矿山压力与岩层控制模拟试题及答案

矿山压力与岩层控制模拟试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.原岩应力分布的主要规律，表述错误的是（）A.实测铅直应力基本等于上覆岩层重量B.水平应力普遍大于铅直应力C.平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而增大D.最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大答案：C解析：平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小，并非增大，所以C选项表述错误。A选项，实测表明铅直应力基本等于上覆岩层重量；B选项，水平应力普遍大于铅直应力是原岩应力分布的一个常见规律；D选项，最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大也是符合实际情况的。2.巷道围岩的稳定性主要取决于（）A.巷道的埋深B.巷道的断面尺寸C.巷道的支护方式D.围岩的强度和地应力的大小答案：D解析：围岩的强度和地应力的大小是决定巷道围岩稳定性的关键因素。巷道埋深、断面尺寸和支护方式等都会对巷道围岩稳定性产生影响，但不是主要决定因素。当围岩强度高、地应力小时，巷道围岩相对稳定；反之则容易失稳。3.采煤工作面初次来压步距的大小主要取决于（）A.直接顶的厚度B.老顶的厚度和力学性质C.煤层的厚度D.采煤工艺答案：B解析：老顶的厚度和力学性质是影响采煤工作面初次来压步距大小的主要因素。老顶越厚、强度越大，其初次来压步距通常越大。直接顶的厚度主要影响直接顶的垮落情况；煤层厚度和采煤工艺对初次来压步距有一定影响，但不是主要因素。4.以下哪种支护方式属于主动支护（）A.木棚支护B.砌碹支护C.锚杆支护D.工字钢支架支护答案：C解析：锚杆支护通过锚杆将围岩锚固在一起，使围岩自身形成承载结构，属于主动支护。木棚支护、砌碹支护和工字钢支架支护都是在围岩变形后提供被动的支撑力，属于被动支护。5.岩层移动引起的地表移动盆地的范围主要取决于（）A.开采深度B.开采面积C.开采厚度D.以上都是答案：D解析：开采深度、开采面积和开采厚度都会影响岩层移动引起的地表移动盆地的范围。开采深度越大，地表移动盆地的范围可能越大；开采面积越大，地表移动的范围也会相应增大；开采厚度越大，岩层移动的程度可能越剧烈，地表移动盆地的范围也会受到影响。6.下列关于支承压力的说法，正确的是（）A.支承压力是由于开采活动引起的B.支承压力只存在于煤壁前方C.支承压力的大小与开采深度无关D.支承压力不会对巷道产生影响答案：A解析：支承压力是由于开采活动破坏了原岩应力的平衡状态而引起的，A正确。支承压力不仅存在于煤壁前方，在采空区周围等部位也存在，B错误。支承压力的大小与开采深度有关，一般开采深度越大，支承压力越大，C错误。支承压力会对巷道产生很大影响，可能导致巷道变形、破坏等，D错误。7.放顶煤开采时，顶煤的破碎主要依靠（）A.矿山压力B.爆破C.采煤机切割D.以上都不是答案：A解析：放顶煤开采时，顶煤的破碎主要依靠矿山压力。随着工作面推进，上覆岩层压力作用于顶煤，使其产生裂隙并破碎。爆破一般是在特殊情况下辅助破碎顶煤；采煤机主要是切割煤层，而非破碎顶煤。8.采场老顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现，称为（）A.初次来压B.周期来压C.顶板离层D.顶板冒落答案：A解析：采场老顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现称为初次来压。周期来压是老顶周期性破断引起的矿压显现；顶板离层是顶板岩层之间出现分离的现象；顶板冒落是顶板岩体失去平衡而垮落的现象。9.巷道围岩的松动圈是指（）A.巷道周围未受采动影响的岩体B.巷道周围产生塑性变形的岩体C.巷道周围产生弹性变形的岩体D.巷道周围岩石应力为零的区域答案：B解析：巷道围岩的松动圈是指巷道周围产生塑性变形的岩体。在巷道开挖后，围岩应力重新分布，当应力超过岩石的强度极限时，围岩会产生塑性变形，形成松动圈。未受采动影响的岩体是原岩；产生弹性变形的岩体不会形成松动圈；巷道周围岩石应力为零的区域只是松动圈的一部分特征，不能完全代表松动圈。10.以下哪种矿压观测方法属于直接测量法（）A.顶板动态仪观测B.压力盒测量C.声波仪测量D.位移计测量答案：B解析：压力盒测量是直接测量岩体或支护结构所受压力的方法，属于直接测量法。顶板动态仪观测主要是观测顶板的位移等动态变化；声波仪测量是通过测量声波在岩体中的传播特性来推断岩体的完整性等；位移计测量是测量岩体或结构的位移，它们都不是直接测量压力，不属于直接测量法。二、多项选择题（每题3分，共15分）1.影响原岩应力分布的因素有（）A.地形B.地质构造C.岩体的物理力学性质D.地下水答案：ABCD解析：地形会影响原岩应力的分布，如在山区等地形起伏较大的地方，原岩应力分布会更复杂；地质构造如断层、褶皱等会改变原岩应力的大小和方向；岩体的物理力学性质不同，其承载能力和应力传递特性也不同，会影响原岩应力分布；地下水会对岩体产生孔隙水压力等影响，进而影响原岩应力分布。2.采煤工作面矿压显现的主要指标有（）A.顶板下沉量B.支架工作阻力C.煤壁片帮程度D.采空区冒落情况答案：ABCD解析：顶板下沉量反映了顶板的变形情况，是矿压显现的重要指标之一；支架工作阻力体现了支架承受的压力大小，能反映矿压对支架的作用；煤壁片帮程度与煤体所受应力有关，是矿压显现的直观表现；采空区冒落情况反映了顶板的垮落特征和矿压作用下的稳定性。3.巷道支护的作用有（）A.控制围岩变形B.防止围岩风化C.提高围岩的强度D.改善巷道的通风条件答案：ABC解析：巷道支护可以通过提供支撑力来控制围岩变形，A正确。支护结构可以防止围岩直接暴露在空气中，从而防止围岩风化，B正确。锚杆等支护方式可以将围岩锚固在一起，提高围岩的整体强度，C正确。巷道支护主要是针对围岩稳定性方面的作用，对改善巷道通风条件没有直接作用，D错误。4.岩层移动的形式有（）A.弯曲B.垮落C.片帮D.滑动答案：ABD解析：岩层移动的形式主要有弯曲、垮落和滑动。在开采影响下，岩层会发生弯曲变形；当岩层强度不足以承受上覆岩层压力时，会发生垮落；在一定条件下，岩层还可能沿着某一滑动面发生滑动。片帮主要是指煤壁或岩壁的局部垮落，不属于岩层移动的主要形式。5.矿压控制的基本方法有（）A.合理布置巷道和采煤工作面B.选择合适的支护方式C.采用卸压措施D.加强顶板管理答案：ABCD解析：合理布置巷道和采煤工作面可以减少矿压对巷道和工作面的影响，如避免巷道处于高应力区等，A正确。选择合适的支护方式可以有效控制围岩变形，保证巷道和工作面的稳定性，B正确。采用卸压措施如钻孔卸压、爆破卸压等可以降低支承压力，减小矿压危害，C正确。加强顶板管理，如及时支护、监测顶板状况等，能防止顶板事故发生，也是矿压控制的重要方面，D正确。三、判断题（每题1分，共10分）1.原岩应力是指地下岩体在未受开采影响时所具有的应力。（）答案：正确解析：原岩应力就是地下岩体在未受开采等人为活动影响时所具有的应力，它是岩体自身的应力状态。2.巷道围岩的变形主要是弹性变形。（）答案：错误解析：巷道围岩在开采影响下，不仅会产生弹性变形，更主要的是会产生塑性变形，形成松动圈等，所以该说法错误。3.采煤工作面周期来压的步距是固定不变的。（）答案：错误解析：采煤工作面周期来压的步距不是固定不变的，它会受到多种因素影响，如老顶的岩性、开采条件等，所以该说法错误。4.锚杆支护的作用原理之一是悬吊作用。（）答案：正确解析：锚杆支护的作用原理包括悬吊作用，即将不稳定的岩层悬吊在稳定的岩层上，防止其垮落，所以该说法正确。5.地表移动盆地的中心部位下沉量最大。（）答案：正确解析：在地表移动盆地中，中心部位通常是下沉量最大的地方，随着距离中心的距离增加，下沉量逐渐减小，所以该说法正确。6.支承压力会随着开采活动的结束而立即消失。（）答案：错误解析：支承压力不会随着开采活动的结束而立即消失，在开采活动结束后，支承压力会逐渐调整和消散，需要一定的时间，所以该说法错误。7.放顶煤开采时，顶煤回收率越高越好。（）答案：错误解析：放顶煤开采时，顶煤回收率并不是越高越好。如果为了追求高回收率而采取不合理的开采工艺等，可能会导致煤炭损失增大、开采成本增加、安全隐患增多等问题，需要综合考虑各方面因素来确定合理的顶煤回收率，所以该说法错误。8.采场矿压显现只与顶板岩层有关，与煤层无关。（）答案：错误解析：采场矿压显现不仅与顶板岩层有关，也与煤层有关。煤层的厚度、硬度、倾角等因素都会影响采场的矿压显现，如煤层较软时可能更容易发生片帮等现象，所以该说法错误。9.巷道围岩的松动圈越大，巷道越稳定。（）答案：错误解析：巷道围岩的松动圈越大，说明围岩的破坏程度越严重，巷道越不稳定。一般需要采取措施减小松动圈，保证巷道的稳定性，所以该说法错误。10.矿压观测可以为矿压控制提供依据。（）答案：正确解析：通过矿压观测可以了解矿压的大小、分布和变化规律等，从而为合理的矿压控制措施提供依据，如选择合适的支护参数等，所以该说法正确。四、简答题（每题10分，共30分）1.简述原岩应力的组成及分布规律。答：原岩应力主要由自重应力和构造应力组成。自重应力是由上覆岩层的重量引起的，其大小与上覆岩层的厚度和岩石的容重有关，铅直方向的自重应力可近似用公式$\sigma_{v}=\gammaH$计算，其中$\gamma$为岩石容重，$H$为深度。构造应力是由于地壳运动等地质构造作用在岩体中产生的应力，其大小和方向比较复杂。原岩应力的分布规律如下：（1）实测铅直应力基本等于上覆岩层重量，即$\sigma_{v}=\gammaH$。（2）水平应力普遍大于铅直应力，水平应力与铅直应力的比值$\lambda$一般大于1。（3）平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小。（4）最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大，且主应力的方向在不同地区可能不同。2.说明采煤工作面初次来压和周期来压的概念及特点。答：初次来压是指采场老顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现。其特点如下：（1）来压步距大，一般为2035m甚至更大，这是因为老顶初次破断前积累了较大的变形能。（2）来压强度大，顶板下沉速度快、下沉量大，支架所受压力明显增大，煤壁片帮严重，有时还会出现顶板台阶下沉等现象。（3）影响范围广，不仅影响采煤工作面，还会对巷道等周边区域产生较大影响。周期来压是指老顶周期性破断引起的矿压显现。其特点如下：（1）周期来压步距小于初次来压步距，一般为初次来压步距的1/22/3。（2）来压强度较初次来压有所降低，但仍会导致顶板下沉速度加快、支架工作阻力增大等矿压显现。（3）周期来压具有一定的周期性，随着工作面的推进，老顶会周期性地破断，矿压显现也会周期性地出现。3.分析巷道围岩变形的三个阶段及相应的支护原则。答：巷道围岩变形一般分为三个阶段：（1）围岩弹性变形阶段：在巷道开挖初期，围岩应力重新分布，围岩产生弹性变形。此阶段围岩变形量较小，变形速度较慢。支护原则是及时支护，防止围岩表面风化，可采用喷浆等简单支护方式封闭围岩表面，保持围岩的完整性。（2）围岩塑性变形阶段：随着时间推移，围岩应力超过岩石的弹性极限，开始产生塑性变形。此时围岩变形速度加快，变形量逐渐增大。支护原则是增强支护强度，控制围岩塑性变形的发展。可采用锚杆、锚索等主动支护方式，提高围岩的自身承载能力，也可配合使用金属支架等被动支护方式。（3）围岩破裂失稳阶段：如果围岩塑性变形得不到有效控制，围岩会进一步破裂，出现松动圈扩大、顶板冒落等失稳现象。此阶段围岩变形速度急剧增大，巷道破坏严重。支护原则是采取强力支护措施，如加强锚杆锚索支护、进行注浆加固等，修复和加固围岩，恢复巷道的稳定性。五、论述题（每题15分，共15分）论述放顶煤开采的优缺点及矿压显现特点。答：优点（1）高产高效：放顶煤开采一次采出厚度大，可实现集中生产，减少了分层开采的巷道掘进量和工作面搬家次数，提高了采煤效率，产量大幅增加。（2）成本低：由于减少了巷道掘进和设备搬家等费用，降低了吨煤生产成本。（3）对煤层地质条件适应性强：可用于开采厚度较大、倾角变化范围较广的煤层，特别是对于一些较难开采的煤层，如厚煤层中的软煤层等，放顶煤开采具有较好的适应性。缺点（1）煤炭损失大：顶煤在放出过程中，会有一部分残留于采空区，造成煤炭资源损失，特别是在煤层厚度变化较大、地质构造复杂的情况下，煤炭损失更为明显。（2）煤尘大：放顶煤过程中，顶煤破碎和放出会产生大量煤尘，对工作环境和工人健康造成危害，同时也增加了煤尘爆炸的危险。（3）自然发火隐患大：采空区遗留的大量煤炭容易发生自燃，尤其是在高瓦斯煤层中，自然发火与瓦斯爆炸相互影响，安全隐患极大。（4）瓦斯治理难度大：放顶煤开采时，采空区空间大，瓦斯积聚现象较为严重，瓦斯涌出量也较大，瓦斯治理难度增加。矿压显现特点（1）初采期矿压显现不明显：在放顶煤开采初采阶段，由于顶煤的放出，顶板垮落高度较小，老顶的运动和破断对工作面的影响相对较小，矿压显现不如分层开采明显。（2）周期来压