采场与巷道支护设计作业题

1、采场与巷道支护设计作业题采矿（定单）2011，采矿工程2011-5班用吴士良 2014年5月30日第1章 回采工作面支护设计理论基础1、回采工作面支架（支柱）支护强度的概念和单位。支护强度是指单位面积上支架给予顶板的支撑力。单位MPa2、 回采工作面合理支护强度应该达到的2个控顶基本目标和具体内容。？3、“支架-围岩”关系是回采工作面合理支护强度确定的理论基础，试写出其一般表达式，并说明公式中参数的含义；并用曲线表示公式。式中，A直接顶作用力； hA控顶末排最大顶板下沉量； hi要控制的顶板下沉量； K位态常数，由岩梁参数和控顶距决定。支架围岩的双曲线关系如下图所示：4、 回采工作面支架支护顶

2、板时，对支架（支柱）有3个基本要求，分别名简称“支得起”，“护得好”和“稳得住”。试解释具体含义。护得好1）护住工作空间的顶板不冒落；2）保证回柱人员有工作空间；3）控顶端面顶板。支得起1)支：用工作面空间基本支柱工作阻力平衡工作空间上方垮落带岩重。依此可确定基本的支护强度，计算支护密度及柱排拒。2）切：切断下位岩层，防止顶板压力前移。依此确定末排支柱工作阻力，计算末排支柱的线密度。稳得住1）支架结构稳定；2）提高支柱初撑力。5、煤矿安全规程是回采工作面支护设计的一个纲领性指导文件，请根据煤矿安全规程相关规定，简要回答下列问题：（1）采煤工作面安全出口数量及巷道高度； 采煤工作面必须保持至少2

3、个畅通的安全出口，1个通到回风巷道，另一个通到进风巷道。采煤工作面所有安全出口与巷道连接处20m范围内，必须加强支护；综合机械化采煤工作面，此范围内的巷道高度不得低于1.8m，其他采煤工作面，此范围内的巷道高度不得低于1.6m。（2） 工作面敲帮问顶制度； 严格执行敲帮问顶制度。开工前，班组长必须对工作面安全情况进行全面检查，确认无危险后，方准人员进入工作面。（3） 为什么规定采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业；？（4） 为什么采煤工作面遇顶板松软或破碎、过断层、过老空、过煤柱或冒顶区及托伪顶开采时，必须制定安全措施； ？（5）为什么采煤工作面必须及时回柱放顶或充填，控顶距超

4、过作业规程规定时，禁止采煤；？（6）为什么采煤工作面初次放顶及收尾时，必须制定安全措施。 ？6、写出工作面不同推进阶段回采工作面合理支护强度的计算公式：（1）直接顶初次垮落期间；（2） 基本顶初次来压期间； 式中，mE基本顶厚度；E-重力密度； c0初次来压步距； KT-岩重分配系数，受直接顶厚与采高之比N的控制。其中直接顶作用力A ：当悬顶距LS2m时， 当悬顶距较小时，悬顶与采空区已垮矸石很难接触以传递直接顶的重力，所以，应按力矩平衡来求A。当悬顶距LS2m时： （3） 工作面正常推进阶段（仅写出支架对老顶采取限定变形工作状态条件下）。 第2章 单体支柱工作面支护设计1、回采工作面顶板处理

5、方法（写出4种以上）。 留煤柱、煤垛支撑顶板（如房柱、刀柱等）；缓慢下沉法；自然垮落法；层状坚硬顶板（厚度不超过5m）运动形式转化法；厚层坚硬顶板特殊处理法。厚层坚硬顶板特殊处理法主要有注水软化法和爆破法等。2、 采场控顶距的定义。采场控顶距：从煤壁到最后一排支柱的距离。3、 单体支柱工作面合理支柱密度计算，说明公式中符号含义和单位。 单体支柱工作面合理支密度计算如下：式中，n支密度，根/m2； Pt回采工作面各推进阶段的顶板压力，kPa； Rt支柱实际支撑能力，kN/根。4、 单体支柱工作面支护方式的内容和形式。 支护方式一般分为基本支护和特种支护两类。基本支护要求支架在顶板不发生特殊情况时

6、，能支和护住顶板。特种支护要求支架在顶板出现悬顶、滑动、冲击等威胁时，能防止顶板事故的发生。两种支护的作用是相辅相成的。5、 单体支柱工作面支护设计的主要步骤。1选择顶板处理方法 2确定工作面控顶距3计算合理支柱密度 4确定合理支护方式6、 典型的高档普采作业规程中顶板支护设计主要内容要求。？ 第3章 综采（放）工作面支护设计1、画图说明四柱支撑掩护式液压支架的主要结构部件名称及功能。1）立柱 一般采用能升降活柱的双作用立柱，分单伸缩、双伸缩。2）顶梁 分类：前后梁的铰接顶梁、整体顶梁； 辅助顶梁：前探梁、伸缩梁、折叠梁。3） 底座 作用：防止支柱压住底板及适应底板的不平程度； 分类：底鞋、分

7、底座、门形底座、整体刚性底座。4）掩护梁 连接顶梁和底座，承受支架水平力和垮落顶板岩石压力，防止岩石进入支架内。5）液压操作装置 控制乳化液流向、实现支架立柱升降、推溜移架。2、学习1996年版缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类回答下列问题：（1）回采工作面直接顶分类的目标，分类主要指标和分类结果；目标？指标：平均直接顶初次跨落步距。结果：不稳定，中等稳定，稳定，非常稳定结果？（2）回采工作面基本顶分级的目标，分级的主要指标和分级结果。指标：基本顶初次来压当量，其值由基本顶初次来压步距，直接顶充填系数和煤层采高按公式确定?3、简要说明液压支架主要技术参数（5个以上）。 支架架型、型号、宽度、工作阻力

8、、初撑力、支护强度、结构高度、中心距、移架步距、操纵方式、泵站压力、重量等4、 简要说明支撑式，掩护式和支撑掩护式液压支架对顶板控制的优缺点。支撑式 优点：支撑效率高，立柱阻力完全用于支撑控顶区内顶板；每米工作面的支撑力高，放顶线的支撑能力大，结构简单，价格便宜。 缺点：支架端部支撑能力弱；对顶板的覆盖率及对架间和采空区的挡矸能力低；对顶板水平力的承受能力差。掩护式 支架顶梁较短，支撑能力较弱，主要靠掩护作用维护工作空间，适用于松软顶板。优点：顶梁对顶板的作用力均匀，移架时控顶距离较小，对顶板的重复支撑次数少；支柱倾斜布置，采高范围大，由于支柱不受横向载荷，受力状态好，不易损坏；挡矸装置完善，

9、可使工作空间与顶板和老塘完全隔开；抗水平推移性能好，可以实现擦顶带压移架；机械结构和液压系统均较简单，便于操作维护。缺点：整架工作阻力小，切顶性能差，工作空间小，通风阻力大，不适用有强烈周期来压和瓦斯涌出量大的煤层。支撑掩护式 优点：支撑力大，切顶性能好，工作空间宽敞，结构稳定，适应性广，无论在稳定或不稳定的顶板下都可使用。缺点：结构复杂，重量大，价格贵，初期投资高，支架回缩时间长、不便运输。5、 说明综放支架和综采支架主要结构差别。 ？6、 综采工作面支架选型的主要内容（4个以上）。不仅包括支架的架型及额定工作阻力，支护强度等参数，而且涉及顶梁、护帮、底座、侧推及阀组等主要部件的选型及其参数

10、的决定。 7、 写出液压支架支护强度和工作阻力的关系式，以及支架控顶面积和控顶距关系式。说明公式中参数的含义和单位。？8、 影响液压支架选型的主要因素（5个以上）。 根据顶板岩石力学性质、厚度及岩层结构及弱面发育程度确定直接定类型；根据老顶岩石力学特性及矿压显现特征确定老顶级别；根据底板岩性及底板抗压入强度及刚度测定结果，确定底板类型；根据矿压实测数据计算额定工作阻力或根据采高、控顶宽度及周期来压步距，估算支架必需的支护强度和每米阻力；根据顶底板类型、级别及采高，初选必需的额定支护强度，初选支架类型； 考虑工作面风量，行人断面，煤层倾角，修正架型及参数；考虑采高、煤壁片帮（煤层硬度和节理）的倾

11、向性及顶板端面冒落度，确定顶梁及护帮结构；考虑煤层倾角及工作面推进方向，确定侧护结构及参数；根据底板抗压入强度，确定支架底座结构参数及对架型参数的要求；利用支架参数优化程序（考虑结构受力最小），使支架结构优化。9、 液压支架初撑力、额定工作阻力及工作面来压时平均支架工作阻力含义。？10、综采（放）工作面端头支护主要支护形式。单体支柱端头支护。根据顶梁和联系结构又分为金属支柱铰接顶梁支护、长钢梁支护、十字顶梁和网状顶梁支护；液压端头支架支护，主要架型有SD型、BT型和DZY型等支撑掩护式端头支架，以及将工作面液压支架前梁加长并增加前柱的改装式端头支架，此外还有滑移顶梁式简易端头支架等，锚杆端头支

12、护；混合式。11、综采工作面超前支护的目的和支护距离确定主要依据？12、液压支架被压死的定义和主要原因。？13、典型的综采工作面作业规程中顶板支护设计主要内容。？第4章 巷道支护设计理论基础1、巷道支护设计内容。 1确定支架对围岩的支护状态 2选择支护方式 3确定支护类型及支护材料 4选择支护参数2、 巷道支护原则。 在巷道支护原理的指导下，为了安全、经济地维护好巷道，在选择支护型式和参数时应遵循以下原则：1）辩证地解决围岩应力与围岩强度两者之间的相对关系巷道围岩变形和塑性区范围的发展取决于围岩应力和围岩强度两者之间的相对关系。提高围岩强度：锚喷、注浆加固、巷道支架；减小围岩应力：各种卸压方法

13、、改变巷道位置、将巷道布置到应力降低区。2）根据实际情况进行一次或二次、多次支护一次支护：巷道围岩比较稳定、围岩压力和围岩变形小、巷道服务时间较短、支护阻力较高和支架可缩量较大能够控制和适应围岩变形要求；二次或多次支护：在巷道围岩变形达到稳定以前围岩变形较大、延续时间较长时，需在开巷后进行一次支护，而后隔适当时间进行二次支护或多次支护。3）提高围岩的自承能力将围岩由载荷体变为承载体；积极发展主动支护，控制围岩变形；增加围岩强度可显著减小巷道围岩的位移。4）综合考虑可靠性、经济性和使用方便可靠性是首要，任何支护系统必须能保证安全、正常地生产；支护方式的选择要考虑巷道的服务时间；选择巷道支护时应考

14、虑围岩变形对巷道断面缩小的影响；可以使用单一形式支护，也可采用由几种支护形式组成的联合支护；要周密考虑配套的辅助支护技术措施。3、画图说明巷道锚杆支护理论要点（3种以上）。悬吊理论悬吊理论认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳固的岩层上。组合梁理论组合梁理论认为巷道顶板中存在着若干分层的层状顶板，可看作是由巷道两帮作为支点的一种梁，这种岩梁支承其上部的岩层载荷，如下图所示。组合拱理论在拱形巷道围岩的破裂区中，安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道周边布置的锚杆间距足够小，各个锚杆的压应力相互交错，这样使巷道周围的岩层形成一种连续的组合带（拱）。最大水平

15、应力理论巷道顶底板的稳定性主要受水平应力影响，且有三个特点：与最大水平应力平行的巷道受水平应力影响最小，顶底板稳定性最好；与最大水平应力呈锐角相交的巷道，其顶板变形破坏偏向巷道某一帮；与最大水平应力垂直的巷道，顶底板稳定性最差 。4、 回采工作面区段平巷布置3种主要方式及其优缺点和适用条件。？5、 巷道支护方式的类型及其含义.1表面支护和内部支护表面支护是木支架、金属支架、装配式混凝土支架、砌碹、喷层等直接作用于巷道围岩表面的支护。其作用就是提供表面约束支护力。内部支护是锚杆、锚索、注浆等深入围岩内部的支护。其作用主要是加固围岩，锚杆(索)同时对围岩表面提供约束支护力。2主动支护与被动支护主动

16、支护：注浆、有预紧力的锚杆(索)、有初撑力的表面支护。被动支护：无预紧力的锚杆(索)、无初撑力的表面支护。3一次支护与二次支护一次支护：不撤除的超前支护，它同样要在整个巷道服务期内发挥作用。二次支护：滞后一次支护一定时间及距离的支护。4刚性支护与可缩性支护这里的可缩性，必须是指产生缩量后巷道及支架仍能正常工作，支架结构未遭到破坏的情况。5临时支护与永久支护 巷道临时支护指为保证安全临时支设的，需要撤除并反复使用的支架，如采煤工作曲附近巷道的超前支护或加强支护、掘进工作面的临时支护等； 永久支护是指为维护巷道长期使用所采用的支护。6巷内基本支架支护、巷内加强支护、巷旁支护。7联合支护和单一支护联

17、合支护指采用多种不同性能的单一支护的组合结构，即在联合支护中各自充分发挥其固有的性能，扬长避短，共同作用，以适应围岩变形的要求，最终达到围岩和巷道稳定的目的。联合支护必须是多种独立的支护方法的组合。如锚喷和U型钢支架的联合、锚喷和弧板的联合。第5章 煤巷锚杆支护设计1、锚杆支护的定义。？2、 锚杆支护材料主要组成部分。1锚杆杆体 2螺母 3托板 4钢带 5锚索 6锚固剂 7网 8喷射混泥土3、学习最新版（MT/T1104-2009）煤巷锚杆支护技术规范，回答下列问题。（1）名词解释：煤巷、半煤岩巷、锚杆杆体破断力、锚杆拉拔力、锚固力、锚固长度、预紧力、预紧力矩；半煤岩巷：断面中岩石面积大于1/

18、5到小于4/5的巷道锚杆杆体破断力：锚杆体能承受的极限拉力锚杆拉拔力：锚杆锚固后，拉拔试验时，锚杆拉断或失效的极限拉力锚固力：锚杆的锚固部分或杆体在拉拔试验时，所能承受的极限载荷锚固长度：毛曼的锚固剂或锚固装置与转空空壁的有效结合长度预紧力：安装锚杆时，通过拧紧螺母或采用张拉方法施加在锚杆上的拉力预紧力矩；拧紧螺母使锚杆达到设计预紧力时，施加到螺母上的力矩（2）煤巷锚杆支护监测方法、监测内容和监测目的；监测的方法分为综合监测和日常监测两种。综合监测的内容为巷道表面和深部位移、顶板离层、锚杆受力状况；日常监测的主要内容为顶板离层观测。综合监测的目的是验证或修正锚杆支护初始设计，评价和调整支护设计；日常监测的目的是及时发现异常情况，采取必要措施，保证巷道安全（3）煤巷锚杆支护施工质量检测内容。包括锚杆锚固力检测、锚杆安装几何参数检测、锚杆预紧力矩或预紧力检测、锚杆托板安装质量检测、组合构件和和网安装质量检测、喷射混凝土的强度和喷层厚度检测。4、锚杆支护设计三种方法的定义。1 工程类比法2理论计算法 （定义）3数值模拟法5、锚杆支护设计内容和步骤。1 确定锚杆类型2 选择锚杆支护形式锚杆支护形式的选