自考08149 矿山压力及其控制·核心内容（必背）

自考08149矿山压力及其控制·核心内容（必背）一、总论（基础必背，名词解释/简答高频，奠定全章基础）1.核心概念（重中之重，必考）-矿山压力（矿压）：地下煤层被开采后，围岩（岩石）原有的应力平衡被破坏，重新分布后作用在巷道、回采工作面周围岩体及支护上的力，核心是“应力重新分布产生的作用力”。-矿山压力显现：矿山压力作用下产生的各种物理现象，如巷道顶板下沉、两帮鼓出、底板鼓起、岩体冒落、煤壁片帮等，是矿压存在的直观表现（区分“矿压”与“矿压显现”）。-矿压控制：为减轻或消除矿山压力显现的危害，保证巷道和回采工作面稳定、安全生产，采取的一系列技术措施（核心是“平衡矿压、保护围岩、强化支护”）。-原岩应力：未开采前，岩体在自重、构造运动等作用下已存在的应力，是矿压产生的根源，主要包括自重应力和构造应力（自重应力是最基本的原岩应力）。2.基础考点（必背，衔接后续模块）-矿压产生的原因（核心）：①根本原因：地下开采破坏了岩体原有的应力平衡，导致应力重新分布；②直接原因：围岩的变形、移动和破坏，对支护产生作用力。-矿压的基本特征：客观性（开采就会产生）、复杂性（受岩性、开采方法等影响）、时效性（随开采进程动态变化）、区域性（不同地段矿压大小不同）。-研究矿压的目的：掌握矿压分布规律和显现特征，制定科学的矿压控制措施，保障矿山安全生产，减少围岩破坏和支护损耗，降低生产成本。二、核心模块（分论，简答/论述高频，重中之重）模块1：矿山压力的基本理论（基础核心，理解+背诵）（1）原岩应力及其分布规律-原岩应力的组成：①自重应力：由岩体自身重量产生，随深度增加而增大（深度每增加10m，应力增加0.25-0.3MPa）；②构造应力：由地壳构造运动产生，方向复杂，是部分矿山（尤其是深部矿山）的主要原岩应力。-分布规律（必背）：①水平应力普遍大于垂直应力（深部更明显）；②应力分布不均匀，在巷道、工作面周围会产生应力集中；③随开采深度增加，原岩应力整体增大，矿压显现更剧烈。（2）岩体的力学性质（矿压分析的核心依据）-岩体与岩石的区别：岩石是单一岩块，岩体是由岩石、裂隙、孔隙组成的综合体，岩体强度远低于岩石强度（裂隙是削弱岩体强度的关键）。-岩体的基本力学性质：①强度特性：抗压强度最高、抗拉强度最低（岩石的1/10-1/50），剪切强度介于二者之间（矿压破坏多为剪切破坏）；②变形特性：具有弹性变形、塑性变形和粘性变形（开采后围岩变形多为塑性变形，难以恢复）；③脆性与韧性：硬岩（如花岗岩）脆性强，易突然冒落；软岩（如页岩）韧性强，变形量大但不易突然破坏。（3）矿压分布与传递规律-应力重新分布：开采后，采空区周围岩体应力发生转移，形成“应力降低区（采空区内部）、应力集中区（采空区周围岩体）、原始应力区（远离采空区的岩体）”三个区域（必背）。-应力集中系数：应力集中区的最大应力与原岩应力的比值，是衡量矿压剧烈程度的重要指标，系数越大，矿压显现越剧烈（一般为2-5，深部可达5-10）。-矿压传递：矿压通过岩体的接触传递，传递路径短、衰减快，主要传递到巷道支护和工作面支架上。模块2：回采工作面矿山压力（自考高频，侧重综采/普采工作面）（1）回采工作面矿压显现特征（必背）-顶板下沉与离层：顶板岩体在矿压作用下向下变形，岩层之间产生分离（离层），离层严重时会导致顶板冒落。-煤壁片帮：煤壁在水平应力作用下，发生片落、坍塌（软煤、厚煤层更易发生），是工作面常见的矿压危害。-支架受力变形：矿压作用在工作面支架上，导致支架压缩、弯曲变形，严重时支架损坏、垮塌。-采空区顶板冒落：采空区顶板岩体失去支撑，发生自然冒落（分为初次冒落和周期冒落，必背）：①初次冒落：工作面推进到一定距离（初次冒落步距），顶板第一次大面积冒落；②周期冒落：初次冒落后，工作面继续推进，顶板每隔一定距离（周期冒落步距）重复冒落，是工作面矿压周期性显现的核心特征。（2）不同采煤方法的矿压特点-炮采工作面：开采速度慢，顶板暴露时间长，矿压显现缓和，但顶板冒落风险高，支架受力不均匀。-普采工作面：开采效率中等，顶板暴露时间适中，矿压显现中等，支架以单体液压支柱为主，适应性强。-综采工作面：开采效率高，顶板暴露速度快，矿压显现剧烈，支架为液压支架（整体支护），支护强度高，能有效控制矿压。（3）回采工作面矿压控制措施（简答/论述必考）-顶板控制（核心）：①合理选择支护方式（综采用液压支架，普采用单体液压支柱）；②确定合理的工作面推进速度（加快推进，缩短顶板暴露时间）；③采用顶板管理方法（全部垮落法、充填法，全部垮落法应用最广泛）；④预防煤壁片帮（加固煤壁、减小工作面采高）。-支架控制：①选择适配的支架类型（根据岩性、采高确定）；②保证支架支护强度，及时移架，避免支架失稳；③定期检查支架，维修损坏部件。模块3：巷道矿山压力（高频考点，侧重巷道支护）（1）巷道矿压显现特征（必背）-巷道变形：顶板下沉、两帮鼓出、底板鼓起（底鼓），其中底鼓是软岩巷道最突出的矿压显现（软岩遇水膨胀，加剧底鼓）。-巷道围岩破坏：围岩出现裂隙、片落、冒顶，严重时巷道垮塌，影响通风、运输和人员通行。-矿压周期性：巷道掘进后，矿压会经历“初期变形→急剧变形→稳定变形”三个阶段，深部巷道变形持续时间长、变形量大。（2）巷道支护技术（核心，简答/论述高频）-支护的目的：平衡矿压，限制围岩变形，防止围岩破坏，保证巷道稳定。-常用支护类型及适用场景（必背）：①锚杆支护（应用最广泛）：适用于中硬岩巷道，通过锚杆将围岩锚固成整体，增强围岩自承能力，优点是轻便、高效、成本低；②锚索支护：适用于硬岩、深部巷道，锚索长度长、支护强度高，用于控制大跨度、高应力巷道变形；③喷射混凝土支护：适用于软岩、破碎岩巷道，将混凝土喷射在围岩表面，形成保护层，防止围岩片落；④砌碹支护（料石、混凝土砌碹）：适用于破碎岩、含水巷道，支护强度高、密封性好，但成本高、施工慢；⑤联合支护：锚杆+锚索+喷射混凝土联合使用，适用于高应力、破碎岩、深部复杂巷道（现代矿山主流支护方式）。（3）巷道矿压控制的其他措施-合理选择巷道位置：避开应力集中区、破碎岩区、含水区；-优化巷道断面形状：圆形、拱形断面受力均匀，比矩形断面更能抵抗矿压（现代巷道多采用拱形断面）；-巷道掘进工艺优化：采用光面爆破，减少对围岩的破坏；加快掘进速度，缩短围岩暴露时间；-围岩加固：对破碎、软岩围岩，采用注浆加固（注入水泥砂浆），增强围岩强度。模块4：特殊条件下的矿山压力及其控制（简答低频，记核心）-深部矿山矿压（深度≥800m）：原岩应力大，应力集中系数高，矿压显现剧烈，巷道、工作面变形量大，控制措施：采用高强度联合支护、优化开采参数、减缓推进速度。-软岩矿山矿压：软岩强度低、遇水膨胀，矿压显现以巷道底鼓、两帮鼓出为主，控制措施：采用喷射混凝土+锚杆联合支护、注浆加固、疏水降压（减少水对软岩的软化）。-含水矿山矿压：水软化围岩，降低岩体强度，加剧矿压显现，控制措施：疏水排水、防水支护（砌碹支护）、避免在含水区掘进。-厚煤层开采矿压：煤层厚度大，顶板压力大，易发生煤壁片帮和顶板冒落，控制措施：采用液压支架、分层开采、加固煤壁。三、必背30题（按题型分类，自考高频命中）（一）名词解释（8题）1.矿山压力2.矿山压力显现3.矿压控制4.原岩应力5.应力集中6.顶板初次冒落7.锚杆支护8.巷道底鼓（二）简答题（12题）1.简述矿山压力的定义、产生原因及基本特征。2.简述原岩应力的组成及分布规律。3.简述岩体与岩石的区别及岩体的基本力学性质。4.简述回采工作面矿山压力显现的主要特征。5.简述回采工作面顶板初次冒落与周期冒落的区别。6.简述回采工作面矿压控制的主要措施。7.简述巷道矿山压力显现的主要特征。8.简述矿山常用支护类型及各自适用场景。9.简述锚杆支护的工作原理及适用条件。10.简述深部矿山矿压的特点及控制措施。11.简述软岩矿山矿压的特点及控制措施。12.简述优化巷道矿压控制的主要措施。（三）论述题（10题）1.论述矿山压力的产生机理及应力重新分布规律。2.论述回采工作面矿山压力显现的影响因素及控制对策。3.论述不同采煤方法的矿压特点及支护方式的选择。4.论述巷道支护的作用机理及常用支护类型的对比分析。5.结合岩体力学性质，论述矿山压力控制的核心原则及技术路径。6.论述应力集中的形成原因、危害及缓解措施。7.论述深部矿山矿压的特殊性及综合控制技术。8.论述软岩巷道矿压显现的机理及联合支护技术的应用。9.结合实