自學礦山壓力與巖層控制(包含重點頁碼)

1、 礦山壓力與巖層控制復習題一、重要概念礦山壓力：地下巖體在受到開挖以前，原巖應(yīng)力處于平衡狀態(tài)。開掘巷道或進行回采工作時，破壞了原始的應(yīng)力平衡狀態(tài)，引起巖體內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，直至形成新的平衡狀態(tài)。這種由于礦山開采活動的影響，在巷道周圍巖體中形成的和作用在巷道支護物上的力定義為礦山壓力，在相關(guān)學科中也稱為二次應(yīng)力或工程擾動力。（1）礦山壓力顯現(xiàn)：在礦山壓力作用下，會引起各種力學現(xiàn)象，如巖體的變形、破壞、塌落，支護物的變形、破壞、折損，以及在巖體中產(chǎn)生的動力現(xiàn)象。這些由于礦山壓力作用使巷道周圍巖體和支護物產(chǎn)生的種種力學現(xiàn)象，統(tǒng)稱為礦山壓力顯現(xiàn)。（1）礦山壓力控制：所有減輕、調(diào)節(jié)、改變和利用礦山壓力

2、作用的各種方法叫礦山壓力控制。（1）原巖應(yīng)力：存在于地層中未受工程擾動的天然應(yīng)力稱為原巖應(yīng)力，也稱為巖體初始應(yīng)力、絕對應(yīng)力或地應(yīng)力。（40）支承壓力：在巖體內(nèi)開掘巷道后，巷道圍巖必然出現(xiàn)應(yīng)力重新分布，一般將巷道兩側(cè)改變后的切向應(yīng)力增高部分稱為支承壓力。(58)老頂：通常把位于直接頂之上(有時直接位于煤層之上)對采場礦山壓力直接造成影響的厚而堅硬的巖層稱為老頂。一般是由砂巖、石灰?guī)r及砂礫巖等巖層組成。（65）直接頂：一般把直接位于煤層上方的一層或幾層性質(zhì)相近的巖層稱為直接頂。（65）直接頂初次垮落：煤層開采后，將首先引起直接頂?shù)目迓?回采工作面從切眼開始向前推進，直接頂懸露面積增大,當達到其極限

3、垮距時開始垮落。直接頂?shù)牡谝淮未竺娣e垮落稱為直接頂初次垮落。（70）頂板下沉量：一般指煤壁到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装逑鄬σ平?。?8）老頂初次來壓：當老頂懸露達到極限跨距時，老頂斷裂形成三鉸拱式的平衡，同時發(fā)生已破斷的巖塊回轉(zhuǎn)失穩(wěn)(變形失穩(wěn))，有時可能伴隨滑落失穩(wěn)(頂板的臺階下沉)，從而導致工作面頂板的急劇下沉。此時，工作面支架呈現(xiàn)受力普遍加大現(xiàn)象，即稱為老頂?shù)某醮蝸韷?。?9）周期來壓：隨著回采工作面的推進，在老頂初次來壓以后，裂隙帶巖層形成的結(jié)構(gòu)將始終經(jīng)歷“穩(wěn)定一失穩(wěn)一再穩(wěn)定”的變化，這種變化將呈現(xiàn)周而復始的過程。出于結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導致了工作面頂板的來壓，這種來壓也將隨著工作面的推進而呈周期性

4、出現(xiàn)。因此，由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象稱之為工作面頂板的周期來壓。（101）關(guān)鍵層：將對采場上覆巖層局部或直至地表的全部巖層活動起控制作用的巖層稱為關(guān)鍵層。（174）開采沉陷：煤層采出后，采空區(qū)周圍原有的陰歷平衡狀態(tài)受到破壞，引起應(yīng)力的重新分布，從而引起巖層的變形、破壞與移動，并由下向上發(fā)展至地表引起地表的移動，這一過程和現(xiàn)象稱為巖層移動，又稱為開采沉陷。（177）充分采動和非充分采動：當采空區(qū)尺寸（長度和寬度）相當大時，地表最大下沉值達到該地質(zhì)條件下應(yīng)有的最大值，此時的采動稱為充分采動。將剛達到充分采動狀態(tài)的采空區(qū)尺寸稱為臨界開采尺寸。如果采空區(qū)尺寸小于臨界開采尺寸，稱為非

5、充分采動。（177）巖層移動角：地表下沉邊界（常以10mm點劃定）和采空區(qū)邊界的連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾角稱為巖層移動角。（179）.巖層變形：【地表變形？】：由于地表相鄰點的下沉和水平移動量是不相等的，從而引起地表變形。地表變形分為傾斜、曲率、水平變形（拉伸和壓縮）。傾斜變形（i）:這是指相鄰點在豎直方向的相對移動與兩相鄰點間水平距離的比值。曲率變形（K）：指相鄰線段的傾斜差與兩線段中點間的水平距離的比值。水平變形（）：指兩相鄰點的水平移動差值與兩點間水平距離的比值。沿空留巷：如果通過加強支護或采用其他有效方法，將相鄰區(qū)段巷道保留下來，供本區(qū)段工作面回采時使用的巷道，稱為沿空保留(煤體無煤

6、柱)巷道。（203）沿空掘巷：巷道一側(cè)為煤體，另一側(cè)為采空區(qū)，如果采空區(qū)一側(cè)采動影響已經(jīng)穩(wěn)定后，沿采空區(qū)邊緣掘進的巷道稱為沿空掘進(煤體無煤柱)巷道（203） 錨固力：為錨桿對圍巖的約束力。（242）軟巖：分為地質(zhì)軟巖和工程軟巖。（256）地質(zhì)軟巖：指強度低，孔隙度大，膠結(jié)程度差，受結(jié)構(gòu)面切割及風化影響顯著或含有大量膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層的總稱。工程軟巖：指在巷道工程力作用下，能產(chǎn)生顯著變形的工程巖體。巷道工程力是指作用在巷道工程巖體上的力總和，工程軟巖的定義揭示了軟巖的相對性質(zhì)。煤礦動壓現(xiàn)象：煤礦開采過程中，在高應(yīng)力狀態(tài)下積聚有大量彈性能的煤或巖體，在一定的條件下突然發(fā)生破壞、冒

7、落或拋出，使能量突然釋放，呈現(xiàn)聲響、震動以及氣浪等明顯的動力效應(yīng)。這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為煤礦動壓現(xiàn)象。（294）沖擊礦壓：沖擊礦壓是聚積在礦井巷道和采場周圍煤巖體中的能量突然釋放，在井巷發(fā)生爆炸性事故，產(chǎn)生的動力將煤巖拋向巷道，同時發(fā)出強烈聲響，造成煤巖體振動和煤巖體破壞，支架與設(shè)備損壞，人員傷亡，部分巷道垮落破壞等。沖擊礦壓還會引發(fā)或可能引發(fā)其他礦井災害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸、火災以及水災，干擾通風系統(tǒng)，嚴重時造成地面震動和建筑物破壞等。因此，沖擊礦壓是煤礦重大災害之一。（294）沖擊能指數(shù)：在單軸壓縮狀態(tài)下，煤樣全“應(yīng)力一應(yīng)變”曲線峰值c前所積聚的變形能Es與峰值后所消耗的變形能Ex之比值。它是包

8、含試件“應(yīng)力一應(yīng)變”全部變化過程的曲線，直觀和全面地反映了蓄能、耗能的全過程，顯示了沖擊傾向的物理本質(zhì)。（298）頂板大面積來壓：頂板大面積來壓主要是由于堅硬頂板被采空的面積超過一定的極限值，引起大面積冒落而造成的劇烈動壓現(xiàn)象。淺埋煤層：根據(jù)實測，淺埋煤層可分為兩種類型：典型的淺埋煤層，近淺埋煤層。對于基巖比較薄、松散載荷層厚度比較大的淺埋煤層，其頂板破斷運動表現(xiàn)為整體切落形式，易于出現(xiàn)頂板臺階下沉。此類厚松散層淺埋煤層稱為典型的淺埋煤層，其特征可以概括為埋藏淺、基載比小、老頂為單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)的煤層。對于基巖厚度較大、松散載荷層厚度較小的淺埋煤層，其礦壓顯現(xiàn)規(guī)律介于普通工作面與淺埋煤層工作面之

9、間，頂板結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)兩組關(guān)鍵層，存在輕微的臺階下沉現(xiàn)象，可稱為近淺埋煤層。（283）放頂煤開采：放頂煤采煤法的實質(zhì)，就是在厚煤層沿底部布置一個采高23m的長壁工作面，用常規(guī)方法進行回采，并利用礦山壓力的作用或輔以松動爆破等方法，使支架上方的頂煤破碎成散體后，由支架上方的放煤窗口放出，經(jīng)由刮板輸送機運出工作面。二、簡答與分析論述1.簡述原巖應(yīng)力場的概念及主要組成部分。（40）天然存在于原巖內(nèi)而與人為因素無關(guān)的應(yīng)力場稱為原巖應(yīng)力場。由地心引力引起的應(yīng)力場稱為自重應(yīng)力場，由于地質(zhì)構(gòu)造運動而引起的應(yīng)力場稱為構(gòu)造應(yīng)力場，構(gòu)造應(yīng)力與巖體的特性(巖體中裂隙發(fā)育密度與方向，巖體的彈性、塑性、粘性等)，以及正在發(fā)生

10、過程中的地質(zhì)構(gòu)造運動和歷次構(gòu)造運動所形成的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象(斷層、褶皺等)有密切關(guān)系。自重應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場是原巖應(yīng)力場的主要組成部分。2.原巖應(yīng)力分布的基本特點(43)通過理論研究、地質(zhì)調(diào)查和大量的地應(yīng)力測量資料，原巖應(yīng)力分布的主要規(guī)律歸納如下：(1)實測鉛直應(yīng)力基本上等于上覆巖層重量；(2)水平應(yīng)力普遍大于鉛直應(yīng)力；(3)平均水平應(yīng)力與鉛直應(yīng)力的比值隨深度增加而減?。?4)最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力一般相差較大。3.煤柱下方底板巖層中應(yīng)力分布特點及其實際意義？（62）在集中力P作用下，沿水平面及深度方向，巖體內(nèi)的鉛直應(yīng)力z的分布的等應(yīng)力線呈類似卵形的壓力泡。在實際工程中很少遇到集中載荷作用

11、的情況，但是通過這個解，可以知道應(yīng)力在巖體內(nèi)的傳遞規(guī)則，并且可以用積分的方法解決其他形式載荷條件下的應(yīng)力分布問題。前西德學者雅可畢將煤層開采條件理想化，即將巖體視為均質(zhì)的彈性體，對煤柱和煤體下方底板巖層中的應(yīng)力分布進行了模擬計算。得到了z應(yīng)力線的分布圖如圖所示。其假設(shè)的條件是；采深為800m，上覆巖層體積力為25kNm3。圖中的單位是10MPa，因此圖中的等應(yīng)力線2即相當于原巖應(yīng)力。在煤柱或煤體下方的一側(cè)為增壓區(qū)，而在采空區(qū)下方一側(cè)為減壓區(qū)。當多煤層開采時，巖體內(nèi)的z應(yīng)力線將更為復雜。4.簡述巖石破碎后的碎脹特征及其在控制頂板壓力中的作用？(72)巖石的碎脹性是指巖石破碎后散亂后堆積的體積比破

12、碎前整體狀態(tài)下增大的特性，一般用碎脹系數(shù)KP表示。影響碎脹系數(shù)KP的重要因素是巖石破碎后塊度的大小及其排列狀態(tài)。例如，堅硬巖層成大塊破斷且排列整齊，因而碎脹系數(shù)較?。蝗魩r石破碎后塊度較小且排列較亂，則碎脹系數(shù)較大，巖石破碎后，在其自重及外加載荷的作用下漸趨壓實，碎脹系數(shù)變小，壓實后的高度將取決于巖石的殘余碎脹系數(shù)KP，。若直接頂巖層的垮落厚度為h，則垮落后堆積的高度為Kp·h，它與老頂之間可能留下的空隙為：hMKp*h=M-h*（Kp-1）當Mh（Kp-1）時，=0，即冒落的直接頂將充滿采空區(qū)。此時下沉量較小，?？珊雎圆挥?。因此，形成充滿采空區(qū)所需直接頂?shù)暮穸葹椋?隨著老頂初次斷裂，

13、老頂破斷巖塊的變形迫使直接頂變形而向支架方向加載荷，此時直接頂就不再可能形成初次放頂時可能發(fā)生的離層狀態(tài)。但是老頂破斷巖塊形成的變形失穩(wěn)與滑落失穩(wěn)將對直接頂?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生影響。對于巖層控制來說，碎脹性有重要作用，當煤層采出形成采空區(qū)后，頂板處于懸露狀態(tài)，就會發(fā)生破壞堵蒂，并給工作面頂板管理造成影響以至危害。由于頂板巖石有碎脹性，垮落后體積增大，能充填部分因煤層采出后形成的采空區(qū)，其上覆巖層的活動對工作面就沒有明顯的動壓影響了。因此，碎脹性對工作面頂板管理有重要意義5.分析采場上覆巖層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)條件（）上覆巖層的巖體結(jié)構(gòu)主要由堅硬巖層組成，軟巖層只作為載荷，堅硬巖層斷裂成巖塊后排列鱉齊并互相咬合，這

14、樣，就可以建立一個勢定的力學模型。根據(jù)力學計算，巖體結(jié)構(gòu)的平衡條件為：1）巖塊間應(yīng)有足夠的水平推力，且不可過大。2）巖塊的下沉量Sl要小，厚度h要大，且Sl要遠小于h。3）巖塊間的斷裂角要小于巖塊間的摩擦角4）巖塊間的剪切力Q要小于巖塊間的摩擦力，即巖體結(jié)構(gòu)上作用的載荷不易過大。6.分析加快工作面推進速度與改善頂板狀況的關(guān)系。（112）從實測的“s一t”曲線中可以看出，加快工作面的推進速度實質(zhì)上意味著減少了工作面的控頂時間，也減少了時間因素對頂板下沉的影響，無疑可以減少頂板的下沉量，改善頂板維護狀況。但是加快工作面的推進速度卻在一定的時間間隔內(nèi)增加了工序的影響次數(shù)，即縮短了相鄰兩個工序的時間間

15、隔，同時也必然使頂板的下沉量加劇。當工作面推進速度加快到一定程度后，可能會出現(xiàn)前一工序影響的頂扳下沉還未穩(wěn)定，后一個工序的影響卻已來到。這樣，會使工作面頂板始終處于劇烈活動的情況下。顯然，這種狀況對頂板的維護是非常不利的。在工作面推進速度很慢的情況下，加快工作面的推進速度對于減小頂板的下沉量，改善頂板維護狀況顯然是有利的。但是，如果工作面的推進速度已提高到一定程度后，再提高工工作面的推進速度不但不能減小頂板的下沉量，反而會使頂板活動更加劇烈。從理論上來講，用加快工作面推進速度的方法來減小頂板下沉量，改善頂板維護狀況是有一定限度的。因而企圖用加快工作面推進速度來甩掉礦山壓力的想法是不現(xiàn)實的。在目

16、前的實際生產(chǎn)中，工作面的推進速度還遠沒有達到不能再提高的地步。從礦山壓力的觀點出發(fā)，即使是年產(chǎn)百萬噸的采煤隊，在提高工作面的推進速度以減小頂板的下沉量也還是可能的。7.試分析開采深度對采場礦山壓力及其顯現(xiàn)的影響。（113）煤層開采深度增加意味著原巖應(yīng)力的增加。原巖應(yīng)力的增大直接影響開采后巷道和采場周圍巖體中支承壓力的大小。所以，開采深度對礦山壓力具有絕對的影響。開采深度愈大，采場的礦山壓力也愈大。但對礦山壓力顯現(xiàn)的影響則不盡相同。有的礦山壓力顯現(xiàn)直接隨開采深度的增加而增大，如煤壁的片幫，底板的鼓起，沖擊地壓等都隨著開采深度的增加而變得明顯和劇烈。而有的礦山壓力顯現(xiàn)和開采深度并無明顯關(guān)系。如頂板

17、的下沉和支架上所承受的載荷并不隨開采深度的增加而正比例的增大。因為頂板的下沉直接受裂隙帶的巖層形成的大結(jié)構(gòu)和支架特性影響，并和煤層的采高，老頂及直接頂?shù)牧W性質(zhì)及它們的厚度因素有關(guān)。支架上所承受的載荷主要取決于頂板下沉特點和支架自身的性能，一般不隨開采深度的增加而增大。8.簡述我國緩傾斜煤層工作面頂板分類方案。（122）為了指導回采工作面的頂板管理，選擇合適的液壓支架形式，單體支架的支護方法和采空區(qū)處理措施；以及為了確定液壓支架的支護強度和單體支柱的支護密度，以提高工作面的安全程度，減少頂板事故等，原煤炭工業(yè)部頒發(fā)了緩傾斜煤層采煤工作面頂板分類方案。采煤工作面直接頂類別按其在開采過程中表現(xiàn)的穩(wěn)

18、定程度進行劃分，共分為4類，其中1類又分為2個亞類，對于2類直接頂，可根據(jù)需要分為兩個亞類，其具體指標見表51。表51中，tr為直接頂平均初次垮落距。9.支撐式、掩護式、支撐掩護式液壓支架結(jié)構(gòu)特征及適用范圍。（128）支撐式：指在結(jié)構(gòu)上沒有掩護梁，對頂板的作用是支撐的支架稱為支撐式支架。掩護式：指在結(jié)構(gòu)上有掩護梁，單排立柱連接掩護梁或直接支撐頂梁對頂板起支撐作用的支架支撐掩護式：指具有雙排或多排立柱及掩護梁結(jié)構(gòu)的支架，支柱大部或全部通過頂梁對頂板起支撐作用，可能有部分支柱是通過掩護梁對頂板起作用。10.簡述采場支架與圍巖關(guān)系特點。（146）所謂“支架與圍巖關(guān)系”就是工作面支架和工作面頂、底板之

19、間的相互作用和相互影響，即支架對圍巖既要支撐又要適應(yīng)的關(guān)系。從目前掌握的資料來看，采場支架與圍巖關(guān)系有如下幾個特點：支架圍巖是相互作用的一對力。支架受力大小及其在回采工作面分布的規(guī)律與支架性能有關(guān)。還與支架與圍巖支撐系統(tǒng)的總體特性有關(guān)。事實證明，剛性、急增阻式、微增阻式或恒阻式支架受力在工作面的分布狀態(tài)是不一致的，恒阻式支架的受力比較均勻。支架結(jié)構(gòu)及尺寸不同對頂板壓力影響和維護效果不同。實際生產(chǎn)中證明在支架架型選擇合適時，可以用最小的工作阻力維護好頂板。11.分析采場支架工作阻力與頂板下沉量的“P-L”曲線關(guān)系（147）支架工作阻力與頂板下沉量的關(guān)系在一定程度上反映了支架與圍巖的相互作用關(guān)系。

20、從PL曲線可以得出以下結(jié)論：不同的頂板條件，PL曲線的斜率不同，但都呈雙曲線關(guān)系。在一定工作阻力以上，支架工作阻力增加對頂板下沉量影響較小，但低于此值則提高支架工作阻力將減少頂板下沉量。支架的工作阻力并不能改變上覆巖層“大結(jié)構(gòu)”的總體活動規(guī)律。回采工作面支架應(yīng)具備以下兩個基本特性：一是必須具備一定的可縮量；二是必須具備有良好的支撐性能，即一定的工作阻力。因而在支架選型與支護設(shè)計中，最主要是確定支架的最大可縮量與最大工作阻力。12.簡述開采后引起的上覆巖層的破壞方式及其分區(qū)。（179）當煤層開采以后，由于直接頂下部形成較大的空間，直接頂破斷后，巖塊呈不規(guī)則垮落，排列極不整齊，其松散系數(shù)較大。一般

21、將具有這種破壞方式的巖層稱為冒落帶。冒落帶以上的頂板巖層由于其下部自由空間較小，巖層斷裂后，其向下移動時受到相互牽制，巖層只是斷裂下沉而無翻轉(zhuǎn)，通常將這個區(qū)域叫做裂隙帶。再向上直至地表的巖層只有彎曲下沉而無斷裂，這一帶常稱為彎曲下沉帶。根據(jù)裂隙帶內(nèi)巖層的移動特點，沿工作面推進方向可將其分為以下幾個區(qū)域：1.A區(qū)域，即煤壁支撐影響區(qū)，這個區(qū)域在煤壁前方3040m的范圍內(nèi)。該區(qū)域內(nèi)巖層有較明顯的水平位移，而垂直移動甚小，有事巖層還可能出現(xiàn)上升現(xiàn)象。2.B區(qū)域，也稱為離層區(qū)。這個區(qū)域是在回采工作面推過以后的采空區(qū)上方。這個區(qū)的巖層移動特點是：破斷巖層的垂直位移急劇增大，其下部巖層的垂直移動速度大于上

22、部巖層的垂直移動速度，因而下部巖層和上部巖層發(fā)生離層。3.C區(qū)域，稱為重新壓實區(qū)。這個區(qū)域內(nèi)裂隙帶的巖層重新受到已冒落矸石的支撐，垂直移動減緩，其下部巖層的垂直移動速度下雨上部巖層，因而使巖層離層時出現(xiàn)的層間空隙又重新閉合。13.簡述綠色開采技術(shù)體系，關(guān)鍵層的作用。（174）針對煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，“綠色開采技術(shù)”主要包括以下內(nèi)容：1、水資源保護形成“保水開采”技術(shù)；2、土地與建筑物保護形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù)；3、瓦斯抽放一形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)；4、煤層巷道支護技術(shù)與減少矸石排放技術(shù)；5、地下氣化技術(shù)。這些內(nèi)容構(gòu)成的綠色開采技術(shù)體系簡要表達如圖所示。由于成巖時

23、間及礦物成分不同，煤系地層形成了厚度不等、強度不同的多層巖層。其上覆巖關(guān)鍵層將對采場上覆巖層活動起主要的控制作用。為了弄清巖層移動由下往上傳遞的動態(tài)過程，并對巖層移動過程中形成的采場礦壓顯現(xiàn)、煤巖體中水與瓦斯的流動和地表沉陷等狀態(tài)的變化進行有效監(jiān)測與控制，關(guān)鍵在于弄清關(guān)鍵層的變形破斷及其運動規(guī)律，以及其運動過程中與軟巖層間的相互耦合作用關(guān)系。關(guān)鍵層理論的提出實現(xiàn)了礦山壓力、巖層移動與地表沉陷、采動煤巖體中水與瓦斯流動研究的有機統(tǒng)一為更全面深入地解釋采動巖體活動規(guī)律與采動損害現(xiàn)象奠定了基礎(chǔ)，為煤礦綠色開采技術(shù)研究提供了理論平臺。14.簡述控制巖層移動的技術(shù)。（180）巖層移動控制技術(shù)可分為3類：

24、（1）留設(shè)煤柱控制巖層移動包含：1、部分開采（條帶開采和房柱式開采）；2留設(shè)保護煤柱；（2）充填法控制巖層移動；（3）調(diào)整開采工藝及參數(shù)控制巖層移動，如限厚開采、協(xié)調(diào)開采、上行開采等。15.簡述回采工作面周圍支承壓力分布規(guī)律。（195）煤層開采過程破壞了原巖應(yīng)力場的平衡狀態(tài)，引起應(yīng)力重新分布。對于受到采動影響的巷道，它的維護狀況除了受巷道所處位置的自然因素影響以外，主要取決于采動影響。煤層開采以后，采空區(qū)上部巖層重量將向采空區(qū)周圍新的支承點轉(zhuǎn)移，從而在采空區(qū)四周形成支承壓力帶。工作面前方形成超前支承壓力，它隨著工作面推進而向前移動，稱為移動性支承壓力或臨時支承壓力。工作面沿傾斜和仰斜方向及開切

25、眼側(cè)煤體上形成的支承壓力，在工作面采過一段時間后，不再發(fā)生明顯變化，稱為固定支承壓力或殘余支承壓力?；夭晒ぷ髅嫱七^一定距離后，采空區(qū)上覆巖層活動將趨于穩(wěn)定，采空區(qū)內(nèi)某些地帶冒落矸石被逐漸壓實，使上部未冒落巖層在不同程度上重新得到支撐。因此，在距工作面一定距離的采空區(qū)內(nèi)，也可能出現(xiàn)較小的支承壓力，稱為采空區(qū)支承壓力。支承壓力的顯現(xiàn)特征通過支承壓力分布范圍、分布形式和應(yīng)力峰值表示。工作面超前支承壓力峰值位置距煤壁一般為48m，相當235倍回采高度。影響范圍為4060m，少數(shù)可達6080m，應(yīng)力增高系數(shù)為253。工作面傾斜方向固定性支承壓力影響范圍一般為1530m，少數(shù)可達3540 m，支承壓力峰值

26、位置距煤壁一般為1520m、應(yīng)力增高系數(shù)為23。采空區(qū)支承壓力血力增高系數(shù)通常小于l，個別情況下達到13。相鄰的采空區(qū)所形成的支承壓力會在某些地點發(fā)生相互疊加，稱為疊合支承壓力。例如，在上下區(qū)段之間，上區(qū)段采空區(qū)形成的殘余支承壓力與下區(qū)段工作面超前支承壓力疊加、在煤層向采空區(qū)凸出的拐角形成很高的疊合支承壓力，應(yīng)力增高系數(shù)可達57，有時甚至更高。16.采區(qū)平巷在其服務(wù)期內(nèi)沿走向的礦壓規(guī)律有哪些？采動影響帶的前影響區(qū)和后影響區(qū)內(nèi)礦壓顯現(xiàn)時間和機理有何不同？（203）(1)煤體煤體巷道服務(wù)期間內(nèi)，圍巖的變形將經(jīng)歷巷道掘進影響、掘進影響穩(wěn)定和采動影響三個階段。由于巷道在采面后方已經(jīng)廢棄，巷道僅經(jīng)歷采面

27、前方采動影響，圍巖變形量比采動影響階段全過程小得多，一般僅13左右。(2)煤體煤柱或無煤柱(采動穩(wěn)定) 沿空掘巷巷道服務(wù)期間，圍巖的變形同樣經(jīng)歷巷道掘進影響、掘進影響穩(wěn)定和采動影響三個階段(工作面前方采動影響)。但是巷道整個服務(wù)期間內(nèi)始終受相鄰區(qū)段采空區(qū)殘余支承壓力的影響，三個影響階段的圍巖變形均大于煤體一媒體巷道。巷道的圍巖變形量除了取決于開采深度、巷道圍巖性質(zhì)、工作面頂板結(jié)構(gòu)和相鄰區(qū)段采空區(qū)采動穩(wěn)定程度外，與沿空護巷方式及保護煤柱寬度密切相關(guān)。(3)煤體煤柱或無煤柱(正采動) 沿空留巷 巷道服務(wù)期間，圍巖的變形將經(jīng)歷全部的五個階段，圍巖變形量遠大干無采動及一側(cè)采動穩(wěn)定后巷道。這類巷道的圍巖

28、變形量除了與開采深度、巷道圍巖性質(zhì)、采動狀況有關(guān)外，工作面頂板結(jié)構(gòu)、沿空護巷方式和煤柱寬度都起決定性作用。不采用煤柱保護巷道時，為沿空保留巷道。17.沿空留巷礦壓顯現(xiàn)基本特征？與沿空掘巷礦壓顯現(xiàn)的主要區(qū)別？（224）沿空留巷的頂板下沉規(guī)律回采工作面推進引起的上覆巖層運動、其發(fā)展是自下而上的，上部具有明顯的滯后現(xiàn)象、沿空留巷的頂板會在較長時間內(nèi)受到老頂上覆巖層運動的影響。(1)采面前2040m處煤層上覆巖層開始運動，但下沉速度很小，為巖層起始沉降期。(2)煤層開采后，垮落帶巖層冒落，規(guī)則移動帶巖層及上覆巖層急劇沉降，在工作面后方1020m處，下沉速度最大。在工作面后方060m范圍內(nèi)，下沉量占最終

29、下沉且的80左右，稱為巖層強烈沉降期。(3)在工作面后方約60m以外，規(guī)則移動帶及上覆巖層沉降速度逐漸衰減，在工作面后100m左右，巖層運動基本穩(wěn)定。這個時期內(nèi)巖層的下沉量占最終下沉量的15左右，稱為巖層沉降衰減期。(4)如果直接頂板冒落能夠填滿采空區(qū)，使老頂處于平衡狀態(tài)，采動期間沿空留巷的頂板下沉量與煤層采厚呈正比關(guān)系、般為采高的1020，基本上屬于“給定變形”。沿空巷道的頂板往往明顯地向采空區(qū)方向傾斜，傾角一般為3。一6。18.跨巷回采卸壓的基本原理？（227）煤層開采以后，在煤層底板中形成一定范圍的應(yīng)力增高區(qū)和應(yīng)力降低區(qū)。位于煤層底板的巷道，若處于應(yīng)力增高區(qū)，將承受較大的集中應(yīng)力而遭到破

30、壞；處于應(yīng)力降低區(qū)，則易于維護。根據(jù)采面不斷移動的特點以及巷道系統(tǒng)優(yōu)化布置的原則，可在巷道上方的煤層工作面進行跨采，使巷道經(jīng)歷一段時間的高應(yīng)力作用后，長期處于應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，跨采的效果主要取決于巷道與上方跨采面的相對位置，即巷道與上部回采煤層間的法向距離z，巷道與上部回采煤層煤柱(體)邊緣的水平距離x。19.如何根據(jù)錨桿對圍巖的約束方式定義錨桿錨固力？（242）1、托錨力：托錨力包括安裝錨桿時，通道擰緊螺母產(chǎn)生的錨桿托板對圍巖的預緊力，水脹式管狀錨桿桿體縱向收縮，使托盤對圍巖產(chǎn)生預緊力，以及錨桿托板阻止圍巖向巷道內(nèi)轉(zhuǎn)移時，對圍巖施加的徑向支護力。2、粘錨力：粘結(jié)劑將圍巖與錨桿粘結(jié)成整體，由于圍巖

31、深部與淺部變形的差異，錨桿通過粘結(jié)劑對圍巖施加粘結(jié)力來抑制圍巖變形。粘錨力就是錨桿桿體的軸力。摩擦錨固式錨桿通過桿體與圍巖之間摩擦力對圍巖施加錨固力來抑制圍巖變形。3、切向錨固力：圍巖的變形大多從巖體的弱面開始，在圍壓作用下圍巖沿弱面滑動或張開。錨桿體貫穿弱面，限制圍巖沿弱面滑動或張開，這種限制力稱為切向錨固力。20.為什么說錨注支護是軟巖巷道支護的新途徑？（263）錨桿支護與棚式支架支護的一個重要區(qū)別是，錨桿支護的錨固力在很大程度上取決于巖體的力學性能，軟巖巷道可錨性差是造成錨桿錨固力低和失效的重要原因。利用錨桿兼做注漿管。實現(xiàn)錨注一體化，是軟巖巷道支護的一個新途徑。對于節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體，

32、注漿可改變圍巖的松散結(jié)構(gòu)，提高粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，封閉裂隙，顯著提高巖體強度。注漿加固為錨桿提供可靠的著力基礎(chǔ)，使錨桿對松碎圍巖的錨固作用得以發(fā)揮，進一步提高巖體強度。但注漿只能在圍巖的一定深處進行，需要與錨噴支護共同維持巷道周邊圍巖的穩(wěn)定。因此，采取錨桿與注漿相結(jié)合的方法，使錨桿和注漿的作用在各自適用的范圍內(nèi)得到充分發(fā)揮，可提高對軟巖的支護效果。21.簡述軟巖巷道變形力學機制。（257）從理論上分析軟巖巷道圍巖變形力學機制，可分為三種形式，即物化膨脹類型(也稱低強度軟巖)、應(yīng)力擴容類型和結(jié)構(gòu)變形類型。(1)膨脹變形機制，膨脹巖含有蒙脫石、高嶺土和伊利石等強親水粘土礦物，這幾類礦物由于其晶體結(jié)構(gòu)

33、特殊，能將水分子吸附在晶層表面和晶層內(nèi)。既具有礦物顆粒內(nèi)部分子膨脹，又具有礦物顆粒之間的水膜加厚的膠體膨脹。同時通過毛細作用吸水，使巖石體積膨脹。(2)應(yīng)力擴容變形機制，變形機制與力源有關(guān)，軟巖在構(gòu)造應(yīng)力、地下水、重力、工程偏應(yīng)力作用下。巖體產(chǎn)生破壞變形，微裂活動迅速加劇，形成拉伸破壞和剪切面，體積擴脹。工程偏應(yīng)力即本書中的礦山壓力、是應(yīng)力擴容變形中不可忽視的力源。(3)結(jié)構(gòu)變形機制，變形機制與硐室結(jié)構(gòu)和巖體結(jié)構(gòu)面的組合特征有關(guān)。結(jié)構(gòu)面的成因類型結(jié)構(gòu)面的結(jié)合特征，結(jié)構(gòu)面的力學性質(zhì)，結(jié)構(gòu)面相對于硐室的空間分布規(guī)律及它制約下形成的巖體結(jié)構(gòu)控制著軟巖變形、破壞規(guī)律。22.簡述影響頂煤冒放性的主要因素

34、,提高頂煤冒放性的主要措施。（272）主要因素：煤體強度、煤體裂隙分布影響、頂煤厚度、夾矸影響主要措施：對于裂隙不發(fā)育的堅硬厚煤層(f35)，實施綜放開采時，通常需采用頂煤爆破或注水方法改善頂煤的冒落形態(tài)和冒落塊度。在工作面頂煤中沿頂板掘進兩條平行煤巷，在巷內(nèi)鉆進平行于采面的深孔，在工作面支承壓力區(qū)前方利用深孔實施頂煤預爆破，在頂煤中形成爆破裂隙和擴展煤體中的原有裂隙，增大裂隙密度，從而在整體上改變了頂煤的性質(zhì)，衰減了頂煤整體強度，然后在支承壓力作用下，對頂煤進行壓裂和破碎，使之具有較好的冒落形態(tài)和冒落塊度，易于頂煤放出。在產(chǎn)量較低的工作面，也可在支架間向放頂煤鉆空進行爆破，破碎支架上方頂煤。

35、采用注水軟化頂煤時，可在頂煤中開掘?qū)Ｓ米⑺┕は锏?，向兩?cè)頂煤中鉆進注水鉆孔，也可利用工作面兩巷道施工注水鉆孔。23.簡述沖擊礦壓防治措施的基本原理和主要方法？（303）根據(jù)沖擊礦壓的成因和機理，發(fā)生沖擊礦壓必須具備兩個方面的團聚：一是高應(yīng)力或集中高能量，這種狀況可能是由于巖體自重在開采條件下形成的應(yīng)力集中，也可能是內(nèi)部構(gòu)造應(yīng)力的積聚，二是煤巖本身具有沖擊傾向性。其防治措施也就應(yīng)從兩個方面考慮：一是降低應(yīng)力(或能量)的集中程度；二是改變煤、巖體的物理力學性質(zhì)，以降低其沖擊的傾向性。防治沖擊礦壓的主要措施有：1降低應(yīng)力集中程度1)開采解放層。在煤層群條件下，首先開采沒有沖擊危險或危險性較小的煤層

36、，使構(gòu)造應(yīng)力得到解除，并且使巖層經(jīng)過一次擾動。在此范圍內(nèi)進行采掘工程，應(yīng)力集中程度就可能降低。2)推行無煤柱開采，采空區(qū)盡量少留煤柱；盡量采用跨上山采煤，從而消除應(yīng)力在煤柱上集中疊加的可能性；3)合理安排采掘程序，避免形成三面采空的“孤礦”。2改變煤巖的物理力學性質(zhì)1)高壓注水，人為地在煤巖內(nèi)部造成一系列弱面，并起軟化作用，增加塑性變形量，從而減少彈性能聚積的程度；2)放松動震動炮，釋放煤體內(nèi)部積聚的能量。3)孔縫卸壓，用大直徑鉆孔或切溝槽使煤體松動，達到卸除壓力。24.簡述大面積來壓的機理和防治措施（329）頂板大面積來壓是由堅硬頂板巖層大面積冒落而形成的。目前較多的看法認為它的機理是，進行

37、開采后，頂板大面積懸露而不垮落，在自重應(yīng)力作用下，當彎曲應(yīng)力值超過其極限強度時，出現(xiàn)斷裂縫。當然斷裂縫也可能是在原生裂隙上發(fā)展的。一旦這些裂縫貫穿巖層時，則發(fā)生斷裂，從而引起大面積頂板垮落。也有另外一些看法，如認為頂板大面積懸空后，形成扁平狹條孔，在煤柱上的頂板巖層內(nèi)產(chǎn)生強大的切應(yīng)力，導致頂板被切斷。頂板大面積來壓與沖擊礦區(qū)的機理和成因不同，頂板大面積來壓是頂板大面積懸露到一定極限后，突然破斷的，它的動壓顯現(xiàn)是由于大面積垮落形成的。當然，從能量積聚條件看，大面積堅硬頂板懸露彎曲變形時，也積聚彈性變形能，因此，有這種條件的礦井也可能出現(xiàn)沖擊礦壓現(xiàn)象，而且大面積來壓的破斷過程中，能量釋放有時也伴隨

38、有煤的突出、彈射和破壞巷道等伴生的沖擊礦壓現(xiàn)象。頂板大面積來壓的防治措施：(1)頂板高壓注水從工作面兩巷向頂板打深孔，進行高壓注水。頂板注水可以起軟化頂板，增加和擴展裂隙，以及潤滑弱面等作用，其主要機理是，注水后能溶解頂板巖石中的膠結(jié)物和部分礦物，減小層間粘結(jié)力；高壓水可以形成水楔，擴大和增加巖石中的裂隙弱面。故注水后巖石的強度將顯著降低。(2)強制放頂用爆破的方法人為地將頂板切斷，并使頂板冒落形成矸石墊層。切斷頂板可以控制冒落面積，減弱頂板壓力和冒落時產(chǎn)生的沖擊載荷；形成墊層可以緩和冒落時產(chǎn)生的暴風。為了形成墊層，放頂?shù)母叨瓤砂葱纬蓧|層的厚度進行計算。強制放頂方法有以下幾種：“循環(huán)式”淺孔放

39、頂；“步距式”深孔放頂；臺階式放頂；超前深孔松動爆破。(3)預防暴風措施在有大面積來壓危險的礦井或區(qū)域，可采取預防措施，以免對生產(chǎn)和安全造成危害。進行預防，一般是采用堵和泄的辦法。堵，即用留置隔離煤柱和設(shè)置防暴風密閉把已采區(qū)與生產(chǎn)區(qū)隔離起來。泄，即通過專門泄風道，使被隔離區(qū)域與地面相通，以便將形成的暴風引出地表。應(yīng)當指出，這兩種措施必須同時采用。隔離區(qū)域應(yīng)根據(jù)頂板冒落性能劃分，一般采空范圍可控制在5萬一10萬m2。隔離煤柱的寬度為1520m，煤柱中間盡量不掘聯(lián)絡(luò)通道，如有通道，必須做好防暴風密閉。同時在被隔離的區(qū)域設(shè)有泄風道，才能有效地起到隔離作用。3. 支承壓力與礦山壓力的區(qū)別？支承壓力一般

40、認為是巖石的自身承壓能力或是液壓支架的承壓；礦山壓力是指礦山巖石經(jīng)開挖，而產(chǎn)生的地壓，一般包括了巖石的自承能力和支架的承壓。 24. 畫出巷道支架與圍巖相互作用關(guān)系示意圖，并分析支架與圍巖的相互作用原理。（234）11.是否礦山壓力大礦山壓力顯現(xiàn)也必然強烈，試舉例說明。（109）16. 試分析綜采面支護質(zhì)量監(jiān)測對于改善工作面支架圍巖關(guān)系，確保工作面高產(chǎn)高效的作用。（170）9. 老頂破時在巖體內(nèi)將引起什么性質(zhì)的撓動，其特點是什么？有何實用意義？（91）25. 高強度螺紋鋼錨桿組成及其經(jīng)常與之組合使用的支護材料。（247）26. 如何根據(jù)錨桿對圍巖的約束方式定義錨桿錨固力？（242）基本知識一、

41、名詞解釋：1、老頂：通常把位于直接頂之上對采場礦山壓力直接造成影響的厚而堅硬的巖層稱為老頂。 2、頂板下沉量：一般指煤壁到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装宓南鄬σ平?，頂?shù)装宓南鄬σ平俊?、原巖應(yīng)力：存在于地層中未受工程擾動的天然應(yīng)力稱為原巖應(yīng)力。 4、周期來壓：由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來亞現(xiàn)象稱為工作面頂板的周期來壓。 5、回采工作面：在煤層或礦床的開采過程中，一般把直接進行采煤或采有用礦物的空間稱為回采工作面，簡稱采場。 6、直接頂：一般把直接位于煤層上方的一層或幾層性質(zhì)相近的巖層稱為直接頂。 7、礦山壓力：由于礦山開采活動的影響，在巷硐周圍巖體中形成和作用在巷硐支護物上的力定義為礦山

42、壓力。 8、礦山壓力顯現(xiàn)：由于礦山壓力作用使巷硐周圍巖體和支護物產(chǎn)生的種種力學現(xiàn)象統(tǒng)稱為礦山壓力顯現(xiàn)。 9、礦山壓力控制：所有減輕，調(diào)節(jié)，改變和利用礦山作用的各種方法，均叫做礦山壓力控制。 9、直接頂初次垮落：直接頂?shù)谝淮未竺娣e的垮落稱為直接頂?shù)某醮慰迓洹?10、老頂初次來壓：當老頂懸露達到極限跨距時，老頂斷裂形成三鉸拱式的平衡，同時發(fā)生已破斷的巖塊回轉(zhuǎn)失穩(wěn)有時可能伴隨滑落失穩(wěn)，從而導致工作面頂板急劇下沉，此時，工作面支架呈現(xiàn)受力普遍加大的現(xiàn)象稱為老頂初次來壓。11、支承壓力：在巖體內(nèi)開掘巷道后，巷道圍巖必然出現(xiàn)應(yīng)力重新分布，一般將巷道兩側(cè)改變后的切向應(yīng)力增高部分稱為之承壓力。12、關(guān)鍵層：將

43、對上覆巖層局部或直至地表的全部巖層活動起控制作用的巖層稱為關(guān)鍵層。13、沖擊能指數(shù)：在單軸壓縮狀態(tài)下，煤樣全“應(yīng)力-應(yīng)變”曲線峰值C前所積聚的變形能Es與峰值后所消耗的變形能Ex之比值。 13、沿空留巷：在上區(qū)段工作面采過后，通過加強支護或采用其他有效方法，將上區(qū)段工作面運輸平巷保留下來，供下區(qū)段工作面回采時作為回風平巷。 14、 沿空掘巷：回采工作面采過后，沿采空區(qū)邊緣掘進的巷道。 15、軟巖：是一種特定環(huán)境下的具有顯著塑性變形的復雜巖石力學介質(zhì)。 16、底鼓：底板向上鼓起的現(xiàn)象。17、煤礦動壓現(xiàn)象：煤礦開采過程中，在高應(yīng)力狀況下積聚有大量彈性能的煤或巖體在一定的條件下發(fā)生破壞，冒落或拋出，

44、使能量突然釋放，呈現(xiàn)聲響，震動以及氣浪等明顯的動力效應(yīng)，這些現(xiàn)象通稱為煤礦動壓現(xiàn)象。它有三種形式：沖擊礦壓，頂板大面積來壓，煤與瓦斯突出。18、沖擊礦壓：沖擊礦壓是聚積在礦井巷道和采場周圍煤巖體中的能量突然釋放，在井巷發(fā)生爆炸性事故，產(chǎn)生的動力將煤巖拋向巷道，同時發(fā)出強烈聲響，造成煤巖體振動和煤巖體破壞，支架和設(shè)備損壞，人員傷亡，部分巷道垮落破壞等災難的一種現(xiàn)象。 19、淺埋煤層：通常將具有淺埋深，基巖薄，上覆厚松散層賦存特征的煤層稱為淺埋煤層。20、開采沉陷：（p177）煤層開采后，采空區(qū)周圍原有的應(yīng)力平衡受到破壞，引起應(yīng)力的重新分布從而引起巖層的變形、破壞與移動，并由上向下發(fā)展至地表引起地

45、表的移動，這一現(xiàn)象稱為開采沉陷。21、充分采動與非充分采動（177）。22巖層移動角:：地表下沉邊界和采空區(qū)邊界的連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾角稱為巖層移動角。23、錨固力：錨桿對圍巖的約束力。（1）根據(jù)約束力方式可分為托錨力、粘錨力、切向錨固力；（2）根據(jù)錨桿作用階段定義錨固力可分為初錨力、工作錨固力、殘余錨固力。二、簡答解析：1、研究“孔”周圍應(yīng)力對研究礦山壓力有何實際意義？有那些重要結(jié)論可以借鑒？由于地下巷道和回采空間具有復雜的幾何形狀，以及巷道和回采空間周圍巖體也是屬于非均質(zhì)，非連續(xù)，非線性以及加載條件和邊界條件復雜的一種特殊介質(zhì)，到目前為止還無法用數(shù)學力學的方法精確地求解出巷道周圍巖體

46、內(nèi)各處的應(yīng)力分布狀態(tài)。根據(jù)采礦工程的特點，通過將巷道及回采空間簡化為各種理想的單一形狀的孔來近似的求出巷道和回采空間周圍的應(yīng)力狀態(tài)，對了解巷道變形的機理是十分有益和非常必要的。重要結(jié)論：1）孔周圍形成了切向應(yīng)力集中，最大切向應(yīng)力發(fā)生在孔的周邊。2）應(yīng)力集中系數(shù)的大小，對于單孔來說，圓形孔僅與測壓系數(shù)有關(guān)，對于橢圓來說，則不僅與測壓系數(shù)有關(guān)還與孔的軸長比有關(guān)。3）不論何種形狀的孔，它周圍的應(yīng)力重新分布，分布從理論上說影響是無限的，但從影響的劇烈程度來看大都有一定的影響半徑。4）孔的影響范圍與孔的斷面大小有關(guān)。2、原巖應(yīng)力分布的基本特點(43)通過理論研究、地質(zhì)調(diào)查和大量的地應(yīng)力測量資料，原巖應(yīng)力

47、分布的主要規(guī)律歸納如下：實測鉛直應(yīng)力基本上等于上覆巖層重量；水平應(yīng)力普遍大于鉛直應(yīng)力；平均水平應(yīng)力與鉛直應(yīng)力的比值隨深度增加而減??；最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力一般相差較大。3煤柱下方底板巖層中應(yīng)力分布特點及其實際意義？分布特點：在煤柱或煤體下方的一側(cè)為增壓區(qū)而在采空區(qū)下方的一側(cè)為減壓區(qū)，在集中力作用下，將巖體內(nèi)鉛直應(yīng)力相等的點連起來則形成卵形的壓力泡。實際意義：由此我們可得到一些在底板中布置巷道時的規(guī)律，并且在實際工程中很少遇到集中載荷作用的情況，但通過這個解，可以知道應(yīng)力在巖體內(nèi)的傳遞規(guī)則，并且可以用積分的方法解決其它載荷條件下的應(yīng)力分布問題。4簡述巖石破碎后的碎脹特征及其在控制頂板壓力

48、中的作用？巖石破碎后，雜亂堆積，巖石的總體力學特征類似與散體。由于巖層破碎后體積將產(chǎn)生膨脹，因此直接頂垮落后，堆積的高度要大于直接頂原來的厚度。影響碎脹系數(shù)Kp的重要因素是巖石破碎后塊度的大小及其排列狀態(tài)。巖石破碎后，在其自重及外加載荷的作用下逐漸壓實，碎脹系數(shù)變小，壓實后的高度將取決于巖石的殘余碎脹系數(shù)Kp。隨著老頂?shù)某醮螖嗔?，老頂破斷巖塊的變形迫使直接頂變形方向支架方向加載荷，此時直接頂就不在可能形成放頂是可能發(fā)生的離層狀態(tài)。但是老頂破斷巖層形成的變形失穩(wěn)與滑落失穩(wěn)將對直接頂?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生影響。5原巖應(yīng)力場的概念及主要組成部分。天然存在于原巖內(nèi)而與人為因素無關(guān)的應(yīng)力場稱為原巖應(yīng)力場，它主要包

49、括自重應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場.6分析采場上覆巖層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)條件（）上覆巖層的巖體結(jié)構(gòu)主要由堅硬巖層組成，軟巖層只作為載荷，堅硬巖層斷裂成巖按后排列鱉齊并互相咬合，這樣，就可以建立一個勢定的力學模型。根據(jù)力學計算，巖體結(jié)構(gòu)的平衡條件為：1）巖塊間應(yīng)有足夠的水平推力，且不可過大。2）巖塊的下沉量Sl要小，厚度h較大，且Sl要遠小于ho。3）巖按悶的斷裂角要小于巖塊間的摩擦角4）巖塊間的剪切力Q要小于巖塊問的摩擦力，即巖體結(jié)構(gòu)上作用的載荷不易過大。7分析加快工作面推進速度與改善頂板狀況的關(guān)系。（112）從實測的“s一t”曲線中可以看出，加快工作面的推進速度實質(zhì)上意味著減少了工作面的控頂時間，也減少了時間因

50、素對頂板下沉的影響，無疑可以減少頂板的下沉量，改善頂板維護狀況。但是加快工作面的推進速度卻在一定的時間間隔內(nèi)增加了工序的影響次數(shù)，即縮短了相鄰兩個工序的時間間隔，同時也必然使頂板的下沉量加劇。當工作面推進速度加快到一定程度后，可能會出現(xiàn)前一工序影響的頂扳下沉還未穩(wěn)定，后一個工序的影響卻已來到。這樣，會使工作面頂板始終處于劇烈活動的情況下。顯然，這種信況對項板的渠護是非常不利的。在工作面推進速度很慢的情況下，加快工作面的推進速度對于減小頂扳的下沉雖，改善頂板曲維護狀況顯然是有利的。但是，如果工作面的推進速度已提高到一定程度后，再提高工工作面的推進速度不但不能減小頂板的下沉量，反而會使頂扳活動更加

51、劇烈。從理論上來講，用加快工作面推進速度的方法來減小頂板下沉量，改善頂板維護狀況是有一定限度的。因而企圖用加快工作面推進速度來甩掉礦山壓力的想法更是不現(xiàn)實的。在目前的實際生產(chǎn)中，工作面的推進速度還遠沒有達到不能再提高的地步。從礦山壓力的觀點出發(fā)，即使是年產(chǎn)百萬噸的采煤隊，再提高工作面的推進速度以減小質(zhì)板的下沉量也還是可能的。8回采工作面測定的“S-T”曲線說明了什么？工作面推進速度對頂板下沉量的影響，用頂板下沉量s與時間t的坐標關(guān)系表示。在一定的生產(chǎn)條件下，時間t本身包含有工作面的推進速度因素，在實際的測定中也常常反映出頂板下沉量是時間的函數(shù)。在有些工作面中，當推進速度比較慢時，容易出現(xiàn)局部冒

52、頂?shù)炔焕c生產(chǎn)的礦山壓力現(xiàn)象，而此時當工作面的推進速度時，則頂板狀況明顯好轉(zhuǎn)，當工作面推進速度提高到一定程度，頂板下沉量變化將逐漸減小。但同時，隨著回采工作面推進速度的加快，頂板下沉速度也明顯加快。由“s-t”曲線可知，在工作面中進行落煤與放頂時，頂板下沉表現(xiàn)最為劇烈，平時則比較緩和。9試分析開采深度對采場礦山壓力及其顯現(xiàn)的影響？開采深度直接影響著原巖應(yīng)力大小，同時也影響著開采后巷道或工作面周圍巖層內(nèi)支承壓力值。因此，開采深度對巷道礦山壓力顯現(xiàn)的影響可能比較明顯。但對礦山壓力顯現(xiàn)的影響不盡相同。在一般條件下，一定的開采深度是出現(xiàn)沖擊礦壓的一個必要條件，開采深度對巷道礦山壓力顯現(xiàn)的影響可能比較明

53、顯。但開采深度對采場頂板壓力大小的影響尤其是對頂板下沉量的影響并不突出，因為頂板壓力大小主要受煤層采高、直接頂和老頂?shù)牧W性質(zhì)、厚度等因素而定，因而對礦山壓力顯現(xiàn)的影響也不明顯，。10簡述我國緩傾煤層工作面頂板分類方案？類別1類不穩(wěn)定頂板2類中等穩(wěn)定頂板3類穩(wěn)定頂板4類非常穩(wěn)定頂板1a1b2a2b基本指標t<=44<t<=88<t<=1212<t<=1818<t<=2828<t<=50巖性和結(jié)構(gòu)特征泥巖,泥頁巖節(jié)理裂隙發(fā)育或松軟泥巖,碳質(zhì)泥巖,節(jié)理裂隙較發(fā)育致密泥巖,粉砂巖,砂質(zhì)泥巖,節(jié)理裂隙不發(fā)育砂巖,石灰?guī)r,節(jié)理裂隙很少致密

54、砂巖,石灰?guī)r,節(jié)理發(fā)育極少老頂?shù)姆旨壷笜耸抢享敵醮蝸韥啴斄縫,p=243.1ln(L)+15.5N+52.6hP-老頂初次來壓當量，kpa.L-老頂初次步距，m. N-直接頂充填系數(shù)，N=H/h.H-直接頂厚度，m.h-煤層采高m.老頂分級1234老頂來壓顯現(xiàn)不明顯明顯強烈非常強烈12分級指標P<=895895<P<=975975<P<=10751075<P<=1145p>114511解釋：支撐式，掩護式，支撐掩護式液壓支架？支撐式：指在結(jié)構(gòu)上沒有掩護梁，對頂板的作用是支撐的支架稱為支撐式支架。掩護式：指在結(jié)構(gòu)上有掩護梁，單排立柱連接掩護梁或直接

55、支撐頂梁對頂板起支撐作用的支架。支撐掩護式：具有雙排或多牌支柱及掩護梁結(jié)構(gòu)的支架，支柱大部或全部通過頂梁對頂板其支撐作用，可能有部分支柱是通過掩護梁對頂板起作用。12分析采場支架工作阻力與頂板下沉量的“P-L”曲線關(guān)系支架工作阻力與頂板下沉量的關(guān)系在一定程度上反映了支架與圍巖的相互作用關(guān)系。從PL曲線可以得出一下結(jié)論：不同的頂板條件，PL曲線的斜率不同，但都呈雙曲線關(guān)系。在一定工作阻力以上，支架工作阻力增加對頂板下沉量影響較小，但低于此值則提高支架工作阻力將減少頂板下沉量。支架的工作阻力并不能改變上覆巖層“大結(jié)構(gòu)”的總體活動規(guī)律?；夭晒ぷ髅嬷Ъ軕?yīng)具備以下兩個基本特性：一是必須具備一定的可縮量；

56、二是必須具備有良好的支撐性能，即一定的工作阻力。因而在支架選型與支護設(shè)計中，最主要是確定支架的最大可縮量與最大工作阻力。13簡述采場支架與圍巖關(guān)系特點？支架與圍巖是相互作用的一對力。在小范圍內(nèi)，圍巖形成的頂板壓力可看做一個作用力，支架可以視為一個反力，兩者應(yīng)相互適應(yīng)，使其大小相等，而且盡可能的作用在一個作用點上。2）支架受力的大小及其在回采工作面分布規(guī)律與支架的性能有關(guān)。3）支架結(jié)構(gòu)及尺寸對頂板壓力的影響，在實際生產(chǎn)中證明，在支架架型選擇合適時，可以用最小的工作阻力維護好頂板。14簡述開采后引起的上覆巖層的破壞方式及其分區(qū)？根據(jù)采空區(qū)覆巖移動破壞程度，可分為“三帶”垮落帶，裂縫帶，彎曲帶。1）

57、垮落帶。破斷后的巖塊成不規(guī)則垮落，排列也極不整齊，松散系數(shù)比較大，一般可達1.3-1.5.。但經(jīng)重新壓實后，碎脹系數(shù)可降到1.03左右。此區(qū)域與所開采的煤層相連，很多情況下是由于直接頂巖層冒落后形成的。2）裂縫帶。巖層破斷后，巖塊仍然排列整齊的區(qū)域為裂縫帶。它位于冒落帶之上，由于排列比較整齊，因此碎脹系數(shù)較小。關(guān)鍵層破斷塊體有可能形成“砌體梁”結(jié)構(gòu)?？迓鋷c裂縫帶合稱“兩帶”，又稱為“導水裂縫帶”，意指上覆巖層含水層位于“兩帶”范圍內(nèi)，將會導致巖體水通過破斷裂縫流入采空區(qū)和回采工作面?！皟蓭А备叨群蛶r性與煤層采高有關(guān)，覆巖巖性越堅硬，“兩帶”高度越大。一般情況下，對于軟弱巖層，其“兩帶”高度為采高的9-12倍，中硬巖層為18-28倍。準確的確定“兩帶”高度，對解決水體下采煤問題及下解放層開采瓦斯突出煤層有特別重要的意義。3）彎曲帶。自裂縫帶頂界到地表的所以巖層稱為彎曲帶。彎曲帶內(nèi)巖層移動的顯著特點是，巖層移動過程的連續(xù)和整體性，即裂縫帶頂界以上至地表的巖層移動是成層的，整體性發(fā)生的，在垂直剖面上，其上下各部分的下沉差值很小。若存在厚硬的關(guān)鍵層，則可能在彎曲帶內(nèi)出現(xiàn)離層區(qū)。15簡述綠色開采技術(shù)體系？包括以下內(nèi)容：1）水資源保護-形成“保水開采”技術(shù)。2）土地與建筑物保護-形成離層注漿，充填與條帶開采。3）瓦斯抽放-形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)