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

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）

23、

24、放顶煤开采：放顶煤采煤法是在开采厚煤层时，沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高为2～3m的采煤工作面，用综合机械化方式进行回采，利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，并由刮板运输机运出工作面。

25、顶板破碎度端面距范围内冒落高度超过10cm的顶板面积与其总面积之比。

25、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。

简答

1.采区巷道矿压控制的基本途径有哪些？试举例说明，指出其优缺点。

途径主要包括四个方面：抵抗高压、避开高压、移走高压和释放高压。现分别举例说明：1）抵抗高压。巷道开在高压区，或巷道经受高

压时用加强支护的手段来对付高压，防止巷道过大的变形或破坏。如：加密巷道的棚子(缩短棚子间距)；在棚子中打加强支柱；用锚杆支护以加固围岩等。

抵抗高压的优点在于巷道布臵地点和掘进时间不受限制，但是需要大幅度提高巷道的支架承载能力，因此浪费物力、人力，成本高。有些情况下，仅靠抵抗高压并不能完全解决巷道安全维护问题。

2）避开高压。即在选择巷道位臵时，避开高压区，招巷道布臵在低压区，或在掘进时错过高压作用的时间，把巷道开在压力稳定的区域。如采用无煤柱护巷，将巷通布臵在靠近来空区煤体边缘的卸载带内；在选择岩石平巷或上下山位臵时，将巷道布臵在支承压力影响范围以外的采空区下等，这些都属于在地点上避开高压。在掘进下区段沿空巷道时，待上区段工作面压实后再开掘，则同在时间上错开高压。

3）移走高压。巷道仍开在高压区，但采取人为的卸压措施，使高压转移至离巷道较远的地方。如在巷道煤帮采用钻孔卸压或切槽卸压。这种为法的特点是不影响和改变开采设计规定

的巷道位臵，但增加了卸载工作所得要的工程费用。‘

4）释放高压。巷道仍开在高压区，但允许巷道围岩有较大变形以释放部分能量。如采用大可缩量的支架等。从‚支架—围岩‛相互作用的观点是优越的；能利用围岩本身的承载能力，但可缩支架结构较复杂。

2.简述综放开采工作面矿压显现的基本规律。

具有单一煤层的一般矿压显现规律，如初次来压、周期来压等；

1、.综放面的支承压力分布规律：综放开采的支承压力分布范围大，峰值点前移。支承压力集中系数没有显著变化。

2、工作支架载荷不大，不因采高增加而加大

3、.放頂煤工作面的煤壁及端面顶板的维护显得特别重要。

4、放頂煤工作面的端头压力和两端平巷压力并不大。

5、支架前柱的工作阻力大于后柱工作阻力。

6、下分层综放开采矿压显现任然具有一般开采矿压规律，但矿山压力显现程度有所减弱。

3.什么叫煤矿动压现象，它有几种形式？这几种形式的主要特征有何区别。

煤矿动压现象：煤矿开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生破坏、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动力效应。

形式：冲击矿压、顶板大面积来压和煤及瓦斯突出。

区别：冲击矿压是煤或岩体在高应力作用下，聚集了大量弹性形变，其中部分岩体趋近于无线平衡状态，当采掘工程接近该处时由于爆破等诱发因素使力学平衡系统突然遭到破坏，煤、岩体瞬时发生脆性破坏，积聚的弹性变性能突然释放，其中相当一部分转化为动能，产生声响、冲击波，抛出大量煤或岩块等动压现象。

顶板大面积来压则是指坚硬顶板在其下部煤体采空区，暴露面积达到一定程度时，由于自重作用，使弯曲应力超过极限应力而引起坚硬顶板原有裂隙扩展到贯穿该岩层时所发生的大面积顶板突然垮落。垮落时由于其重量产生冲击力，也由于把已采空间气体瞬时排出形成“暴风”，还由于坚硬顶板在弯曲变形时积聚的一部分弹性变形能释放，造成煤与瓦斯突出。

可以看出，上述三种动压现象都是在一定条件下积聚能量后而在采掘工作接近时发生的突然破坏现象，是由于能量释放造成的动压显现。前两种是由于矿山压力作用；后一种不仅由于矿山压力作用，也有承压气体作用。

4.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？

意义：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，