煤矿支护技术试题

煤矿支护技术试题一、填空题（每空1分，共20分）1.《煤矿安全规程》（2022版）规定，采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于______m；综合机械化采煤工作面此范围内的巷道高度不得低于______m。2.锚杆支护“三径匹配”是指______、______、______的合理匹配。3.单体液压支柱的初撑力，柱径为100mm的不得小于______kN，柱径为80mm的不得小于______kN。4.液压支架型号ZY6800/17/35中，“6800”代表______，“17”代表______，“35”代表______。5.锚网支护中，金属网片的搭接长度不应小于______mm，绑扎点间距不应大于200mm。6.锚索支护的主要参数包括锚索直径、______、间排距、______、锚固长度等。7.锚杆锚固力检测抽样率不应低于______，且每300根锚杆不得少于______组，每组不少于3根。8.喷射混凝土支护的强度等级不应低于______，岩巷喷射混凝土厚度不应小于50mm，软岩巷道不应小于100mm。9.软岩巷道二次支护中，一次支护的作用是______，二次支护的作用是提供长期稳定支护阻力、保证巷道使用安全。10.采煤工作面支架的支护强度是指______与______的比值，反映单位面积顶板承受的支护阻力。11.U型钢可缩性支架的可缩量主要取决于______和卡缆预紧力。二、单项选择题（每题1分，共15分）1.下列支护形式中，属于主动支护的是（）A.工字钢棚支护B.锚杆支护C.砌碹支护D.单体液压支柱支护2.综采工作面液压支架的移架步距应与（）相匹配A.输送机宽度B.采煤机截深C.顶板厚度D.煤层厚度3.采用树脂锚固剂端头锚固的螺纹钢锚杆，其有效锚固长度不应小于（）A.150mmB.200mmC.250mmD.300mm4.煤矿井下常用锚索的预应力损失占设计预应力的比例一般为（）A.5%~10%B.10%~15%C.15%~25%D.25%~35%5.采煤工作面两巷超前支护范围内，单体液压支柱的柱距偏差不得超过（）A.±100mmB.±150mmC.±200mmD.±50mm6.ZY4800/16/32型液压支架中，第一个数字“4800”的单位是（）A.NB.kNC.tD.MPa7.锚网支护巷道中，钢筋网的主要作用不包括（）A.防止小块矸石掉落B.均匀传递锚杆受力C.承受全部顶板压力D.约束围岩表面变形8.下列顶板条件中，最适合采用锚喷支护的是（）A.破碎松散砂砾岩顶板B.极软膨胀性泥岩顶板C.中等稳定砂岩顶板D.流变性软岩顶板9.采煤工作面端面距是指（）的水平距离A.支架顶梁前端到煤壁B.支架顶梁后端到煤壁C.支架前端到刮板输送机D.支架后端到刮板输送机10.U型钢可缩性支架的承载能力随可缩量增加的变化规律是（）A.持续增大B.先增大后稳定再降低C.持续降低D.保持不变11.顶板离层仪的深基点应固定在（）位置A.锚杆尾端B.锚杆锚固端C.顶板稳定岩层内D.直接顶中部12.喷射混凝土施工中，速凝剂的掺量一般为水泥质量的（）A.1%~2%B.2%~4%C.4%~6%D.6%~8%13.综采工作面支架排列直线度的允许偏差为（）A.±30mmB.±40mmC.±50mmD.±100mm14.下列措施中，不能提高单根锚杆锚固力的是（）A.增加锚固长度B.加大锚杆直径C.提高锚固剂粘结强度D.增大锚杆间排距15.深部高应力软岩巷道优先采用的支护形式是（）A.锚网索耦合支护B.木棚支护C.砌碹支护D.工字钢棚支护三、多项选择题（每题1分，共5分，多选、少选、错选均不得分）1.锚杆支护的作用原理主要包括（）A.悬吊作用B.组合梁作用C.组合拱作用D.围岩补强作用E.减小跨度作用2.综采工作面液压支架支护质量检查的核心指标有（）A.初撑力B.工作阻力C.支架倾斜度D.端面距E.护帮板覆盖率3.下列属于被动支护形式的有（）A.锚索支护B.工字钢棚支护C.砌碹支护D.U型钢可缩性支架支护E.锚喷支护4.锚索支护适用于下列哪些巷道场景（）A.大跨度硐室B.深部高应力巷道C.破碎围岩巷道D.综采工作面切眼E.沿空掘巷5.软岩巷道支护的核心原则包括（）A.充分发挥围岩自承能力B.采用高刚度刚性支护C.适时实施二次支护D.动态设计与信息化施工E.尽早封闭围岩四、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）1.锚杆的锚固力越大，支护效果越好，设计时应尽可能提高锚固力指标。（）2.液压支架的初撑力是指支架承受顶板压力达到安全阀开启压力时的支撑力。（）3.《煤矿安全规程》（2022版）规定，采煤工作面两巷超前加强支护的长度不得小于20m。（）4.喷射混凝土仅能封闭围岩防止风化，不具备承载围岩压力的作用。（）5.锚索属于主动支护构件，可通过施加预应力提前改善围岩受力状态。（）6.单体液压支柱的迎山角越大，支护稳定性越好，设计时应尽量增大迎山角。（）7.顶板离层仪的浅基点应固定在锚杆锚固长度范围内的岩层中，用于监测锚杆内围岩变形量。（）8.支架支护强度是指单位顶板面积上支架能够提供的平均支撑阻力。（）9.U型钢可缩性支架的可缩量是有限的，受搭接长度和卡缆预紧力共同制约。（）10.锚杆支护巷道的锚杆间排距越小，围岩变形控制效果越好，施工时应尽量缩小间排距。（）五、简答题（每题5分，共25分）1.简述锚杆支护“三径匹配”的内容及技术要求。2.简述综采工作面液压支架的支护质量核心要求。3.简述锚索支护的主要特点及适用条件。4.简述采煤工作面单体液压支柱支护的质量标准。5.简述新奥法的核心理念及在软岩巷道支护中的应用原则。六、案例分析题（共25分，第1题12分，第2题13分）1.某矿综采工作面走向长度1950m，倾斜长度260m，煤层平均厚度3.5m，倾角7°，直接顶为砂质泥岩，厚度3.0m，层理发育，普氏系数f=3，老顶为中粒砂岩，厚度10m，f=6。工作面采用ZY6800/17/38型液压支架支护，额定初撑力5120kN，额定工作阻力6800kN，支架中心距1.5m，移架步距0.8m。生产过程中，支护质量检查发现：32#~56#支架段初撑力平均值为3180kN，仅为额定值的62.1%；工作面煤壁段端面距最大值为480mm，平均360mm；局部地段煤壁片帮深度达1.2m，片帮高度2.5m，伴随零星掉矸，支架顶梁接顶率仅为75%。根据以上场景，回答下列问题：（1）分析该工作面支护存在的主要问题及可能引发的安全风险。（6分）（2）提出针对性的整改及防控措施。（6分）2.某矿掘进工作面为矩形巷道，沿2号煤层顶板掘进，净宽4.5m，净高3.2m，煤层厚度2.9m，f=1.2，直接顶为炭质泥岩，厚度1.5m，层理、裂隙发育，f=2，老顶为细粒砂岩，厚度7.5m，f=5。原支护设计采用“锚杆+金属网”支护，锚杆为φ22mm×2400mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，每根锚杆配2支Z2360树脂锚固剂，间排距为900mm×900mm，网片为φ6mm焊接钢筋网，网格100mm×100mm，网片搭接长度80mm。巷道掘进150m后，出现明显变形破坏：顶板最大下沉量420mm，两帮最大移近量620mm，局部顶板出现直径1.2m的网兜，3根锚杆托盘严重变形，1根锚杆被拔出，两帮煤体鼓出深度达0.8m。根据以上场景，回答下列问题：（1）分析该巷道支护失效的主要原因。（6分）（2）提出优化后的支护设计方案及施工要求。（7分）参考答案一、填空题1.20；1.82.锚杆直径；钻孔直径；锚固剂直径3.90；604.额定工作阻力（kN）；最小支护高度（dm）；最大支护高度（dm）5.1006.长度；预应力7.1%；38.C209.控制围岩初期变形、维护围岩初步稳定10.支架工作阻力；支护面积11.搭接长度二、单项选择题1.B2.B3.B4.C5.A6.B7.C8.C9.A10.B11.C12.B13.C14.D15.A三、多项选择题1.ABCDE2.ABCDE3.BCD4.ABCDE5.ACDE四、判断题1.×2.×3.√4.×5.√6.×7.√8.√9.√10.×五、简答题1.“三径匹配”是指锚杆直径、钻孔直径、锚固剂直径的合理匹配（1分）。技术要求：①钻孔直径与锚杆直径的差值宜控制在6mm~10mm，差值过大会降低锚固剂粘结强度，差值过小易导致锚固剂填充不足（2分）；②锚固剂直径应与钻孔直径匹配，保证锚固剂能够充分填充钻孔间隙，且搅拌后粘结均匀，一般锚固剂直径比钻孔直径小4mm~6mm（2分）。2.①初撑力达标：不低于额定值的80%，泵站压力不低于31.5MPa（1分）；②姿态合规：支架垂直顶底板，倾斜度不超过±5°，顶梁仰俯角不超过7°，无咬架、挤架、倒架现象（1分）；③排列整齐：支架排成直线，偏差不超过±50mm，中心距偏差不超过±100mm（1分）；④端面距可控：不超过340mm，护帮板及时伸出，护帮率不低于90%（1分）；⑤接顶严实：支架顶梁与顶板均匀接触，局部间隙不超过200mm，破碎顶板需背顶处理（1分）。3.主要特点：①属于主动支护，可通过张拉施加预应力，提前约束围岩变形、改善围岩受力状态（1分）；②锚固深度大，可将下部不稳定岩层悬吊在上部稳定岩层中，支护强度高、适用范围广（1分）；③可与锚杆、网片、钢带组合形成耦合支护体系，适应复杂围岩条件（1分）。适用条件：深部高应力巷道、大跨度硐室、破碎围岩巷道、综采工作面切眼、沿空掘巷、软岩巷道等（2分，答出5类即可）。4.①初撑力符合要求：柱径100mm的支柱不小于90kN，柱径80mm的支柱不小于60kN（1分）；②排柱距合规：偏差不超过±100mm，支柱编号管理（1分）；③迎山角合理：每6°~8°煤层倾角设1°迎山角，最大不超过8°，严禁退山（1分）；④配套设施齐全：必须戴柱帽，软底板穿鞋，使用防倒绳，铰接顶梁铰接率不低于90%（1分）；⑤支护状态完好：支柱无漏液、自动卸载现象，活柱行程不小于200mm，柱根无浮煤浮矸（1分）。5.核心理念：充分发挥围岩的自承能力，将围岩作为支护结构的组成部分，通过控制围岩塑性变形，实现支护结构与围岩的共同承载（2分）。应用原则可概括为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”（1分）：①少扰动：采用光面爆破或机械掘进，减少对围岩的破坏（0.5分）；②早喷锚：掘进后及时施作锚喷支护，控制围岩初期松散变形（0.5分）；③勤量测：加强围岩变形、支护受力监测，根据监测结果动态调整支护参数（0.5分）；④紧封闭：适时封闭围岩，防止围岩风化、膨胀，保持围岩完整性（0.5分）。六、案例分析题1.（1）主要问题及风险：①支架初撑力严重不足：仅为额定值的62.1%，远低于80%的规范要求（1分）。风险：顶板早期下沉量增大，直接顶离层，易引发漏顶、冒顶事故，同时加剧煤壁前方应力集中，加重片帮程度（1分）。②端面距超标：最大达480mm，远超340mm的限值（1分）。风险：空顶范围过大，直接顶无支护区段易掉落矸石，同时增大煤壁自由面高度，进一步加剧片帮，形成“片帮-端面距增大-更严重片帮”的恶性循环（1分）。③支架接顶率低、煤壁片帮严重：接顶率仅75%，片帮最大深度1.2m（1分）。风险：支架支护强度分布不均，局部顶板应力集中，易引发大面积冒顶；片帮掉落的煤矸可能伤及人员、损坏设备（1分）。（2）整改及防控措施：①提升初撑力：全面检查液压系统，更换漏液立柱、失效液控单向阀和安全阀，确保泵站压力稳定在31.5MPa以上；规范移架操作，升柱时保持供液时间不少于3s，带压移架减少顶板下沉（2分）。②控制端面距与片帮：严格执行追机移架工艺，将端面距控制在340mm以内；片帮严重段提前拉架护顶，采用注高分子化学浆加固煤壁，或打临时玻璃钢锚杆护帮，护帮板全部伸出贴合煤壁（2分）。③保证接顶严实：调整支架姿态，使顶梁与顶板平行接触；局部破碎、漏顶地段采用道木、金属网背顶，确保接顶率100%（1分）。④强化监测与管理：安设支架阻力在线监测系统，实时监控初撑力和工作阻力；每班安排专人排查支护隐患，建立支护质量考核机制（1分）。2.（1）支护失效主要原因：①锚杆参数不合理：锚杆长度仅2.4m，扣除巷道表面外露长度，锚固端进入老顶的长度不足0.7m，且2支Z2360锚固剂的有效锚固长度约1.2m，近半锚固段位于强度低、粘结性差的炭质泥岩直接顶中，锚固力不足；间排距900mm×900mm过大，无法有效组合破碎的直接顶岩层（2分）。②网片支护强度不足：φ6mm钢筋网承载力低，搭接长度仅80mm不符合规范要求，无法约束破碎围岩变形，导致网兜、锚杆托盘变形（1分）。③支护形式单一：未设置锚索补强，对于跨度4.5m、直接顶破碎的巷道，单靠锚杆支护的整体强度不足以控制顶板大变形（1分）。④两帮支护薄弱：煤层强度低（f=1.2），锚杆长度、间排距未针对帮部优化，帮部