安徽理工大学矿山压力与岩层控制复习资料

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。直接顶——直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层。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。原生裂隙——岩层在形成过程中由于温度、矿物结晶及沉积的作用二形成的弱面。载荷集度——在回采工作面顶板悬顶距范围内，单位面积顶板对支架的载荷称为顶板的载荷集度。碎胀性——岩石在破碎以后的体积比整体状态下增大的性质，称为岩石的碎胀性。岩石的孔隙性——岩石中孔洞和裂隙的发育程度。构造应力——由于地质构造运动而引起的应力。构造裂隙——岩层形成后，经剧烈的地质运动而形成的弱面。载荷集度——在回采工作面顶板悬顶距范围内，单位面积顶板对支架的载荷称为顶板的载荷集度。碎胀性——岩石在破碎以后的体积比整体状态下增大的性质，称为岩石的碎胀性。岩石的孔隙比——岩石中各种孔洞和裂隙体积的总和与岩石内固体部分实体积之比。自重应力——由于岩体自重而引起的应力。老顶——位于直接顶上方的厚而坚硬的岩层。压裂裂隙——指在煤层开采时引起的破坏面。岩石的孔隙比——岩石中各种孔洞和裂隙体积的总和与岩石内固体部分实体积之比。初次来压步距——由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。安徽理工大学1、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。2、周期来压的主要表现形式？答：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱所受的载荷普遍增加；有时还能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等。3、影响岩石强度的因素有哪些？答：岩石性质，岩石的构造特征，试件的几何尺寸，岩石所处的物理状态，加载速度，岩石的受载状态等。4、简述煤层开采后，上覆岩层的破坏方式。答：当煤层开采以后，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称为冒落带，冒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，通常将这个区域叫做裂隙带。再向上直至地表的岩层只有弯曲下沉而无断裂，这一带成为弯曲下沉带。5、直接顶的稳定性对工作面的支护原理有何影响？答：直接顶式回采工作空间直接维护的对象。直接顶的稳定性直接影响着工作面支护方式和支架架型的选择。对于不稳定的直接顶要求支架有较好的护顶功能，在煤层开采以后，不应使顶板的暴露面积过大，以免发生局部冒顶，采用单体支架要注意采取有效的勾顶措施，防止顶板从架间漏空，影响支架对顶板的支护；在采用液压自移支架时，应选用掩护性能较好的掩护式支架。直接顶的稳定性较好时，对勾顶要求并不严格，可以选用支撑式或支撑掩护式支架。6、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。7、巷道卸压方法目前应用的有哪几种？答：（一）在巷道周围形成槽孔，常用以下两种方法：钻孔卸压和切槽卸压。（二）在巷旁形成卸压空间，主要方法有：1、宽面掘巷卸压，2、在巷旁留专门得卸压空间。（三）大面积区域性卸载。8、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。9、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。10、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。11、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。12、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。13、老顶的稳定性对工作面的支护原理有何影响？答：老顶的稳定性对直接顶的稳定性有着直接影响，而且对支架的支护强度、支架可缩量及采空区处理方法的选择都有决定性作用和影响。坚硬的老顶其周期来压步距较长，来压强度较大，要求支架具有较大的支护强度，才能保证工作面安全。在采用垮落法处理采空区的情况下，对于周期来压比较强烈的顶板，其下沉量将会增大，所以，要求支架应有较大的可缩性。14、分层开采时，下分层与上分层相比矿压显现有什么特点？答：老顶来压步距小、强度低，支架载荷变小，顶板下沉量变大。15、衡量矿山压力显现程度的指标有哪些？答：顶板下沉，顶板下沉速度，支柱变形预折损，顶板破碎情况，局部冒顶，工作面顶板沿煤壁切落，或称大面积冒顶17、掘进工作面现场观测的目的是什么？答：其目的在于掌握井巷围岩破坏、变形过程、应力分布规律；分析井巷支架与围岩相互作用关系；为选择合理支护方式、确定合理护巷参数、为改进巷道支护提供科学依据。18、工作面支架必须具备的特性是什么？答：一是必须具备一定的可缩性，二是必须具有良好的支护性能。19、简述有关回采工作面上覆岩层结构的假说。答：1、压力拱假说，认为回采工作面的支架只承受压力拱内的岩石重量。2、悬梁假说，认为顶板岩层是一种连续介质，3、预成裂隙假说，认为由于开采的影响，回采工作面上覆岩层的连续性被破坏，从而成为非连续性。4、铰接岩块假说，认为铰接岩块间的平衡关系为三铰拱式的平衡。20、支架选型的基本原则是什么？答：根据直接顶分类和老顶分类确定所选择支架的类型，根据煤层的采高和顶板的类型确定支架对顶板的支护强度，再确定支架对顶板的工作阻力以及支架的最大、最小结构高度，割据煤层瓦斯涌出量，核算支架类型。21、回采工作面矿压现场观测的目的是什么？答：其目的在于掌握工作面老顶来压显现、步距和强度；分析回采空间支架与围岩相互作用关系；为研制采煤机械和支护设备、合理的安排工序、合理的选择采煤参数、支护方式和顶板管理方法提出要求和提供科学依据。22、什么是原岩应力状态？答：天然存在于原岩内而与任何人为原因无关的应力状态，称为原岩应力状态。23、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。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。16、冲击矿压防治措施的基本原理。答：1、降低应力（能量）的集中程度；2、改变煤岩体的物理力学性能，以减弱积聚弹性能的能力和释放速率。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1-1，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、什么是围岩的极限平衡？极限平衡区范围的大小与哪些因素有关？答：在地下岩体中开掘巷道后，巷道周围岩体就由原来的三轴受力状态变为双轴或单轴受力状态。一般巷道周边的岩块是处于单轴压缩状态，巷道周边岩块在垂直应力的作用下，就会发生破坏，随着向岩体内部发展，岩块由单轴受压或双轴受压逐渐变为三轴受压状态，其抗压强度也逐渐增加。在某一半径为R的范围内岩块的应力圆和其强度包络线相切，这一范围内的岩块受力状态叫做极限平衡状态。岩体处于极限平衡状态的区域叫极限平衡区。极限平衡区的大小主要与巷道距地表的深度、巷道尺寸及围岩的力学性质等因素有关。3、叙述采区巷道变形与破坏的影响因素。答：（一）自然因素1、围岩性质及其构造特性，2、巷道埋藏深度，3、煤层倾角、4、地质构造因素、5、水的影响、6、时间因素的影响。（二）巷道断面形状和大小1、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，2、巷道的保护方法，3、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。4、试说明矿山压力和矿山压力显现的关系。答：矿山压力和矿山压力显现是两个不同的概念，两者具有因果关系。后者是由前者引起的，没有前者就没有后者。有些矿山压力显现的大小直接由矿山压力引起，如：巷道围岩的变形和破坏，煤壁的压酥和片帮等都随矿山压力的增大而变的更加强烈；而有的矿山压力显现虽然也是由矿山压力引起的，但它们还要受其他因素的影响。如：工作面顶板下沉，支架上所承受的载荷等，它们并不随矿山压力的增大而成正比的增大。顶板下沉受工作面上覆岩层运动规律的制约，它和煤层的采高及工作面的控顶距成正比。支架上所承受载荷的大小与支架本身的特性及顶板下沉量的大小有关。从以上分析可以看出，矿山压力大，矿山压力显现不一定强烈。5、试分析采场上覆岩层所形成的裂隙体梁的失稳条件。答：采场上覆岩层重形成的结构就是上覆岩层的破断岩块间形成的“三铰拱”式平衡，外形上好象是由裂隙体岩层形成的梁。裂隙提梁的失稳就是岩块间的“三铰拱”式平衡遭到破坏所致。裂隙体梁的失稳有两种情况：一是变形失稳，二是滑落失稳。两种失稳都和岩块间产生的水平推力的大小有关。当岩块间的水平推力过大时，岩块在向下回转的过程中，其接触处的应力将超过岩块的抗压强度，从而使岩块破坏，“三铰拱”也因变形过大而破坏，致使裂隙体梁发生变形式稳。当岩块间的水平推力过小时，岩块间产生的摩擦力也很小，不能承受岩块间的剪切力，则悬露岩块就要产生滑落失稳。6、简述减压区的形成及其实际意义？答：当在岩体内开掘了巷道或者回采工作面后，巷道或回采工作面周围岩体中必然要产生应力重新分布，在巷道两侧形成2~3倍原始应力的集中应力，再工作面前方煤壁上形成4~5倍以上原始英里的集中应力。在这样大的垂直应力作用下巷道周围岩体或工作面前煤壁必然产生破坏。从而使围岩的支撑粒降低，集中的支承压力就要向岩体内