《煤矿围岩控制与监测》考研复习资料.docx

1. 直接顶：厚度小于1.52.0m、较软弱、下面又无老顶的岩层称为直接顶，直接顶主要是页岩与砂页岩。2. 老顶：厚度大于1.52.0m、较坚硬的岩层称为老顶，老顶主要是砂岩、石灰岩与砂砾岩。3. 伪顶：在煤层和直接顶（或老顶）之间，有时存在一层厚度小于0.5m、随采随冒的软弱岩层，叫做伪顶。4. 底板：采煤时称煤层下面的岩层为底板。5. 跨落带：指不支撑就会垮落的那部分岩层。6. 裂隙带：岩层在其断裂、旋转、下沉及触矸过程中，岩块间能够互相挤紧，从而形成能够承受载荷的平衡结构，并把自身及附加岩层的重量施加到采空空间周围的岩体及冒矸之上。7. 裂隙带老顶的判别公式：8. 顶板状态：顶板所处的状态，用顶板状态参数表示，与工作面支护强度有关。9. 推垮型冒顶：是由平行于层面方向的顶板力推倒采场支架而导致的冒顶。10. 压垮型冒顶：是由垂直于层面方向的顶板力压坏采场支架二导致的冒顶。11. 漏冒型冒顶：是因已破碎顶板没有得到有效防护受重力作用冒落而导致的冒顶。12. 复合顶板：指采煤后特别容易离层的顶板的第一个分层。13. 直接顶的初次垮落：直接顶垮落厚度达1m以上、垮落长度达采煤工作面长度一半以上时，叫直接顶初次垮落。14. 老顶的初次来压：工作面采煤以来老顶第一次大规模来压。15. 老顶周期来压：老顶初次来压后，随着采煤工作面的继续推进，老顶岩梁周期性断裂、下沉，工作面内周期性地出现顶板下沉加快、煤壁严重片帮、支架受载增大以及顶板台阶下沉等老顶来压现象，叫做老顶的周期来压。16. 控顶距：从事采煤工作所需的工作空间。17. 端面距：煤壁至支架顶梁前端的距离。18. 顶底板移近量：顶板下沉量与底板鼓起量之和。19. 支柱活柱下缩量：支柱活柱下缩的距离。20. 支护系统刚度：指单位顶板下沉量所对应的支柱工作阻力的增量。21. 支柱刚度：指单位支柱活柱缩量的支柱工作阻力的增量。22. 支柱的密度：控顶范围内单位面积顶板中支柱的个数。23. 密集支柱：工作面切顶线加强支护的一组支柱。24. 顶板台阶下沉：坚硬顶板破碎成岩块后，由煤壁向采空区方向呈台阶状下沉的现象。25. 支护强度：支柱对单位面积顶板提供的工作阻力。1. 简述采场顶板事故的类型。 压垮型冒顶：（主要发生在老顶来压时）（1）垮落带老顶岩块压坏采场支架；（2）垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架；（3）裂隙带老顶岩块压坏采场支架。 漏冒型冒顶 （1）大面积漏垮型冒顶 ；（2）靠煤壁附近的局部冒顶；（3）采场两端（机头、机尾）的局部冒顶；（4）放顶线附近的局部冒顶。 推垮型冒顶 （1）金属网下的推垮型冒顶；（2）采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶。 综合类型的冒顶 （1）厚层难冒顶板导致的大面积冒顶。（2）地质破坏（断层）带附近的冒顶。（3）大块游离顶板导致的冒顶，包括复合顶板推垮型冒顶，冲击推垮型冒顶，大块游离顶板旋转推垮型冒顶，以及直接顶导致的压垮型冒顶。2. 老顶来压会造成哪些顶板事故，应采取哪些措施？老顶来压主要会造成压垮型冒顶事故，应采取：（1）支架支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层重量。（2）采场支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层。（3）采场支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求。3. 预防各类冒顶事故的措施。课本第二章有详细描述。4. 大面积漏冒型冒顶的原因是什么？由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，支护系统中若某处失效发生局部冒顶，破碎顶板就可能从该处沿工作面向上全部漏空，使支架失稳，漏垮工作面。5. 简述金属网下推垮型冒顶事故的机理。专门的实验研究表明，网下推垮分两个阶段。1）形成网兜。原因是工作面内某位置的支护失效。当支架稳定性好时，不会推垮。2）推垮工作面。原因是网上碎矸与上位岩层之间有空隙，支架不稳定，网兜向下拉力拉倒支架，造成推垮型冒顶。6. 支护参数与顶板状态参数的关系。顶板状态参数（顶底板移近量、端面冒高、及顶板台阶下沉量、面内网兜高度等）均与支护强度有关。支护参数越大，顶板状态参数越小。反之支护参数越小，顶板状态参数越大。控制顶板处于良好状态，就要把支护强度提高到一定水平。顶板状态参数不理想，就应调整某一个或几个支护参数。7. 初放阶段顶板控制应注意的问题。（1） 对于单体工作面初放阶段需增加密集支柱，应在预计极限跨距前若干米处就应架设。当达到预计步距而未垮，或未来压时，应采用增加密集柱初撑力或阻力的方法。应按12天的推进距重新设计计算。（2） 对于综采面，因不能随意增加初撑力与工作阻力，故设计时应取较大的富裕系数。若极限跨距太大，则需要挑顶等其他辅助措施。 8. 断层带附近会造成哪些顶板事故？断层附近顶板压力大，（垮落带范围扩大），破碎、支护不好时，易发生压垮型或漏冒型冒顶。当碎顶沿倾斜断层面移动时，易推倒支架，导致推垮型冒顶。9. 直接顶游离岩块时怎样形成的？1）地质构造：断层，超过5m 长的平行工作面的断层，往往会出现游离岩块。2）旧巷：其上直接顶往往已断碎。3）采动：支架初撑力小，导致直接顶板沿煤壁断裂。10. 采场支架怎样才能支得起顶板？所谓支得起，就是要求支架在其工作全过程都能够支撑住顶板所施加的压力，以防导致压垮型冒顶事故。垮落带岩层中可能只有直接顶，也可能还有老顶。采场支架一方面要支撑住垮落带岩层的重量，另一方面支架的可缩量要能适应裂隙带岩层的下沉，此外，支架的初撑力要保证直接顶不与老顶或下位23m岩层不与上位岩层离层。11. 采场支架怎样才能护得好顶板？所谓护得好，就是要求采场支架能控制住工作空间的顶板，使其一点都不冒落；如果护不好，则可能发生漏冒型冒顶。12. 采场支架怎样才能稳得住顶板？所谓稳得住，就是要求支架具有抵抗来自层面方向推力的能力，如果采场支架对顶板稳不住，则可能导致推垮型冒顶。有两个方法可以使采场支架对顶板稳得住。一个是支架结构本身就是稳定的，就有抵抗来自层面方向的推力的能力 。另一个是用初撑力大的支架或支柱，把下位岩层与上位岩层紧紧顶住，不仅不让其离层，而且靠层间的摩擦力去抵抗来自层面方向的推力，反过来使支架自身也能稳定。13. 在预防冒顶事故的采场控顶设计时，支护选型计算的主要原则。一. 预防压垮型冒顶：（1） 采场支架或支柱的工作阻力应能支撑住工作空间及采空区上方垮落带岩层的重量。（2） 采场支架或支柱的初撑力应能保证直接顶与老顶或下位岩层与上位岩层之间不离层。（3）采场支架或支柱的可缩量应能适应裂隙带岩层的下沉。二.预防漏冒型冒顶：（1）综采时，如果直接顶比较软弱，液压支架应在掩护式或支撑掩护式中选用，且端面距不宜超过340mm。及时支护，带护帮装置。（2）单体支柱工作面，如果直接顶比较软弱，支柱必须带顶梁，顶梁上还须背板，甚至背严。柱距小于0.7m，同时端面距小于200mm 。（3）综采支架的初撑力应保证端面冒高不超过300mm；单体支柱的初撑力应保证端面冒高不超过200mm。三.预防推垮型冒顶：（1）采场支架或支柱的初撑力应能保证直接顶与老顶或下位岩层与上位岩层之间不离层。（2）采场支架或支柱的初撑力应能把下位软岩层顶紧到上位硬岩层，并使其间产生的摩擦力足以防推。14. 顶板动态监测哪些方面？综采：1） 端面冒高：冒高不超过300mm为指标值。2） 顶板断层：描述走向、落差、正逆、是否平行工作面，帮助控制顶板。单体工作面：1）顶底板移近量：每米采高的顶底板移近量不大于100mm。2）端面冒高：冒高不超过200mm为指标值。3）断层：描述走向、落差、正逆、是否平行工作面，帮助控制顶板。4）采空区悬顶：描述长度、范围等，帮助控制顶板。5） 顶板来压：可用末前排支柱平均工作阻力的变化情况来预报老顶来压。15. 支护质量监测哪些方面？综采：1）支柱初撑力：控顶设计中确定的初撑力即为该指标的指标值。2）工作阻力：也是监测各支架立柱及前梁千斤顶在移架前的压力值。3）支架与工作面运输机的夹角：应是90度，允许偏差5度。4）支架横向歪斜角：应垂直与顶底板，其横向歪斜不超过5度。5）支架端面距：不宜超过340mm。6）支架俯仰角：最大值不超过7度。7）相邻支架顶梁错距：最大为顶梁侧护板高度的2/3。8）支架间距：一般为1.5m，其偏差不超过 100mm。单体工作面：1）支柱初撑力：控顶设计中确定的初撑力即为该指标的指标值。2）支护系统刚度（kN/mm）：重要指标，但很难确定。一般在初撑力大于50kN时，钻底量不超过100mm为指标值。3）支柱刚度（kN/mm）：指单体支柱活柱缩量的支柱工作阻力增量。可监测支柱本身质量、是否漏液、是否失效等。目前按正负，作为有效与失效的判断依据。4）支柱工作阻力：是反映采场支护强度的重要指标，又是计算支护系统刚度支柱刚度的必须数据。但指标值很难定。因初撑力变，工作阻力也变。16. 断面冒高的控制指标，如何控制断面冒高？单体面的端面冒高应在200mm以内。综采面的端面冒高应在300mm以内。控制端面冒高（1）综采面： 提高初撑力控制端面冒高；及时支护方式，控制端面距；采高大于2.53.0m时，加护帮装置，避免端面距扩大；控制顶板（如固结碎顶）。（2）单体面： 及时支护，端面距不超过200mm。采用正悬臂交错顶梁，正倒悬臂错梁直线柱支护。基本顶梁加短顶梁。铰接顶梁加长钢梁，金属网下用型长钢梁对棚迈步支架等。17. 处理厚层难冒顶板的措施有哪些？1）用钻眼爆破或高压注水，松散碎裂23倍采高顶板（包括直接顶在内）。综采面：一般应超前工作面碎裂。单体面：考虑到冒矸块度大，放顶线上支柱应有足够的支撑力与稳定性，条件允许时用墩柱。2） 若有可能（即厚层顶板分层不太厚），挑顶一部分，令剩余部分转变为裂隙带老顶。18. 综采自移式支架的类型及使用条件。综采自移式液压支架有支撑式、掩护式和支撑掩护式。支撑式支架能适应中等稳定或完整的直接顶，尤其是能适应有老顶下沉来压的工作面。支撑式支架结构本身纵向与横向的稳定性都不好，不能抵抗来自沿层面方向的推力。掩护式支架能适应松软破碎的顶板，但靠采空区的支撑力较小，不能适应有老顶下沉来压的顶板。支架本身比较稳定，因而纵向和横向稳定性均较好，具有抵抗来自沿层面方向推力的能力。支撑掩护式支架既有支撑性能，又有掩护性能；既能适应破碎的顶板，又能适应有老顶下沉来压的顶板。支撑掩护式支架结构稳定，有抵抗来自层面方向推力的能力。19. 试论预防压垮型冒顶的控制原则。（与第2题一样）20. 什么是科学的顶板管理？一 科学的顶板事故的分类；二 在工作面投入生产前要进行合理的顶板控制设计；三 在工作面日常生产中要进行支护质量与顶板动态监测，从而保证合理顶板控制设计的实现。21. 复合顶板的基本特征，复合顶板推垮型冒顶机理。复合顶板的特征1）煤层顶板由下“软”上“硬”不同岩性的岩层组成；2）“软”、“硬”岩层间夹有煤线或薄层软弱岩层；3）下部“软”岩层的厚度通常情况下不小于0.5m，而且不大于3.0m。复合顶板推垮型冒顶机理1） 离层。由于支柱的初撑力小，在复合顶板的自重作用下，复合顶板与支柱同时下沉下缩，而顶板上位岩层未下沉或下沉较慢，从而导致复合顶板与其上部岩层离层。2） 断裂。由于各种原因，在复合顶板中断裂出一个六面体。3） 去路和倾角。当六面体周围出现一个自由空间，使六面体有了去路，而且六面体向去路方向又有一定的倾角时，在自重作用下，六面体就具有向去路方向的推力。4） 推力大于阻力。22. 为什么要进行支护质量与顶板动态监测？1） 在工作面开采过程中，仅仅有合理的控顶设计参数是不够的；2） 支护质量与操作水平不同，往往出现“强支柱，弱支护”；3） 顶板状态是变化的；4） 监测之后需及时反馈整改。23. 怎样才能将采场顶板控制好？（与第20题一样）24. 采场顶板控制设计应从那几个方面考虑？采场控顶设计的目标：（1）安全：能最大限度地消除压、漏、推冒顶隐患，防止发生各种类型的冒顶事故；（2） 经济：所需费用最少。在预防冒顶