礦山壓力與巖層控制模擬試題及答案.

1、.一、名詞解釋：（每題2分，共20分）1、礦山壓力 2、巖石的孔隙度 3、泊松比 4、流變 5、蠕變 6、原巖應(yīng)力 7、支承壓力 8、回采工作面 9、初次來壓 10、砌體梁二、填空題：（每空1分，共10分）1、根據(jù)回采工作面前后的應(yīng)力分布情況，可將工作面前后劃分為減壓區(qū)、 和 。2、根據(jù)破斷的程度，回采工作面上覆巖層可分為 和 。3、采空區(qū)處理方法有煤柱支撐法， ， 和 。4、直接頂?shù)耐暾潭热Q于 ， 。5、初撐力是指 。三、簡(jiǎn)答題：（8題任選6題，每題5分，共30分）1、對(duì)原巖應(yīng)力狀態(tài)有哪幾種假說？2、巖石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？3、煤層開采后，上覆巖層按破壞方式可以分為哪幾個(gè)

2、區(qū)？4、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷那幾個(gè)階段？5、影響回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素有哪些？6、簡(jiǎn)述回采工作面支架與圍巖關(guān)系的特點(diǎn)。7、簡(jiǎn)述采區(qū)巷道支護(hù)的主要形式。8、什么叫煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象？四、計(jì)算題（每題5分，共10分）1、某回采工作面煤層采高m2.5m，直接頂為粘土頁巖，其總厚度h8m，直接頂?shù)钠扑榕蛎浵禂?shù)Kp1.4，試問煤層開采后，破碎的直接頂巖石能否充滿采空區(qū)？2、某礦取頁巖巖樣3塊，作成直徑，長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)試件3塊，分別做的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，施加的最大載荷相應(yīng)為，求頁巖的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。五、論述題：（4題任選3題，每題10分，共30分）1、畫出巖體的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)糖€，并簡(jiǎn)述該過程。2、莫爾

3、強(qiáng)度理論和格里菲斯強(qiáng)度理論提出的基本思想是什么？它們本質(zhì)上有什么區(qū)別？3、敘述采區(qū)巷道變形與破壞的影響因素。4、簡(jiǎn)述減壓區(qū)的形成及其實(shí)際意義？一、名詞解釋：（每題2分，共20分）礦山壓力 泊松比 流變 原巖應(yīng)力 直接頂 周期來壓 砌體梁 原生裂隙 載荷集度 碎脹性二、填空題：（每空1分，共10分）1、根據(jù)破斷的程度，回采工作面上覆巖層可分為 和 。2、直接頂?shù)耐暾潭热Q于 ， 。3、節(jié)理裂隙分為 ， ， 。4、蠕變變形曲線可分為 和 兩類。5、工作面頂板下沉量與采高及控頂距的大小成 關(guān)系。三、簡(jiǎn)答題：（8題任選6題，每題5分，共30分）1、影響巖石強(qiáng)度的因素有哪些？2、什么是原巖應(yīng)力狀態(tài)？3

4、、簡(jiǎn)述煤層開采后，上覆巖層的破壞方式。4、直接頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)工作面的支護(hù)原理有何影響？5、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷那幾個(gè)階段？6、簡(jiǎn)述回采工作面支架與圍巖關(guān)系的特點(diǎn)。7、簡(jiǎn)述采區(qū)巷道支護(hù)的主要形式。8、巷道卸壓方法目前應(yīng)用的有哪幾種？四、計(jì)算題：（每題5分，共10分）1、某回采工作面頂板的最大控頂距為，根據(jù)實(shí)測(cè)得到在最大控頂距處的頂板下沉量為，若將最大控頂距縮小到，在最大控頂距處的頂板下沉量是多少？2、有一緩斜煤層，其頂板由四巖層組成，各巖層的數(shù)據(jù)如下表，如采用刀柱法處理采空區(qū)，刀柱間的距離應(yīng)該是多少？巖層數(shù)據(jù)表巖層容重層厚彈性模量抗拉強(qiáng)度122.64.0224.52.7325.52.042

5、4.53.5五、論述題：（4題任選3題，每題10分，共30分）1、什么是圍巖的極限平衡？極限平衡區(qū)范圍的大小與哪些因素有關(guān)？2、敘述采區(qū)巷道變形與破壞的影響因素。3、巖石結(jié)構(gòu)與巖石構(gòu)造得異同是什么？4、試說明礦山壓力和礦山壓力顯現(xiàn)的關(guān)系。一、名詞解釋：（每題2分，共20分）巖石的孔隙性 泊松比 蠕變 構(gòu)造應(yīng)力 回采工作面 周期來壓 砌體梁 構(gòu)造裂隙 載荷集度 碎脹性二、填空題：（每空1分，共10分）1、采空區(qū)處理方法有煤柱支撐法， ， 和全部垮落法。2、節(jié)理裂隙分為 ， ，壓裂裂隙。3、巖石的破壞機(jī)理有 和 兩種。4、適合于巖石的兩種強(qiáng)度理論是 和 。5、減輕采區(qū)巷道受壓的重要措施包括：使巷道

6、處于低壓區(qū) ， ， 。三、簡(jiǎn)答題：（8題任選6題，每題5分，共30分）1、巖石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？2、簡(jiǎn)述有關(guān)回采工作面上覆巖層結(jié)構(gòu)的假說。3、老頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)工作面的支護(hù)原理有何影響？4、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷那幾個(gè)階段？5、影響回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素有哪些？6、支架選型的基本原則是什么？7、回采工作面礦壓現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的目的是什么？8、周期來壓的主要表現(xiàn)形式？四、計(jì)算題：（每題5分，共10分）1、某回采工作面頂板的最大控頂距為，根據(jù)實(shí)測(cè)得到在最大控頂距處的頂板下沉量為，若將最大控頂距縮小到，在最大控頂距處的頂板下沉量是多少？2、某工作面使用單體液壓支架，每根支柱的額

7、定工作阻力為/根，頂板的最大控頂距為，支柱為四排控頂，柱距為，求單體液壓支架對(duì)頂板能夠提供的最大支護(hù)強(qiáng)度是多少？五、論述題：（4題任選3題，每題10分，共30分）1、畫出巖體的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)糖€，并簡(jiǎn)述該過程。2、敘述采區(qū)巷道變形與破壞的影響因素。3、試分析采場(chǎng)上覆巖層所形成的裂隙體梁的失穩(wěn)條件。4、試說明礦山壓力和礦山壓力顯現(xiàn)的關(guān)系。一、名詞解釋：（每題2分，共20分）礦山壓力 巖石的孔隙比 流變 自重應(yīng)力 支承壓力老頂 周期來壓 砌體梁 壓裂裂隙 載荷集度二、填空題：（每空1分，共10分）1、根據(jù)破斷的程度，回采工作面上覆巖層可分為 和 。2、直接頂?shù)耐暾潭热Q于 ， 。3、蠕變變形曲線可

8、分為 和 兩類。4、采區(qū)巷道的主要支護(hù)形式有基本支護(hù)，加強(qiáng)支護(hù)， 和 。5、無煤柱護(hù)巷的基本方式有 和 。三、簡(jiǎn)答題：（8題任選6題，每題5分，共30分）1、 對(duì)原巖應(yīng)力狀態(tài)有哪幾種假說？2、影響巖石強(qiáng)度的因素有哪些？3、老頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)工作面的支護(hù)原理有何影響？4、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷那幾個(gè)階段？5、簡(jiǎn)述采區(qū)巷道支護(hù)的主要形式。6、什么叫煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象？7、分層開采時(shí)，下分層與上分層相比礦壓顯現(xiàn)有什么特點(diǎn)？8、衡量礦山壓力顯現(xiàn)程度的指標(biāo)有哪些？四、計(jì)算題：（每題5分，共10分）1、有一緩斜煤層，其頂板由四巖層組成，各巖層的數(shù)據(jù)如下表，如采用刀柱法處理采空區(qū)，刀柱間的距離應(yīng)該是多少？巖層數(shù)

9、據(jù)表巖層容重層厚彈性模量抗拉強(qiáng)度122.64.0224.52.7325.52.0424.53.52、有某石灰?guī)r做抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。而該巖石在做三向抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)側(cè)壓時(shí)，求側(cè)壓力時(shí)其三向抗壓強(qiáng)度是多少？五、論述題：（4題任選3題，每題10分，共30分）1、什么是圍巖的極限平衡？極限平衡區(qū)范圍的大小與哪些因素有關(guān)？2、巖石結(jié)構(gòu)與巖石構(gòu)造得異同是什么？3、簡(jiǎn)述減壓區(qū)的形成及其實(shí)際意義？4、試分析采場(chǎng)上覆巖層所形成的裂隙體梁的失穩(wěn)條件。一、名詞解釋：（每題2分，共20分）巖石的孔隙比 蠕變 原巖應(yīng)力 支承壓力 直接頂 初次來壓步距 砌體梁 原生裂隙 載荷集度 碎脹性 二、填空題：（每空

10、1分，共10分）1、采空區(qū)處理方法有煤柱支撐法， ， 和 。2、節(jié)理裂隙分為 ， ， 。3、動(dòng)壓現(xiàn)象的一般成因和機(jī)理，可歸納為三種形式，即 ， 和煤與瓦斯突出。4、頂板下沉量是指活柱下縮量、頂梁的壓縮量及 的總和。5、二次支護(hù)是指 。三、簡(jiǎn)答題：（8題任選6題，每題5分，共30分）1、簡(jiǎn)述煤層開采后，上覆巖層的破壞方式。2、直接頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)工作面的支護(hù)原理有何影響？3、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷那幾個(gè)階段？4、巷道卸壓方法目前應(yīng)用的有哪幾種？5、沖擊礦壓防治措施的基本原理。6、掘進(jìn)工作面現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的目的是什么？7、周期來壓的主要表現(xiàn)形式？8、工作面支架必須具備的特性是什么？四、計(jì)算題：（每題5

11、分，共10分）1、試計(jì)算只考慮自重應(yīng)力的情況下，賦存在600m深處原巖體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力值，設(shè)上部巖層的平均容重為24.5kN/m3，泊松比為=0.2。2、某礦取頁巖巖樣3塊，作成直徑，長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)試件3塊，分別做的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，施加的最大載荷相應(yīng)為，求頁巖的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。五、論述題：（4題任選3題，每題10分，共30分）1、什么是圍巖的極限平衡？極限平衡區(qū)范圍的大小與哪些因素有關(guān)？2、莫爾強(qiáng)度理論和格里菲斯強(qiáng)度理論提出的基本思想是什么？它們本質(zhì)上有什么區(qū)別？3、液壓支架可分為哪幾類？各適用于什么條件？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？4、簡(jiǎn)述減壓區(qū)的形成及其實(shí)際意義？一、名詞解釋：（20）礦山壓力由于在地下煤巖中

12、進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤、巖體中和其中的支護(hù)物上所引起的力，就叫做礦山壓力。巖石的孔隙度巖石中各種孔洞、裂隙體積的總和與巖石總體積之比。泊松比巖石受單向壓縮載荷時(shí)，試件在軸向縮短的同時(shí)產(chǎn)生橫向膨脹，其橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值稱為泊松比。流變有些材料在開始出現(xiàn)塑性變形以后，常在應(yīng)力不變或應(yīng)力增加很小的情況下繼續(xù)產(chǎn)生變形，這種變形叫做流變。蠕變固體材料在不變載荷的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間的增長(zhǎng)而緩慢增加的現(xiàn)象稱為蠕變。原巖應(yīng)力天然存在于原巖而與任何認(rèn)為原因無關(guān)的應(yīng)力。支承壓力在巖體內(nèi)開掘巷道后，巷道兩側(cè)增加的切向應(yīng)力?；夭晒ぷ髅嬖诿簩踊虻V床的開采過程中，直接進(jìn)行采煤或采有用礦物

13、的工作空間。初次來壓由于老頂?shù)谝淮问Х€(wěn)而產(chǎn)生的工作面頂板來壓。砌體梁工作面上下兩區(qū)破斷的巖塊咬合形成的外表似梁，實(shí)質(zhì)是拱的平衡結(jié)構(gòu)。二、填空題：（10分）1、減壓區(qū) ， 增壓區(qū) ， 穩(wěn)壓區(qū) 。2、冒落帶 和 裂隙帶。3、緩慢下沉法，采空區(qū)充填法。4、巖層本身的力學(xué)性質(zhì)，直接頂巖層內(nèi)由各種原因造成的層理和裂隙的發(fā)育程度。5、支柱對(duì)頂板的主動(dòng)作用力 。三、簡(jiǎn)答題：（30分）1、對(duì)原巖應(yīng)力狀態(tài)有哪幾種假說？答：1、彈性假說，認(rèn)為巖體處于彈性狀態(tài)，其受力與變形的關(guān)系符合虎克定律，在垂直應(yīng)力作用下將在巖體中引起水平應(yīng)力的作用。2、靜水應(yīng)力狀態(tài)假說，認(rèn)為在地下深處的巖體由于長(zhǎng)期的地質(zhì)作用喝巖石的蠕變作用而

14、使巖體中的測(cè)向應(yīng)力和垂直應(yīng)力趨于相等。2、巖石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？答：巖石的孔隙性是指巖石中孔隙和裂隙的發(fā)育程度，表征它的指標(biāo)有兩種：孔隙度和孔隙比。可見孔隙度和孔隙比是反映孔隙性的指標(biāo)。孔隙度n是巖石中各種孔隙、裂隙體積的總和與巖石總體積之比；孔隙比e是巖石中各種孔隙、裂隙體積的總和與巖石內(nèi)固體部分實(shí)體積之比。顯然，孔隙度n和孔隙比e存在以下關(guān)系：。3、煤層開采后，上覆巖層按破壞方式可以分為哪幾個(gè)區(qū)？答：1、A區(qū)域，即煤壁支撐影響區(qū)，這個(gè) 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移動(dòng)，而垂直移動(dòng)甚小，有時(shí)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

15、個(gè)區(qū)域是在回采工作面推過以后的采空區(qū)上方。這個(gè)區(qū)的巖層移動(dòng)特點(diǎn)是：破斷巖層的垂直位移急劇增大，其下部巖層的垂直移動(dòng)速度大于上部巖層的垂直移動(dòng)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(shí)區(qū)。這個(gè)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(dòng)減緩，其下部巖層的垂直移動(dòng)速度小于上部巖層，因而使巖層時(shí)出現(xiàn)的層間空隙又重新閉合。4、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷那幾個(gè)階段？答：巷道掘進(jìn)階段，無采掘影響階段，采動(dòng)影響階段，采動(dòng)影響穩(wěn)定階段，二次采動(dòng)影響階段。5、影響回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素有哪些？答：采高與控頂距，工作面推進(jìn)速度，開采深度，煤層傾角。6、簡(jiǎn)述回采工作面支架與圍巖

16、關(guān)系的特點(diǎn)。答：支架圍巖是相互作用的一對(duì)力，支架受力的大小及其在回采工作面分布的規(guī)律與支架性能有關(guān)，支架結(jié)構(gòu)及尺寸對(duì)頂板壓力有一定影響。7、簡(jiǎn)述采區(qū)巷道支護(hù)的主要形式。答：1、基本支護(hù)，一般包括木支護(hù)和金屬支護(hù)，2、加強(qiáng)支護(hù)，主要為了抵抗采動(dòng)影響所造成的礦山壓力，3、巷旁支護(hù)，在沿空巷道靠采空區(qū)一側(cè)專門設(shè)置的人工建筑物，4、巷道圍巖加固，包括錨桿加固和化學(xué)加固。8、什么叫煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象？答：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(dòng)以及氣浪等明顯的動(dòng)力效應(yīng)，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象。四、計(jì)算題（10）1、答：

17、 8*1.4=10.2m，8+2.5=10.5m 不能充滿采空區(qū)。2、答：（1）求每塊試件破壞面上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力：據(jù)可得：據(jù)可得：（2）求巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角根據(jù)當(dāng)時(shí)，得：當(dāng)時(shí)，得：得：五、分析題：（30分）1、畫出巖體的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)糖€，并簡(jiǎn)述該過程。答：巖石的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)糖€，又稱全應(yīng)力應(yīng)變曲線，是在剛性實(shí)驗(yàn)機(jī)上得到的、反映巖石加載后變形和破壞全過程的實(shí)驗(yàn)曲線，如圖1-1，它與在一般普通的材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上得到的曲線不同，可以分為以下階段：1、OA段，為巖石的壓密階段，由于巖石內(nèi)部各種裂隙受壓閉合而形成；2、AB段，接近于直線，為線彈性階段，B點(diǎn)為彈性極限；3、BC段，為塑性階段，在這個(gè)階段

18、巖石內(nèi)部有微破裂發(fā)生，又稱為破裂發(fā)展階段，巖石到C點(diǎn)發(fā)生破壞，C點(diǎn)即為強(qiáng)度極限；4、CD段，巖石的破壞是一個(gè)漸進(jìn)的發(fā)展過程，即巖石在C點(diǎn)達(dá)到強(qiáng)度極限以后仍有一定的承載能力，在低于強(qiáng)度極限的壓力下應(yīng)變繼續(xù)擴(kuò)大，直到壓力降到某一較小值，巖石在D點(diǎn)達(dá)到完全破壞。這一段卸載曲線稱為后破壞曲線或峰后特性曲線。2、莫爾強(qiáng)度理論和格里菲斯強(qiáng)度理論提出的基本思想是什么？它們本質(zhì)上有什么區(qū)別？答：莫爾強(qiáng)度理論認(rèn)為，材料破壞主要使由于破壞面上的剪應(yīng)力達(dá)到一定限度，但此剪應(yīng)力還與破壞面上由于正應(yīng)力造成的摩擦阻力有關(guān)。也就是說，材料某一點(diǎn)發(fā)生破壞，不僅取決于該點(diǎn)的剪應(yīng)力，同時(shí)取決于正應(yīng)力，即沿某一面剪斷時(shí)剪應(yīng)力與正應(yīng)

19、力存在著一定的函數(shù)關(guān)系，。格離菲斯強(qiáng)度理論認(rèn)為，任何材料內(nèi)部都存在各種細(xì)微的裂縫，當(dāng)材料處于一定的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，在這些裂縫的端部便會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。如果主應(yīng)力為拉應(yīng)力，則在裂縫端部產(chǎn)生幾倍于主應(yīng)力的拉應(yīng)力；如果主應(yīng)力為壓應(yīng)力，在裂縫端部也產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)裂縫周圍拉應(yīng)力超過巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)由于裂縫的擴(kuò)展而造成巖石的破壞。莫爾強(qiáng)度理論的實(shí)質(zhì)是剪切破壞理論，而格里菲斯強(qiáng)度理論的實(shí)質(zhì)是脆性拉斷破壞理論，這就是它們實(shí)質(zhì)上的區(qū)別。3、敘述采區(qū)巷道變形與破壞的影響因素。答：（一）自然因素1、圍巖性質(zhì)及其構(gòu)造特性，2、巷道埋藏深度，3、煤層傾角、4、地質(zhì)構(gòu)造因素、5、水的影響、6、時(shí)間因素的影響。（二）巷道斷

20、面形狀和大小1、回采工作狀況，如巷道是處于一側(cè)還是二側(cè)受采動(dòng)影響，是受一次還是多次采動(dòng)影響，2、巷道的保護(hù)方法，3、巷道斷面的形狀與大小，巷道掘進(jìn)方法、掘進(jìn)與回采工作面在時(shí)間、空間上的相互關(guān)系及巷道本身采用的支架類型、支護(hù)方式、支護(hù)參數(shù)等等。4、簡(jiǎn)述減壓區(qū)的形成及其實(shí)際意義？答：當(dāng)在巖體內(nèi)開掘了巷道或者回采工作面后，巷道或回采工作面周圍巖體中必然要產(chǎn)生應(yīng)力重新分布，在巷道兩側(cè)形成23倍原始應(yīng)力的集中應(yīng)力，再工作面前方煤壁上形成45倍以上原始英里的集中應(yīng)力。在這樣大的垂直應(yīng)力作用下巷道周圍巖體或工作面前煤壁必然產(chǎn)生破壞。從而使圍巖的支撐粒降低，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

21、向應(yīng)力狀態(tài)，其強(qiáng)度逐漸增加，直到某一半徑處巖體的強(qiáng)度等于或大于集中應(yīng)力時(shí)為止。這樣就在巷道或采場(chǎng)周圍的巖體中形成了減壓區(qū)。由于巷道或采場(chǎng)周圍巖體中存在減壓區(qū)，使巷道或采場(chǎng)內(nèi)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的維護(hù)這些開采空間，從而降低支架的支護(hù)費(fèi)用。一、名詞解釋：（20分）礦山壓力由于在地下煤巖中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤、巖體中和其中的支護(hù)物上所引起的力，就叫做礦山壓力。泊松比巖石受單向壓縮載荷時(shí)，試件在軸向縮短的同時(shí)產(chǎn)生橫向膨脹，其橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值稱為泊松比。流變有些材料在開始出現(xiàn)塑性變形以后，常在應(yīng)力不變或應(yīng)力增加很小的情況下繼續(xù)產(chǎn)生變

22、形，這種變形叫做流變。原巖應(yīng)力天然存在于原巖而與任何認(rèn)為原因無關(guān)的應(yīng)力。直接頂直接位于煤層上方的一層或幾層性質(zhì)相近的巖層。周期來壓由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象。砌體梁工作面上下兩區(qū)破斷的巖塊咬合形成的外表似梁，實(shí)質(zhì)是拱的平衡結(jié)構(gòu)。原生裂隙巖層在形成過程中由于溫度、礦物結(jié)晶及沉積的作用二形成的弱面。載荷集度在回采工作面頂板懸頂距范圍內(nèi)，單位面積頂板對(duì)支架的載荷稱為頂板的載荷集度。碎脹性巖石在破碎以后的體積比整體狀態(tài)下增大的性質(zhì)，稱為巖石的碎脹性。二、填空題：（10分）1、冒落帶， 裂隙帶。2、巖層本身的力學(xué)性質(zhì)，直接頂巖層內(nèi)由各種原因造成的層理和裂隙的發(fā)育程度。3、原生裂隙， 構(gòu)

23、造裂隙， 壓裂裂隙。4、穩(wěn)定蠕變， 不穩(wěn)定蠕變。5、正比。三、簡(jiǎn)答題：（30分）1、影響巖石強(qiáng)度的因素有哪些？答：巖石性質(zhì)，巖石的構(gòu)造特征，試件的幾何尺寸，巖石所處的物理狀態(tài)，加載速度，巖石的受載狀態(tài)等。2、什么是原巖應(yīng)力狀態(tài)？答：天然存在于原巖內(nèi)而與任何人為原因無關(guān)的應(yīng)力狀態(tài)，稱為原巖應(yīng)力狀態(tài)。 3、簡(jiǎn)述煤層開采后，上覆巖層的破壞方式。答：當(dāng)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(dòng)時(shí)受到相互牽制，巖層只是斷裂下沉而無翻轉(zhuǎn)，

24、通常將這個(gè)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，這一帶成為彎曲下沉帶。4、直接頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)工作面的支護(hù)原理有何影響？答：直接頂式回采工作空間直接維護(hù)的對(duì)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(duì)于不穩(wěn)定的直接頂要求支架有較好的護(hù)頂功能，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(duì)頂板的支護(hù)；在采用液壓自移支架時(shí)，應(yīng)選用掩護(hù)性能較好的掩護(hù)式支架。直接頂?shù)姆€(wěn)定性較好時(shí)，對(duì)勾頂要求并不嚴(yán)格，可以選用支撐式或支撐掩護(hù)式支架。5、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷那幾個(gè)階段？答：巷道掘進(jìn)

25、階段，無采掘影響階段，采動(dòng)影響階段，采動(dòng)影響穩(wěn)定階段，二次采動(dòng)影響階段。6、簡(jiǎn)述回采工作面支架與圍巖關(guān)系的特點(diǎn)。答：支架圍巖是相互作用的一對(duì)力，支架受力的大小及其在回采工作面分布的規(guī)律與支架性能有關(guān)，支架結(jié)構(gòu)及尺寸對(duì)頂板壓力有一定影響。7、簡(jiǎn)述采區(qū)巷道支護(hù)的主要形式。答：1、基本支護(hù)，一般包括木支護(hù)和金屬支護(hù)，2、加強(qiáng)支護(hù)，主要為了抵抗采動(dòng)影響所造成的礦山壓力，3、巷旁支護(hù)，在沿空巷道靠采空區(qū)一側(cè)專門設(shè)置的人工建筑物，4、巷道圍巖加固，包括錨桿加固和化學(xué)加固。8、巷道卸壓方法目前應(yīng)用的有哪幾種？答：（一）在巷道周圍形成槽孔，常用以下兩種方法：鉆孔卸壓和切槽卸壓。（二）在巷旁形成卸壓空間，主要方

26、法有：1、寬面掘巷卸壓，2、在巷旁留專門得卸壓空間。（三）大面積區(qū)域性卸載。四、計(jì)算題：（10分）1、某回采工作面頂板的最大控頂距為，根據(jù)實(shí)測(cè)得到在最大控頂距處的頂板下沉量為，若將最大控頂距縮小到，在最大控頂距處的頂板下沉量是多少？答：在一般情況下，回采工作面的頂板下沉量可用公式進(jìn)行計(jì)算。由于在同一個(gè)工作面只改變了控頂距，而頂板條件、煤層采高均相同，即和相同。所以，在兩種情況下頂板下沉量和工作面頂板的控頂距成正比，即：，得：代入數(shù)據(jù)可得最大控頂距為3的頂板下沉量：2、有一緩斜煤層，其頂板由四巖層組成，各巖層的數(shù)據(jù)如下表，如采用刀柱法處理采空區(qū)，刀柱間的距離應(yīng)該是多少？巖層數(shù)據(jù)表巖層容重層厚彈性

27、模量抗拉強(qiáng)度122.64.0224.52.7325.52.0424.53.5答：首先計(jì)算作用在第一巖層上的載荷集度值。第一巖層本身的載荷集度為：第二巖層對(duì)第一巖層的作用時(shí)，有：，代入數(shù)據(jù)得：第三巖層對(duì)第一層的作用時(shí)，有：第四巖層對(duì)第一層的作用時(shí)，有：由此可以看出第四層對(duì)第一層巖層的載荷已經(jīng)沒有影響，計(jì)算第一巖層的載荷只計(jì)算到即可，此時(shí)，。由于頂板巖層多數(shù)為脆性破壞，取安全系數(shù)，則刀柱間的距離應(yīng)為安全跨距，為：五、分析題：（30分）1、什么是圍巖的極限平衡？極限平衡區(qū)范圍的大小與哪些因素有關(guān)？答：在地下巖體中開掘巷道后，巷道周圍巖體就由原來的三軸受力狀態(tài)變?yōu)殡p軸或單軸受力狀態(tài)。一般巷道周邊的巖塊

28、是處于單軸壓縮狀態(tài)，巷道周邊巖塊在垂直應(yīng)力的作用下，就會(huì)發(fā)生破壞，隨著向巖體內(nèi)部發(fā)展，巖塊由單軸受壓或雙軸受壓逐漸變?yōu)槿S受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度也逐漸增加。在某一半徑為R的范圍內(nèi)巖塊的應(yīng)力圓和其強(qiáng)度包絡(luò)線相切，這一范圍內(nèi)的巖塊受力狀態(tài)叫做極限平衡狀態(tài)。巖體處于極限平衡狀態(tài)的區(qū)域叫極限平衡區(qū)。極限平衡區(qū)的大小主要與巷道距地表的深度、巷道尺寸及圍巖的力學(xué)性質(zhì)等因素有關(guān)。2、敘述采區(qū)巷道變形與破壞的影響因素。答：（一）自然因素1、圍巖性質(zhì)及其構(gòu)造特性，2、巷道埋藏深度，3、煤層傾角、4、地質(zhì)構(gòu)造因素、5、水的影響、6、時(shí)間因素的影響。（二）巷道斷面形狀和大小1、回采工作狀況，如巷道是處于一側(cè)還是二側(cè)受

29、采動(dòng)影響，是受一次還是多次采動(dòng)影響，2、巷道的保護(hù)方法，3、巷道斷面的形狀與大小，巷道掘進(jìn)方法、掘進(jìn)與回采工作面在時(shí)間、空間上的相互關(guān)系及巷道本身采用的支架類型、支護(hù)方式、支護(hù)參數(shù)等等。3、巖石結(jié)構(gòu)與巖石構(gòu)造得異同是什么？答：巖石的結(jié)構(gòu)是指決定巖石組織的各種特征的總和，如顆粒的大小、形狀、連結(jié)特征、膠結(jié)物類型、存在孔隙情況等；而巖石的構(gòu)造是指組成巖石的礦物顆粒之間、以及它與其它組成部分之間的排列方式和填充方式，如巖石可屬于整體構(gòu)造，多孔狀構(gòu)造和層狀構(gòu)造等。煤礦中遇到的巖石絕大多數(shù)是沉積巖，有較明顯的層理，屬層狀構(gòu)造。層狀構(gòu)造的特點(diǎn)是，巖石顆?；ハ嘟惶?，表現(xiàn)出層次疊置現(xiàn)象（層理）。9、試說明礦山

30、壓力和礦山壓力顯現(xiàn)的關(guān)系。答：礦山壓力和礦山壓力顯現(xiàn)是兩個(gè)不同的概念，兩者具有因果關(guān)系。后者是由前者引起的，沒有前者就沒有后者。有些礦山壓力顯現(xiàn)的大小直接由礦山壓力引起，如：巷道圍巖的變形和破壞，煤壁的壓酥和片幫等都隨礦山壓力的增大而變的更加強(qiáng)烈；而有的礦山壓力顯現(xiàn)雖然也是由礦山壓力引起的，但它們還要受其他因素的影響。如：工作面頂板下沉，支架上所承受的載荷等，它們并不隨礦山壓力的增大而成正比的增大。頂板下沉受工作面上覆巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律的制約，它和煤層的采高及工作面的控頂距成正比。支架上所承受載荷的大小與支架本身的特性及頂板下沉量的大小有關(guān)。從以上分析可以看出，礦山壓力大，礦山壓力顯現(xiàn)不一定強(qiáng)烈。一

31、、名詞解釋：（20分）巖石的孔隙性巖石中孔洞和裂隙的發(fā)育程度。泊松比巖石受單向壓縮載荷時(shí)，試件在軸向縮短的同時(shí)產(chǎn)生橫向膨脹，其橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值稱為泊松比。蠕變固體材料在不變載荷的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間的增長(zhǎng)而緩慢增加的現(xiàn)象稱為蠕變。構(gòu)造應(yīng)力由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而引起的應(yīng)力。回采工作面在煤層或礦床的開采過程中，直接進(jìn)行采煤或采有用礦物的工作空間。周期來壓由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象。砌體梁工作面上下兩區(qū)破斷的巖塊咬合形成的外表似梁，實(shí)質(zhì)是拱的平衡結(jié)構(gòu)。構(gòu)造裂隙巖層形成后，經(jīng)劇烈的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)而形成的弱面。載荷集度在回采工作面頂板懸頂距范圍內(nèi)，單位面積頂板對(duì)支架的載荷稱為頂板的載

32、荷集度。碎脹性巖石在破碎以后的體積比整體狀態(tài)下增大的性質(zhì)，稱為巖石的碎脹性。二、填空題：（10分）1、采空區(qū)處理方法有煤柱支撐法， 緩慢下沉法 ， 采空區(qū)充填法 和全部垮落法。2、節(jié)理裂隙分為 原生裂隙 ， 構(gòu)造裂隙 ，壓裂裂隙。3、巖石的破壞機(jī)理有 拉斷 和 剪切 兩種。4、適合于巖石的兩種強(qiáng)度理論是 莫爾理論 和 格里菲斯理論 。5、減輕采區(qū)巷道受壓的重要措施包括： 使巷道處于低壓區(qū) ， 將巷道布置在性質(zhì)良好的巖層中 ， 對(duì)巷道進(jìn)行卸壓 。三、簡(jiǎn)答題：（30分）1、巖石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？答：巖石的孔隙性是指巖石中孔隙和裂隙的發(fā)育程度，表征它的指標(biāo)有兩種：孔隙度和孔隙比。可

33、見孔隙度和孔隙比是反映孔隙性的指標(biāo)?？紫抖萵是巖石中各種孔隙、裂隙體積的總和與巖石總體積之比；孔隙比e是巖石中各種孔隙、裂隙體積的總和與巖石內(nèi)固體部分實(shí)體積之比。顯然，孔隙度n和孔隙比e存在以下關(guān)系：。2、簡(jiǎn)述有關(guān)回采工作面上覆巖層結(jié)構(gòu)的假說。（101）答：1、壓力拱假說，認(rèn)為在這兩個(gè)前后拱腳之間，無論在頂板或底板中都形成了一個(gè)減壓區(qū)，回采工作面的支架只承受壓力拱內(nèi)的巖石重量。2、懸梁假說，認(rèn)為頂板巖層是一種連續(xù)介質(zhì)，在靠近煤幫處頂板下沉量最小，表現(xiàn)的頂板壓力也小。3、預(yù)成裂隙假說，認(rèn)為由于開采的影響，回采工作面上覆巖層的連續(xù)性被破壞，從而成為非連續(xù)性。在回采工作面周圍存在著應(yīng)力降低區(qū)、應(yīng)力升

34、高區(qū)和采動(dòng)影響區(qū)。隨著工作面的推進(jìn)，三個(gè)區(qū)域同時(shí)響應(yīng)地向前移動(dòng)。4、鉸接巖塊假說，認(rèn)為如果直接頂巖層分層厚度小于采高，則在采空區(qū)形成冒落帶。鉸接巖塊間的平衡關(guān)系為三鉸拱式的平衡。3、老頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)工作面的支護(hù)原理有何影響？答：老頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)直接頂?shù)姆€(wěn)定性有著直接影響，而且對(duì)支架的支護(hù)強(qiáng)度、支架可縮量及采空區(qū)處理方法的選擇都有決定性作用和影響。堅(jiān)硬的老頂其周期來壓步距較長(zhǎng)，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(duì)于周期來壓比較強(qiáng)烈的頂板，其下沉量將會(huì)增大，所以，要求支架應(yīng)有較大的可縮性。4、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷那幾個(gè)階段？答：巷道掘

35、進(jìn)階段，無采掘影響階段，采動(dòng)影響階段，采動(dòng)影響穩(wěn)定階段，二次采動(dòng)影響階段。5、影響回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素有哪些？答：采高與控頂距，工作面推進(jìn)速度，開采深度，煤層傾角。6、支架選型的基本原則是什么？答：根據(jù)直接頂分類和老頂分類確定所選擇支架的類型，根據(jù)煤層的采高和頂板的類型確定支架對(duì)頂板的支護(hù)強(qiáng)度，再確定支架對(duì)頂板的工作阻力以及支架的最大、最小結(jié)構(gòu)高度，割據(jù)煤層瓦斯涌出量，核算支架類型。7、回采工作面礦壓現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的目的是什么？答：其目的在于掌握工作面老頂來壓顯現(xiàn)、步距和強(qiáng)度；分析回采空間支架與圍巖相互作用關(guān)系；為研制采煤機(jī)械和支護(hù)設(shè)備、合理的安排工序、合理的選擇采煤參數(shù)、支護(hù)方式和頂板

36、管理方法提出要求和提供科學(xué)依據(jù)。8、周期來壓的主要表現(xiàn)形式？答：頂板下沉速度急劇增加，頂板的下沉量變大；支柱所受的載荷普遍增加；有時(shí)還能引起煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺(tái)階下沉等。四、計(jì)算題：（10分）1、某回采工作面頂板的最大控頂距為，根據(jù)實(shí)測(cè)得到在最大控頂距處的頂板下沉量為，若將最大控頂距縮小到，在最大控頂距處的頂板下沉量是多少？答：在一般情況下，回采工作面的頂板下沉量可用公式進(jìn)行計(jì)算。由于在同一個(gè)工作面只改變了控頂距，而頂板條件、煤層采高均相同，即和相同。所以，在兩種情況下頂板下沉量和工作面頂板的控頂距成正比，即：，得：代入數(shù)據(jù)可得最大控頂距為3的頂板下沉量：2、某工作面使用單體液壓支架

37、，每根支柱的額定工作阻力為/根，頂板的最大控頂距為，支柱為四排控頂，柱距為，求單體液壓支架對(duì)頂板能夠提供的最大支護(hù)強(qiáng)度是多少？答：在控頂距范圍內(nèi)，四根單體液壓支柱可能提供的總支撐力為：。由于工作面各排支柱并不能全部達(dá)到額定工作阻力，根據(jù)實(shí)測(cè)其平均工作阻力只有額定工作阻力的6080%。在這種情況下，單體液壓支柱對(duì)頂板的支護(hù)強(qiáng)度為：五、分析題：（30分）1、畫出巖體的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)糖€，并簡(jiǎn)述該過程。答：巖石的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)糖€，又稱全應(yīng)力應(yīng)變曲線，是在剛性實(shí)驗(yàn)機(jī)上得到的、反映巖石加載后變形和破壞全過程的實(shí)驗(yàn)曲線，如圖1-1，它與在一般普通的材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上得到的曲線不同，可以分為以下階段：1、OA段，為

38、巖石的壓密階段，由于巖石內(nèi)部各種裂隙受壓閉合而形成；2、AB段，接近于直線，為線彈性階段，B點(diǎn)為彈性極限；3、BC段，為塑性階段，在這個(gè)階段巖石內(nèi)部有微破裂發(fā)生，又稱為破裂發(fā)展階段，巖石到C點(diǎn)發(fā)生破壞，C點(diǎn)即為強(qiáng)度極限；4、CD段，巖石的破壞是一個(gè)漸進(jìn)的發(fā)展過程，即巖石在C點(diǎn)達(dá)到強(qiáng)度極限以后仍有一定的承載能力，在低于強(qiáng)度極限的壓力下應(yīng)變繼續(xù)擴(kuò)大，直到壓力降到某一較小值，巖石在D點(diǎn)達(dá)到完全破壞。這一段卸載曲線稱為后破壞曲線或峰后特性曲線。2、敘述采區(qū)巷道變形與破壞的影響因素。答：（一）自然因素1、圍巖性質(zhì)及其構(gòu)造特性，2、巷道埋藏深度，3、煤層傾角、4、地質(zhì)構(gòu)造因素、5、水的影響、6、時(shí)間因素的

39、影響。（二）巷道斷面形狀和大小1、回采工作狀況，如巷道是處于一側(cè)還是二側(cè)受采動(dòng)影響，是受一次還是多次采動(dòng)影響，2、巷道的保護(hù)方法，3、巷道斷面的形狀與大小，巷道掘進(jìn)方法、掘進(jìn)與回采工作面在時(shí)間、空間上的相互關(guān)系及巷道本身采用的支架類型、支護(hù)方式、支護(hù)參數(shù)等等。3、試分析采場(chǎng)上覆巖層所形成的裂隙體梁的失穩(wěn)條件。（3-13）答：采場(chǎng)上覆巖層重形成的結(jié)構(gòu)就是上覆巖層的破斷巖塊間形成的“三鉸拱”式平衡，外形上好象是由裂隙體巖層形成的梁。裂隙提梁的失穩(wěn)就是巖塊間的“三鉸拱”式平衡遭到破壞所致。裂隙體梁的失穩(wěn)有兩種情況：一是變形失穩(wěn)，二是滑落失穩(wěn)。兩種失穩(wěn)都和巖塊間產(chǎn)生的水平推力的大小有關(guān)。當(dāng)巖塊間的水平

40、推力過大時(shí)，巖塊在向下回轉(zhuǎn)的過程中，其接觸處的應(yīng)力將超過巖塊的抗壓強(qiáng)度，從而使巖塊破壞，“三鉸拱”也因變形過大而破壞，致使裂隙體梁發(fā)生變形式穩(wěn)。當(dāng)巖塊間的水平推力過小時(shí)，巖塊間產(chǎn)生的摩擦力也很小，不能承受巖塊間的剪切力，則懸露巖塊就要產(chǎn)生滑落失穩(wěn)。4、試說明礦山壓力和礦山壓力顯現(xiàn)的關(guān)系。答：礦山壓力和礦山壓力顯現(xiàn)是兩個(gè)不同的概念，兩者具有因果關(guān)系。后者是由前者引起的，沒有前者就沒有后者。有些礦山壓力顯現(xiàn)的大小直接由礦山壓力引起，如：巷道圍巖的變形和破壞，煤壁的壓酥和片幫等都隨礦山壓力的增大而變的更加強(qiáng)烈；而有的礦山壓力顯現(xiàn)雖然也是由礦山壓力引起的，但它們還要受其他因素的影響。如：工作面頂板下沉

41、，支架上所承受的載荷等，它們并不隨礦山壓力的增大而成正比的增大。頂板下沉受工作面上覆巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律的制約，它和煤層的采高及工作面的控頂距成正比。支架上所承受載荷的大小與支架本身的特性及頂板下沉量的大小有關(guān)。從以上分析可以看出，礦山壓力大，礦山壓力顯現(xiàn)不一定強(qiáng)烈。1、 名詞解釋：（20分）礦山壓力由于在地下煤巖中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤、巖體中和其中的支護(hù)物上所引起的力，就叫做礦山壓力。巖石的孔隙比巖石中各種孔洞和裂隙體積的總和與巖石內(nèi)固體部分實(shí)體積之比。流變有些材料在開始出現(xiàn)塑性變形以后，常在應(yīng)力不變或應(yīng)力增加很小的情況下繼續(xù)產(chǎn)生變形，這種變形叫做流變。自重應(yīng)力由于巖體自重而

42、引起的應(yīng)力。支承壓力在巖體內(nèi)開掘巷道后，巷道兩側(cè)增加的切向應(yīng)力。老頂位于直接頂上方的厚而堅(jiān)硬的巖層。周期來壓由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象。砌體梁工作面上下兩區(qū)破斷的巖塊咬合形成的外表似梁，實(shí)質(zhì)是拱的平衡結(jié)構(gòu)。壓裂裂隙指在煤層開采時(shí)引起的破壞面。載荷集度在回采工作面頂板懸頂距范圍內(nèi)，單位面積頂板對(duì)支架的載荷稱為頂板的載荷集度。二、填空題：（10分）1、 根據(jù)破斷的程度，回采工作面上覆巖層可分為 冒落帶 和 裂隙帶 。（98）1、 直接頂?shù)耐暾潭热Q于 巖層本身的力學(xué)性質(zhì) ， 直接頂巖層內(nèi)由各種原因造成的層理和裂隙的發(fā)育程度 。1、 蠕變變形曲線可分為 穩(wěn)定蠕變 和 不穩(wěn)定蠕變

43、兩類。4、采區(qū)巷道的主要支護(hù)形式有基本支護(hù)，加強(qiáng)支護(hù)， 巷旁支護(hù) 和 巷道圍巖加固 。5、無煤柱護(hù)巷的基本方式有 沿空掘巷 和 沿空留巷 。三、簡(jiǎn)答題：（30分）1、對(duì)原巖應(yīng)力狀態(tài)有哪幾種假說？答：1、彈性假說，認(rèn)為巖體處于彈性狀態(tài)，其受力與變形的關(guān)系符合虎克定律，在垂直應(yīng)力作用下將在巖體中引起水平應(yīng)力的作用。2、靜水應(yīng)力狀態(tài)假說，認(rèn)為在地下深處的巖體由于長(zhǎng)期的地質(zhì)作用喝巖石的蠕變作用而使巖體中的測(cè)向應(yīng)力和垂直應(yīng)力趨于相等。2、影響巖石強(qiáng)度的因素有哪些？答：巖石性質(zhì)，巖石的構(gòu)造特征，試件的幾何尺寸，巖石所處的物理狀態(tài)，加載速度，巖石的受載狀態(tài)等。3、老頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)工作面的支護(hù)原理有何影響？答：

44、老頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)直接頂?shù)姆€(wěn)定性有著直接影響，而且對(duì)支架的支護(hù)強(qiáng)度、支架可縮量及采空區(qū)處理方法的選擇都有決定性作用和影響。堅(jiān)硬的老頂其周期來壓步距較長(zhǎng)，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(duì)于周期來壓比較強(qiáng)烈的頂板，其下沉量將會(huì)增大，所以，要求支架應(yīng)有較大的可縮性。4、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷那幾個(gè)階段？答：巷道掘進(jìn)階段，無采掘影響階段，采動(dòng)影響階段，采動(dòng)影響穩(wěn)定階段，二次采動(dòng)影響階段。5、簡(jiǎn)述采區(qū)巷道支護(hù)的主要形式。答：1、基本支護(hù)，一般包括木支護(hù)和金屬支護(hù)，2、加強(qiáng)支護(hù)，主要為了抵抗采動(dòng)影響所造成的礦山壓力，3、巷旁支護(hù)，在沿空巷道

45、靠采空區(qū)一側(cè)專門設(shè)置的人工建筑物，4、巷道圍巖加固，包括錨桿加固和化學(xué)加固。6、什么叫煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象？答：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(dòng)以及氣浪等明顯的動(dòng)力效應(yīng)，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象。7、分層開采時(shí)，下分層與上分層相比礦壓顯現(xiàn)有什么特點(diǎn)？答：老頂來壓步距小、強(qiáng)度低，支架載荷變小，頂板下沉量變大。8、衡量礦山壓力顯現(xiàn)程度的指標(biāo)有哪些？答：頂板下沉，頂板下沉速度，支柱變形預(yù)折損，頂板破碎情況，局部冒頂，工作面頂板沿煤壁切落，或稱大面積冒頂。四、計(jì)算題：（10分）1、有一緩斜煤層，其頂板由四巖層組成

46、，各巖層的數(shù)據(jù)如下表，如采用刀柱法處理采空區(qū)，刀柱間的距離應(yīng)該是多少？巖層數(shù)據(jù)表巖層容重層厚彈性模量抗拉強(qiáng)度122.64.0224.52.7325.52.0424.53.5答：首先計(jì)算作用在第一巖層上的載荷集度值。第一巖層本身的載荷集度為：第二巖層對(duì)第一巖層的作用時(shí)，有：，代入數(shù)據(jù)得：第三巖層對(duì)第一層的作用時(shí)，有：第四巖層對(duì)第一層的作用時(shí)，有：由此可以看出第四層對(duì)第一層巖層的載荷已經(jīng)沒有影響，計(jì)算第一巖層的載荷只計(jì)算到即可，此時(shí)，。由于頂板巖層多數(shù)為脆性破壞，取安全系數(shù)，則刀柱間的距離應(yīng)為安全跨距，為：2、有某石灰?guī)r做抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。而該巖石在做三向抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)側(cè)壓時(shí)，求側(cè)

47、壓力時(shí)其三向抗壓強(qiáng)度是多少？答：內(nèi)摩擦角當(dāng)側(cè)壓時(shí)根據(jù) 三向抗壓強(qiáng)度五、分析題：（30分）1、什么是圍巖的極限平衡？極限平衡區(qū)范圍的大小與哪些因素有關(guān)？答：在地下巖體中開掘巷道后，巷道周圍巖體就由原來的三軸受力狀態(tài)變?yōu)殡p軸或單軸受力狀態(tài)。一般巷道周邊的巖塊是處于單軸壓縮狀態(tài)，巷道周邊巖塊在垂直應(yīng)力的作用下，就會(huì)發(fā)生破壞，隨著向巖體內(nèi)部發(fā)展，巖塊由單軸受壓或雙軸受壓逐漸變?yōu)槿S受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度也逐漸增加。在某一半徑為R的范圍內(nèi)巖塊的應(yīng)力圓和其強(qiáng)度包絡(luò)線相切，這一范圍內(nèi)的巖塊受力狀態(tài)叫做極限平衡狀態(tài)。巖體處于極限平衡狀態(tài)的區(qū)域叫極限平衡區(qū)。極限平衡區(qū)的大小主要與巷道距地表的深度、巷道尺寸及圍巖的

48、力學(xué)性質(zhì)等因素有關(guān)。2、巖石結(jié)構(gòu)與巖石構(gòu)造得異同是什么？答：巖石的結(jié)構(gòu)是指決定巖石組織的各種特征的總和，如顆粒的大小、形狀、連結(jié)特征、膠結(jié)物類型、存在孔隙情況等；而巖石的構(gòu)造是指組成巖石的礦物顆粒之間、以及它與其它組成部分之間的排列方式和填充方式，如巖石可屬于整體構(gòu)造，多孔狀構(gòu)造和層狀構(gòu)造等。煤礦中遇到的巖石絕大多數(shù)是沉積巖，有較明顯的層理，屬層狀構(gòu)造。層狀構(gòu)造的特點(diǎn)是，巖石顆粒互相交替，表現(xiàn)出層次疊置現(xiàn)象（層理）。3、簡(jiǎn)述減壓區(qū)的形成及其實(shí)際意義？答：當(dāng)在巖體內(nèi)開掘了巷道或者回采工作面后，巷道或回采工作面周圍巖體中必然要產(chǎn)生應(yīng)力重新分布，在巷道兩側(cè)形成23倍原始應(yīng)力的集中應(yīng)力，再工作面前方煤

49、壁上形成45倍以上原始英里的集中應(yīng)力。在這樣大的垂直應(yīng)力作用下巷道周圍巖體或工作面前煤壁必然產(chǎn)生破壞。從而使圍巖的支撐粒降低，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)力狀態(tài)，其強(qiáng)度逐漸增加，直到某一半徑處巖體的強(qiáng)度等于或大于集中應(yīng)力時(shí)為止。這樣就在巷道或采場(chǎng)周圍的巖體中形成了減壓區(qū)。由于巷道或采場(chǎng)周圍巖體中存在減壓區(qū)，使巷道或采場(chǎng)內(nèi)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的維護(hù)這些開采空間，從而降低支架的支護(hù)費(fèi)用。4、試分析采場(chǎng)上覆巖層所形成的裂隙體梁的失穩(wěn)條件。（3-13）答：采場(chǎng)上覆巖層重形成的結(jié)構(gòu)就是上覆巖層的破斷巖塊間形成的“三鉸拱”式平衡，外形上好

50、象是由裂隙體巖層形成的梁。裂隙提梁的失穩(wěn)就是巖塊間的“三鉸拱”式平衡遭到破壞所致。裂隙體梁的失穩(wěn)有兩種情況：一是變形失穩(wěn)，二是滑落失穩(wěn)。兩種失穩(wěn)都和巖塊間產(chǎn)生的水平推力的大小有關(guān)。當(dāng)巖塊間的水平推力過大時(shí)，巖塊在向下回轉(zhuǎn)的過程中，其接觸處的應(yīng)力將超過巖塊的抗壓強(qiáng)度，從而使巖塊破壞，“三鉸拱”也因變形過大而破壞，致使裂隙體梁發(fā)生變形式穩(wěn)。當(dāng)巖塊間的水平推力過小時(shí)，巖塊間產(chǎn)生的摩擦力也很小，不能承受巖塊間的剪切力，則懸露巖塊就要產(chǎn)生滑落失穩(wěn)。一、名詞解釋：（20分）巖石的孔隙比巖石中各種孔洞和裂隙體積的總和與巖石內(nèi)固體部分實(shí)體積之比。蠕變固體材料在不變載荷的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間的增長(zhǎng)而緩慢增加

51、的現(xiàn)象稱為蠕變。原巖應(yīng)力天然存在于原巖而與任何認(rèn)為原因無關(guān)的應(yīng)力。支承壓力在巖體內(nèi)開掘巷道后，巷道兩側(cè)增加的切向應(yīng)力。直接頂直接位于煤層上方的一層或幾層性質(zhì)相近的巖層。初次來壓步距由開切眼到初次來壓時(shí)工作面推進(jìn)的距離。砌體梁工作面上下兩區(qū)破斷的巖塊咬合形成的外表似梁，實(shí)質(zhì)是拱的平衡結(jié)構(gòu)。原生裂隙巖層在形成過程中由于溫度、礦物結(jié)晶及沉積的作用二形成的弱面。載荷集度在回采工作面頂板懸頂距范圍內(nèi)，單位面積頂板對(duì)支架的載荷稱為頂板的載荷集度。碎脹性巖石在破碎以后的體積比整體狀態(tài)下增大的性質(zhì)，稱為巖石的碎脹性。二、填空題：（10分）1、采空區(qū)處理方法有煤柱支撐法， 緩慢下沉法 ， 采空區(qū)充填法 和全部垮

52、落法。2、節(jié)理裂隙分為 原生裂隙 ， 構(gòu)造裂隙 ， 壓裂裂隙 。3、動(dòng)壓現(xiàn)象的一般成因和機(jī)理，可歸納為三種形式，即 沖擊礦壓 ， 頂板大面積來壓 和煤與瓦斯突出。4、頂板下沉量是指活柱下縮量、頂梁的壓縮量及 支柱插入頂、底板量 的總和。5、二次支護(hù)是指開掘巷道以后分先后二次（有時(shí)可三次或多次）對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)。三、簡(jiǎn)答題：（30分）1、簡(jiǎn)述煤層開采后，上覆巖層的破壞方式。答：當(dāng)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(dòng)時(shí)受到相互

53、牽制，巖層只是斷裂下沉而無翻轉(zhuǎn)，通常將這個(gè)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，這一帶成為彎曲下沉帶。2、直接頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)工作面的支護(hù)原理有何影響？答：直接頂式回采工作空間直接維護(hù)的對(duì)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(duì)于不穩(wěn)定的直接頂要求支架有較好的護(hù)頂功能，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(duì)頂板的支護(hù)；在采用液壓自移支架時(shí)，應(yīng)選用掩護(hù)性能較好的掩護(hù)式支架。直接頂?shù)姆€(wěn)定性較好時(shí)，對(duì)勾頂要求并不嚴(yán)格，可以選用支撐式或支撐掩護(hù)式支架。3、采區(qū)平道礦壓顯現(xiàn)沿走向要經(jīng)歷