井巷围岩稳定性控制专业技能考试题

井巷围岩稳定性控制专业技能考试题一、填空题（共20空，每空1分，总计20分。请将正确答案填写在横线处）1.井巷围岩稳定性的影响因素可分为______和______两大类。2.普氏围岩分级法的核心指标是岩石坚固性系数f，其计算公式为______（其中Rc为岩石单轴抗压强度，单位为MPa）。3.根据《煤矿巷道锚杆支护技术规范》GB/T35056-2018，树脂端锚的φ22mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，无特殊设计要求时锚固力不应低于______kN。4.常用的锚杆支护作用理论包括悬吊理论、______、压缩拱理论、______。5.锚索预紧力设计值不应低于锚索钢材额定破断力的______%。6.声波法测试围岩松动圈时，通常将波速较原岩波速降低______%以上的区域划定为松动圈范围。7.软岩巷道围岩变形通常经历掘进剧烈变形阶段、______、采动二次变形阶段三个工程阶段。8.根据《树脂锚固剂第1部分：锚杆树脂锚固剂》MT146.1-2011，树脂快速锚固剂的凝胶时间范围为______s。9.根据《煤矿巷道矿压监测技术规范》MT/T1184-2020，顶板离层仪的深基点应锚入顶板稳定岩层内不少于______m，浅基点应设置在锚杆锚固端以上0.1~0.2m处。10.按支护作用机理划分，锚杆锚索支护属于______支护，U型钢棚支护属于______支护。11.我国《工程岩体分级标准》GB/T50218-2014将工程岩体划分为______个质量等级，等级越高岩体稳定性越差。12.冲击地压巷道围岩控制遵循的“三高一让”原则是指高强度、高刚度、______、______。13.锚网支护中，钢筋网的主要作用包括______、均匀传递锚杆载荷、约束围岩表层变形。14.沿空留巷的围岩控制体系主要由______和______两部分组成。15.注浆加固围岩的核心作用是充填岩体裂隙、______，提高岩体的完整性和整体承载能力。二、单项选择题（共15题，每题1分，总计15分。每题只有1个正确答案，请将正确答案的字母填写在题干后的括号内）1.下列岩石类型中，普氏系数f值最小的是（）A.坚硬石英砂岩B.厚层石灰岩C.泥质页岩D.中粒砾岩2.某岩石单轴抗压强度为35MPa，其普氏系数f约为（）A.2.5B.3.5C.4.5D.5.53.根据GB/T35056-2018规范要求，φ20mm左旋无纵筋螺纹钢树脂端锚锚杆的锚固力最低限值为（）A.80kNB.100kNC.120kND.150kN4.下列支护技术中，属于主动支护范畴的是（）A.矿用工字钢棚支护B.料石砌碹支护C.预应力锚索支护D.木棚支护5.声波法测试围岩松动圈时，测得原岩声波波速为4200m/s，下列波速对应的岩体区域属于松动圈的是（）A.4300m/sB.4100m/sC.3900m/sD.3700m/s6.组合梁锚杆支护理论主要适用于哪种围岩条件（）A.完整块状硬岩B.层状沉积岩顶板C.破碎散体围岩D.强膨胀性软岩7.树脂中速锚固剂的凝胶时间范围是（）A.8~40sB.41~90sC.91~180sD.>180s8.下列关于巷道断面形状与围岩应力分布的说法，正确的是（）A.矩形巷道应力分布最均匀B.圆形巷道围岩应力集中系数最小C.梯形巷道角隅处无应力集中D.椭圆形巷道应力分布与长轴方向无关9.中等稳定围岩巷道中，顶板离层仪的常规布置间距为（）A.5~10mB.30~50mC.100~150mD.200~300m10.沿空掘巷的矿压显现核心特点是（）A.围岩变形小，压力分布均匀B.仅顶板变形大，两帮无明显移近C.围岩变形量大，采动影响显著D.基本无次生应力集中11.锚索支护的核心作用是（）A.约束围岩表层碎岩掉落B.将浅层不稳定围岩悬吊至深部稳定岩层C.提高围岩抗渗性能D.替代锚杆承担全部围岩压力12.下列技术手段中，不属于围岩改性加固范畴的是（）A.水泥注浆加固B.化学注浆加固C.冻结加固D.锚网索联合支护13.U型钢可缩性支架的可缩量主要通过什么实现（）A.U型钢的弹性压缩变形B.连接件滑移产生的结构可缩C.棚腿的塑性变形D.背板的压缩变形14.软岩巷道支护应遵循的核心原则是（）A.强刚硬抗，完全限制围岩变形B.完全让压，释放全部围岩应力C.刚柔并济，先让后抗，主动控制D.被动承载，依靠支护结构承受全部压力15.顶板离层仪的深基点应布置在什么位置（）A.松动圈以内的破碎围岩中B.锚杆锚固段以内的围岩中C.松动圈以外的稳定岩层中D.巷道表面以下0.5m处三、多项选择题（共10题，每题2分，总计20分。每题有2个及以上正确答案，多选、错选不得分，少选得1分。请将正确答案的字母填写在题干后的括号内）1.影响井巷围岩稳定性的地质因素包括（）A.岩石物理力学性质B.地质构造发育程度C.巷道断面形状D.地下水赋存状态E.原岩应力水平2.锚杆支护的作用机理包括（）A.悬吊作用B.组合梁作用C.压缩拱作用D.围岩强度强化作用E.被动承载作用3.软岩巷道围岩的变形特点包括（）A.变形量大，可达数十厘米至数米B.变形持续时间长，具有明显流变性C.变形均匀，无明显方向性D.对工程扰动敏感，易产生二次变形E.含黏土矿物的软岩遇水膨胀变形显著4.煤矿巷道围岩稳定性监测的常用手段有（）A.表面位移监测B.顶板离层监测C.锚杆（索）受力监测D.围岩应力监测E.声波层析成像探测5.U型钢可缩性支架的适用条件包括（）A.大变形软岩巷道B.采动影响强烈的回采巷道C.冲击地压高危巷道D.围岩破碎、变形持续时间长的巷道E.断面小于4㎡的小型巷道6.下列关于预应力锚索支护的说法，正确的有（）A.属于主动支护范畴B.适用于大跨度、大埋深、高应力巷道C.预紧力越高，支护效果越好D.锚固方式可分为端锚、加长锚、全锚E.主要用于控制围岩深部变形，提高支护系统整体性7.巷道布置方式对围岩稳定性的影响，下列说法正确的有（）A.沿空掘巷的围岩变形量通常大于实体煤巷道B.巷道轴线平行于最大主应力方向时，围岩变形量最小C.近距离煤层群下层巷道布置在上层煤柱下方时，应力集中程度高D.巷道距采空区越远，采动影响越大E.厚煤层中沿顶掘进的巷道比沿底掘进的巷道稳定性好8.注浆加固围岩的作用机理包括（）A.充填岩体裂隙，提高围岩完整性B.胶结破碎岩块，提高岩体粘聚力和内摩擦角C.形成防渗帷幕，降低地下水对围岩的软化作用D.改善围岩应力状态，提高径向约束应力E.完全替代锚杆支护，独立承担围岩压力9.下列属于围岩主动控制技术的有（）A.预应力锚杆支护B.注浆加固C.锚索支护D.砌碹支护E.锚注联合支护10.导致顶板离层监测值异常偏大的原因包括（）A.锚杆锚固质量不合格，锚固力不足B.锚索预紧力偏低，未有效控制深部变形C.围岩条件突然变差，如遇断层、破碎带D.受采动影响，围岩应力集中加剧E.支护参数与围岩条件不匹配，支护强度不足四、判断题（共10题，每题1分，总计10分。正确的打“√”，错误的打“×”，请将答案填写在题干后的括号内）1.普氏系数f值越大，岩石的坚固性越好，围岩越稳定。（）2.锚杆支护属于被动支护，主要依靠自身强度承受围岩垮落的压力。（）3.围岩松动圈厚度越大，说明围岩破裂范围越广，所需支护强度越高。（）4.软岩巷道支护应优先采用高强度刚性支护，完全限制围岩变形。（）5.锚索预紧力不足会导致围岩早期离层，降低支护系统的整体性。（）6.矩形巷道的围岩应力集中系数小于圆形巷道。（）7.沿空留巷的围岩变形仅与采动影响有关，与掘进期间的支护质量无关。（）8.树脂锚固剂的搅拌时间越长，固化效果越好，锚固力越高。（）9.围岩强度强化理论认为，锚杆可以改善锚固区围岩的应力状态，提高岩体的力学参数。（）10.顶板离层仪的浅基点应锚入锚杆锚固段端部以上的稳定围岩中。（）五、简答题（共4题，每题5分，总计20分。请简明扼要回答问题，列出核心要点即可）1.简述井巷围岩稳定性的主要影响因素。2.简述锚杆支护四大经典作用理论的核心内涵。3.简述软岩巷道围岩的变形特点及支护原则。4.简述顶板离层监测的目的及异常处置流程。六、案例分析题（共1题，总计15分。请结合给定条件，分析问题并提出合理解决方案，需列明技术参数及依据）某矿井下一回风巷埋深860m，沿3号煤层顶板掘进，煤层平均厚度3.4m，倾角7°，煤层普氏系数f=1.2。直接顶为2.6m厚的泥岩，饱和单轴抗压强度17MPa，层理、节理发育；基本顶为6.2m厚的粉砂岩，单轴抗压强度48MPa；直接底为1.9m厚的炭质泥岩，遇水易软化。巷道原设计为矩形断面，净宽4.6m，净高3.3m，采用φ20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆支护，间排距1.0m×1.0m，锚杆长度2.1m，树脂端锚，锚固长度0.6m，设计锚固力80kN，配合φ6mm圆钢焊接网（网孔150mm×150mm），未设置锚索及钢带。巷道掘进35天后，出现明显围岩变形：顶板累计下沉量达340mm，两帮移近量达290mm，顶板出现多处网兜及锚杆拉脱现象，局部区域顶板离层值超过200mm，围岩变形无明显收敛趋势，已影响正常通风和行人安全。问题：1.分析该巷道围岩失稳的主要原因（6分）2.提出针对性的围岩稳定性控制技术方案（9分）参考答案一、填空题1.地质因素、工程技术因素2.f=Rc/103.1204.组合梁理论、围岩强度强化理论5.406.107.缓慢变形稳定阶段8.41~909.110.主动、被动11.五12.高预紧力、让压吸能13.兜挡碎岩（防止碎岩掉落）14.巷旁支护、巷内加强支护15.胶结破碎岩体二、单项选择题1.C2.B3.B4.C5.D6.B7.C8.B9.B10.C11.B12.D13.B14.C15.C三、多项选择题1.ABDE2.ABCD3.ABDE4.ABCDE5.ABD6.ABDE7.ABC8.ABCD9.ABCE10.ABCDE四、判断题1.√2.×3.√4.×5.√6.×7.×8.×9.√10.√五、简答题1.井巷围岩稳定性的主要影响因素分为地质因素和工程技术因素两大类：（1）地质因素：①岩石物理力学性质，岩石强度越高、完整性越好，围岩越稳定；②地质构造，断层、节理、层理发育的围岩破碎，稳定性差；③原岩应力，地应力越高，围岩越容易发生变形破坏；④地下水，地下水会软化岩石、溶解胶结物、产生静水压力，降低围岩稳定性。（3分，答出3点即可）（2）工程技术因素：①巷道断面形状与尺寸，圆形断面应力分布最均匀，断面越大围岩越难稳定；②支护方式与参数，主动支护、高强度支护有利于围岩稳定；③施工工艺，光面爆破、及时支护可减少对围岩的破坏，提高稳定性；④采动影响，回采引起的二次应力集中会加剧围岩变形；⑤巷道布置方式，沿空巷道、煤柱下方巷道应力集中程度高，稳定性差。（2分，答出2点即可）2.锚杆支护四大经典作用理论的核心内涵如下：（1）悬吊理论：通过锚杆的拉力，将锚固范围内的不稳定岩层（或岩块）悬吊到深部稳定岩层中，防止不稳定岩层垮落，核心是依靠锚杆的抗拉强度承受围岩荷载。（1分）（2）组合梁理论：针对层状顶板岩层，通过锚杆的预紧力将多层薄岩层夹紧，形成一个整体组合梁，提高梁的抗弯强度和刚度，减小岩层弯曲变形，核心是通过锚杆的横向约束提高层状岩体的整体承载能力。（1.5分）（3）压缩拱（组合拱）理论：在锚杆的预紧压力作用下，锚固范围内的围岩形成连续的、具有一定承载能力的压缩拱结构，承受拱外的围岩压力，核心是通过锚杆的径向约束使围岩从双向受力转为三向受力，提高围岩的抗剪强度。（1.5分）（4）围岩强度强化理论：锚杆可以改善锚固区围岩的应力状态，提高岩体的粘聚力、内摩擦角等力学参数，强化围岩自身的强度和完整性，充分发挥围岩的自承能力，核心是将锚杆作为围岩的组成部分，共同承载。（1分）3.（1）软岩巷道围岩的变形特点：①变形量大，通常可达数十厘米至数米，严重时可达十几米；②变形持续时间长，具有明显的流变性，围岩变形稳定往往需要数月甚至数年；③变形具有明显的方向性，顶底板移近量通常大于两帮移近量，受层理、节理影响可能出现不对称变形；④对工程扰动敏感，受爆破、采动、地下水等扰动时，易产生二次剧烈变形；⑤膨胀变形占比大，含蒙脱石、伊利石等黏土矿物的软岩遇水后会产生显著的膨胀变形。（2.5分，答出3点即可）（2）软岩巷道的支护原则：①主动性原则：优先采用主动支护，及时施加预紧力，充分调动围岩的自承能力；②刚柔并济原则：既要有一定的让压性释放过高的围岩应力，又要有足够的支护强度限制围岩过度变形；③时效性原则：掘进后及时支护，控制围岩早期松动变形，避免围岩强度劣化；④整体性原则：支护结构形成整体共同承载，避免局部破坏导致整体失稳；⑤改性原则：对于极软、破碎围岩，采用注浆等方式改善围岩力学性质，提高围岩自身承载能力。（2.5分，答出3点即可）4.（1）顶板离层监测的目的：①掌握顶板围岩的内部变形规律，判断围岩的稳定状态；②检验锚杆、锚索支护参数的合理性，为优化支护设计提供实测依据；③及时发现顶板失稳隐患，提前预警顶板事故，保障施工和生产安全。（2分，答出2点即可）（2）顶板离层异常处置流程：①第一时间停止作业，撤出受威胁区域的所有人员，设置警示标识；②组织技术人员分析离层异常原因，排查是支护质量问题、围岩条件变化还是采动影响等；③结合异常原因制定针对性的加固方案，如补打锚杆/锚索、架设临时支架、注浆加固等；④严格按照方案实施加固作业，作业过程中安排专人监测顶板变化；⑤加固完成后，连续监测不少于72小时，确认离层稳定、无异常后，方可恢复正常作业；⑥总结异常原因，优化后续巷道支护设计参数，避免同类问题再次发生。（3分，答出3点即可）六、案例分析题1.该巷道围岩失稳的主要原因可从地质条件、支护设计、施工质量三个方面分析：（1）地质条件方面（2分）：①巷道埋深大（860m），地应力水平高，围岩承受的荷载大；②直接顶为2.6m厚的泥岩，饱和抗压强度仅17MPa，属于软岩范畴，层理节理发育，自承能力差；③直接底为炭质泥岩，遇水易软化，会导致帮部承载力不足，加剧整体变形；④煤层强度低（f=1.2），两帮煤体易发生挤压变形，进而破坏顶板支护结构的完整性。（2）支护设计方面（3分，答出3点即可）：①锚杆长度不足：2.1m长的锚杆全部处于直接顶泥岩中，锚固端未锚入基本顶稳定岩层，悬吊作用完全失效，无法控制顶板整体下沉；②锚杆间排距过大：1.0m×1.0m的间排距无法对软弱泥岩顶板形成有效约束，难以形成连续的压缩拱结构，围岩易发生局部松动垮落；③锚杆锚固力设计偏低：φ20mm锚杆规范要求锚固力不低于100kN，设计值仅80kN，且未明确预紧力要求，主动支护作用未发挥，围岩早期变形未得到有效控制；④支护体系不完整：未设置锚索支护，无法控制顶板深部变形和离层发展；未使用钢带或托梁，支护整体性差，φ6mm圆钢网强度不足，无法兜住破碎顶板，易出现网兜；⑤端锚方式不合理：软弱围岩采用端锚，锚固范围小，对围岩的整体加固效果差，易发生锚杆拉脱。（3）施工质量方面（1分）：巷道掘进后未及时支护，空顶时间过长，或锚杆搅拌不充分、预紧力不足、角度不符合要求等，导致支护强度达不到设计要求，加剧围岩变形。2.针对性的围岩稳定性控制技术方案如下（所有参数均符合现行行业规范要求）：（1）优化锚杆支护参数（3分）：顶板锚杆更换为φ22mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，长度3.2m，确保锚固端锚入基本顶粉砂岩不少于0.4m；采用加长锚，锚