礦山壓力與控制

礦山壓力與控制1、 礦山壓力：由于礦山開采活動(dòng)的影響，在巷道周圍巖體中形成的和作用在巷道支護(hù)物上的力定義為礦山壓力。在相關(guān)學(xué)科中也稱為二次應(yīng)力或工程擾動(dòng)力2、 礦山壓力顯現(xiàn)：由于礦山壓力作用使巷峒周圍巖體和支護(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)。3、 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，均叫做礦山壓力控制。4、 礦山壓力與巖層控制的研究方法：礦山壓力與巖層控制采用了理論研究，實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)等不同形式的研究方法。5、 巖石的孔隙性：巖石的孔隙性是巖石中孔洞和裂隙發(fā)育程度的指標(biāo)，常用孔隙度表示，有時(shí)也用孔隙比來(lái)表示。6、 巖石的碎脹性：巖石的碎脹性是指巖石破碎后的體積比破碎前的體積增大的性質(zhì)。7、 巖石的壓實(shí)性：巖石的壓實(shí)性是指巖石破碎后，在其自重和外加荷載作用下逐漸壓實(shí)使體積減小的性質(zhì)。8、 巖石的軟化性：巖石的軟化性是指巖石浸水后其強(qiáng)度降低的性質(zhì)。9、 巖石的吸水性：遇水不崩解的巖石在一定實(shí)驗(yàn)條件下吸入水分的性能稱為巖石的吸水性。10、 巖石的抗凍性：巖石的抗凍性是指巖石抵抗凍融破壞的能力。11、 巖石的蠕變特性：應(yīng)力不變條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。12、 巖石的受載狀態(tài)：三軸等壓抗壓強(qiáng)度＞三軸不等壓抗壓強(qiáng)度＞雙軸抗壓強(qiáng)度＞單軸抗壓強(qiáng)度〉抗剪強(qiáng)度〉抗彎強(qiáng)度〉單軸抗拉強(qiáng)度。13、 巖體結(jié)構(gòu)的類型整體結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu) 碎裂結(jié)構(gòu) 松散結(jié)構(gòu)14、 影響巖體強(qiáng)度的因素結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)面密度試件尺寸環(huán)境圍壓 空隙水壓15、 構(gòu)造應(yīng)力：是指由于地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在巖體中引起的應(yīng)力16、 構(gòu)造應(yīng)力的基本特點(diǎn)：一般情況下地殼運(yùn)動(dòng)以水平運(yùn)動(dòng)為主，構(gòu)造應(yīng)力主要是水平應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力分布不均勻，在地質(zhì)構(gòu)造變化比較劇烈的地區(qū)，最大應(yīng)力的大小和方向往往有很大的變化巖體中的構(gòu)造應(yīng)力具有明顯的方向性，最大水平應(yīng)力和最小水平應(yīng)力之值一般相差較大構(gòu)造應(yīng)力在堅(jiān)硬巖層中出現(xiàn)一般比較普遍，在軟巖中儲(chǔ)存構(gòu)造應(yīng)力很少17、 原巖應(yīng)力分布的基本規(guī)律：實(shí)測(cè)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)力的壁紙隨深度增加而減小最大水平應(yīng)力和最小水平應(yīng)力一般相差較大18、 1在雙向等壓應(yīng)力場(chǎng)中，圓孔周邊全處于壓縮應(yīng)力狀態(tài)2應(yīng)力大小與彈性常數(shù)E，u無(wú)關(guān)3ot,or的分布和角度無(wú)關(guān)19、 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)力增高部分稱為支撐壓力。20、 壓力拱假說(shuō)：在回采工作空間上方，由于巖層自然平衡的結(jié)果形成了一個(gè)“壓力拱”，拱的一個(gè)支撐點(diǎn)是在工作面前方煤體內(nèi)，形成前拱腳a，而另一個(gè)支撐點(diǎn)是在采空區(qū)內(nèi)已垮落的矸石上或采空區(qū)的充填體上，形成了后拱腳b。22、 老頂?shù)某醮蝸?lái)壓：當(dāng)老頂懸露達(dá)到極限跨距時(shí)，老頂斷裂形成三鉸拱式的平衡，同時(shí)發(fā)生已破斷的巖塊回轉(zhuǎn)失穩(wěn)（變形失穩(wěn)），從而導(dǎo)致工作面頂板的急劇下沉，工作面支架呈現(xiàn)受力普遍加大現(xiàn)象，即成為老頂?shù)某醮蝸?lái)壓。23、 周期來(lái)壓：由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來(lái)壓現(xiàn)象稱之為工作面頂板的周期來(lái)壓?；卮穑阂唬悍謱娱_壓時(shí)的礦山壓力呈現(xiàn)？1、 老頂來(lái)壓布距、強(qiáng)度低。2、 支架載荷變小。3、 頂板下沉量變大。填空：一：直接頂按穩(wěn)定性分為三種狀態(tài)1、破碎的頂板。2、中等穩(wěn)定頂板。3、完整頂板。二：初次垮落布局Lo大于等于16?20m的頂板稱為穩(wěn)定頂板，把Lo小于等于8m的頂板稱為不穩(wěn)定頂板，對(duì)Lo等于9~15m之間的頂板則稱為中等穩(wěn)定頂板。24、 關(guān)鍵層：在直接頂上方存在厚度不等、強(qiáng)度不同的多層巖層。實(shí)踐表明，其中一層至數(shù)層厚硬巖層在采場(chǎng)上覆巖層活動(dòng)中起主要的控制作用。將對(duì)采場(chǎng)上覆巖層局部或直至地表的全部巖石活動(dòng)起控制作用的巖層稱為關(guān)鍵層。25、 關(guān)鍵層的特征：幾何特征，相對(duì)其他同類巖層單層厚度較厚巖性特征，相對(duì)其他巖層較為堅(jiān)硬，即彈性模量較大，強(qiáng)度較高變性特征，關(guān)鍵層下沉變形時(shí)，其上覆全部或局部巖層的下沉量同步協(xié)調(diào)破斷特征，關(guān)鍵層的破斷將導(dǎo)致全部或局部上覆巖層的同步破段，引起較大范圍內(nèi)的巖層移動(dòng)承載特征，關(guān)鍵層破斷前以“板”的結(jié)構(gòu)形式作為全部巖層或局部巖層的承載主體，破斷后則成為“砌體梁”結(jié)構(gòu)，繼續(xù)成為承載主體26、 巖層移動(dòng)：煤層采出后，采空區(qū)原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，引起應(yīng)力的重新分布，從而引起巖層的變形，破壞和移動(dòng)，并由下向上發(fā)展至地表引起地表的移動(dòng)，這一過(guò)程和現(xiàn)象稱為巖層移動(dòng)，又稱為開采淪陷。27、 充分采動(dòng)：當(dāng)采空區(qū)尺寸相當(dāng)大時(shí)，地表最大下沉值達(dá)到該地質(zhì)條件下應(yīng)有的最大值，此時(shí)的采動(dòng)稱為充分采動(dòng)。28、 非充分采動(dòng)：剛達(dá)到充分采動(dòng)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，稱為非充分采動(dòng)。29、 巖層移動(dòng)控制技術(shù)分類：(1)留設(shè)煤柱控制巖層移動(dòng)(2)充填開采控制巖層移動(dòng)(3)調(diào)整開采工藝及參數(shù)控制巖層移動(dòng)30、 構(gòu)造應(yīng)力：構(gòu)造應(yīng)力是由于地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在巖體中引起的應(yīng)力31、 水平應(yīng)力是影響巷道頂板冒落，地板鼓起，兩幫內(nèi)擠的主要因素32、 水平應(yīng)力是有巖層自重引起的，由巖層之間的摩擦力和黏聚力以及水平構(gòu)造應(yīng)力組成。33、 巷道圍巖變形量的構(gòu)成：包括巷道頂板下沉量，地板鼓起量，巷幫移近量，深部圍巖移近量以及巷道剩余斷面積等34、 巷道圍巖變形規(guī)律：巷道掘進(jìn)影響階段掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段采動(dòng)影響階段采動(dòng)影響穩(wěn)定階段二次采動(dòng)影響階段35、 圍巖壓力：由于圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)物上的擠壓力或坍塌巖石的重力，統(tǒng)稱為圍巖壓力。36、 圍巖壓力的分類：松動(dòng)圍巖壓力變形圍巖壓力膨脹圍巖壓力沖擊和撞擊圍巖壓力37、 影響圍巖壓力的主要因素：開采技術(shù)因素地質(zhì)因素38、 巷旁支護(hù)的作用：控制直接頂?shù)碾x層和及時(shí)切斷直接頂板，使垮落矸石在采空區(qū)內(nèi)填充支撐老頂，減少上覆巖層的彎曲下沉，減少巷內(nèi)支護(hù)所承受的載荷，保持巷道圍巖穩(wěn)定。39、 傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)有：木垛支護(hù)密集支柱支護(hù)矸石帶支護(hù)混凝土砌塊支護(hù)等方式40、 整體澆注巷旁充填技術(shù)：它具有增阻速度快，支撐能力大，密封性能好和機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)，使發(fā)展沿空留巷技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題得到了解決。41、 錨桿支護(hù)理論：懸吊理論組合梁理論組合拱理論最大水平應(yīng)力理論圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論42、 桁架錨桿的主要形式：?jiǎn)问借旒苠^桿復(fù)式桁架錨桿交叉桁架錨桿連續(xù)桁架錨桿43、 桁架錨桿支護(hù)原理：錨桿的錨固力和拉桿的預(yù)拉緊力，使頂板的“中性軸”下移，增加了頂板巖層的抗彎能力，減小了頂板內(nèi)部及其表面的張應(yīng)力。對(duì)于破碎頂板，桁架錨桿提供的水平壓力增大了沿巷道橫向一組裂隙的摩擦因數(shù)，提高了裂隙梁的“完整性”，有利于頂板梁的成拱作用。通過(guò)拉桿可以協(xié)調(diào)錨桿之間的受力變形，將同一拉桿的若干根錨桿構(gòu)成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)。另一方面，當(dāng)頂板彎曲變形和彎曲下沉?xí)r，拉桿和傾斜錨桿的共同作用使頂板內(nèi)部及其裂隙體中產(chǎn)生更大的擠壓應(yīng)力和摩擦力，減小甚至抵消巷道頂板中部可能產(chǎn)生的拉應(yīng)力，以阻止頂板的進(jìn)一步彎曲和下沉，使頂板更快趨于穩(wěn)定。44、 地質(zhì)軟巖：是指強(qiáng)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稱。45、 工程軟巖：是指在巷道工程力作用下，能產(chǎn)生顯著變形的工程巖體。巷道工程力是指用在巷道工程巖體上的力的總和。工程軟巖的定義揭示了軟巖的相對(duì)性實(shí)質(zhì)。46、 軟巖巷道圍巖變形的力學(xué)機(jī)制：膨脹變形機(jī)制應(yīng)力擴(kuò)容變形機(jī)制結(jié)構(gòu)變形機(jī)制47、 巷道底鼓的力學(xué)機(jī)制：物化膨脹形應(yīng)力擴(kuò)容形結(jié)構(gòu)變形型和復(fù)合型48、 巷道底鼓的影響因素：巖性狀態(tài)圍巖應(yīng)力狀態(tài)時(shí)間效應(yīng)軟巖物化性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)的相互影響49、 軟巖巷道底鼓的防治措施：起底底板防治水支護(hù)加固方法應(yīng)力控制方法聯(lián)合支護(hù)方法50、 巷道圍巖注漿加固機(jī)理：提高巖體強(qiáng)度形成承載結(jié)構(gòu)改善圍巖賦存環(huán)境51、 錨注支護(hù)原理：利用錨桿兼做注漿管，實(shí)現(xiàn)錨注一體化，是軟巖巷道支護(hù)一個(gè)新途徑。對(duì)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)，提高黏結(jié)力和內(nèi)摩擦角，封閉裂隙，顯著提高巖體強(qiáng)度。注漿加固為錨桿提供可靠的著力基礎(chǔ)，使錨桿對(duì)松碎圍巖的錨固作用得以發(fā)揮，進(jìn)一步提高巖體強(qiáng)度。52、 錨注支護(hù)類型外錨內(nèi)注式錨桿 內(nèi)錨外注式錨桿53、 影響頂煤冒放性的因素：煤體強(qiáng)度煤體裂隙分布的影響頂煤厚度夾矸影響54、 改善堅(jiān)硬頂煤冒放性的人工輔助措施：對(duì)于裂隙不發(fā)育的堅(jiān)硬厚煤層(f<3.5)，實(shí)施綜放開采時(shí)，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。 在產(chǎn)量較低的工作面，也可在支架間向頂煤鉆孔進(jìn)行爆破，破碎支架上方頂煤。采用注水軟化頂煤時(shí)，可在頂煤中開掘?qū)Ｓ米⑺┕は锏溃騼蓚?cè)頂煤中鉆進(jìn)注水鉆孔，也可利用工作面兩巷道施工注水鉆孔。55、 煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象：煤礦開采過(guò)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56、 動(dòng)壓現(xiàn)象的形式：沖擊礦壓，頂板大面積來(lái)壓和煤及瓦斯突出。57、 沖擊礦壓的特點(diǎn)：突發(fā)性瞬時(shí)震動(dòng)性巨大破壞性復(fù)雜性58、 沖擊礦壓分類：根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強(qiáng)度，沖擊礦壓可分為四類：1、彈射。2、礦震。3、弱沖擊。4、強(qiáng)沖擊。根據(jù)震級(jí)強(qiáng)度和考慮拋出的煤量，可將沖擊礦擊分為三級(jí)：1、輕微沖擊2、中等沖擊3、強(qiáng)烈沖擊。59、 沖擊礦壓可分為由采礦活動(dòng)引起的采礦沖擊礦壓和由構(gòu)造活動(dòng)引起的構(gòu)造型沖擊礦壓。60、 沖擊礦壓影響的原因分為自然地質(zhì)因素、開采技術(shù)條件和組織管理措施。61、 地質(zhì)條件對(duì)沖擊礦壓的影響：開采深度煤巖的力學(xué)特征頂板巖層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)地質(zhì)動(dòng)力因素62、 煤巖的力學(xué)特征：在一定的圍巖與壓力條件下，任何煤層中的巷道或采場(chǎng)均有可能發(fā)生沖擊礦壓煤的強(qiáng)度越高，引發(fā)沖擊礦壓所要求的應(yīng)力越小，反過(guò)來(lái)說(shuō)，煤的強(qiáng)度越小，要引發(fā)沖擊礦壓，就需要比硬煤高得多的應(yīng)力煤的沖擊傾向性事評(píng)價(jià)煤層沖擊性的特征參數(shù)之一⑷沖擊能量指數(shù)KE彈性能量指數(shù)WET動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間Dt63、 煤層的沖擊傾向分為強(qiáng)沖擊傾向弱沖擊傾向無(wú)沖擊傾向64、 開采技術(shù)對(duì)沖擊礦壓的影響：開采設(shè)計(jì)和開采順序 上覆煤層工作面停采線和煤柱的影響采空區(qū)的影響開采區(qū)域的影響65、 沖擊礦壓發(fā)生的機(jī)理：強(qiáng)度理論能量理論沖擊傾向理論66、 沖擊礦壓危險(xiǎn)性等級(jí)劃分：A無(wú)沖擊危險(xiǎn)。沖擊礦壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定綜合指數(shù)Wt<0.3B弱沖擊危險(xiǎn)。沖擊礦壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定綜合指數(shù)Wt=0.3---0.5C中等沖擊危險(xiǎn)。沖擊礦壓