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[精品]矿压试题.doc

来源:意榕旅游网
1岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 2岩体具有非均质性、各向异性、非连续性等基本特征。 3自重应力场和构造应力场是原岩应力场的重要组成部分。

4根据支柱和顶梁的配合关系,可将回采工作面支架分为单体支架和液压支架。

5采用全部跨落发管理采空区情况下,根据采空区覆岩移动和破坏程度,可以分为跨落带、裂缝带和弯 曲下沉带

6受相邻区段回采影响的工作面回风巷围岩变形要经历的阶段有:巷道掘进影响阶段、掘进影响稳定阶 段、采动影响阶段、采动影响稳定阶段、二次采动影响阶段。

7按锚杆的锚固方式将锚杆划分为:机械式锚杆、粘结式锚杆和摩擦式锚杆。

8依据锚杆的锚固作用阶段将锚固力定义为:初锚力、工作锚固力、残余锚固力。 9软岩定义分为地质软岩和工程软岩。

10根据煤矿动压现象的成因和机理,可将它归纳为二种形式:冲击地压、顶板大面积来压和煤与瓦斯 突出。 11冲击地压发生的主要特点有:突发性、瞬时震动性、巨大破坏性和复杂性。

名词解释

1矿山压力;山于矿山开采活动的影响,在巷响周围岩体中形成的和作用在巷响支护物上的力。 2矿山压力显现;由于矿山压力作用使巷响周围岩体和支护物产生的种种力学现象。 3矿山压力控制;所有减轻,调节,改变和利用矿山压力作用的各种方法。

4原岩应力;存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力,也称为岩体初始应力,绝对应力和 地应力。

5直接顶;一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。 6老顶;通常把位于直接顶之上对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层。 7关键层;将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层。

8直接顶初次跨落;煤层开采后,将首先引起直接顶的垮落,回采工作面从开切眼开始向前推进,直接 顶悬露面积增大,当达到其极限垮距时开始垮落,直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。标 志是:直接顶跨落高度超过1-1.5米,范围超过全工作面长度的一半。

9工作面顶板周期来压;由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。

10软化临界载荷:岩石的蠕变试验表明,施加的载荷小于某一载荷水平时,岩石处于稳定变形状态, 蠕变曲线趋于某一变形值。施加的载荷大于该载荷水平时,岩石的应变不断增加,出现明显的塑性变形 加速现象,这一载荷水平称为软岩的软岩临界载荷。

11软化临界深度;对特定矿区,软化临界深度是客观存在的,当巷道埋深大于某一开采深度时,围岩 产生明显的塑性变形。当巷道埋深小于该开采深度时,巷道围岩不出现明显变形。

12冲击地压;聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放,在井巷发生爆炸性事故,产生的 动力将煤岩抛向巷道,同时发出强烈声响,造成煤岩体振动和煤岩体破坏,支架与设备损害,人员伤亡, 部分巷道垮落破坏等。

简答:

1、 试述原岩应力场的概念及主要组成部分

天然存在于原岩内而与人为因素无关的应力场称为原岩应力场,由地心引力引起的应力场称为自重应力 场。由于地质构造运动而引起的应力场,称为构造应力场。构造应力与岩体的特性(岩体中裂隙发育密 度与方向,岩体的弹性,塑性,粘性等)以及正在发生过程中的地质构造运动和历次构造运动所形成的 地质构造现象(断层,褶皱等)有密切关系,自重应力场与构造应力场是原岩应力场的重要组成部分。 2、 试述原岩应力分布的基本特点

a, 实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量; b, 水平应力普遍大于铅直应力;

c, 平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小; d, 最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大; e, 最大主应力和最小主应力随深度线性增长;

f, 地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场,它是时间和空间的函数。 3、 简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用

a, 影响碎胀系数Kp的重要因素是岩石破碎后块度的大小及其排列状态;

b, 若直接顶岩层的垮落厚度为Eh,则垮落后堆积的高度为Kp«Sho它与老顶之间可能留下的空隙小 为:A=£h+M-Kp«Eh=M-£h (Kp-1);

C,随着老顶初次断裂,老顶破断岩块的变形迫使直接顶变形而向支架方向加载荷,此时直接顶就不再 可能形成初次放顶时可能发生的离层状态。但是老顶破断岩块形成的变形失稳与滑落失稳将对直接顶的 稳定性

产生影响。 4、 试分析采场上覆岩层所形成的结构失稳条件

上覆岩层的岩体结构主要由坚硬岩层组成,软岩层只作为载荷,坚硬岩层断裂成岩后排列整齐并互相咬 合,这样就可以建立一个稳定的力学模型。根据力学计算,岩体结构的平衡条件为:①岩块间应有足够 的水平推力且不可过大;②岩块的下沉量S1要小,厚度h较大,且S1要远小于h;③岩块的断裂角。 要小于岩块间的摩擦角3;④岩块间的剪切力Q要小于岩块间的摩擦力,即岩体结构上作用的载荷不宜 过大。 5、 试分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系

从实测的“S—T”曲线中可以看出,加快工作面的推进速度实质上意味着减少了工作面的控顶时间,也 减少了时间因素对顶板下沉的影响,无疑可以减少顶板的下沉量,改善顶板维护状况。但是加快工作面 的推进速度却在一定的时间间隔内增加的工序的影响次数,即缩短了相邻两个工序的时间间隔。同时也 必然使顶板的下沉量加剧。当工作面推进速度加快到一定程度后,可能会出现前一工序影响的顶板下沉 还未稳定,后一工序的影响却已来到,这样会使工作面的顶板始终处于激烈活动的情况下。显然,这种 情况对顶板的维护是非常不利的。

在工作面推进速度很慢的情况下,加快工作面的推进速度,对于减小顶板的下沉量,改善顶板面维护状 况显然是有利的。但是,如果工作面的推进速度已提高到一定程度后,再提高工作面的推进速度不但不 能减小顶板的下沉量,反而会使顶板活动更加剧烈。从理论上来讲,用加快工作面推进速度的方法来减 小顶板下沉量,改善顶板维护状况是有一定限度的。因而,企图用加快工作面推进速度来甩掉矿上压力 的想法是不现实的。

在目前的实际生产中,工作面的推进速度远远没有达到不能再提高的地步。从矿上压力的观点出发,即 使是年产百万吨的采煤队,在提高工作面的推进速度以减小顶板的下沉量也还是可能的。 6、 试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响

煤层开采深度的增加意味着原岩应力的增加,原岩应力的增大直接影响开采后巷道和采场围岩体中支承 压力的大小,所以开采深度对矿山压力具有绝对的影响,开采深度愈大,采场的矿山压力也愈大。但对 矿山压力显现的影响则不尽相同。

有的矿山压力显现直接随开采深度的增加而增大,如煤壁的片帮,底板的鼓起,冲击地压等随着开采深 度的增加而变得明显和剧烈,而有的矿山压力显现和开采深度并无明显关系,如顶板的下沉和支架上所 承受的载荷并不随开采深度的增加而正比例的增大。因为顶板的下沉直接受裂隙带的岩层形成的大结构 和支架特性影响,并和煤层的采高,老顶及直接顶的力学性质及它们的厚度因素有关,支架上所承受的 载荷主要取决于顶板下沉特点和支架自身的性能,一般不随开采深度的增加而增大。 7、 试从支撑掩护式液压支架的结构特征及受力分析,简述其适用条件

支撑式。指在结构上没有掩护梁,对顶板的作用是支撑的支架成为支撑式支架。

掩护式。指在结构上有掩护梁,单排立柱连接掩护梁或直接支撑顶梁对顶板起支撑作用的支架。

支撑掩护式。指具有双排或多排立柱及掩护梁结构的支架,支柱大部或全部通过顶梁对顶板起支撑作 用,可能有部分支柱是通过掩护梁对顶板起作用。 8、 简述采场支架与围岩关系的特点

支架与围岩是相互作用的一对力,应相互适应,大小相等,且尽可能作用在一条直线上; 支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关;

支架结构及尺寸对顶板压力的影响。在支架架型选择合适时,可以用最小的工作阻力维护好顶板。在 支架参数中最主要的是确定工作阻力与可缩量。对围岩来说,主要是考虑在各种支架反力作用下的顶板 状态,由此引出评定围岩完整与否的质量标准问题。 9、 简单叙述回采工作面周围支撑压力分布状态

煤层开采以后,采空区上部岩层质量将向采空区周围新的支撑点转移,从而在采空区周围形成支承压 力带。工作面前方形成超前支撑压力,它随着工作面的推移进度面向前移动,称为移动性支承压力或临 时支撑压力。

工作面沿倾斜和仰斜方向及开切眼一切煤体上形成支撑压力,其在工作面采过一段时间后,不再发生 明显变化,称为固定支撑压力或残余支撑压力。

回采工作面推进一定距离后,采空区上覆岩层活动将趋于稳定。采空区内某些地带冒落砰石被逐渐压 空,使上部未冒落岩层在不同程度上重新得到支撑,因此,在距工作面一定距离的采空区内,也可能出 现较小的支撑压力,称为采空区支撑压力。

10. 如何根据锚杆对围岩的约束方式定义锚杆锚固力?

答:根据锚杆对围岩的约束力方式定义锚固力

(1)托锚力:托锚力包括安装锚杆时,通过拧紧螺母产生的锚杆托板对围岩的预紧力,水涨式管状 锚

杆杆体纵向收缩,使托盘对围岩产生预紧力,以及锚杆托板阻止围岩向巷道内位移时,对围岩施 加的径向支护力。

⑵粘锚力:粘结剂将围岩与锚杆粘结成整体,由于围岩深部与浅部变形的差异,锚杆通过粘结剂 对围岩施加粘结力来抑制围岩变形。粘结力就是锚杆杆体的轴力。摩擦锚固式锚杆通过杆体与围岩 之间的摩擦力对围岩施加锚固力来抑制围岩变形。

⑶切向锚固力:围岩的变形大多从围岩的弱面开始,在围压作用下围岩沿弱面滑动或张开。锚杆 体贯穿弱面,限制围岩沿弱面滑动或张开,这种限制力称为切向锚固力。 11. 简述冲击矿压防治措施的基本原理和主要方法?

答:基本原理:选择合理的开拓布置和开采方式;开采解放层。

合理的开拓布置和开采方式对于避免应力集中和叠加,防止冲击矿压关系极大。故合理的开拓布置 和开采方式是防治冲击矿压的根本性措施。

开采解放层是防治冲击矿压的有效和带有根本性的区域性防范措施。

一个煤层(或分层)先采,能使临近煤层得到一定时间的卸压。对于下部煤层,由于受到解放层开 采时的前、后支承压力产生的加载和卸载交替作用,在很大程度上改变了下部煤层的结构和层间岩石的 性质,特别是改变了它们的裂隙度和透气性,改变了煤岩结构和属性,释放了弹性能,消除或减缓了冲 击矿压危险。

冲击危险的解危措施主要有:卸压爆破、煤层注水、钻孔卸压和定向裂缝法等。 12. 简述大面积来压的机理、防治措施的基本机理和防治措施?

答:大面积来压的机理:在开采中难冒坚硬顶板虽然悬露面积很大,但在自重应力作用下,当弯曲应力 值超过其强度极限时,也必将出现断裂缝或使原生的细微裂隙扩展。一旦这些裂缝贯穿坚硬岩层时,则 发生断裂。此外,由于顶板大面积悬空,使采空空间形成扁平狭条孔,在煤柱上的顶板岩层内产生巨大 的切应力,也讲促使顶板被切断。厚层坚硬岩层断裂后,相互间是很难考咬合点的摩擦力维持平衡点的。 因此,一旦断裂必将冒落,从而产生冲击动压和暴风现象。

防治措施的基本机理:改变岩体的物理力学性能,以减小顶板悬露和冒落面积,以及减小顶板下落高度, 来降低空气排放速度。

防治措施:(1)、顶板高压注水(2)强制放顶(3)预防暴风措施

论述:

13. 采区平巷在其整个服务期内沿走向的矿压显现有哪些基本规律,采动影响带的前影响区和后影响区

内矿压显现的特点和机理有何不同?

答:矿压显现因巷道布置不同而不同①煤体一一煤体巷道服务期间内,围岩的变形同样经历巷道掘进影 响,掘进影响稳定和采动影响三个阶段。由于巷道在采面后方已经废弃,巷道仅经历采面前方采动影响, 围岩变形量比采动影响阶段全过程小的多,一般仅1/3左右。②煤体一煤柱或无煤柱巷道服务期间, 围岩的变形同样经历巷道掘进影响,掘进影响稳定和采动影响二个阶段。但是巷道整个服务期间内,始 终受相邻区段采空区残余支撑压力的影响,三个影响阶段的围岩变形均大于煤体一煤体巷道。巷道的 围岩变形量除了取决于开采深度,巷道围岩性质,工作面顶板结构和相邻区段采空区采动稳定程度外, 与沿空护巷方式及保护煤柱宽度密切相关。③煤体一煤柱或无煤柱巷道服务期间,围岩的变形将经历 全部的五个阶段,围岩变形量远大于无采动及一侧采动稳定后巷道。这类巷道的围岩变形量除了与开采 深度巷道围岩性质采动状况有关外,工作面顶板结构沿空护航方式和煤柱宽度都起决定性作用。不采用 煤柱保护巷道时,为沿空保留巷道。

14. 沿空留巷矿压显现的基本特征,与沿空掘巷矿压显现的主要区别?

答:沿空留巷是在上区段工作面采过后,通过加强支护或采用其他有效手段,将上区段工作面运输平巷 保留下来,供下区段工作面回采时作为回风平巷,保留巷道期间经历上区段工作面的采动影响、巷道顶 板的下沉、破坏必然受到采空区上覆岩层沉降总规律的制约。

基本特征:1、采面前20-40米处煤层上覆岩层开始运动,但下层速度很小,为岩层起始沉降期;2、在 工作面后方0-60m范围内,下沉量占最终下沉量的80%左右,称为岩层强烈沉降期;3、在工作面后方 约60米以外,规则移动带及上覆岩层沉降速度组建衰减;4、如果直接顶板冒落能够填满采空区,使老 顶处于平衡状态,采动期间沿空留巷的顶板下沉量与煤层采厚呈正比关系。

主要区别:沿空留巷与沿空掘巷最大的区别在于沿空留巷经历两次采动影响,并且留巷需要巷旁支护; 沿空留巷经历四个阶段而沿空掘巷没有。

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