靠，顶梁前端支撑力大，有利于保持梁端顶板的完整性，减少由于超前压力作用造成的片帮和冒顶。

③与围岩的相互作用关系合理。两柱受力均衡，攴架的支撑能力能充分发挥，避免了支撑掩护式支架前后排立柱受力不均衡现象的产生。

④操作单排立柱，移架速度快。

⑤平衡千斤顶具有调节支架顶梁合力作用点的功能，对顶板的适应性强。

⑥支架的稳定性优于支撑掩护式支架

⑦支架的重量相对较轻。

⑧通过参数优化，克服了平衡千斤顶的局限性，避免支架出现“高射炮”现象。

⑨通过増大工作阻力，提高支架支护能力和切顶能力，能适应坚硬顶板

⑩采用提底座装置，克服支架易扎底问题，实现顺利移架

⑪如果采用电液控制，则对平衡千斤顶的控制更有利。

2.简述液压支架立柱形式类别？

目前，液压支架立柱主要有以下几种形式：

单伸缩双作用立柱

单伸缩双作用带机械加长杆立柱

双伸缩双作用立柱

3.画出四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架结构图，并说明支架主要的结构名称

四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架结构图

主要结构包括：顶梁、掩护梁、放煤板、立柱、底座、推移千斤顶等。

4．液压支架额定工作阻力和实际工作阻力的定义？

额定工作阻力——支架设计时，由立柱缸径和安全阀开启压力以及立柱数量决定的支架对顶板的最大支撑能力，即各个立柱的支撑能力之和。

实际工作阻力——支架在采煤工作面实际使用过程中对顶板的支撑能力。同样，它是立柱实际工作阻力之和。

5.综采工作面支护设计的主要内容？

主要包括工作面内支护、工作面超前支护。

第四章锚杆支护设计理论和煤巷锚杆支护参数

1、锚杆支护的定义？

锚杆支护是以锚杆为基本支护形式的支护方式。

2.最大水平应力理论指出巷道顶底板的稳定性与水平应力方向的关系？

巷道顶底板的稳定性主要受水平应力的影响，且有三个特点：(1)与最大水平应力平行的巷道受水平应力影响最小，顶底板稳定性最好；(2)与最大水平应力呈锐角相交的巷道，其顶底板变形破坏偏向巷道某一帮；(3)与最大水平应力垂直的巷道，顶底板稳定性最差，如图4.5所示。

3.巷道锚杆支护围岩强度强化理论要点？

锚杆的作用原理和加固围岩实质的要点理论是：

(1)巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的岩体相互作用而组成锚固体，形成统一的承载结构；

(2)巷道锚杆支护可以提高锚固体的力学参数，包括锚固体破坏前和破坏后的力学参数(E、C、φ)，改善被锚固岩体的力学性能；

(3)巷道围岩存在破碎区、塑性区、弹性区，锚杆锚固区域内岩体的峰值强度或峰后强度、残余强度均能得到强化；

(4)巷道锚杆支护可改变围岩的应力状态、增加围压，从而提高围岩的承载能力、改善巷道的支护状况；

(5)巷道围岩锚固体强度提高以后，可减小巷道周围破碎区、塑性区的范围和巷道的表面位移，控制围岩破碎区、塑性区的发展，从而有利于保持巷道围岩的稳定。

4.锚杆支护设计工程类比法的定义？

工程类比法是建立在已有工程设计和大量工程实践成功经验的基础上，在围岩条件、施工条件及各种影响因素基本一致的情况下，根据类似条件的已有经验，进行待建工程锚杆支护类型和参数设计。

这种设计方法不是简单照搬，而是首先应搞清楚待建巷道的地质条件与围岩物理力学参数，科学地进行围岩分类的情况下，然后再针对不同的围岩类别，根据巷道生产地质条件确定锚杆支护参数。工程类比法是一种实用方法，在我国煤矿锚杆支护设计中占有主导地位。

5.写出按悬吊理论设计锚杆支护参数（杆体长度、直径和间排距）的公式，并说明主要参数的含义？

1）锚杆长度

锚杆长度(图4.7)通常按下式计算：

L=L1+L2+L3 （4.1）

式中：

L1—锚杆外露长度，其值主要取决于锚杆类型及锚固方式，一般L1 =0.15m，对于端锚锚杆，L1=垫板厚度+螺母厚度+（0.03~0.05m），对于全长锚固锚杆，还要加上穹形球体的厚度；

L2—锚杆有效长度；

L3—锚杆锚固段长度，一般端锚时L3=0.3～0.4m，由拉拔试验确定，当围岩松软时，L3还应加大。

通常按下述方法确定L2：

（1）当直接顶需要悬吊而它们的范围易于划定时，L2应大于或等于它们的厚度。

（2）当巷道围岩存在松动破碎带时，L2应大于巷道围岩松动破碎区高度hi。

图4.7 锚杆长度组成图

2）锚杆杆体直径

根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定，则