采礦08級《礦山壓力與巖層控制》試卷(A)

1、貴州大學(xué)2010-2011學(xué)年第二學(xué)期考試試卷 a礦山壓力與巖層控制答案及評分標(biāo)準(zhǔn)注意事項：1. 請考生按要求在試卷裝訂線內(nèi)填寫姓名、學(xué)號和年級專業(yè)。2. 請仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫答案。3. 不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內(nèi)填寫無關(guān)的內(nèi)容。4. 滿分100分，考試時間為120分鐘。題 號一二三四總 分統(tǒng)分人得 分得 分評分人一、填空題（共20分,每空1分）1.井巷工程開挖后，將在周邊形成 破裂區(qū) 、 塑性區(qū) 、 彈性區(qū) 、 原始應(yīng)力 四個區(qū)。2、綜采液壓支架額定工作阻力確定主要考慮的因素有： 老頂級別 、 底板類型 、 采高 。3. 礦山地下開采中，采空區(qū)的處理方法主

2、要有 全部垮落法 、 刀柱法（煤柱法） 、 充填法 、 頂板緩慢下沉法 。4.長壁工作面頂板壓力估算的方法主要有經(jīng)驗估算法 、 老頂結(jié)構(gòu)平衡關(guān)系估算法 、 威爾遜算法。5.原巖應(yīng)力包括 自重應(yīng)力 、 構(gòu)造應(yīng)力 。6. 直接頂分為四類，分別為不穩(wěn)定頂板 、中等穩(wěn)定頂板、 穩(wěn)定頂板、 非常穩(wěn)定頂板。得 分評分人二、名詞解釋（共20分,每小題4分）1.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。它通常由具有定穩(wěn)定性且易于隨工作面回柱放頂而垮落的頁巖、砂頁巖或粉砂巖等巖層組成。2.周期來壓：由老頂關(guān)鍵層斷裂引起的采場頂板周期性礦山壓力顯現(xiàn)。3. 關(guān)鍵層：在直接頂上方存在厚度不等

3、、強度不同的多層巖層，其中一層至數(shù)層厚硬巖層在采場上覆巖層活動中起主要的控制作用。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。4. 沖擊地壓：是指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。5.地質(zhì)軟巖：指的是強度低、孔隙度大、膠結(jié)程度差、受構(gòu)造面切割及風(fēng)化影響顯著或含有大量膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層的總和。得 分評分人三、簡答題（共30分,每小題6分）1. 請簡要敘述影響采場礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素有哪些？答：影響采

4、場礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素是采場圍巖性質(zhì)，此外以下因素對礦壓顯現(xiàn)有重要影響： （分）a、采高和控頂距；b、工作面推進速度；c、開采深度；d、煤層傾角的影響；（4分）2. 選擇煤層底板巖巷的位置時，主要應(yīng)考慮哪幾個因素，為什么？答：底板巷道與開采空間不在同一層面內(nèi)，它的位置參數(shù)是巷道與上部煤層之間的垂直距離z、巷道與上部煤體邊緣之間的水平距離x、煤柱的合理寬度b。 （3分）a、布置在已穩(wěn)定的采空區(qū)下方，在上部煤層回采空間形成的底板應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，巷道在整個服務(wù)期間內(nèi)，不受采動影響。 （1分）b、布置在保護煤柱下部。經(jīng)歷保護煤柱兩側(cè)回采工作面的超前采動影響，保護煤柱形成后，一直受保護煤柱支承壓力影響。

5、當(dāng)保護煤柱足夠?qū)捇蛘呦锏琅c保護煤柱的間距足夠大時，巷道可以避開采動影響，處于原巖應(yīng)力場內(nèi)。 （1分）c、布置在尚未開采的工作面下部。要經(jīng)歷上部采面跨采影響。 （1分）3. 直接頂與老頂?shù)姆€(wěn)定性對工作面支護有何影響？答：直接頂是回采工作空間直接維護的對象，直接頂?shù)姆€(wěn)定性直接影響工作面支護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頂性能，在煤層開采以后，不應(yīng)使頂板暴露面積過大，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；在采用液壓自移支架時，應(yīng)該用掩護性能較好的掩護式支架。直接頂?shù)姆€(wěn)定性較好時，對勾頂要求不嚴(yán)格，可以選用支撐式或

6、支撐掩護式支架。（3分）老頂?shù)姆€(wěn)定性對直接頂?shù)姆€(wěn)定性有著直接影響，而且對支架的支護強度、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，來壓強度較大，要求支架具有較大的支護強度，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。（分）對于特別堅硬的頂板，有時需要采用特殊的采空區(qū)處理方法，如采用刀柱支撐法或強制放頂法等等。由于頂扳的穩(wěn)定性不同，工作面的支護原理也應(yīng)有所不同，這樣才能更合效地維護好開采工作空間。 （1分）4. 什么叫“二次支護”？采區(qū)巷道可否應(yīng)用“二次支護”原理？答

7、：“二次支護”是根據(jù)“支架圍巖”相互作用及共同承載原理，巷道支護應(yīng)充分利用圍巖本身的自承能力，因此，開掘巷道后，應(yīng)在允許條件下隔一段時間支護，以使巷道釋放部分變形能，減輕支架荷載，但巷道變形不能過大。還要防止由于危巖冒落造成頂板事故，因此提出了“二次支護”的思想。即“第一次支護”的主要作用是及時限制和減少可能造成圍巖破壞的變形，防止危巖冒落，掘進頭臨時支護支好后不再撤除，保留下來與二次支護共同承載；二次支護則是在一次支護后施工，能量得到一定釋放，為了使圍巖穩(wěn)定，增加安全儲備，保證巷道長期安全使用的永久支護。（4分）采區(qū)巷道一般服務(wù)年限很短，沒有必要使用二次文護。由于回采巷道在它全部服務(wù)期限內(nèi)要

8、受到采動影響，因此在不同礦壓顯現(xiàn)帶，根據(jù)受載特征，要架設(shè)加強支柱、巷旁支護等。（分）5.采區(qū)上山布置主要考慮哪些因素？其礦壓顯現(xiàn)有何特點？ 答：（1）位于煤層內(nèi)用煤柱保護的上、下山。這種上、下山經(jīng)受一側(cè)采動影響及兩側(cè)采動影響，一側(cè)采動期間，應(yīng)力增高系數(shù)通常為23,受兩側(cè)采動影響，應(yīng)力增高系數(shù)為34.如果是兩側(cè)采空，應(yīng)力增高系數(shù)通常為35. （1分）（2）位于底板巖層或下部鄰近煤層內(nèi)，上方保留煤柱有要區(qū)上、下山，這種形式的上、下山通常將經(jīng)受一側(cè)或兩側(cè)采動影響，長期處于兩側(cè)采空空引起的疊加支承壓力區(qū)下。受采動力 影響的程度與煤層內(nèi)的上、下山的差別取決于巷道與上部開采煤層之間的垂距及圍巖性質(zhì)。（1分

9、）（3）位于底板巖層或下部鄰近煤層內(nèi)，上部工作面跨越上、下山回采（在上、下山附近跨采），不留煤柱。上、下山將受到兩側(cè)采動引起的支承壓力的影響。隨著上部煤柱的減小，支承壓力會急劇增加；跨采完成后，上、下山將位于應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)。（1分）（4）位于底板巖層或下部鄰近煤層內(nèi)，上部工作面跨越上、下山回采（在遠(yuǎn)離上、下山跨采），不留煤柱。這種布置方式中，上、下山只采到一側(cè)工作面跨采時引起的支承壓力的影響，應(yīng)力增高系數(shù)為34。（1分）從上(下)山受力狀態(tài)可以看出，用煤柱護巷時采區(qū)上(下)山長期位于回采引起的支承壓力區(qū)內(nèi)，護巷煤柱即使很寬，維護仍很困難；如為跨巷開采，上下山只受到跨采工作面前支承壓力的影響。（2

10、分） 得 分評分人四、綜合題（30分,每小題15分）1、根據(jù)下圖所示煤層和支承壓力分布情況，分析如何確定合理的送巷位置和時間。答：此時煤體處于塑性破壞狀態(tài)，支承壓力出現(xiàn)了內(nèi)外應(yīng)力場，此條件下合理的送巷時間分析如下： （5分） （10分）2、有一緩斜煤層，其頂板由四層巖層組成，各巖層物理參數(shù)見下表，如采用刀柱法管理采空區(qū)，刀柱間距應(yīng)該是多少？巖層物理參數(shù)巖層容重（kn/m）層厚h（m）彈性模量ei（mp）對水平形心軸的慣性矩（m4）抗拉強度rt22.64.02.45×1045.333.224.52.71.1×1041.640.425.52.01.5×1040.671.124.55.52.3×10413.866.6計算公式提示：解：根據(jù)題意，首先計算作用在第1層巖層上的載荷q，第1層巖層本身的載荷q為：qihi22.6×4.090.4kpa（1分）考慮第2層巖層對第1層巖層的作用，則有：（3分）考慮第3層巖層對第1層巖層的作用，則有：（3分）計算到