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名词解释1、关键层:将对采场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。岩石的空隙度岩石中各种孔洞和裂隙体积总和与岩石总体积之比。也称孔隙率。3、直接顶初次跨落: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。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。一般是由砂岩、石灰岩及砂砾岩等岩层组成。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,一般由页岩、砂页岩、粉砂岩组成。7、周期来压: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。8、矿山压力:这种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,9、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。10、锚杆托锚力:锚杆托锚力包括安装锚杆时,通过拧螺母产生的锚杆托板对围岩的预紧力、水胀式管状锚杆杆体纵向收缩,使托盘对围岩产生的预紧力、以及锚杆托板阻止围岩向巷道内位移时,对围岩施加的径向支护力。11、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,12、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),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。16、简述构造应力的基本特点。(1)构造应力主要是水平应力,而且地壳运动趋势是相互挤压,所以水平运动以压应力占绝对优势。(2)构造应力分布不均匀,在地质构造变化比较剧烈的地区,最大主应力的大小和方向往往有很大变化。(3)岩体中的构造应力具有明显的方向性,最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大。(4)构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍,在软岩中储存构造应力很少。13、工程软岩:指在巷道工程力作用下,能产生显著变形的工程岩体。巷道工程力是指作用在巷道工程岩体上的力总和,14、端面距:就是工作面在移架后,支架的前梁端部到煤壁之间的距离,也称之为梁端距。15、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。16、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。17、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,支架与设备损坏,人员伤亡,部分巷道垮落破坏等。18、地质软岩:指强度低,孔隙度大,胶结程度差,受结构面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层的总称。19.矿山压力显现:在矿山压力作用下,会引起各种力学现象,如岩体的变形、破坏、塌落,支护物的变形、破坏、折损,以及在岩体中产生的动力现象。这些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。24、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的动力效应。这些现象统称为煤矿动压现象。20、典型浅埋煤层:对于基岩比较薄、松散载荷层厚度比较大的浅埋煤层,其顶板破断运动表现为整体切落形式,易于出现顶板台阶下沉。此类厚松散层浅埋煤层称为典型的浅埋煤层,其特征可以概括为埋藏浅、基载比小、老顶为单一关键层结构的煤层。21、支架初撑力:支架支设时,最初形成的主动力称为支柱的初撑力论述1.为什么说关键层理论是煤矿绿色开采技术的理论基础?答:由于成岩时间及矿物成分不同,煤系地层形成了厚度不等、强度不同的多层岩层。其中覆岩关键层将对采场上覆岩层活动起主要的控制作用。为了弄清岩层移动由下往上传递的动态过程,并对岩层移动过程中形成的采场矿压显现、煤岩体中水与瓦斯的流动和地表沉陷等状态的变化进行有效监侧与控制,关键在于弄清关键层的变形破断及其运动规律,以及其运动过程中与软岩层间的相互耦合作用关系。关键层理论的提出实现了矿山压力、岩层移功与地表沉陷、采动煤岩体中水与瓦斯流动研究的有机统一.为更全面深入地解释采动岩体活动规律与采动损害现象奠定了基础,为煤矿绿色开采技术研究提供了理论平台。2.根据生产实例列举采场岩石移动造成的采动伤害,并用云关键层理论解释采空区上方岩层破断及地表沉陷的形成答:采动损害:①形成矿山压力显现,引起采场和巷道顶板的下沉、垮落和来压,甚至引发冲击矿压地压等强烈的矿压显现,危及井下人员和设备的安全。②形成采动裂隙,引起周围煤体中的水与瓦斯的流动,导致井下瓦斯事故与突水事故。③岩层移动发展到地表引起地表沉陷,导致农田、建筑设施的毁坏。用关键层理论解释:岩层移动由下向上成组运动,岩层移动的动态过程受控与覆岩关键层的破断运动。当老顶岩层所控制的上覆岩层组与之同步破断运动,如此往上发展直至覆岩主关键层。主关键层的破断导致上覆所有岩层直至地表的同步下沉。3.回采工作面回采时上覆岩层的破坏方式及其分区?答:根据采空区覆岩移动破坏程度,可分为“三带”:1、垮落带。当煤层开采后,由于直接顶下部形成较大的空间,直接顶破断后岩块呈不规则垮落,排列极不整齐,其松散系数较大。一般将具有这种破坏方式的岩层叫垮落带2、裂隙带。22.岩石碎胀系数:岩石的碎胀性是指岩石破碎后散乱后堆积的体积比破碎前整体状态下体积的比值。(岩体破碎后与破碎前体积的比值)23、顶板大面积来压:顶板大面积来压主要是由于坚硬顶板被采空的面积超过一定的极限值,引起大面积冒落而造成的剧烈动压现象。简答1、浅埋煤层上覆岩层运动的主要特征?(1).顶板基岩沿全后切落,基岩破断角较大,破断直接波及地表。来压期间有明显的顶板台阶下沉和动载现象。工作面覆岩基本上分冒落带和裂隙带“两带”。(2).浅埋煤层工作面顶板一般为单一主关键层类型,老顶岩块不易形成稳定的“砌体梁”(3).基岩与载荷层厚度之比,对来压显现有重要影响。2、影响冲击地压发生的主要因素?(1)自然地质因素:最基本的因素是原岩应力,在一定的采深条件下,比较强烈的冲击矿压一般会出现在煤系地层中强度高的岩层,特别是在煤层顶板中有坚硬厚层砂岩的情况。(2)开采技术因素:首先是开采引起的局部应力集中。生产的集中化程度越高越易发生冲击矿压。(3)组织管理措施的综合因素:生产作业和投资没有到位。3、简述开采支架与围岩关系的特点?(1).支架围岩是相互作用的一对力,(2).支架受力大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关,还与支架与围岩支撑系统的总体特性有关。刚性、急增阻式、微增阻式或恒阻式支架受力在工作面的分布状态是一致的,恒阻式支架的受力比较均匀。(3).支架结构及尺寸不同对顶板压力影响和维护效果不同。实际生产中证明在支架架型合适时,可以用最小的工作阻力维护好顶板。4、岩石破碎后的膨胀系数特征在控制顶板压力中的作用?答:岩石的碎胀性是指岩石破碎后散乱堆积的体积比破碎前整体状态下增大的特征,一般用碎胀系数Kp表示。对于岩层控制来说,碎胀性垮落带以上的顶板岩层由于其下部自由空间较小,岩层断裂后其向下移动时受到相互牵制,岩层只是断裂下沉而无翻转通常将这个区叫做裂隙带。3、弯曲下沉带。再向上直至地表的岩层只有弯曲下沉而无断裂这一带叫弯曲下沉带4采区平巷在其服务期内沿走向的矿压规律有哪些?(1)煤体—煤体巷道服务期间内,围岩的变形将经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段。由于巷道在采面后方已经废弃,巷道仅经历采面前方采动影响,园岩变形量比采动影响阶段全过程小得多,一般仅1/3左右。(2)煤体—煤柱或无煤柱(采动稳定)巷道服务期间,围岩的变形同样经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段(工作面前方采动影响)。但是巷道整个服务期间内.始终受相邻区段采空区残余支承压力的影响,三个影响阶段的围岩变形均大于煤体一媒体巷道。巷道的围岩变形量除了取决于开采深度、巷道围岩性质、工作面顶板结构和相邻区段采空区采动稳定程度外,与沿空护巷方式及保护煤柱宽度密切相关。(3)煤体—煤柱或无煤柱(正采动)巷道服务期间,围岩的变形将经历全部的五个阶段,围岩变形量远大干无采动及一侧采动稳定后巷道。这类巷道的围岩变形量除了与开采深度、巷道围岩性质、采动状况有关外,工作面顶板结构、沿空护巷方式和煤柱宽度都起决定性作用。不采用煤柱保护巷道时,为沿空保留巷道。5.无煤柱护巷有利于提高煤炭回采率,分析沿空留巷巷道围岩从开挖到废弃所经历的变形阶段,并从围岩控制的角度谈一谈巷道布置时所注意的问题。答:沿空留巷巷道围岩变形阶段(采动稳定):巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段(工作面前放采动影响)。沿空留巷巷道围岩变形阶段(正采动):巷道掘进影响阶段、掘进影响稳定阶段、采动影响阶段、采动影响稳定阶段、二次采动影响阶段五个阶段。巷道布置时所注意的问题:(1)在时间和空间上尽量避开采掘活动的影响,有重要作用,当煤层才出形成采空区后,顶板处于悬漏状态,就会发生破坏堵蒂,并给工作面顶板管理造成影响益智危害,由于顶板岩石有碎胀性,跨落后体积增大,能充填部分因煤层采出后形成的采空区,其上覆岩层的活动对工作面就没有明显的动压影响。因此,碎胀性对工作预顶板管理有重要意义。5、简述沿空留巷与沿空掘巷的主要区别和受采动影响的规律。答:主要区别:沿空留巷与沿空掘巷最大的区别在于沿空留巷经历两次采动影响,并且留巷需要巷旁支护。沿空留巷矿压显现特征(1)、采动时期。沿空巷道位于采空区边缘,保留期间经历上区段工作面的采动影响,巷道顶板的下沉、破坏必然受到采空区上覆岩层沉降总规律的制约。上区段工作面采过后,老顶发生断裂失稳,然后回转下沉压实采空区。在这个过程中,沿空巷道煤帮及巷道支护发生剧烈变形。沿空留巷的围岩应力主要取决于规则移动带岩层中块体B取得平衡之前,引起的附加载荷。(2)、上区段工作面采动影响稳定后,沿空留巷煤帮的承载能力与支承压力很快处于平衡状态。围岩变形显著下降并趋于稳定。6、由于传统开采模式引起的采动损害与环境问题日益突出,煤炭行业提出“绿色开采”的概念,试简述绿色开采及绿色开采主要技术。(1)水资源保护——形成“保水开采”技术(2)土地与建筑物保护——形成离层注浆、充填与条带开采技术。(3)瓦斯抽放——形成“煤与瓦斯共采”技术(4)每层巷道支护技术与减少矸石排放技术(5)地下气化技术。7、按锚固方式锚杆最基本的分类?(p244)(1)机械锚固式包括张壳式锚杆,倒楔式锚杆,楔缝式锚杆。(2)黏结锚固式包括树脂锚杆,快用水泥卷锚杆,水泥砂浆锚杆。(3)摩擦锚固式包括风管式锚杆,水涨式管状锚杆等。最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。(2)如果不能避开采动支承压力的影响,应尽量避免支承压力叠加的强烈作用,或者尽量缩短支承压力影响时间,例如跨越巷道开采,避免在遗留煤柱下方布置巷道等(3)在采矿系统允许的距离范围内,选择稳定的岩层或煤层布置巷道,尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触。(4)巷道通过地质构造带时,巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。(5)相邻巷道或硐室之间选择合理的岩柱宽度。(6)巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行,避免与构造应力方向垂直。6、试从巷道围岩控制的基本原理,论述巷道围岩控制的主要技术方法。答:巷道围岩控制是指控制巷道围岩的矿山压力和周边位移所采取措施的总和。基本原理:人们根据巷道围岩应力、围岩强度以及它们之间相互关系,选择合适的巷道布置和保护及支护方式。降低围岩应力,增加围岩强度,改善围岩受力条件和赋存环境,有效地控制围岩的变形、破坏。方法分为巷道布置和巷道保护及支护巷道布置;从巷道围岩控制的角度出发,布置巷道时应重视下
本文标题:矿山压力与岩层控制知识点
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