采煤顶板控制及检测

一、名词解释：矿山压力——由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力，就叫做矿山压力。岩石的孔隙度——岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比。泊松比——岩石受单向压缩载荷时，试件在轴向缩短的同时产生横向膨胀，其横向应变与轴向应变的比值称为泊松比。流变——有些材料在开始出现塑性变形以后，常在应力不变或应力增加很小的情况下继续产生变形，这种变形叫做流变。蠕变——固体材料在不变载荷的长期作用下，其变形随时间的增长而缓慢增加的现象称为蠕变。原岩应力——天然存在于原岩而与任何认为原因无关的应力。支承压力——在岩体内开掘巷道后，巷道两侧增加的切向应力。回采工作面——在煤层或矿床的开采过程中，直接进行采煤或采有用矿物的工作空间。初次来压——由于老顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压。砌体梁——工作面上下两区破断的岩块咬合形成的外表似梁，实质是拱的平衡结构。二、填空题：1、减压区，增压区，稳压区。2、冒落带和裂隙带。3、缓慢下沉法，采空区充填法。4、岩层本身的力学性质，直接顶岩层内由各种原因造成的层理和裂隙的发育程度。5、支柱对顶板的主动作用力。三、简答题：1、对原岩应力状态有哪几种假说？答：1、弹性假说，认为岩体处于弹性状态，其受力与变形的关系符合虎克定律，在垂直应力作用下将在岩体中引起水平应力的作用。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喝岩石的蠕变作用而使岩体中的测向应力和垂直应力趋于相等。2、岩石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？答：岩石的孔隙性是指岩石中孔隙和裂隙的发育程度，表征它的指标有两种：孔隙度和孔隙比。可见孔隙度和孔隙比是反映孔隙性的指标。孔隙度n是岩石中各种孔隙、裂隙体积的总和与岩石总体积之比；孔隙比e是岩石中各种孔隙、裂隙体积的总和与岩石内固体部分实体积之比。显然，孔隙度n和孔隙比e存在以下关系：。3、煤层开采后，上覆岩层按破坏方式可以分为哪几个区？答：1、A区域，即煤壁支撑影响区，这个区域在煤壁前方30~40m的范围内。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现象。2、B区域，也称为离层区。这个区域是在回采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垂直移动速度，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重新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岩层，因而使岩层时出现的层间空隙又重新闭合。4、采区平道矿压显现沿走向要经历那几个阶段？答：巷道掘进阶段，无采掘影响阶段，采动影响阶段，采动影响稳定阶段，二次采动影响阶段。5、影响回采工作面矿山压力显现的主要因素有哪些？答：采高与控顶距，工作面推进速度，开采深度，煤层倾角。6、简述回采工作面支架与围岩关系的特点。答：支架围岩是相互作用的一对力，支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关，支架结构及尺寸对顶板压力有一定影响。7、简述采区巷道支护的主要形式。答：1、基本支护，一般包括木支护和金属支护，2、加强支护，主要为了抵抗采动影响所造成的矿山压力，3、巷旁支护，在沿空巷道靠采空区一侧专门设置的人工建筑物，4、巷道围岩加固，包括锚杆加固和化学加固。8、什么叫煤矿动压现象？答：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的动力效应，这些现象统称为煤矿动压现象。四、计算（每题5分，共10分）五、分析题：（30分）1、画出岩体的应力应变全程曲线，并简述该过程。答：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，如图所示，它与在一般普通的材料实验机上得到的曲线不同，可以分为以下阶段：（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，为塑性阶段，在这个阶段岩石内部有微破裂发生，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。这一段卸载曲线称为后破坏曲线或峰后特性曲线。2、叙述采区巷道变形与破坏的影响因素。答：（一）自然因素.a、围岩性质及其构造特性，b、巷道埋藏深度，c、煤层倾角、d、地质构造因素、e、水的影响、f、时间因素的影响。（二）巷道断面形状和大小。a、回采工作状况，如巷道是处于一侧还是二侧受采动影响，是受一次还是多次采动影响，b、巷道的保护方法，c、巷道断面的形状与大小，巷道掘进方法、掘进与回采工作面在时间、空间上的相互关系及巷道本身采用的支架类型、支护方式、支护参数等等。3、简述冲击地压的防范措施。答：（1）采用合理的开拓布置和开采方式。采用合理的开拓布置和开采方式，对防治冲击地压至关重要。它包括在勘探和矿井设计阶段，就力图尽早查明冲击危险煤层和区段，可以在设计中就考虑和规定冲击地压防治措施，并在开拓和准备阶段中实现合理的开拓开采方式和顺序，以便完全消除冲击地压危险，或把它减小到最小程度。（2）开采保护层。开采保护层是防治冲击地压的一项有效的，带有根本性的区域性防范措施。（3）煤层预注水。煤层预注水是在采掘工作前，对煤层进行长时压力注水。注水一般是在已掘好的回采巷道内或临近的巷道内进行。目的是通过压力水的物理化学作用，改变煤的物理力学性质，降低煤层冲击倾向和应力状态。