礦山壓力與巖層控制復(fù)習(xí)資料

原巖應(yīng)力：未受開采影響的巖體內(nèi)，由于巖體自重和構(gòu)造運動等原因引起的應(yīng)力。（原始應(yīng)力）構(gòu)造應(yīng)力是由于地殼構(gòu)造運動在巖體中引起的應(yīng)力，巖體構(gòu)造應(yīng)力可以分為現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力和地質(zhì)構(gòu)造殘余應(yīng)力。極限平衡區(qū)：在巷道兩側(cè)周邊的圍巖上就將承受（2?3）b1或（4?5）b1的垂直壓應(yīng)力。由于處于周邊的巖塊側(cè)向應(yīng)力為零，為單向壓縮狀態(tài)。隨著向深部發(fā)展，巖塊逐漸變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)。若巷道兩側(cè)是松軟巖，如煤、頁巖等，則在此壓力下就可能處于破壞狀態(tài)。隨著向巖體內(nèi)部發(fā)展，巖塊的抗壓強(qiáng)度逐漸增加，直到某一半徑R處巖塊又處于彈性狀態(tài)。該范圍稱為極限平衡區(qū)。礦山壓力：在煤體采動過程中，煤巷、硐室和工作面周圍的圍巖和煤體及其中支護(hù)體所受的力礦山壓力顯現(xiàn)：在礦山壓力作用下，會引起各種力學(xué)現(xiàn)象，如巖體的變形、破壞、塌落，支護(hù)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(hù)物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象，統(tǒng)稱為礦山壓力顯現(xiàn)。礦山壓力控制：所有減輕、調(diào)節(jié)、改變和利用礦山壓力作用的各種方法叫礦山壓力控制。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。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。偽頂：煤層與直接頂之間有時存在厚度小于0.3?0.5m極易跨落的軟弱巖層。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。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。直接頂初次垮落：煤層開采后，將首先引起直接頂?shù)目迓?，回采工作面從開切眼開始向前推進(jìn)，直接頂懸露面積增大，當(dāng)達(dá)到其極限垮距時開始垮落。直接頂?shù)牡谝淮未竺娣e垮落稱為直接頂初次垮落。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?。老頂初次來壓：?dāng)老頂懸露達(dá)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），如圖4—3所示，從而導(dǎo)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?。底板比壓：將支架底座對單位面積底板上所造成的壓力稱為底板載荷集度。周期來壓：隨著回采工作面的推進(jìn)，在老頂初次來樂以后，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(fù)始的過程。出于結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導(dǎo)致了工作面頂板的來壓，這種來壓也將隨著工作面的推進(jìn)而呈周期性出現(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。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。沿空留巷：如果通過加強(qiáng)支護(hù)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（煤體一無煤柱）巷道。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(jìn)的巷道稱為沿空掘進(jìn)（煤體一無煤柱）巷道錨固力：為錨桿對圍巖的約束力。軟巖：分為地質(zhì)軟巖和工程軟巖。地質(zhì)軟巖：指強(qiáng)度低，孔隙度大，膠結(jié)程度差，受結(jié)構(gòu)面切割及風(fēng)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。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(qiáng)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(zāi)害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸、火災(zāi)以及水災(zāi)，下擾通風(fēng)系統(tǒng)，嚴(yán)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(zāi)害之一。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)。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。典型的淺埋煤層：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。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。近淺埋煤層：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)象初次垮落步距：當(dāng)直接頂垮落高度達(dá)到1m以上，垮落長度達(dá)工作面長度一半以上時，就叫做直接頂初次垮落(初次放頂)。直接頂初次垮落時自開切眼到支架后排放頂線的距離基本頂?shù)某醮蝸韷翰骄啵夯夭晒ぷ髅骈_采后的初次斷裂，使工作面支架承受較大的靜載荷或沖擊載荷，這種礦山壓力顯現(xiàn)叫做基本頂初次來壓?；卷敵醮蝸韷簳r，由開切眼到工作面煤壁的距離基本頂周期來壓步距：由于基本頂周期性斷裂引起的礦山壓力顯現(xiàn)叫做基本頂周期來壓。相鄰兩次基本頂周期來壓的平均距離即基本頂周期折斷的平均值三帶：垮落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶、三區(qū)：煤柱支撐區(qū)、離層區(qū)、重新壓實區(qū)上三帶：冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶下三帶：底板破壞帶、完整巖層帶、承壓水導(dǎo)高帶橫三區(qū)：煤柱支撐區(qū)、離層區(qū)、重新壓實區(qū)回采工作面支護(hù)包括：支架支護(hù)和“大結(jié)構(gòu)”保護(hù)。采空區(qū)處理方法：刀柱法，頂板緩慢下沉法，全部充填或局部充填法，全部垮落法。直接頂初次垮落的標(biāo)志是：直接頂垮落高度超過廣1.5m，范圍超過全工作面長度的一半。支柱的工作特性：急增阻式一一支柱開始支設(shè)時，有一個極小的人為的初撐力P’0，當(dāng)支柱在頂板壓力作用下，活柱開始下縮時便形成了始動阻力P0，而后隨著活柱下縮，工作阻力呈直線型急劇增加。這種支柱可縮量較小。微增阻式一一同急增阻式一樣，只具備有較小的初撐力與始動阻力。但它隨著活柱的下縮，工作阻力先有一個急劇增長過程。當(dāng)達(dá)到初工作阻力P1后，隨著支柱的繼續(xù)下縮，工作阻力的增長變得極為緩慢，一直到支柱的最大可縮量，也即是支柱的最大工作阻力時為止。此類支柱具有較大的可縮量。恒阻式一一當(dāng)支柱安設(shè)后，隨著活柱下縮，很快達(dá)到額定工作阻力，以后盡管活柱繼續(xù)下縮，支柱的工作阻力保持不變。從支柱工作阻力適應(yīng)頂板壓力的特點進(jìn)行分析，顯然，恒阻性能的支柱較為有利，急增式性能比較差。但恒阻式支柱的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。急增阻式的結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。我國目前還沒有對液壓支架進(jìn)行嚴(yán)格的分類?；旧嫌腥N名稱：即支撐式、掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式。巖石的孔隙度指巖石中各種孔洞、裂隙體積的總和與巖石總體積之比，也稱孔隙率巖石的碎脹性指巖石破碎以后的體積比之前體積增大的性質(zhì)。常用巖石的碎脹系數(shù)來表示，即巖石破碎后處于松散狀態(tài)下的體積與巖石破碎前處于整體狀態(tài)下的體積之比.巖石單軸加壓條件下的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)糖€可表征巖石試件的單軸抗壓變形特性。O-A段，模量較小A-B段，(O-A段，模量較小A-B段，線彈性階段，巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈直線形。B-C段，彈塑性過渡段，巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線從B點開始偏離直線，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到0.6^max時，巖石內(nèi)開始有微破裂不斷產(chǎn)生，巖石的體積由壓縮轉(zhuǎn)向膨脹。對應(yīng)于曲線上C點的應(yīng)力值稱為屈服極限。C-D段，塑性階段，當(dāng)應(yīng)力超過屈服應(yīng)力后接近0.95Cmax時，巖石破裂速度加快，巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線繼續(xù)向左上方延伸，巖石的體積膨脹加速，變形也隨應(yīng)力增長迅速，直到D點破壞。相應(yīng)于D點的應(yīng)力值稱之為巖石的強(qiáng)度極限（Cmax），或峰值強(qiáng)度。D點以后，破壞階段。普通材料力學(xué)試驗機(jī)得不到D點以后應(yīng)力-應(yīng)變曲線。而剛性試驗機(jī)（剛性壓力機(jī)）的出現(xiàn)則使D點之后的巖石崩潰得到控制。D點以后的曲線說明，巖石破壞后并非完全失去承載力，而是保持一較小的值，相應(yīng)于曲線E點所對應(yīng)的應(yīng)力值稱為殘余強(qiáng)度。D點以后的峰后區(qū)表現(xiàn)出應(yīng)變軟化特性1、 支承壓力與礦山壓力的區(qū)別有哪些？支承壓力一般認(rèn)為是巖石的自身承壓能力或是液壓支架的承壓。而礦山壓力是指存在于礦井之中巷道的壓力，它既包括原巖壓力，也包括應(yīng)力重分布后的二次壓力，既有重力應(yīng)力，又有構(gòu)造應(yīng)力。而支撐應(yīng)力主要指巷道兩側(cè)改變后的應(yīng)力，其次，礦山壓力既有徑向應(yīng)力，又有切向應(yīng)力，而支承壓力是巷道兩側(cè)改變后的切向應(yīng)力增高部分。2、 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。3、 支承壓力的有利因素與不利因素有哪些？有利：壓酥煤體，便于落煤，節(jié)省能耗不利：破壞煤體引起片幫，不利于頂板管理；破壞頂板，產(chǎn)生采動裂隙，造成頂板破碎不易管理；高應(yīng)力引起巷道圍巖變形嚴(yán)重，維護(hù)量大不安全；高應(yīng)力易引起沖擊地壓。4、 試述減壓區(qū)的形成及其實際意義在巷道或采場周圍巖體中垂直應(yīng)力小于原巖應(yīng)力的區(qū)域稱為減壓區(qū)。當(dāng)在巖體內(nèi)開掘了巷道或回采工作面以后，巷道或回采工作面周圍巖體中必然耍產(chǎn)生應(yīng)力重新分布，在巷道兩側(cè)形成2—3倍原始應(yīng)力的集中應(yīng)力，在工作面前方煤壁上形成4—5倍以上原始應(yīng)力的集中應(yīng)力。在這樣大的垂直應(yīng)力的作用下巷道周圍巖體或工作面前煤壁必然要發(fā)生破壞。從而使圍巖的支承力降低，集中的支承壓力就要向巖體內(nèi)部轉(zhuǎn)移。由于深部巖體處于三向應(yīng)力狀況其強(qiáng)度逐漸增加，直到某一半徑為R處巖體的強(qiáng)度等于或大于集中應(yīng)力時為止。這樣就在巷道成采揚周圍的巖體中形成了減壓區(qū)。由于巷道或采場周圍巖體中存在減壓區(qū)，使巷道或采場內(nèi)的支架免受高應(yīng)力的作用，因此，采用支撐能力較小的支架就可能較好地維護(hù)這些開采空間，從而降低支架的支護(hù)費用。5、 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？巖石破碎后，雜亂堆積，巖石的總體力學(xué)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。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(xué)模型。根據(jù)力學(xué)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(yuǎn)小于ho。3）巖按悶的斷裂角B要小于巖塊間的摩擦角W4）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、 怎樣理解長壁工作面頂板在初次來壓前的“拱”或“梁”式結(jié)構(gòu)隨著回采工作面的不斷向前推進(jìn)，直接頂不斷冒落，當(dāng)直接頂之上存在有比較堅硬的巖層時，堅硬巖層不易冒落，可能形成大面積懸露，這時懸露在采空區(qū)上部的堅硬巖層是一端由工作面前煤壁支撐，另一端由采空區(qū)煤柱支撐的板，由于工作面傾斜的長度遠(yuǎn)大于堅硬巖層走向的跨踞，因此，可以將懸露的堅硬巖層視為兩端固定的“梁”。隨著工作面推進(jìn)，懸露的堅硬巖層達(dá)到極現(xiàn)跨距，就要發(fā)生彎曲和斷裂。此時，由于斷裂巖塊的向下轉(zhuǎn)動而在巖塊之間產(chǎn)生強(qiáng)大的水平壓力，從而形成“三鉸拱”式平衡，此三鉸拱可以支撐上不巖層的部分重量。在煤層開采過程中，由于頂板巖層中有梁或拱式結(jié)構(gòu)存在，它支撐著其上部巖層的重量，使回采工作面支架受載大大減小，因而，大大節(jié)省了工作面支架材料消耗。8、 試分析老頂在達(dá)到極限跨距時,是以剪切斷裂為主還是以彎曲斷裂為主在同樣條件下，由簡支梁計算所得的極限跨距比固定梁計算所得的小2，在一般情況下，由于彎矩形成的極限跨距要比剪切應(yīng)力形成的極限跨距小。9、 老頂初次來壓：當(dāng)老頂懸露達(dá)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(dǎo)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?。特點：（1）、老頂來壓前，回采工作面的頂板壓力并不大，但煤壁內(nèi)支承壓力卻達(dá)到了這種情況下的最大值；（2）、由于煤壁前方強(qiáng)大的支承壓力，可能導(dǎo)致直接頂在煤壁前方形成剪切破壞，從而形成預(yù)生裂隙，這對回采工作空間的管理顯然是不利的；（3）、初次來壓時，老頂跨距比較大，影響范圍也比較廣，工作面易出現(xiàn)事故；（4）、有持續(xù)性，一般持續(xù)2~3天；（5）、頂板出現(xiàn)斷裂聲，煤壁嚴(yán)重片幫，隨后產(chǎn)生裂隙。10、 試分析直接頂、老頂?shù)母黜椫笜?biāo)在礦山壓力顯現(xiàn)中所起的作用量礦山壓力顯現(xiàn)程度的指標(biāo)：1.頂板下沉:一般指煤壁到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装逑鄬σ平俊?.頂板下沉速度:指單位時間內(nèi)的頂?shù)装逡平浚詍m/h計算。3.支柱的變形與折損4.頂板破碎情況:常常以單位面積中冒落面積所占的百分?jǐn)?shù)來表示。5.局部冒頂:指回采工作面頂板形成的局部塌落。6.工作面頂板沿煤壁切落，或稱大面積冒頂.指工作面由于頂板來壓導(dǎo)致頂板沿工作面切落，其它還有煤壁片幫，支柱插入底板，底板臌起等。11、 直接頂與老頂?shù)姆€(wěn)定性對工作面支護(hù)原理有何影響直接頂是回采工作空間直接維護(hù)的對象，直接頂?shù)姆€(wěn)定性直接影響著工作面支護(hù)方式和支架架型的選擇。對于不穩(wěn)定的直接頂要求支架有較好的護(hù)頂性能，在煤層開采以后，不應(yīng)使頂板的暴露面積過大，以免發(fā)生局部冒頂，采用單體支架要注意采取有效的勾頂措施，防止頂板從架間漏空，影響支架對頂板的支護(hù)；在采用液壓支架時，應(yīng)選用掩護(hù)性能好的掩護(hù)支架。直接頂?shù)姆€(wěn)定性能好時，對勾頂要求并不嚴(yán)格，可選用支撐式或支撐掩護(hù)式支架。老頂?shù)姆€(wěn)定性對直接頂?shù)姆€(wěn)定性有直接影響而且對指甲的支護(hù)強(qiáng)度、支架可縮量及采空區(qū)處理方法的選擇都有著決定性作用和影響。堅硬的老頂其周期來壓步距較長，來壓強(qiáng)度較大，，要求支架具有較大的支護(hù)強(qiáng)度，才能保證工作面安全。在采用垮落法處理采空區(qū)的情況下，對于周期來壓比較強(qiáng)烈的頂板，其下沉量將會增大，所以，要求支架應(yīng)有較大的可縮性。12、 在采場的上覆巖層的結(jié)構(gòu)分析中，對采場支架應(yīng)有什么要求最主要的是保證工作人員及采煤機(jī)、刮板機(jī)等設(shè)備的安全，能承受老頂初次來壓及周期來壓；設(shè)計上就是要求質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定，不會頻繁的出故障，畢竟在井下維修是很困難的；再就是保證通風(fēng)面積了。13試分析厚煤層分層開采采場礦山壓力顯現(xiàn)特點當(dāng)煤層較厚時，常將煤層沿層面劃分為若干個中等厚度的分層，分別布置工作面進(jìn)行回采。采用垮落法管理頂板時，回采順序是從上向下回采。在回采第一分層時，起礦壓力顯現(xiàn)和回采單一分層一樣。但在回采第二及其以下分層時，特點如下：1.老頂來壓步距減小，來壓強(qiáng)度較低。2.支架上承受的載荷降低，動載減小。3.頂板的下沉量變大。4.煤壁上的支撐壓力減少，煤壁片幫減弱。14、 分析采場支架工作阻力與頂板下沉量的“P-AL"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P-AL曲線可以得出一下結(jié)論：①不同的頂板條件，P-AL曲線的斜率不同，但都呈雙曲線關(guān)系。②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。③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。④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(hù)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。15、 怎樣理解支架的合理工作阻力回采工作面支架在選型、頂板管理上滿足生產(chǎn)要求，費用上經(jīng)濟(jì)合理的工作阻力叫做支架的合理工作阻力。支架的合理工作阻力取決于回采工作面的頂板條件，不同的頂板要求有不同的合理工作阻力。根據(jù)“?一△L”曲線可知，支架的支撐力對頂板下沉量的影響有一定的限度，即支架具有的支撐力既要有效地支護(hù)回采工作空間，又要適應(yīng)上覆巖層大結(jié)構(gòu)的運動規(guī)律。所以，應(yīng)有一個合理的工作阻力。16、 試分析開采深度對采場礦山壓力及其顯現(xiàn)的影響。開采深度直接意影響著原巖應(yīng)力大小，同時也影響著開采后巷道和工作面周圍巖層內(nèi)中支承壓力的值。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。1開采深度對巷道礦山壓力顯現(xiàn)的影響可能比較明顯，如隨著開采深度的增加，巷道圍巖的變形與支架上承受的壓力都將增加；對有沖擊礦壓的危險的礦，沖擊礦壓的次數(shù)和強(qiáng)度都將明顯增加；還有煤壁的片幫，底板的鼓起。2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(xué)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。17、 簡述巖層控制的關(guān)鍵層理論及其在巖層控制中的意義。（1） 、巖層控制的關(guān)鍵層理論包括：關(guān)鍵層定義，即對采場上覆巖層局部或直至地表的全部巖層活動控制作用的巖層。關(guān)鍵層的主要特征包括：1、幾何特征；2、巖性特征；3、變性特征；4、破斷特征；5、承載特征。（2） 、關(guān)鍵層理論在巖層控制研究的意義為：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(jī)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)研究提供了新的理論平臺。18、 簡述開采后引起的上覆巖層的破壞方式及其分區(qū)。開采后引起上覆巖層的破壞方式：1、巖層移動曲線符合負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系曲線；2、煤層上方的巖層在開采的影響下，一般在回采工作面前方30~40m處就開始變形；3、回采工作面推進(jìn)鉆孔4~8m后，垂直位移急劇增加，但各層位移速度不盡相同；4、當(dāng)已斷裂的巖層重新受到已冒落矸石支撐時，變形曲線又趨于緩和。其分區(qū)包括：A區(qū)，煤壁支撐影響區(qū)；B區(qū)，離層區(qū)；C區(qū)，重新壓實區(qū)。19、 簡述控制巖層移動的技術(shù)。巖層移動控制技術(shù)可分為3類：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(hù)煤柱；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。20、 簡述巖層采動裂隙分布規(guī)律1.離層裂隙：隨著巖層下沉在層與層之間出現(xiàn)的沿層面裂隙，使煤層膨脹變形而使瓦斯卸壓是瓦斯使沿離層涌出2.豎向破斷裂隙：隨著巖層下沉破斷形成的穿層裂隙。溝通了上下巖層的瓦斯與水的通道。21簡述回采工作面周圍支承壓力分布狀態(tài)。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(hù)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)上部巖層重量將向來空區(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(jìn)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眼一側(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。回采工作面推過一定距離后，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。綜合上述幾個力構(gòu)成回采工作面周圍支承壓力分布狀態(tài)。分析綜放工作面回采巷道礦壓顯現(xiàn)特點手抄沿空留巷礦壓顯現(xiàn)基本特征？與沿空掘巷礦壓顯現(xiàn)的主要區(qū)別？沿空留巷礦壓顯現(xiàn)的基本特征是沿空留巷頂板規(guī)律下沉，即回采工作面推進(jìn)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。與沿空掘巷礦壓顯現(xiàn)的主要區(qū)別包括：1、采面前20~40m處煤層上覆巖層運動，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)則移動帶及上覆巖層急劇下降，在工作面后方10~20m處，下沉速度最大，在工作面后方0~60m范圍內(nèi)，下沉量占最終下沉量的80%左右，即巖層強(qiáng)度沉降期；3、在工作面后方60m以外，規(guī)則移動帶及上覆巖層沉降速度衰減，后100m左右，基本穩(wěn)定，占最終下沉量15%左右，稱巖層沉降衰減期；4、如直接頂板冒落能填滿采空區(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，一般為采高的10%~20%，基本屬于“給定變形”，沿空巷道頂板向采空區(qū)方向傾斜約3°~6°。跨巷回采卸壓的基本原理？煤層開采以后，在煤層底板小形成一定范圍的應(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)力而遭到破壞；處于應(yīng)力降低區(qū)，則易于維護(hù)。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而進(jìn)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，即巷道與上部回來煤層間的法向距離z，巷道與上部問采煤層煤柱（體）邊緣的水平距離X。試述巷道“支架-圍巖”相互工作原理及其實際應(yīng)用。支架的工作阻力。尤其是初撐力在一定程度上能相當(dāng)有效地抑制直接頂板離層，控制圍巖塑性區(qū)的再發(fā)展和圍巖的持續(xù)變形，保持圍巖的穩(wěn)定，而地下工程中圍巖不僅是施載體，在一定條件下還是一種天然承載構(gòu)體，上覆巖層的絕大部分重量完全是由自身承擔(dān)的，因此，合理的“支染圍巖”相互作用關(guān)系是充分利用圍巖的這種天然的自承力和承載力，人為的支護(hù)創(chuàng)造條件，促進(jìn)圍巖形成自穩(wěn)和承載結(jié)構(gòu)，巷道支護(hù)圍巖提供支護(hù)阻力，控制圍巖塑性區(qū)的持續(xù)發(fā)展，減小圍巖移近量。“支架-圍巖”相互作用原理的實際應(yīng)用：（1）、實行二次支護(hù)；（2）、采用承性支護(hù)；（3）、強(qiáng)調(diào)主動支護(hù)。簡述軟巖巷道變形力學(xué)機(jī)制從理論上分析軟巖巷道圍巖變形力學(xué)機(jī)制，可分為三種形式，即物化膨脹類型（也稱低強(qiáng)度軟巖）、應(yīng)力擴(kuò)容類型和結(jié)構(gòu)變形類型。（1）膨脹變形機(jī)制，主要是由于親水性礦物遇水膨脹。膨脹巖含有蒙脫石、高嶺土和伊利石等強(qiáng)親水粘土礦物，這幾類礦物由于其晶體結(jié)構(gòu)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(xì)作用吸水，使巖石體積膨脹。（2）應(yīng)力擴(kuò)容變形機(jī)制，軟巖在應(yīng)力的作用下，巖體發(fā)生破壞變形，微裂活迅速加劇，形成拉伸破壞和剪切面而導(dǎo)制的體積膨脹。變形機(jī)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(kuò)脹。工程偏應(yīng)力即本書中的礦山壓力是應(yīng)力擴(kuò)容變形中不可忽視的力源。（3）結(jié)構(gòu)變形機(jī)制，變形機(jī)制與鬧室結(jié)構(gòu)和巖體結(jié)構(gòu)匝的組合特征有關(guān)。結(jié)構(gòu)面的成圍類型.結(jié)構(gòu)四的結(jié)合特征，結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)，結(jié)構(gòu)面相對十閑空的空間分布規(guī)律及它制約F形成的巖體結(jié)構(gòu)控制著軟巖變形、破壞規(guī)律。27、 簡述綜放工作面礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律1.與單一煤層開采相比，在頂板及煤層條件、力學(xué)性質(zhì)相同的條件下綜放開采的支撐力分布范圍大，峰值點前移。2.工作面支架載荷不大，周期來壓不明顯，初次來呀強(qiáng)度不大。3.工作面煤壁及端面頂板維護(hù)重要。4.工作面端頭壓力和兩端平巷壓力不大。5.支架前柱工作阻力大于后柱28、 綜放開采支架的合理工作阻力是如何確定的估算法實測統(tǒng)計法29、 簡述煤沖擊傾向性的描述指標(biāo)煤層沖擊傾向性指標(biāo)是衡量煤巖沖擊傾向性大小小、小鑒別礦井沖擊地壓危害性的重要依據(jù)。國內(nèi)外學(xué)者已從煤巖體積蓄能量、破壞時間、變形和剛度等方面提出了多種沖擊傾向性評判指數(shù),據(jù)此提出相應(yīng)的判別指標(biāo)與方法。我國現(xiàn)行煤層沖擊傾向性指標(biāo)主要有彈性能指數(shù)、沖擊能指數(shù)、動態(tài)破壞時間和單軸抗壓強(qiáng)度。物理意義彈性能指數(shù)是煤層積累彈性能與塑性變形能之比。表示煤巖變形彈性能的大小反映出吸收施加能量的能力；沖擊能指數(shù)為峰值前積蓄的變形能與峰值后殘余變形能之比，表示煤巖破壞過程中剩余能量的大小，從能量方面揭示煤巖的沖擊傾向性;而動態(tài)破壞時間表示煤巖破壞經(jīng)歷的時間，從時間方面體現(xiàn)煤巖的沖擊傾向性的內(nèi)在規(guī)律。單軸抗壓強(qiáng)度是無圍壓巖樣在縱向壓力作用下出現(xiàn)壓縮破壞時單位面積上所承受的載荷，從強(qiáng)度方面揭示煤巖沖擊傾向性。本質(zhì)上,煤層沖擊傾向性應(yīng)該受到時間與能量的雙重影響30、 簡述沖擊礦壓防治措施的基本原理和主要方法？根據(jù)沖擊礦壓的成因和機(jī)理，發(fā)生沖擊礦壓必須具備兩個方面的條件：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)于構(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(xué)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，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(jìn)行采掘工程，應(yīng)力集中程度就可能降低。（2）推行無煤往開采，采空區(qū)盡量少留煤??；盡量