矿山压力与岩层控制知识点

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。4、矿山压力与岩层控制课程的重要意义：P1~P25、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）6.伪顶：P657、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.采空区处理方法：充填，垮落，顶板缓慢下沉，刀柱法。P659.砌体梁假说：砌体梁：将采场视为一个有机的整体，在围岩运动中起骨架作用的称为砌体梁。P69砌体梁结构的失稳：P85~P86横三区竖三带：根据回采工作面上覆岩层内部的破坏情况，将回采工作面上覆岩层分为三带，沿工作面推进方向划分为三个区。三带：垮落带，裂缝带，弯曲下沉带。三区：煤柱支撑区，离层区，重新压实区9.1简述开采后引起的上覆盖层的破坏方式及其分区分为三带，垮落带、裂隙带、弯曲带。垮落带；破断后的岩块呈不规则垮落，排列极不整齐，松散系数比较大一般可达1.3-1.5，重新压实后可降到1.03左右，此区域与所开采煤层相邻，很多情况下是由于直接顶岩层冒落后形成的裂隙带：岩层破碎后岩块排列整齐，碎胀系数较小，垮落带与裂隙带合称“两带”又称为“倒水裂缝带”弯曲带：裂隙带顶至地表的所所岩层称为弯曲带，其特点是岩层在移动过程中具有连续和整体性，在垂直剖面上下各部分下沉差值很小，若有厚硬的关键层，则可能出能在弯曲带内出现离层区。9.2分析采场上部岩层结构失稳条件当老顶达到极限跨距后，随着回采工作面继续推进，老顶即发生断裂，整个顶板的破断方式可分为三个明显的区域，上、下区为圆弧形破坏，岩块间呈立体咬合关系。中部呈似梁的咬合关系，但由于破断的岩块相互挤压，产生了水平力，这使中部又呈现出能传递水平力的拱的关系。这种表面似梁，实质是拱的裂隙梁的平衡关系结构，称为“砌体梁”。1）结构的滑落失稳咬合处摩擦力的大小，即水平挤压力与该处摩擦系数的乘积，即f=T*tanφ，此力的作用方向与岩块滑落的方向相反，因而起防止岩块间相互滑落的作用。由此说明节理面倾斜方向与工作面推进方向一致时，结构不易取得平衡，即工作面矿压显现比较严重，相反则对控制顶板有利。2）结构的变形失稳在岩块的回转过程中，由于挤压处局部应力集中，致使该处进入塑性状态，甚至局部受拉而使咬合处破坏造成岩块回转进一步加剧，从而导致整个结构失稳。10.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）11、直接顶初次跨落的标志是：直接顶跨落高度超过1m_1.5m，范围超过工作面长度的一半。12.碎胀系数系列公式：P7213.老顶的初次断裂步距公式：P77~P7914．简述衡量采场矿山压力显现程度的指标有哪些？1顶板下沉量2顶板下沉速度3支柱变形与折损4顶板破碎情况5局部冒顶6工作面顶板沿煤壁切落（或称大面积冒顶）15、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）16.老顶初次来压步距：自开切眼到老顶初次垮落工作面推进的距离17.老顶初次来压的特征与影响因素：P10318.老顶初次来压期间造成事故的主要措施：P10319、周期来压：随着采煤工作面的推进，基本顶这种“稳定——失稳——再失稳”现象，将周而复式地出现，使采煤工作面矿山压力周期性明显增大，由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。（101）20、周期来压的主要表现形式（特征）？答：1顶板下沉速度增加2顶板下沉量增大3支柱载荷增大4煤壁片帮支柱折损5顶板发生台阶下沉21.预防老顶来压造成事故的措施：P10622.影响采场矿山压力显现的主要因素：P111~P11823.回采工作面支架的两个特性：P12124.简述我国缓倾斜煤层工作面顶板分类方案。答：直接顶分类：不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板：、非常稳定顶板；老顶分类：不明显、明显、强烈、非常强烈(P125表5-1P126表5-2)25.底板比压：P12626.回采工作面支架主要是由梁与柱组合而成的27.P127~P128系列名词定义28、回采工作面支柱的工作特性共有几种P1281）急增阻式特性2）微增阻式特性。3）恒阻式特性29、液压支架可分为哪几类？各有什么优缺点？各适用于什么条件？（P132~P142）支撑式：指在结构上没有掩护梁，对顶板的作用是支撑的支架；掩护式：指在结构上有掩护梁，单排立柱连接掩护梁或直接支撑顶梁对顶板起支撑作用的支架；支撑掩护式：指具有双排或多排立柱及掩护梁结构的支架，支柱大部或全部通过顶梁对顶板起支撑作用，可能有部分支柱是通过掩护梁对顶板起作用。30.、简述采场支架与围岩关系特点？1）支架与围岩是相互作用的一对力。在小范围内，围岩形成的顶板压力可看做一个作用力，支架可以视为一个反力，两者应相互适应，使其大小相等，而且尽可能的作用在一个作用点上。2）支架受力的大小及其在回采工作面分布规律与支架的性能有关。3）支架结构及尺寸对顶板压力的影响，在实际生产中证明，在支架架型选择合适时，可以用最小的工作阻力维护好顶板。31.采空区应力重新分布概貌:P198回采工作面周围支承压力分布规律？煤层开采过程破坏了原岩应力场的平衡状态，引起应力重新分布。对于受到采动影响的巷道，它的维护状况除了受巷道所处位置的自然因素影响以外，主要取决于采动影响。煤层开采以后，采空区亡部岩层重量将向来空区周围新的支承点转移，从而在采空区四周形成文承压力带。工作面前方形成超前支承压力，它随着工作面推进而向前移动，称为移动性支承压力或临时支承压力。工作面沿倾斜和仰斜方向及开切眼—侧煤体上形成的支承压力，在工作面采过一段时间后，不再发生明显变化，称为固定支承压力或残余支承压力。回采工作面推过一定距离后，采空区上覆岩层活动将趋于稳定，采空区内某些地带冒落矸石被逐渐压实，使上部未冒落岩层在不同程度上重新得到支撑。因此，在距工作面一定距离的采空区内，也可能出现较小的支承压力，称为采空区支承压力。32巷道围岩变形规律(五阶段)采区巷道从开掘到报废，经历采动造成的围岩应力重新分布过程，围岩变形会持续增长和变化。以受到相邻区段回采影响的工作面回风巷为例，围岩变形要经历五个阶段。1)、巷道掘进影响阶段。煤体内开掘巷道后，巷道围岩出现应力集中，在形成塑性区的过程中，围岩向巷道空间显著位移。随着巷道掘出时间的行长，围岩变形速度逐渐衰减，趋向缓和。巷道的围岩变形量主要取决于巷道埋藏和围岩性质。2)掘进影响稳定阶段。掘进引起的围岩应力重新分布趋于稳定，由于煤岩一般具有流变性，围岩变形还会随时间而缓慢增长，但其变形速度比掘巷初期要小得多，巷道的围岩变形速度仍取决埋藏深度和围岩性质。3)采动影响阶段。前影响区时，巷道受上区段工作面（A）的回采影响后，在回采引起的超前移动支承压力作用下，巷道围岩应力重新分布，塑性区显著扩大，围岩变形急剧增长。在后影响区时，在工作面（A）后方附近，由巷道上方和采空区一侧顶板弯曲下沉和显著运动使得支承压力和巷道围岩变形速度都达到最大值。远离工作面后方，巷道围岩变形速度逐渐衰减。巷道围岩性质、护巷煤柱宽度或巷旁支护方式、工作面顶板岩层结构对此时期围岩变形量影响很大。4)采动影响稳定阶段。回采引起的应力重新分布走向稳定后，巷道围岩变形速度再一次显著降低，但仍然高于掘进影响稳定阶段时变形速度，围岩变形量按流变规律不断缓慢地增长。5)二次采动影响阶段。巷道受本区段回采工作面B影响时，由于上共段残余支承压力，本区段工作面超前支承压力相互叠加，巷道围岩应力急剧增高，引起围岩应力又一次重新分布，塑性区进一步扩大，应力的反复扰动使围岩变形比受一次采动影响进更加强烈33.区段巷道矿压显现规律：P20634.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。(P215)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。35.影响围岩压力的主要因素：1地质因素2开采技术P21536.回采巷道围岩稳定性分类：P21737、沿空留巷：如果通过加强支护或采用其他有效方法，将相邻区段巷道保留下来，供本区段工作面回采时使用的巷道，称为沿空保留(煤体—无煤柱)巷道。（203）38、沿空掘巷：巷道一侧为煤体，另一侧为采空区，如果采空区一侧采动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为沿空掘进(煤体—无煤柱)巷道（203）39、沿空巷道巷旁支护的类型：矸石带木垛密集支柱混凝土砌块、整体浇注巷旁充填技术。40.沿空掘巷的三种方式：P22741．简述锚杆的支护原理？1．悬吊理论2.组合梁理论3.组合拱理论4.最大水平应力理论5.围岩强度强化理论42.锚杆分类：P24743、冲击矿压：在煤矿开采过程中，煤岩体所承受的压力超过其强度极限，聚居在巷道煤岩体中的能量突然释放，动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈的声响，对周围菜场、巷道、通风设施及人员造成巨大破坏及伤害的一种煤矿动力现象。44.冲击倾向性：P299