礦山壓力與巖層控制習題答案.

1、礦山壓力與巖層控制習題答案一、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

2、護物上的力定義為礦山壓力。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。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(dǎo)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

3、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(fù)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，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

4、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(zāi)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

5、）。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(fù)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(fù)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

6、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)

7、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?。蛔畲笏街鲬?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

8、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)某醮螖嗔眩享斊茢鄮r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

9、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S1要小，厚度h較大，且S1要遠小于ho。3）巖按悶的斷裂角8要小于巖塊間的摩擦角屮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“st”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。

10、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，

11、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

12、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

13、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。io簡述我國緩傾煤層工作面頂板分類方案?類別1類不穩(wěn)龍頂板2類中等穩(wěn)龍頂板3類穩(wěn)逹頂板4類非常穩(wěn)左頂板lalb2a2b基本指標t=44t=88t=1212t=1818t=2828t=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，kpsrL老頂初次步距，m.N直

14、接頂充填系數(shù)，N=Hh.H直接頂厚度，mh煤層采高如老頂分級12lj4老頂來壓顯現(xiàn)不明顯明顯強烈非常強烈1分級指標P=895895P=975975P=10751075P114511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-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

15、程度上反映了支架與圍巖的相互作用關(guān)系。從PAL曲線可以得出一下結(jié)論：不同的頂板條件，PAL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。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

16、，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）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

17、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(dǎo)水裂縫帶”意指上覆巖層含水層位于“兩帶”范圍內(nèi)，將會導(dǎo)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

18、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)。4）煤層巷道支護與減少矸石排放技術(shù)。5）地下氣化技術(shù)。16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:一）留煤柱控制巖層移動1.部分開采2.留設(shè)保護煤柱。二）充填法控制巖層移動1.采空區(qū)充填（1）水力充填（2）干式充填（3）膠結(jié)充填。2.覆蓋離層區(qū)充填。三）調(diào)整開采工藝及參數(shù)控制巖層移動，

19、如限厚開采，協(xié)調(diào)開采，上行開采等。17簡述回采工作面前方支承壓力分區(qū)并分析其應(yīng)力狀態(tài)？分為應(yīng)力降低區(qū)，應(yīng)力增高區(qū)，應(yīng)力不變區(qū)。18采區(qū)平巷在其服務(wù)期內(nèi)沿走向的礦山規(guī)律有那些？采動影響帶的前影響壓力與后影響區(qū)內(nèi)礦壓顯現(xiàn)時間和機理有何不同？規(guī)律：采區(qū)巷道從開掘到報廢，經(jīng)歷采動造成的圍巖應(yīng)力重新發(fā)布過程，圍巖變形會持續(xù)增長和變化。圍巖變形經(jīng)歷五個階段：（1）巷道掘進影響階段（2）掘進影響穩(wěn)定階段（3）采動影響階段（4）采動影響穩(wěn)定階段（5）二次采動影響階段不同：巷道受上階段工作面的回采影響后，在回采引起的超前移動支承壓力作用的影響下，巷道圍巖壓力再次分布，塑性區(qū)顯著擴大，圍巖變形急劇增長。在工作面后

20、方附近，達到了最大值。遠離工作面后方，巷道圍巖變形速度逐漸衰減。巷道圍巖性質(zhì)、護巷煤柱寬度或巷旁支護方式、工作面頂板巖層結(jié)構(gòu)對該時期圍巖變形量影響很大。19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？沿空留巷上區(qū)段工作面采動時受力情況1. 巷道頂板的下沉，破壞必然受到采空區(qū)上覆巖層沉降總規(guī)律的制約。2. 上區(qū)段工作面采過后，沿空巷道經(jīng)歷老頂巖層從即將斷裂前的極限狀態(tài)到發(fā)生斷裂的失穩(wěn)，然后到回轉(zhuǎn)下沉采空區(qū)的過程。3.由于老頂?shù)膭×疫\動，引起沿空巷道煤幫和巷道支護體發(fā)生劇烈變形。沿空掘巷破壞了原有平衡，在巷道邊緣的煤體會出現(xiàn)新的破裂區(qū)，塑性，支承壓力向煤體深部移動。20. 跨巷回采卸壓

21、的基本原理煤層開采以后，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)力而遭受破壞；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)?？绮傻男Ч饕Q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。21. 如何根據(jù)錨桿對圍巖的約束方式定義錨桿錨固力？托錨力：托錨力包括安裝錨桿時，通過擰緊螺母產(chǎn)生的錨桿托板對圍巖的預(yù)緊力，水脹式管狀錨桿桿體縱向收縮，使托盤

22、對圍巖產(chǎn)生預(yù)緊力，以及錨桿托板阻止圍巖向巷道內(nèi)位移時，對圍巖施加的徑向支護力。粘錨力：粘結(jié)劑將圍巖與錨桿粘結(jié)成整體，由于圍巖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。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。22. 為什么說錨注支護是軟巖巷道支護的新途徑？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

23、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，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，顯著提高巖體的強度。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桿作用得以發(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。23簡述軟巖巷道變形力學機制。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、應(yīng)力擴容類型和結(jié)構(gòu)變形類型。膨脹變形機

24、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)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入水，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

25、下形成的巖體結(jié)構(gòu)控制著軟巖變形、破壞規(guī)律。24簡述沖擊礦壓防治措施的基本原理和主要方法？根據(jù)發(fā)生沖擊礦壓的成因和機理，防治措施的基本原理有兩方面,一是降低應(yīng)力（能量）的集中程度；二是改變煤巖體結(jié)構(gòu)的物理力學性能。主要方法吧：（1）合理的開拓布置和開采方式（2）開采解放層淺埋煤層。1、原巖應(yīng)力分布的基本特點（p44）：、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。、水平應(yīng)力與鉛直應(yīng)力的比值歲深度增加而減小。、最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力一般相差較大。2、分析采場上覆巖層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)條件（p86）：、結(jié)構(gòu)的滑落失穩(wěn)，剪切力大于咬合點處的摩擦力，此結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)滑落失穩(wěn)。即失穩(wěn)的與否取

26、決于老頂破斷巖塊的高長比,高長比較小，結(jié)構(gòu)抗滑落失穩(wěn)能力越大，一般情況下，失穩(wěn)巖塊的高長比要大于0.4-0.5。即巖塊長度要大于22.5倍的巖塊厚度；、結(jié)構(gòu)的變形失穩(wěn)，這是指在巖塊的回轉(zhuǎn)過程中，由于擠壓處局部應(yīng)力集中，致使該處進入塑性狀態(tài)，甚至局部受拉而使咬合處破壞造成巖塊回轉(zhuǎn)進一步加劇，從而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，當巖梁破斷后，巖塊互相咬合中間下沉量到達時，即形成巖塊結(jié)構(gòu)變形失穩(wěn)。3、加快工作面推進速度與改善頂板狀況的關(guān)系（pll5）：加快工作面推進速度只是縮短落煤與放頂兩個主要生產(chǎn)過程的時間間隔，能減少頂板下沉量，但同時也使頂板下沉速度加劇，只有在原先的工作面推進速度比較緩慢的條件下，加快工作面

27、推進速度，才會對工作面頂板狀況有所改變，當工作面推進速度提高到一定程度以后，頂板下沉量的變化將逐漸減小，并不能甩掉頂板壓力。4、開采深度對采場礦山壓力及其顯現(xiàn)的影響（pll5）：開采深度對巷道礦山壓力顯現(xiàn)的影響可能比較明顯，如在松軟巖層中開掘巷道，隨著深度的增加，巷道圍巖的“擠、壓、鼓”現(xiàn)象將更為嚴重。隨著深度增加，巷道圍巖的變形與支架上承受的壓力都將增加。巖層受重力而變形，它所積聚的能量與深度的平方成正比。因此，對有沖擊礦壓危險的礦井，隨著深度的增加，發(fā)生沖擊礦壓的次數(shù)與強度將顯著增加。但開采深度對采場頂板壓力大小的影響并不突出，因而對礦山壓力顯現(xiàn)的影響也不明顯，尤其是對頂板下沉量的影響。隨

28、著采深增加，支承壓力必然增加，從而導(dǎo)致煤壁片幫及底板鼓起的幾率增加，由此也可能導(dǎo)致支架載荷增加。5、在雙向等壓應(yīng)力場中圓孔周圍應(yīng)力分布的基本規(guī)律（p51）：在雙向等壓應(yīng)力場中，圓孔周邊全處于壓縮應(yīng)力狀態(tài)；應(yīng)力大小與彈性常數(shù)E、p無關(guān)；Ot、Or的分布和角度無關(guān)，皆為主應(yīng)力，即切向和徑向平面均為主平面；雙向等壓應(yīng)力場中孔周邊的切向應(yīng)力為最大應(yīng)力，與孔徑大小無關(guān)，Ot=2rH超過周邊圍巖的彈性極限時，圍巖進入塑性狀態(tài)；其他各點的應(yīng)力大小則與孔徑有關(guān)；在雙向等壓應(yīng)力場中圓孔周圍任意點的切向應(yīng)力與徑向應(yīng)力和為常數(shù)。6、采場上覆巖層活動規(guī)律假說的內(nèi)容及其特點(p67)：壓力拱假說，此假說是認為在回采工作

29、空間上方，由于巖層自然平衡結(jié)果而形成的一個“壓力拱”拱的一個支點在工作面前方煤體內(nèi)形成前腳拱，另一個支點在采空區(qū)垮落的矸石上形成后腳拱，隨工作面的推進，前后拱也將向前移動。優(yōu)點是對回采工作面前后的支承壓力及工作空間處于減壓范圍做出了解釋。缺點為主種假說簡單不能從數(shù)量上解釋礦壓問題，對松軟破碎頂板還適用，對堅硬頂板有一定的參考價值。懸臂梁假說，認為工作面和采空區(qū)上方頂板可視為梁，其優(yōu)點是可解釋工作面近煤壁處頂板下沉量支架載荷小，支承壓力及工作面出現(xiàn)周期來壓的現(xiàn)象。缺點是由于未查明開采后上覆巖層活動規(guī)律，利用懸臂梁計算頂板下沉量的支架載荷與實測數(shù)據(jù)相差較遠。鉸接巖塊假說，認為工作面上方巖層破壞可分

30、為垮落帶和其上的規(guī)則移動帶，工作面支架兩種不不同工作狀態(tài)，給定載荷狀態(tài)和給定變形狀態(tài)。些假說優(yōu)點是正確闡明了工作面上覆巖層的分布情況及其內(nèi)部力學關(guān)系可能開成的結(jié)構(gòu)。缺點是未能對鉸接巖塊間的平衡條件做做進一步探討。預(yù)成裂隙假說,些假認為在回采工作面周圍存在著應(yīng)力降低區(qū)、應(yīng)力增高區(qū)、采動影響區(qū)，這三個區(qū)隨工作面的推進，同時也向前移動，同時還認為支架應(yīng)有足夠的支撐力和工作阻力，應(yīng)及時地支撐住頂板巖層，使各層巖層之間保持緊密狀態(tài)阻止相對滑移,張裂與離層。7、支架一圍巖相互作用的基本狀態(tài)237）：當巷道頂板巖石與上覆巖層離層或脫落時，支架僅受到離層和脫落巖石自重壓力作用，支架這時處于給定載狀態(tài)。當巷道頂

31、板巖石與上覆巖層沒有離層或脫落時，支架的受載和壓縮變形將取決于上覆巖層的運動狀態(tài)。這種情況下只靠支架本身的支撐力無法阻止上覆巖層的運動，只有當上覆巖層下沉過程中受到采空區(qū)已冒落矸石或充填物阻擋時，支架的收縮變形才停止，這時支架處于給定變形狀態(tài)。8、初次來壓的特點（pl02）:工作面頂板急劇發(fā)生下沉；工作面直接頂破碎甚至產(chǎn)生臺階狀下沉；煤壁內(nèi)支承壓力增大，煤幫變形與塌落；老頂初次來壓較突然，工作面易出現(xiàn)事故；頂板出現(xiàn)斷裂聲，并有頂板掉渣現(xiàn)象，頂板產(chǎn)生裂隙。9、采場支架與圍巖關(guān)系特點（pl49）：支架和圍巖的關(guān)系實質(zhì)上就是要分析支架性能、結(jié)構(gòu)對支架受力及圍巖運動的影響，以及在各種圍巖狀態(tài)下支架呈現(xiàn)

32、什么反應(yīng)，從中分析支架應(yīng)具有的最合理的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。1、支架與圍巖是相互作用的一對力；2、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)。事實證明，剛性、急增阻性、微增阻性或恒阻性支架在工作面的受力是不一致的，恒阻式支架的受力比較均勻。3、支架結(jié)構(gòu)及尺寸對頂板壓力的影響。實際生產(chǎn)中證明，在支架架型選擇合適時，可以用最小的動作阻力維護好頂板。10、開采后引起的上覆巖層的破壞方式及分區(qū)（p70、182）：根據(jù)采空區(qū)覆巖移動破壞程度，分為“三帶”（1）跨落帶。破斷后的巖塊呈不規(guī)則跨落，排列也極不整齊，松散系數(shù)比較大，一般可達1.31.5。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

33、采的煤層相毗連，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)域即為裂縫帶。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)。跨落帶與裂隙帶合稱“兩帶”又稱為“導(dǎo)水裂縫帶”指上覆層含水層位于“兩帶”范圍內(nèi)，將會導(dǎo)致巖體水通過巖體破斷裂縫流入采空區(qū)和回采工作面。（3）彎曲帶。自裂縫帶頂界到地表的所有巖層稱為彎曲帶。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地、整體性地發(fā)生，在垂直剖面上，其上下各部分的下沉量很小。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)。

34、A區(qū)域（煤臂支撐影響區(qū)）：一般在回采工作面前方3040m處就開始變形。其特點是水平移動較為劇烈，但垂直移動甚微。甚至出現(xiàn)負位移。B區(qū)域（離層區(qū)）：回采工作推過鉆孔48m后，垂直位移急劇增加，各層位移越向上越緩慢，形成離層，易發(fā)生頂板事故。C區(qū)域（重新壓實區(qū)）：已斷裂的巖層重新受到已冒落矸石支撐時，鄰近煤層巖層的運動速度要緩于其上覆巖層，各巖層又進入互相壓合的過程。11、控制巖層移動的技術(shù)（p191）：巖層移動控制技術(shù)可分為三類：一、留煤柱控制巖層移1、部分開采。部分開采包括：條帶開采和房柱式開采條帶開采：是沿煤層的走向或傾向，將開采區(qū)劃分為若干個寬度相等或不相等的條帶，開采一條，保留一條，利用

35、留下的條帶煤柱支撐頂板，以減小地表沉陷的目的。條帶開采可劃分為走向條帶開采和傾向條帶開采。2、留設(shè)保護煤柱。二、充填法控制巖層移動1、采空區(qū)充填。充填開采就是用充填材料來充填己采空間，這相當于減小了煤層開采厚度，從而減少采空區(qū)上覆巖層的變形與破壞。2、覆巖離層區(qū)充填。覆巖離層區(qū)充填減沉的基本原理是利用巖移過程中覆巖內(nèi)形成的離層空洞，從鉆孔向離層空洞充填外來材料來支撐覆巖，從而減緩覆巖移動往地表的傳播。三、調(diào)整開采工藝及參數(shù)控制巖層，如限厚開采、協(xié)調(diào)開采、上行開采等。12、研究關(guān)鍵層的意義（p186）：實驗證明，巖層移動由下向上成組運動，巖層移動的動態(tài)過程受控于覆巖關(guān)鍵層的破斷運動；關(guān)鍵層理論進

36、一步表明覆巖層關(guān)鍵層不僅對地表動態(tài)下沉過程起控制作用還對地表移動曲線特性產(chǎn)生影響，地表下沉是關(guān)鍵層與覆土耦合作用的結(jié)果；關(guān)鍵層的變形破斷及其運動規(guī)律，在運動過程中與軟巖層間為相互耦合作用關(guān)系；為煤礦綠色開采技術(shù)提供了新的理論平臺。13、支掩式掩護支架的優(yōu)缺點：優(yōu)點：縮短了控頂距，減少了托梁與頂板之間反復(fù)支撐的次數(shù)，提高了支架對機道上方頂板的支撐力；在頂板局部冒頂情況下，可以考慮不勾頂;支架的結(jié)構(gòu)可以承受一定的水平推力，因而可以實現(xiàn)承載前移；擋矸性能良好，采空區(qū)矸石不能涌入回采工作面空間。缺點：支架空間小、通風斷面小、行人不方便，除此之外由于增加了掩護梁，支架重量有所增加。14、支架工作阻力與頂

37、板下沉量的關(guān)系（P-AL曲線）（p151）：頂板條件不同，曲線斜率不同，但都為近似雙曲線關(guān)系。支架的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低，但低于此值則影響極大。采場支架的工作阻力并不能改變上覆巖層的總體活動規(guī)律。事實上只能在工作阻力偏低的情況下，提高工作阻力才有可能對頂板下沉有顯著的影響。并未給出頂板下沉量與頂板完整情況的關(guān)系，事實上，各類巖層的允許下沉量也是不一樣的。15、簡述回采工作面周圍支承壓力分布規(guī)律（pl98）：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)亡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)四周形成文承壓力帶。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。