矿压复习资料.doc

一、填空题1.岩石的物理性质主要包括 岩石的孔隙性 , 岩石的碎胀性和压实性 , 岩石的吸水性 , 岩石的透水性 和 岩石的软化性 , 岩石的膨胀性与崩解性 和 岩石的热学性质 .岩石的密度2.岩石的变形特性包括 压密 , 弹性 , 塑性 和 破坏 .3.岩石强度性质包括 岩石的单向抗压强度 , 岩石的单向抗拉强度 , 岩石的抗剪强度 , 岩石的三向抗压强度 4.矿山岩石的破坏形式有两种: 脆性破坏 和 延性破坏 .弱面剪切破坏5.岩体内形成原岩应力有两种: 自重应力场 , 构造应力场 .6.根据岩层的破坏程度,可将回采空间上覆岩层分为三个带: 垮落带 , 裂隙带 , 弯曲下沉带 .7.有关岩体结构的矿山压力学说有 压力拱假说 , 悬壁梁假说 , 铰接岩块假说 ， 预成裂隙假说 .8.根据回采工作面前后的应力分布情况,可将工作面前后划分为 前方煤壁应力增高区 采场应力降低区 后方采空冒落矸石应力增高区9.根据直接顶的破碎程度和直接顶的垮落步距可将直接顶分为 1类 ， 2类 三类 ， 4类 四种类型.10. 根据直接顶的厚度与煤层采高的比值和老顶的初次来压步距可将老顶分为 1级 ， 2级 ， 三级 ， 4级 类型四种.11.采空区处理方法有 垮落法 , 充填法 , 支撑法 , 缓慢下沉法 12.现有的支柱工作特性有四种: 刚性 , 急增阻 , 缓增阻 , 恒阻 .,13.支架对每平方米顶板的合理工作阻力相当于 4-8倍采高岩柱 的重量.14. 自然地质因素（应力） 是发生冲击矿压的必要条件, 开采技术（采动应力集中）组织管理措施（防治措施） 是发生冲击矿压的充分条件.15.回采工作面矿压观测内容包括 , , , , .巷道矿压观测内容包括 “三量” 顶底板移近量、支架载荷量和支柱（活柱）下缩量， “统计观测”, 煤壁处切顶台阶数目与高度、煤壁片帮深度、端面顶板破碎 , , .16顶板大面积来压的防治，目前我国主要采用 顶板高压注水 和 强制放顶 等措施。17、单体液压支架主要由 绞接顶梁 和 单体液压支柱 组成。18岩体的性质与岩石性质有很大区别，一般表现为 物质组成 ， 结构 和 完整性 。均质性由一种或一种以上的岩石组合而成，是岩块的集合体，即由结构面和结构体共同组成19回采工作面从开切眼推进到老顶初次来压时的距离叫做 老顶来压步距 。20、煤层顶板：老顶 ，直接顶 ， 伪顶。1、 矿山压力显现由于矿山压力作用，使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象。2、 支承压力由于井巷的掘进，使原岩应力再巷道的两侧重新分布；一般巷端切向应力的增加额叫支承压力。3、 顶底板移近量一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。4、 直接顶一般使指直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层。5、 增载系数支架来压时的工作阻力与平时工作阻力之比。6、 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。7、 顶板下沉系数每米采高每米推进度的顶板下沉量。8、 支架工作阻力支架受顶板压力作用而反映出来的力称为支架的阻力，又称工作阻力。9、 原岩应力岩石中自然条件下存在的应力，包括自重应力和构造应力。10、冒落带不支撑就会垮落的那部分岩层，包括直接顶和老顶。三问答题1.简述采场支架与围岩关系特点。所谓“支架与围岩关系”就是工作面支架和工作面顶、底扳之间的相互作用和相互影响，即支架对围岩既要支撑又罢适应的关系。从目前掌握的资料来看，采场支架与围岩关系有如下几个特点：支架围岩是相互作用的一对力。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。事实证明，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是不一致的，恒阻式支架的受力比较均匀。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选择合适时，可以用最小的工作阻力维护好顶板2、采区平巷沿走向矿山压力显现规律：1,巷道掘进段弹塑性、量小、趋于稳定、时间短；2,无采掘影响段主要为流变，受岩性影响较大；3,采动影响段前3050m，后4060m（峰值520m），量大；4,一次采动影响稳定段位移、变形均较小，工作面后方100米以远；5,二次采动影响段影响剧烈程度及影响范围均较第一次为大。5.采区平巷在其服务期内沿走向的矿压规律有哪些？采动影响带的前影响区和后影响区内矿压显现时间和机理有何不同？（203）(1)煤休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，围岩变形量比采动影响阶段全过程小得多，一般仅13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煤体巷道。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，围岩变形量远大于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。3.简述开采后引起的上覆岩层的破坏方式及其分区。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，岩块是不规则垮落，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垮落带（图中区域）。垮落带称这个区域叫做裂隙带（图中区域）。在向上直至地表的岩层只有弯曲下沉而无断裂，这一带常称为弯曲下沉带（图中区域）。根据裂隙带内岩层的移动特点，沿工作面推进向可将其分为以下几个区域：1）A区域，即煤壁支撑影响区，这个区域在煤壁前方3040m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：破段岩层的垂直位移急剧增大，其下部岩层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，因而使离层岩层出现的层间间隙又重新闭合。4、简述回采工作面周围支承压力分布规律。超前支承压力影响范围为4060米。（6080米）。峰值一般在煤壁前48米，K = 2.53。倾斜方向固定支承压力范围一般为1530米。（3540米），峰值距煤壁1520米，k = 23。在拐角区要形成应力叠加，应力集中系数可达57。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采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。支承压力的显现特征通过支承压力分布范围、分布形式和应力峰值表示。工作面超前支承压力峰值位置距煤壁一般为48m，相当235倍回采高度。影响范围为4060m，少数可达6080m，应力增高系数为253。工作面倾斜方向固定性支承压力影响范围一般为1530m，少数可达3540 m，支承压力峰值位置距煤壁一般为1520m、应力增高系数为23。采空区支承压力应力增高系数通常小于l，个别情况下达到13。相邻的采空区所形成的支承压力会在某些地点发生相互叠加，称为叠合支承压力。例如，在上下区段之间，少区段采空区形成的残余支承压力与下区段工作面超前支承压力叠加、在煤层向采空区凸出的拐角、形成很高的叠合支承压力，应力增高系数可达57，有时甚至更高。5.沿空留巷矿压显现基本特征？与沿空掘巷矿压显现的主要区别？沿空留巷的顶板下沉规律回采工作面推进引起的上覆岩层运动、其发展是自下而上的，上部具有明显的滞后现象、沿空留巷的顶板会在较长时间内受到老顶上覆岩层运动的影响。(1)采面前2040m处煤层上覆岩层开始运动，但下沉速度很小，为岩层起始沉降期。(2)煤层开采后，垮落带岩层冒落，规则移动带岩层及上覆岩层急剧沉降，在工作面后方1020m处，下沉速度最大。在工作面后方060m范围内，下沉量占最终下沉量的80左右，称为岩层强烈沉降期。(3)在工作面后方约60m以外，规则移动带及上覆岩层沉降速度逐渐衰减，在工作面后100m左右，岩层运动基本稳定。这个时期内岩层的下沉量占最终下沉量的15左右，称为岩层沉降衰减期。(4)如果直接顶板冒落能够填满采空区，使老顶处丁平衡状态，采动期间沿空留巷的顶板下沉量与煤层采厚呈正比关系、般为采高的1020，基本上属于“给定变形”。沿空巷道的顶板往往明显地向采空区方向倾斜，倾角一般为3。一6。6、矿压控制方法及途径:巷道保护为了使围岩强度与应力分布保持相适应的关系，预防巷道失稳减轻矿压危害，采取各种技术措施：（正确选择断面形状，预留变形空间，煤柱护巷，巷道在减压区）巷道支护架设支架防止围岩过度变形与移动。巷道维修对已经使用的巷道，为了改善已恶化的维护状况而采取的一系列措施;(补柱、补棚、扩帮、扩底)1. 老顶初次来压 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43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。2支承压力 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 3矿山压力控制 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5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。冲击矿压还会引发或可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时造成地面震动和建筑物破坏等。因此，冲击矿压是煤矿重大灾害之一。（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。 二、 绘图解释岩石应力应变全过程曲线解答：一般原岩应力的全过程曲线分为五个阶段，如图1所示： D C B E Al （1） OA段：裂隙压密阶段；曲线上凹，岩石体积缩小，A点为压密极限。（2） AB段：线弹性变形阶段，直线段，体积仍然减小，B叫做弹性极限。（3） BC段：岩石裂隙扩张与新裂隙产生阶段，曲线下凹，体积开始由缩小转为增大，成为扩容，C点为屈服极限。（4） CD段：裂隙加速扩张，新裂隙迅速产生，显示出宏观破坏现象，体积膨胀加速，岩石承载能力达到强度极限D点。（5） DE段：残余强度阶段，岩石全面破坏，承载能力逐渐降低，但尚有残余承载能力，这也是岩石材料的特点之一。三、 简述岩体的基本特征解答：1、岩体的非均质性：自然条件下组成岩石的物质成分、组织结构及其组合善经常变化，所以一般认为岩体是非均质的。2、岩体的各向异性：大多数层状岩体在水平及铅直方向的致密程度不同，因而具有各向异性即岩体在不同方向上显示的物理力学性质有明显不同。3、岩体的非连续性：岩体被各种结构面所切割，因此从原则上说岩体属于连续体。四、 绘图说明双向等压作用下圆形巷道周边应力分布的基本规律，并加以解释（15分）。解答：1、在弹性条件下如图2所示，根据弹性力学可以得到 即在巷道边缘切向应力 是所加应力的2倍，径向应力是零。随着距离的增大，切向应力和径向应力都逐渐接近原岩应力 。2、在塑性条件下如图3所示，由于巷道的开挖，而引起巷道周边的应力重新分布，重新分布的力使围岩产生了塑性变形，形成了塑性圈。而径向应力 与弹性条件下的一致，但切向应力 由于塑性变形而使其在巷道边缘不为零，并在巷道边缘到塑性圈是逐渐增大，过了塑性圈，规律与弹性条件下一致。五、 响工作面矿山压力显现的主要因素。解答：影响采场矿山压力显现的主要因素是围岩性质，此外还有：1、采高与控顶距：采高越大，采出的窨越大，必然导致采场上覆岩层破坏越严重。控顶距越大，矿压显现越严重。2、工作面推进速度的影响：工作面推进速度越慢，矿压显现越严重。3、开采深度的影响：随着开采深度的增加，巷道围岩的变形与支架上承受的压力都将增加，但开采深度对采场顶板