礦山壓力與巖層控制部分答案資料

1、礦山壓力與巖層控制部分答案115 p16 巖石力學(xué) P522-15支承壓力與礦山壓力的區(qū)別。334-12. 試分析周期來壓的形成原因及表現(xiàn)形式。 形成原因： 隨著采煤工作面的推進，在基本頂初次來壓以后，裂隙帶形成的巖體結(jié)構(gòu)將始 終經(jīng)歷“穩(wěn)定失穩(wěn)再穩(wěn)定 ”的變化，這種變化將呈現(xiàn)周而復(fù)始的過程。由于巖 體結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，導(dǎo)致工作面頂板的來壓，這種來壓將隨著工作面的推進而周期 性地出現(xiàn)。因此，由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象稱之為工 作面頂板的周期來壓。表現(xiàn)形式：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；有時伴 隨煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺階下沉等現(xiàn)象。P128采

2、煤工作面支柱的特性有幾種？試比較其優(yōu)缺點？答：目前所使用的支柱的工作特性有三種。分別為：急增阻式、微增阻式、恒 阻式。從支柱工作阻力適應(yīng)頂板壓力的特點進行分析，顯然，恒阻性能的支柱較為有 利。恒阻式：支柱安裝后，很快達到工作阻力，隨支柱的下縮，工作阻力保持 不變。急增阻式性能比較差，可縮量小，初期支撐力低。微增阻式介于恒阻式 和急增阻式之間10P1251012、簡述采場支架與圍巖關(guān)系特點？ P149答：1、支架與圍巖時相互作用的一對力；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)；3、支架結(jié)構(gòu)及尺寸對頂板壓力的影響。6-11 簡述巖層移動引起的采動損害與煤巖綠色開采技術(shù)體系。 答

3、：巖層移動引起的采動損害是：（1）形成礦山壓力顯現(xiàn)；（ 2）形成采動裂隙；（ 3）巖層移動發(fā)展到地表引起地表沉陷 綠色開采技術(shù)研究主要針對煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等問題而 開展。綠色開采技術(shù)主要包括以下內(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、充填于條帶開采技術(shù)；（3）瓦斯抽放 形成 “煤與瓦斯共采 ”技術(shù)；（4）煤層巷道支護技術(shù)與減少矸石排放技術(shù)；（5）地下氣化技術(shù)。2 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 稱為關(guān)鍵層。關(guān)鍵層的特點：1 幾何特性，相對其他同類巖層單層厚度較厚。2 巖性特性，相對于其他巖層較堅

4、硬，即彈性模量大，強度較高。3 變形特性，關(guān)鍵層下沉變形時，其上覆全部或局部巖層下沉量同步協(xié)調(diào)。4 破斷特性，關(guān)鍵層的破斷將導(dǎo)致全部或局部上覆巖層的同步破斷， 引起較大范圍內(nèi)的巖層移動。5 承載特性，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。關(guān)鍵層的意義：關(guān)鍵層理論的提出實現(xiàn)了礦山壓力，巖層移動與地表沉陷、采 動煤巖體中水與瓦斯流動研究的有機統(tǒng)一，為更全面，深入地了解采動巖體活 動規(guī)律與采動損害現(xiàn)象奠定基礎(chǔ)，為煤礦綠色開采技術(shù)研究提供了新的理論平 臺。46 簡述控制巖層移動的技術(shù)？ 答：巖層移動控制技術(shù)可分為三類：（ 1）留設(shè)煤柱控

5、制巖層移動（ 2）充填法控制巖層移動 （3）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。 一、留煤柱控制巖層移動1、部分開采。部分開采包括： 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。條帶開采可劃為走向條帶開采和傾向條帶開采房柱式開采：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(dāng)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。礦山充填分為三種類 型：水力充填：以水為輸送介質(zhì)，利用自然壓頭和泵壓，從制備站

6、沿管道或與 管道相連的鉆孔，將河砂等水力充填材料輸送到采空區(qū)。干式充填：采用人 力、重力、機械式風(fēng)力等方式將砂石等干式充填材料運待充填采空區(qū)，開成可 壓縮的松散充填體。膠結(jié)充填：將采集和加工的細砂等充填材料摻入適量的膠 凝材料如水泥，加水混合攪拌制備成膠結(jié)充填料漿，沿鉆孔、管道向采空區(qū)輸 送，充填材料膠結(jié)后形成具有一定強度和完整性的充填體。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。71簡述回采工作面周圍支承壓力應(yīng)力狀況？ 采煤工作面在開采過程中，導(dǎo)致圍巖內(nèi)的應(yīng)力不斷地趨于新的

7、相對平衡狀態(tài)。 由于采掘空間原被采物承受的載荷轉(zhuǎn)移到周圍支承體上而形成的壓力，稱作支 承壓力?；夭晒ぷ髅嬷С袎毫?，常以其分布的范圍、形式和峰值大小表示其顯 現(xiàn)特征。前支承壓力（曾稱移動支承壓力） 指采煤工作面煤壁前方形成的 支承壓力，它隨著工作面的推進而不斷向前移動。前支承壓力作用時間較短， 且位置不斷變化?；毓ぷ髅嫱七^一定距離后，采空區(qū)的冒落矸石有松散狀態(tài)進 入壓實狀態(tài)，此時所形成的最高應(yīng)力峰值，根據(jù)上覆巖層形成的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，前 支承壓力峰值的位置可深入煤體內(nèi) 210m，其影響范圍可達到工作面前方 90100m。側(cè)支承壓力（曾稱固定支承壓力） 指回采空區(qū)或巷道一側(cè)或兩 側(cè)的支承壓力，其峰值在單

8、一煤層回采工作面為（ 23）rH 。側(cè)支承壓力不隨 工作面推進而移動。兩個相鄰回采工作面間，相互形成了支承壓力的疊加。在 回采工作面煤層凸出角形成的迭合支承壓力峰值達到最高，一般可原巖垂直應(yīng) 力的數(shù)倍，高于原始應(yīng)力，稱為應(yīng)力集中。4 區(qū)段巷道主要布置方式有哪幾種？ P2065 P20785、沿留空巷礦壓顯現(xiàn)基本特征？與沿空掘巷礦壓顯現(xiàn)的主要區(qū)別？答：沿空 留巷礦壓顯現(xiàn)特征1、采動時期。沿空巷道位于采空區(qū)邊緣，保留期間經(jīng)歷上區(qū)段工作面的采動 影響，巷道頂板的下沉、破壞必然受到采空區(qū)上覆巖層沉規(guī)律的制約。上區(qū)段 工作面過后，老頂發(fā)生斷裂失穩(wěn)，然后回轉(zhuǎn)下沉實采空區(qū)。在這個過程中，沿 空巷道煤幫及巷道

9、支護發(fā)生劇烈變形。沿空留巷的圍巖的圍巖應(yīng)力主要取決于 規(guī)則移動帶巖層中塊體 B 取得平衡之前，引起的附加載荷。2、上區(qū)段工作面采動影響穩(wěn)定后，沿空留巷煤幫的承載能力與支承壓力很快 處于平衡狀態(tài)。圍巖變形顯著下降并趨于穩(wěn)定。3、本區(qū)段工作面回采時，規(guī)則移動帶巖層原有的平衡狀態(tài)將受到強烈影響。 在超前支承壓力作用下，規(guī)則移動帶巖層將有一定的回轉(zhuǎn)下沉，造成圍巖應(yīng)力 再次重新分布集中，巷道圍巖表現(xiàn)出強烈變形。沿空留巷的頂板下沉規(guī)律4、回采工作面推進引起的上覆巖層運動，其發(fā)展是自上而下的，具有明顯的 滯后笥，沿巷留巷的頂板會在較長時間內(nèi)受到老頂上覆巖運動的影響。 主要區(qū)別：沿空留巷與沿空掘巷最大的區(qū)別在于沿空留巷經(jīng)歷兩次采動影響， 并且留巷需要巷旁支護。7、跨巷回采卸壓的基本原理？ 答：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。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)力而遭到破壞。 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