自學(xué)礦山壓力與巖層控制(包含重點(diǎn)頁(yè)碼)

1、 礦山壓力與巖層控制復(fù)習(xí)題一、重要概念礦山壓力：地下巖體在受到開(kāi)挖以前，原巖應(yīng)力處于平衡狀態(tài)。開(kāi)掘巷道或進(jìn)行回采工作時(shí)，破壞了原始的應(yīng)力平衡狀態(tài)，引起巖體內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，直至形成新的平衡狀態(tài)。這種由于礦山開(kāi)采活動(dòng)的影響，在巷道周?chē)鷰r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(chēng)為二次應(yīng)力或工程擾動(dòng)力。（1）礦山壓力顯現(xiàn)：在礦山壓力作用下，會(huì)引起各種力學(xué)現(xiàn)象，如巖體的變形、破壞、塌落，支護(hù)物的變形、破壞、折損，以及在巖體中產(chǎn)生的動(dòng)力現(xiàn)象。這些由于礦山壓力作用使巷道周?chē)鷰r體和支護(hù)物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象，統(tǒng)稱(chēng)為礦山壓力顯現(xiàn)。（1）礦山壓力控制：所有減輕、調(diào)節(jié)、改變和利用礦山壓力

2、作用的各種方法叫礦山壓力控制。（1）原巖應(yīng)力：存在于地層中未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力稱(chēng)為原巖應(yīng)力，也稱(chēng)為巖體初始應(yīng)力、絕對(duì)應(yīng)力或地應(yīng)力。（40）支承壓力：在巖體內(nèi)開(kāi)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(chēng)為支承壓力。(58)老頂：通常把位于直接頂之上(有時(shí)直接位于煤層之上)對(duì)采場(chǎng)礦山壓力直接造成影響的厚而堅(jiān)硬的巖層稱(chēng)為老頂。一般是由砂巖、石灰?guī)r及砂礫巖等巖層組成。（65）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(chēng)為直接頂。（65）直接頂初次垮落：煤層開(kāi)采后，將首先引起直接頂?shù)目迓?回采工作面從切眼開(kāi)始向前推進(jìn)，直接頂懸露面積增大,當(dāng)達(dá)到其極限

3、垮距時(shí)開(kāi)始垮落。直接頂?shù)牡谝淮未竺娣e垮落稱(chēng)為直接頂初次垮落。（70）頂板下沉量：一般指煤壁到采空區(qū)邊緣裸露的頂?shù)装逑鄬?duì)移近量。（98）老頂初次來(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))，有時(shí)可能伴隨滑落失穩(wěn)(頂板的臺(tái)階下沉)，從而導(dǎo)致工作面頂板的急劇下沉。此時(shí)，工作面支架呈現(xiàn)受力普遍加大現(xiàn)象，即稱(chēng)為老頂?shù)某醮蝸?lái)壓。（99）周期來(lái)壓：隨著回采工作面的推進(jìn)，在老頂初次來(lái)壓以后，裂隙帶巖層形成的結(jié)構(gòu)將始終經(jīng)歷“穩(wěn)定一失穩(wěn)一再穩(wěn)定”的變化，這種變化將呈現(xiàn)周而復(fù)始的過(guò)程。出于結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)導(dǎo)致了工作面頂板的來(lái)壓，這種來(lái)壓也將隨著工作面的推進(jìn)而呈周期性

4、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(lái)壓現(xiàn)象稱(chēng)之為工作面頂板的周期來(lái)壓。（101）關(guān)鍵層：將對(duì)采場(chǎng)上覆巖層局部或直至地表的全部巖層活動(dòng)起控制作用的巖層稱(chēng)為關(guān)鍵層。（174）開(kāi)采沉陷：煤層采出后，采空區(qū)周?chē)械年帤v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、破壞與移動(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(chēng)為巖層移動(dòng)，又稱(chēng)為開(kāi)采沉陷。（177）充分采動(dòng)和非充分采動(dòng)：當(dāng)采空區(qū)尺寸（長(zhǎng)度和寬度）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(chēng)為充分采動(dòng)。將剛達(dá)到充分采動(dòng)狀態(tài)的采空區(qū)尺寸稱(chēng)為臨界開(kāi)采尺寸。如果采空區(qū)尺寸小于臨界開(kāi)采尺寸，稱(chēng)為非

5、充分采動(dòng)。（177）巖層移動(dòng)角：地表下沉邊界（常以10mm點(diǎn)劃定）和采空區(qū)邊界的連線(xiàn)與水平線(xiàn)在煤柱一側(cè)的夾角稱(chēng)為巖層移動(dòng)角。（179）.巖層變形：【地表變形？】：由于地表相鄰點(diǎn)的下沉和水平移動(dòng)量是不相等的，從而引起地表變形。地表變形分為傾斜、曲率、水平變形（拉伸和壓縮）。傾斜變形（i）:這是指相鄰點(diǎn)在豎直方向的相對(duì)移動(dòng)與兩相鄰點(diǎn)間水平距離的比值。曲率變形（K）：指相鄰線(xiàn)段的傾斜差與兩線(xiàn)段中點(diǎn)間的水平距離的比值。水平變形（）：指兩相鄰點(diǎn)的水平移動(dòng)差值與兩點(diǎn)間水平距離的比值。沿空留巷：如果通過(guò)加強(qiáng)支護(hù)或采用其他有效方法，將相鄰區(qū)段巷道保留下來(lái)，供本區(qū)段工作面回采時(shí)使用的巷道，稱(chēng)為沿空保留(煤體無(wú)煤

6、柱)巷道。（203）沿空掘巷：巷道一側(cè)為煤體，另一側(cè)為采空區(qū)，如果采空區(qū)一側(cè)采動(dòng)影響已經(jīng)穩(wěn)定后，沿采空區(qū)邊緣掘進(jìn)的巷道稱(chēng)為沿空掘進(jìn)(煤體無(wú)煤柱)巷道（203） 錨固力：為錨桿對(duì)圍巖的約束力。（242）軟巖：分為地質(zhì)軟巖和工程軟巖。（256）地質(zhì)軟巖：指強(qiáng)度低，孔隙度大，膠結(jié)程度差，受結(jié)構(gòu)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(chēng)。工程軟巖：指在巷道工程力作用下，能產(chǎn)生顯著變形的工程巖體。巷道工程力是指作用在巷道工程巖體上的力總和，工程軟巖的定義揭示了軟巖的相對(duì)性質(zhì)。煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象：煤礦開(kāi)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，在一定的條件下突然發(fā)生破壞、冒

7、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(chēng)為煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象。（294）沖擊礦壓：沖擊礦壓是聚積在礦井巷道和采場(chǎng)周?chē)簬r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(dòng)力將煤巖拋向巷道，同時(shí)發(fā)出強(qiáng)烈聲響，造成煤巖體振動(dòng)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。沖擊礦壓還會(huì)引發(fā)或可能引發(fā)其他礦井災(zāi)害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸、火災(zāi)以及水災(zāi)，干擾通風(fēng)系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)造成地面震動(dòng)和建筑物破壞等。因此，沖擊礦壓是煤礦重大災(zāi)害之一。（294）沖擊能指數(shù)：在單軸壓縮狀態(tài)下，煤樣全“應(yīng)力一應(yīng)變”曲線(xiàn)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。它是包

8、含試件“應(yīng)力一應(yīng)變”全部變化過(guò)程的曲線(xiàn)，直觀和全面地反映了蓄能、耗能的全過(guò)程，顯示了沖擊傾向的物理本質(zhì)。（298）頂板大面積來(lái)壓：頂板大面積來(lái)壓主要是由于堅(jiān)硬頂板被采空的面積超過(guò)一定的極限值，引起大面積冒落而造成的劇烈動(dòng)壓現(xiàn)象。淺埋煤層：根據(jù)實(shí)測(cè)，淺埋煤層可分為兩種類(lèi)型：典型的淺埋煤層，近淺埋煤層。對(duì)于基巖比較薄、松散載荷層厚度比較大的淺埋煤層，其頂板破斷運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為整體切落形式，易于出現(xiàn)頂板臺(tái)階下沉。此類(lèi)厚松散層淺埋煤層稱(chēng)為典型的淺埋煤層，其特征可以概括為埋藏淺、基載比小、老頂為單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)的煤層。對(duì)于基巖厚度較大、松散載荷層厚度較小的淺埋煤層，其礦壓顯現(xiàn)規(guī)律介于普通工作面與淺埋煤層工作面之

9、間，頂板結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)兩組關(guān)鍵層，存在輕微的臺(tái)階下沉現(xiàn)象，可稱(chēng)為近淺埋煤層。（283）放頂煤開(kāi)采：放頂煤采煤法的實(shí)質(zhì)，就是在厚煤層沿底部布置一個(gè)采高23m的長(zhǎng)壁工作面，用常規(guī)方法進(jìn)行回采，并利用礦山壓力的作用或輔以松動(dòng)爆破等方法，使支架上方的頂煤破碎成散體后，由支架上方的放煤窗口放出，經(jīng)由刮板輸送機(jī)運(yùn)出工作面。二、簡(jiǎn)答與分析論述1.簡(jiǎn)述原巖應(yīng)力場(chǎng)的概念及主要組成部分。（40）天然存在于原巖內(nèi)而與人為因素?zé)o關(guān)的應(yīng)力場(chǎng)稱(chēng)為原巖應(yīng)力場(chǎng)。由地心引力引起的應(yīng)力場(chǎng)稱(chēng)為自重應(yīng)力場(chǎng)，由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而引起的應(yīng)力場(chǎng)稱(chēng)為構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，構(gòu)造應(yīng)力與巖體的特性(巖體中裂隙發(fā)育密度與方向，巖體的彈性、塑性、粘性等)，以及正在發(fā)生

10、過(guò)程中的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和歷次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所形成的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象(斷層、褶皺等)有密切關(guān)系。自重應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是原巖應(yīng)力場(chǎng)的主要組成部分。2.原巖應(yīng)力分布的基本特點(diǎn)(43)通過(guò)理論研究、地質(zhì)調(diào)查和大量的地應(yīng)力測(cè)量資料，原巖應(yīng)力分布的主要規(guī)律歸納如下：(1)實(shí)測(cè)鉛直應(yīng)力基本上等于上覆巖層重量；(2)水平應(yīng)力普遍大于鉛直應(yīng)力；(3)平均水平應(yīng)力與鉛直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小；(4)最大水平主應(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(diǎn)及其實(shí)際意義？（62）在集中力P作用下，沿水平面及深度方向，巖體內(nèi)的鉛直應(yīng)力z的分布的等應(yīng)力線(xiàn)呈類(lèi)似卵形的壓力泡。在實(shí)際工程中很少遇到集中載荷作用

11、的情況，但是通過(guò)這個(gè)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他形式載荷條件下的應(yīng)力分布問(wèn)題。前西德學(xué)者雅可畢將煤層開(kāi)采條件理想化，即將巖體視為均質(zhì)的彈性體，對(duì)煤柱和煤體下方底板巖層中的應(yīng)力分布進(jìn)行了模擬計(jì)算。得到了z應(yīng)力線(xiàn)的分布圖如圖所示。其假設(shè)的條件是；采深為800m，上覆巖層體積力為25kNm3。圖中的單位是10MPa，因此圖中的等應(yīng)力線(xiàn)2即相當(dāng)于原巖應(yīng)力。在煤柱或煤體下方的一側(cè)為增壓區(qū)，而在采空區(qū)下方一側(cè)為減壓區(qū)。當(dāng)多煤層開(kāi)采時(shí)，巖體內(nèi)的z應(yīng)力線(xiàn)將更為復(fù)雜。4.簡(jiǎn)述巖石破碎后的碎脹特征及其在控制頂板壓力中的作用？(72)巖石的碎脹性是指巖石破碎后散亂后堆積的體積比破

12、碎前整體狀態(tài)下增大的特性，一般用碎脹系數(shù)KP表示。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)。例如，堅(jiān)硬巖層成大塊破斷且排列整齊，因而碎脹系數(shù)較小；若巖石破碎后塊度較小且排列較亂，則碎脹系數(shù)較大，巖石破碎后，在其自重及外加載荷的作用下漸趨壓實(shí)，碎脹系數(shù)變小，壓實(shí)后的高度將取決于巖石的殘余碎脹系數(shù)KP，。若直接頂巖層的垮落厚度為h，則垮落后堆積的高度為Kp·h，它與老頂之間可能留下的空隙為：hMKp*h=M-h*（Kp-1）當(dāng)Mh（Kp-1）時(shí)，=0，即冒落的直接頂將充滿(mǎn)采空區(qū)。此時(shí)下沉量較小，常可忽略不計(jì)。因此，形成充滿(mǎn)采空區(qū)所需直接頂?shù)暮穸葹椋?隨著老頂初次斷裂，

13、老頂破斷巖塊的變形迫使直接頂變形而向支架方向加載荷，此時(shí)直接頂就不再可能形成初次放頂時(shí)可能發(fā)生的離層狀態(tài)。但是老頂破斷巖塊形成的變形失穩(wěn)與滑落失穩(wěn)將對(duì)直接頂?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生影響。對(duì)于巖層控制來(lái)說(shuō)，碎脹性有重要作用，當(dāng)煤層采出形成采空區(qū)后，頂板處于懸露狀態(tài)，就會(huì)發(fā)生破壞堵蒂，并給工作面頂板管理造成影響以至危害。由于頂板巖石有碎脹性，垮落后體積增大，能充填部分因煤層采出后形成的采空區(qū)，其上覆巖層的活動(dòng)對(duì)工作面就沒(méi)有明顯的動(dòng)壓影響了。因此，碎脹性對(duì)工作面頂板管理有重要意義5.分析采場(chǎng)上覆巖層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)條件（）上覆巖層的巖體結(jié)構(gòu)主要由堅(jiān)硬巖層組成，軟巖層只作為載荷，堅(jiān)硬巖層斷裂成巖塊后排列鱉齊并互相咬合，這

14、樣，就可以建立一個(gè)勢(shì)定的力學(xué)模型。根據(jù)力學(xué)計(jì)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(guò)大。2）巖塊的下沉量Sl要小，厚度h要大，且Sl要遠(yuǎn)小于h。3）巖塊間的斷裂角要小于巖塊間的摩擦角4）巖塊間的剪切力Q要小于巖塊間的摩擦力，即巖體結(jié)構(gòu)上作用的載荷不易過(guò)大。6.分析加快工作面推進(jìn)速度與改善頂板狀況的關(guān)系。（112）從實(shí)測(cè)的“s一t”曲線(xiàn)中可以看出，加快工作面的推進(jìn)速度實(shí)質(zhì)上意味著減少了工作面的控頂時(shí)間，也減少了時(shí)間因素對(duì)頂板下沉的影響，無(wú)疑可以減少頂板的下沉量，改善頂板維護(hù)狀況。但是加快工作面的推進(jìn)速度卻在一定的時(shí)間間隔內(nèi)增加了工序的影響次數(shù)，即縮短了相鄰兩個(gè)工序的時(shí)間間

15、隔，同時(shí)也必然使頂板的下沉量加劇。當(dāng)工作面推進(jìn)速度加快到一定程度后，可能會(huì)出現(xiàn)前一工序影響的頂扳下沉還未穩(wěn)定，后一個(gè)工序的影響卻已來(lái)到。這樣，會(huì)使工作面頂板始終處于劇烈活動(dòng)的情況下。顯然，這種狀況對(duì)頂板的維護(hù)是非常不利的。在工作面推進(jìn)速度很慢的情況下，加快工作面的推進(jìn)速度對(duì)于減小頂板的下沉量，改善頂板維護(hù)狀況顯然是有利的。但是，如果工作面的推進(jìn)速度已提高到一定程度后，再提高工工作面的推進(jìn)速度不但不能減小頂板的下沉量，反而會(huì)使頂板活動(dòng)更加劇烈。從理論上來(lái)講，用加快工作面推進(jìn)速度的方法來(lái)減小頂板下沉量，改善頂板維護(hù)狀況是有一定限度的。因而企圖用加快工作面推進(jìn)速度來(lái)甩掉礦山壓力的想法是不現(xiàn)實(shí)的。在目

16、前的實(shí)際生產(chǎn)中，工作面的推進(jìn)速度還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到不能再提高的地步。從礦山壓力的觀點(diǎn)出發(fā)，即使是年產(chǎn)百萬(wàn)噸的采煤隊(duì)，在提高工作面的推進(jìn)速度以減小頂板的下沉量也還是可能的。7.試分析開(kāi)采深度對(duì)采場(chǎng)礦山壓力及其顯現(xiàn)的影響。（113）煤層開(kāi)采深度增加意味著原巖應(yīng)力的增加。原巖應(yīng)力的增大直接影響開(kāi)采后巷道和采場(chǎng)周?chē)鷰r體中支承壓力的大小。所以，開(kāi)采深度對(duì)礦山壓力具有絕對(duì)的影響。開(kāi)采深度愈大，采場(chǎng)的礦山壓力也愈大。但對(duì)礦山壓力顯現(xiàn)的影響則不盡相同。有的礦山壓力顯現(xiàn)直接隨開(kāi)采深度的增加而增大，如煤壁的片幫，底板的鼓起，沖擊地壓等都隨著開(kāi)采深度的增加而變得明顯和劇烈。而有的礦山壓力顯現(xiàn)和開(kāi)采深度并無(wú)明顯關(guān)系。如頂板

17、的下沉和支架上所承受的載荷并不隨開(kāi)采深度的增加而正比例的增大。因?yàn)轫敯宓南鲁林苯邮芰严稁У膸r層形成的大結(jié)構(gòu)和支架特性影響，并和煤層的采高，老頂及直接頂?shù)牧W(xué)性質(zhì)及它們的厚度因素有關(guān)。支架上所承受的載荷主要取決于頂板下沉特點(diǎn)和支架自身的性能，一般不隨開(kāi)采深度的增加而增大。8.簡(jiǎn)述我國(guó)緩傾斜煤層工作面頂板分類(lèi)方案。（122）為了指導(dǎo)回采工作面的頂板管理，選擇合適的液壓支架形式，單體支架的支護(hù)方法和采空區(qū)處理措施；以及為了確定液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度和單體支柱的支護(hù)密度，以提高工作面的安全程度，減少頂板事故等，原煤炭工業(yè)部頒發(fā)了緩傾斜煤層采煤工作面頂板分類(lèi)方案。采煤工作面直接頂類(lèi)別按其在開(kāi)采過(guò)程中表現(xiàn)的穩(wěn)

18、定程度進(jìn)行劃分，共分為4類(lèi)，其中1類(lèi)又分為2個(gè)亞類(lèi)，對(duì)于2類(lèi)直接頂，可根據(jù)需要分為兩個(gè)亞類(lèi)，其具體指標(biāo)見(jiàn)表51。表51中，tr為直接頂平均初次垮落距。9.支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu)特征及適用范圍。（128）支撐式：指在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有掩護(hù)梁，對(duì)頂板的作用是支撐的支架稱(chēng)為支撐式支架。掩護(hù)式：指在結(jié)構(gòu)上有掩護(hù)梁，單排立柱連接掩護(hù)梁或直接支撐頂梁對(duì)頂板起支撐作用的支架支撐掩護(hù)式：指具有雙排或多排立柱及掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)的支架，支柱大部或全部通過(guò)頂梁對(duì)頂板起支撐作用，可能有部分支柱是通過(guò)掩護(hù)梁對(duì)頂板起作用。10.簡(jiǎn)述采場(chǎng)支架與圍巖關(guān)系特點(diǎn)。（146）所謂“支架與圍巖關(guān)系”就是工作面支架和工作面頂、底板之

19、間的相互作用和相互影響，即支架對(duì)圍巖既要支撐又要適應(yīng)的關(guān)系。從目前掌握的資料來(lái)看，采場(chǎng)支架與圍巖關(guān)系有如下幾個(gè)特點(diǎn)：支架?chē)鷰r是相互作用的一對(duì)力。支架受力大小及其在回采工作面分布的規(guī)律與支架性能有關(guān)。還與支架與圍巖支撐系統(tǒng)的總體特性有關(guān)。事實(shí)證明，剛性、急增阻式、微增阻式或恒阻式支架受力在工作面的分布狀態(tài)是不一致的，恒阻式支架的受力比較均勻。支架結(jié)構(gòu)及尺寸不同對(duì)頂板壓力影響和維護(hù)效果不同。實(shí)際生產(chǎn)中證明在支架架型選擇合適時(shí)，可以用最小的工作阻力維護(hù)好頂板。11.分析采場(chǎng)支架工作阻力與頂板下沉量的“P-L”曲線(xiàn)關(guān)系（147）支架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作用關(guān)系。

20、從PL曲線(xiàn)可以得出以下結(jié)論：不同的頂板條件，PL曲線(xiàn)的斜率不同，但都呈雙曲線(xiàn)關(guān)系。在一定工作阻力以上，支架工作阻力增加對(duì)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(dòng)規(guī)律?；夭晒ぷ髅嬷Ъ軕?yīng)具備以下兩個(gè)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(hù)設(shè)計(jì)中，最主要是確定支架的最大可縮量與最大工作阻力。12.簡(jiǎn)述開(kāi)采后引起的上覆巖層的破壞方式及其分區(qū)。（179）當(dāng)煤層開(kāi)采以后，由于直接頂下部形成較大的空間，直接頂破斷后，巖塊呈不規(guī)則垮落，排列極不整齊，其松散系數(shù)較大。一般

21、將具有這種破壞方式的巖層稱(chēng)為冒落帶。冒落帶以上的頂板巖層由于其下部自由空間較小，巖層斷裂后，其向下移動(dòng)時(shí)受到相互牽制，巖層只是斷裂下沉而無(wú)翻轉(zhuǎn)，通常將這個(gè)區(qū)域叫做裂隙帶。再向上直至地表的巖層只有彎曲下沉而無(wú)斷裂，這一帶常稱(chēng)為彎曲下沉帶。根據(jù)裂隙帶內(nèi)巖層的移動(dòng)特點(diǎn)，沿工作面推進(jìn)方向可將其分為以下幾個(gè)區(qū)域：1.A區(qū)域，即煤壁支撐影響區(qū)，這個(gè)區(qū)域在煤壁前方3040m的范圍內(nèi)。該區(qū)域內(nèi)巖層有較明顯的水平位移，而垂直移動(dòng)甚小，有事巖層還可能出現(xiàn)上升現(xiàn)象。2.B區(qū)域，也稱(chēng)為離層區(qū)。這個(gè)區(qū)域是在回采工作面推過(guò)以后的采空區(qū)上方。這個(gè)區(qū)的巖層移動(dòng)特點(diǎn)是：破斷巖層的垂直位移急劇增大，其下部巖層的垂直移動(dòng)速度大于上

22、部巖層的垂直移動(dòng)速度，因而下部巖層和上部巖層發(fā)生離層。3.C區(qū)域，稱(chēng)為重新壓實(shí)區(qū)。這個(gè)區(qū)域內(nèi)裂隙帶的巖層重新受到已冒落矸石的支撐，垂直移動(dòng)減緩，其下部巖層的垂直移動(dòng)速度下雨上部巖層，因而使巖層離層時(shí)出現(xiàn)的層間空隙又重新閉合。13.簡(jiǎn)述綠色開(kāi)采技術(shù)體系，關(guān)鍵層的作用。（174）針對(duì)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，“綠色開(kāi)采技術(shù)”主要包括以下內(nèi)容：1、水資源保護(hù)形成“保水開(kāi)采”技術(shù)；2、土地與建筑物保護(hù)形成離層注漿、充填與條帶開(kāi)采技術(shù)；3、瓦斯抽放一形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)；4、煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少矸石排放技術(shù)；5、地下氣化技術(shù)。這些內(nèi)容構(gòu)成的綠色開(kāi)采技術(shù)體系簡(jiǎn)要表達(dá)如圖所示。由于成巖時(shí)

23、間及礦物成分不同，煤系地層形成了厚度不等、強(qiáng)度不同的多層巖層。其上覆巖關(guān)鍵層將對(duì)采場(chǎng)上覆巖層活動(dòng)起主要的控制作用。為了弄清巖層移動(dòng)由下往上傳遞的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并對(duì)巖層移動(dòng)過(guò)程中形成的采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)、煤巖體中水與瓦斯的流動(dòng)和地表沉陷等狀態(tài)的變化進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)與控制，關(guān)鍵在于弄清關(guān)鍵層的變形破斷及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軟巖層間的相互耦合作用關(guān)系。關(guān)鍵層理論的提出實(shí)現(xiàn)了礦山壓力、巖層移動(dòng)與地表沉陷、采動(dòng)煤巖體中水與瓦斯流動(dòng)研究的有機(jī)統(tǒng)一為更全面深入地解釋采動(dòng)巖體活動(dòng)規(guī)律與采動(dòng)損害現(xiàn)象奠定了基礎(chǔ)，為煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)研究提供了理論平臺(tái)。14.簡(jiǎn)述控制巖層移動(dòng)的技術(shù)。（180）巖層移動(dòng)控制技術(shù)可分為3類(lèi)：

24、（1）留設(shè)煤柱控制巖層移動(dòng)包含：1、部分開(kāi)采（條帶開(kāi)采和房柱式開(kāi)采）；2留設(shè)保護(hù)煤柱；（2）充填法控制巖層移動(dòng)；（3）調(diào)整開(kāi)采工藝及參數(shù)控制巖層移動(dòng)，如限厚開(kāi)采、協(xié)調(diào)開(kāi)采、上行開(kāi)采等。15.簡(jiǎn)述回采工作面周?chē)С袎毫Ψ植家?guī)律。（195）煤層開(kāi)采過(guò)程破壞了原巖應(yīng)力場(chǎng)的平衡狀態(tài)，引起應(yīng)力重新分布。對(duì)于受到采動(dòng)影響的巷道，它的維護(hù)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(dòng)影響。煤層開(kāi)采以后，采空區(qū)上部巖層重量將向采空區(qū)周?chē)碌闹С悬c(diǎn)轉(zhuǎn)移，從而在采空區(qū)四周形成支承壓力帶。工作面前方形成超前支承壓力，它隨著工作面推進(jìn)而向前移動(dòng)，稱(chēng)為移動(dòng)性支承壓力或臨時(shí)支承壓力。工作面沿傾斜和仰斜方向及開(kāi)切

25、眼側(cè)煤體上形成的支承壓力，在工作面采過(guò)一段時(shí)間后，不再發(fā)生明顯變化，稱(chēng)為固定支承壓力或殘余支承壓力。回采工作面推過(guò)一定距離后，采空區(qū)上覆巖層活動(dòng)將趨于穩(wěn)定，采空區(qū)內(nèi)某些地帶冒落矸石被逐漸壓實(shí)，使上部未冒落巖層在不同程度上重新得到支撐。因此，在距工作面一定距離的采空區(qū)內(nèi)，也可能出現(xiàn)較小的支承壓力，稱(chēng)為采空區(qū)支承壓力。支承壓力的顯現(xiàn)特征通過(guò)支承壓力分布范圍、分布形式和應(yīng)力峰值表示。工作面超前支承壓力峰值位置距煤壁一般為48m，相當(dāng)235倍回采高度。影響范圍為4060m，少數(shù)可達(dá)6080m，應(yīng)力增高系數(shù)為253。工作面傾斜方向固定性支承壓力影響范圍一般為1530m，少數(shù)可達(dá)3540 m，支承壓力峰值

26、位置距煤壁一般為1520m、應(yīng)力增高系數(shù)為23。采空區(qū)支承壓力血力增高系數(shù)通常小于l，個(gè)別情況下達(dá)到13。相鄰的采空區(qū)所形成的支承壓力會(huì)在某些地點(diǎn)發(fā)生相互疊加，稱(chēng)為疊合支承壓力。例如，在上下區(qū)段之間，上區(qū)段采空區(qū)形成的殘余支承壓力與下區(qū)段工作面超前支承壓力疊加、在煤層向采空區(qū)凸出的拐角形成很高的疊合支承壓力，應(yīng)力增高系數(shù)可達(dá)57，有時(shí)甚至更高。16.采區(qū)平巷在其服務(wù)期內(nèi)沿走向的礦壓規(guī)律有哪些？采動(dòng)影響帶的前影響區(qū)和后影響區(qū)內(nèi)礦壓顯現(xiàn)時(shí)間和機(jī)理有何不同？（203）(1)煤體煤體巷道服務(wù)期間內(nèi)，圍巖的變形將經(jīng)歷巷道掘進(jìn)影響、掘進(jìn)影響穩(wěn)定和采動(dòng)影響三個(gè)階段。由于巷道在采面后方已經(jīng)廢棄，巷道僅經(jīng)歷采面

27、前方采動(dòng)影響，圍巖變形量比采動(dòng)影響階段全過(guò)程小得多，一般僅13左右。(2)煤體煤柱或無(wú)煤柱(采動(dòng)穩(wěn)定) 沿空掘巷巷道服務(wù)期間，圍巖的變形同樣經(jīng)歷巷道掘進(jìn)影響、掘進(jìn)影響穩(wěn)定和采動(dòng)影響三個(gè)階段(工作面前方采動(dòng)影響)。但是巷道整個(gè)服務(wù)期間內(nèi)始終受相鄰區(qū)段采空區(qū)殘余支承壓力的影響，三個(gè)影響階段的圍巖變形均大于煤體一媒體巷道。巷道的圍巖變形量除了取決于開(kāi)采深度、巷道圍巖性質(zhì)、工作面頂板結(jié)構(gòu)和相鄰區(qū)段采空區(qū)采動(dòng)穩(wěn)定程度外，與沿空護(hù)巷方式及保護(hù)煤柱寬度密切相關(guān)。(3)煤體煤柱或無(wú)煤柱(正采動(dòng)) 沿空留巷 巷道服務(wù)期間，圍巖的變形將經(jīng)歷全部的五個(gè)階段，圍巖變形量遠(yuǎn)大干無(wú)采動(dòng)及一側(cè)采動(dòng)穩(wěn)定后巷道。這類(lèi)巷道的圍巖

28、變形量除了與開(kāi)采深度、巷道圍巖性質(zhì)、采動(dòng)狀況有關(guān)外，工作面頂板結(jié)構(gòu)、沿空護(hù)巷方式和煤柱寬度都起決定性作用。不采用煤柱保護(hù)巷道時(shí)，為沿空保留巷道。17.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？（224）沿空留巷的頂板下沉規(guī)律回采工作面推進(jìn)引起的上覆巖層運(yùn)動(dòng)、其發(fā)展是自下而上的，上部具有明顯的滯后現(xiàn)象、沿空留巷的頂板會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)受到老頂上覆巖層運(yùn)動(dòng)的影響。(1)采面前2040m處煤層上覆巖層開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，但下沉速度很小，為巖層起始沉降期。(2)煤層開(kāi)采后，垮落帶巖層冒落，規(guī)則移動(dòng)帶巖層及上覆巖層急劇沉降，在工作面后方1020m處，下沉速度最大。在工作面后方060m范圍內(nèi)，下沉量占最終

29、下沉且的80左右，稱(chēng)為巖層強(qiáng)烈沉降期。(3)在工作面后方約60m以外，規(guī)則移動(dòng)帶及上覆巖層沉降速度逐漸衰減，在工作面后100m左右，巖層運(yùn)動(dòng)基本穩(wěn)定。這個(gè)時(shí)期內(nèi)巖層的下沉量占最終下沉量的15左右，稱(chēng)為巖層沉降衰減期。(4)如果直接頂板冒落能夠填滿(mǎn)采空區(qū)，使老頂處于平衡狀態(tài)，采動(dòng)期間沿空留巷的頂板下沉量與煤層采厚呈正比關(guān)系、般為采高的1020，基本上屬于“給定變形”。沿空巷道的頂板往往明顯地向采空區(qū)方向傾斜，傾角一般為3。一6。18.跨巷回采卸壓的基本原理？（227）煤層開(kāi)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)力而遭到破

30、壞；處于應(yīng)力降低區(qū)，則易于維護(hù)。根據(jù)采面不斷移動(dòng)的特點(diǎn)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(jìn)行跨采，使巷道經(jīng)歷一段時(shí)間的高應(yīng)力作用后，長(zhǎng)期處于應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，跨采的效果主要取決于巷道與上方跨采面的相對(duì)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。19.如何根據(jù)錨桿對(duì)圍巖的約束方式定義錨桿錨固力？（242）1、托錨力：托錨力包括安裝錨桿時(shí)，通道擰緊螺母產(chǎn)生的錨桿托板對(duì)圍巖的預(yù)緊力，水脹式管狀錨桿桿體縱向收縮，使托盤(pán)對(duì)圍巖產(chǎn)生預(yù)緊力，以及錨桿托板阻止圍巖向巷道內(nèi)轉(zhuǎn)移時(shí)，對(duì)圍巖施加的徑向支護(hù)力。2、粘錨力：粘結(jié)劑將圍巖與錨桿粘結(jié)成整體，由于圍巖

31、深部與淺部變形的差異，錨桿通過(guò)粘結(jié)劑對(duì)圍巖施加粘結(jié)力來(lái)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(guò)桿體與圍巖之間摩擦力對(duì)圍巖施加錨固力來(lái)抑制圍巖變形。3、切向錨固力：圍巖的變形大多從巖體的弱面開(kāi)始，在圍壓作用下圍巖沿弱面滑動(dòng)或張開(kāi)。錨桿體貫穿弱面，限制圍巖沿弱面滑動(dòng)或張開(kāi)，這種限制力稱(chēng)為切向錨固力。20.為什么說(shuō)錨注支護(hù)是軟巖巷道支護(hù)的新途徑？（263）錨桿支護(hù)與棚式支架支護(hù)的一個(gè)重要區(qū)別是，錨桿支護(hù)的錨固力在很大程度上取決于巖體的力學(xué)性能，軟巖巷道可錨性差是造成錨桿錨固力低和失效的重要原因。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)的一個(gè)新途徑。對(duì)于節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體，

32、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。但注漿只能在圍巖的一定深處進(jìn)行，需要與錨噴支護(hù)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(duì)軟巖的支護(hù)效果。21.簡(jiǎn)述軟巖巷道變形力學(xué)機(jī)制。（257）從理論上分析軟巖巷道圍巖變形力學(xué)機(jī)制，可分為三種形式，即物化膨脹類(lèi)型(也稱(chēng)低強(qiáng)度軟巖)、應(yīng)力擴(kuò)容類(lèi)型和結(jié)構(gòu)變形類(lèi)型。(1)膨脹變形機(jī)制，膨脹巖含有蒙脫石、高嶺土和伊利石等強(qiáng)親水粘土礦物，這幾類(lèi)礦物由于其晶體結(jié)構(gòu)

33、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(shí)通過(guò)毛細(xì)作用吸水，使巖石體積膨脹。(2)應(yīng)力擴(kuò)容變形機(jī)制，變形機(jī)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(dòng)迅速加劇，形成拉伸破壞和剪切面，體積擴(kuò)脹。工程偏應(yīng)力即本書(shū)中的礦山壓力、是應(yīng)力擴(kuò)容變形中不可忽視的力源。(3)結(jié)構(gòu)變形機(jī)制，變形機(jī)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(lèi)型結(jié)構(gòu)面的結(jié)合特征，結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)，結(jié)構(gòu)面相對(duì)于硐室的空間分布規(guī)律及它制約下形成的巖體結(jié)構(gòu)控制著軟巖變形、破壞規(guī)律。22.簡(jiǎn)述影響頂煤冒放性的主要因素

34、,提高頂煤冒放性的主要措施。（272）主要因素：煤體強(qiáng)度、煤體裂隙分布影響、頂煤厚度、夾矸影響主要措施：對(duì)于裂隙不發(fā)育的堅(jiān)硬厚煤層(f35)，實(shí)施綜放開(kāi)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。在工作面頂煤中沿頂板掘進(jìn)兩條平行煤巷，在巷內(nèi)鉆進(jìn)平行于采面的深孔，在工作面支承壓力區(qū)前方利用深孔實(shí)施頂煤預(yù)爆破，在頂煤中形成爆破裂隙和擴(kuò)展煤體中的原有裂隙，增大裂隙密度，從而在整體上改變了頂煤的性質(zhì)，衰減了頂煤整體強(qiáng)度，然后在支承壓力作用下，對(duì)頂煤進(jìn)行壓裂和破碎，使之具有較好的冒落形態(tài)和冒落塊度，易于頂煤放出。在產(chǎn)量較低的工作面，也可在支架間向放頂煤鉆空進(jìn)行爆破，破碎支架上方頂煤。

35、采用注水軟化頂煤時(shí)，可在頂煤中開(kāi)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。23.簡(jiǎn)述沖擊礦壓防治措施的基本原理和主要方法？（303）根據(jù)沖擊礦壓的成因和機(jī)理，發(fā)生沖擊礦壓必須具備兩個(gè)方面的團(tuán)聚：一是高應(yīng)力或集中高能量，這種狀況可能是由于巖體自重在開(kāi)采條件下形成的應(yīng)力集中，也可能是內(nèi)部構(gòu)造應(yīng)力的積聚，二是煤巖本身具有沖擊傾向性。其防治措施也就應(yīng)從兩個(gè)方面考慮：一是降低應(yīng)力(或能量)的集中程度；二是改變煤、巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，以降低其沖擊的傾向性。防治沖擊礦壓的主要措施有：1降低應(yīng)力集中程度1)開(kāi)采解放層。在煤層群條件下，首先開(kāi)采沒(méi)有沖擊危險(xiǎn)或危險(xiǎn)性較小的煤層

36、，使構(gòu)造應(yīng)力得到解除，并且使巖層經(jīng)過(guò)一次擾動(dòng)。在此范圍內(nèi)進(jìn)行采掘工程，應(yīng)力集中程度就可能降低。2)推行無(wú)煤柱開(kāi)采，采空區(qū)盡量少留煤柱；盡量采用跨上山采煤，從而消除應(yīng)力在煤柱上集中疊加的可能性；3)合理安排采掘程序，避免形成三面采空的“孤礦”。2改變煤巖的物理力學(xué)性質(zhì)1)高壓注水，人為地在煤巖內(nèi)部造成一系列弱面，并起軟化作用，增加塑性變形量，從而減少?gòu)椥阅芫鄯e的程度；2)放松動(dòng)震動(dòng)炮，釋放煤體內(nèi)部積聚的能量。3)孔縫卸壓，用大直徑鉆孔或切溝槽使煤體松動(dòng)，達(dá)到卸除壓力。24.簡(jiǎn)述大面積來(lái)壓的機(jī)理和防治措施（329）頂板大面積來(lái)壓是由堅(jiān)硬頂板巖層大面積冒落而形成的。目前較多的看法認(rèn)為它的機(jī)理是，進(jìn)行

37、開(kāi)采后，頂板大面積懸露而不垮落，在自重應(yīng)力作用下，當(dāng)彎曲應(yīng)力值超過(guò)其極限強(qiáng)度時(shí)，出現(xiàn)斷裂縫。當(dāng)然斷裂縫也可能是在原生裂隙上發(fā)展的。一旦這些裂縫貫穿巖層時(shí)，則發(fā)生斷裂，從而引起大面積頂板垮落。也有另外一些看法，如認(rèn)為頂板大面積懸空后，形成扁平狹條孔，在煤柱上的頂板巖層內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的切應(yīng)力，導(dǎo)致頂板被切斷。頂板大面積來(lái)壓與沖擊礦區(qū)的機(jī)理和成因不同，頂板大面積來(lái)壓是頂板大面積懸露到一定極限后，突然破斷的，它的動(dòng)壓顯現(xiàn)是由于大面積垮落形成的。當(dāng)然，從能量積聚條件看，大面積堅(jiān)硬頂板懸露彎曲變形時(shí)，也積聚彈性變形能，因此，有這種條件的礦井也可能出現(xiàn)沖擊礦壓現(xiàn)象，而且大面積來(lái)壓的破斷過(guò)程中，能量釋放有時(shí)也伴隨

38、有煤的突出、彈射和破壞巷道等伴生的沖擊礦壓現(xiàn)象。頂板大面積來(lái)壓的防治措施：(1)頂板高壓注水從工作面兩巷向頂板打深孔，進(jìn)行高壓注水。頂板注水可以起軟化頂板，增加和擴(kuò)展裂隙，以及潤(rùn)滑弱面等作用，其主要機(jī)理是，注水后能溶解頂板巖石中的膠結(jié)物和部分礦物，減小層間粘結(jié)力；高壓水可以形成水楔，擴(kuò)大和增加巖石中的裂隙弱面。故注水后巖石的強(qiáng)度將顯著降低。(2)強(qiáng)制放頂用爆破的方法人為地將頂板切斷，并使頂板冒落形成矸石墊層。切斷頂板可以控制冒落面積，減弱頂板壓力和冒落時(shí)產(chǎn)生的沖擊載荷；形成墊層可以緩和冒落時(shí)產(chǎn)生的暴風(fēng)。為了形成墊層，放頂?shù)母叨瓤砂葱纬蓧|層的厚度進(jìn)行計(jì)算。強(qiáng)制放頂方法有以下幾種：“循環(huán)式”淺孔放

39、頂；“步距式”深孔放頂；臺(tái)階式放頂；超前深孔松動(dòng)爆破。(3)預(yù)防暴風(fēng)措施在有大面積來(lái)壓危險(xiǎn)的礦井或區(qū)域，可采取預(yù)防措施，以免對(duì)生產(chǎn)和安全造成危害。進(jìn)行預(yù)防，一般是采用堵和泄的辦法。堵，即用留置隔離煤柱和設(shè)置防暴風(fēng)密閉把已采區(qū)與生產(chǎn)區(qū)隔離起來(lái)。泄，即通過(guò)專(zhuān)門(mén)泄風(fēng)道，使被隔離區(qū)域與地面相通，以便將形成的暴風(fēng)引出地表。應(yīng)當(dāng)指出，這兩種措施必須同時(shí)采用。隔離區(qū)域應(yīng)根據(jù)頂板冒落性能劃分，一般采空范圍可控制在5萬(wàn)一10萬(wàn)m2。隔離煤柱的寬度為1520m，煤柱中間盡量不掘聯(lián)絡(luò)通道，如有通道，必須做好防暴風(fēng)密閉。同時(shí)在被隔離的區(qū)域設(shè)有泄風(fēng)道，才能有效地起到隔離作用。3. 支承壓力與礦山壓力的區(qū)別？支承壓力一般

40、認(rèn)為是巖石的自身承壓能力或是液壓支架的承壓；礦山壓力是指礦山巖石經(jīng)開(kāi)挖，而產(chǎn)生的地壓，一般包括了巖石的自承能力和支架的承壓。 24. 畫(huà)出巷道支架與圍巖相互作用關(guān)系示意圖，并分析支架與圍巖的相互作用原理。（234）11.是否礦山壓力大礦山壓力顯現(xiàn)也必然強(qiáng)烈，試舉例說(shuō)明。（109）16. 試分析綜采面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)對(duì)于改善工作面支架?chē)鷰r關(guān)系，確保工作面高產(chǎn)高效的作用。（170）9. 老頂破時(shí)在巖體內(nèi)將引起什么性質(zhì)的撓動(dòng)，其特點(diǎn)是什么？有何實(shí)用意義？（91）25. 高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿組成及其經(jīng)常與之組合使用的支護(hù)材料。（247）26. 如何根據(jù)錨桿對(duì)圍巖的約束方式定義錨桿錨固力？（242）基本知識(shí)一、

41、名詞解釋?zhuān)?、老頂：通常把位于直接頂之上對(duì)采場(chǎng)礦山壓力直接造成影響的厚而堅(jiān)硬的巖層稱(chēng)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?duì)移近量，頂?shù)装宓南鄬?duì)移近量。3、原巖應(yīng)力：存在于地層中未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力稱(chēng)為原巖應(yīng)力。 4、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)亞現(xiàn)象稱(chēng)為工作面頂板的周期來(lái)壓。 5、回采工作面：在煤層或礦床的開(kāi)采過(guò)程中，一般把直接進(jìn)行采煤或采有用礦物的空間稱(chēng)為回采工作面，簡(jiǎn)稱(chēng)采場(chǎng)。 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(chēng)為直接頂。 7、礦山壓力：由于礦山開(kāi)采活動(dòng)的影響，在巷硐周?chē)鷰r體中形成和作用在巷硐支護(hù)物上的力定義為礦山

42、壓力。 8、礦山壓力顯現(xiàn)：由于礦山壓力作用使巷硐周?chē)鷰r體和支護(hù)物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)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。 9、直接頂初次垮落：直接頂?shù)谝淮未竺娣e的垮落稱(chēng)為直接頂?shù)某醮慰迓洹?10、老頂初次來(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)有時(shí)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(shí)，工作面支架呈現(xiàn)受力普遍加大的現(xiàn)象稱(chēng)為老頂初次來(lái)壓。11、支承壓力：在巖體內(nèi)開(kāi)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(chēng)為之承壓力。12、關(guān)鍵層：將

43、對(duì)上覆巖層局部或直至地表的全部巖層活動(dòng)起控制作用的巖層稱(chēng)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(xiàn)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(guò)后，通過(guò)加強(qiáng)支護(hù)或采用其他有效方法，將上區(qū)段工作面運(yùn)輸平巷保留下來(lái)，供下區(qū)段工作面回采時(shí)作為回風(fēng)平巷。 14、 沿空掘巷：回采工作面采過(guò)后，沿采空區(qū)邊緣掘進(jìn)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(xué)介質(zhì)。 16、底鼓：底板向上鼓起的現(xiàn)象。17、煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象：煤礦開(kāi)采過(guò)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，

44、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)象通稱(chēng)為煤礦動(dòng)壓現(xiàn)象。它有三種形式：沖擊礦壓，頂板大面積來(lái)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(chǎng)周?chē)簬r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(dòng)力將煤巖拋向巷道，同時(shí)發(fā)出強(qiáng)烈聲響，造成煤巖體振動(dòng)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(chēng)為淺埋煤層。20、開(kāi)采沉陷：（p177）煤層開(kāi)采后，采空區(qū)周?chē)械膽?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(dòng)，并由上向下發(fā)展至地表引起地

45、表的移動(dòng)，這一現(xiàn)象稱(chēng)為開(kāi)采沉陷。21、充分采動(dòng)與非充分采動(dòng)（177）。22巖層移動(dòng)角:：地表下沉邊界和采空區(qū)邊界的連線(xiàn)與水平線(xiàn)在煤柱一側(cè)的夾角稱(chēng)為巖層移動(dòng)角。23、錨固力：錨桿對(duì)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(jiǎn)答解析：1、研究“孔”周?chē)鷳?yīng)力對(duì)研究礦山壓力有何實(shí)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?chē)鷰r體也是屬于非均質(zhì)，非連續(xù)，非線(xiàn)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(wú)法用數(shù)學(xué)力學(xué)的方法精確地求解出巷道周?chē)鷰r體

46、內(nèi)各處的應(yīng)力分布狀態(tài)。根據(jù)采礦工程的特點(diǎn)，通過(guò)將巷道及回采空間簡(jiǎn)化為各種理想的單一形狀的孔來(lái)近似的求出巷道和回采空間周?chē)膽?yīng)力狀態(tài)，對(duì)了解巷道變形的機(jī)理是十分有益和非常必要的。重要結(jié)論：1）孔周?chē)纬闪饲邢驊?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(duì)于單孔來(lái)說(shuō)，圓形孔僅與測(cè)壓系數(shù)有關(guān)，對(duì)于橢圓來(lái)說(shuō)，則不僅與測(cè)壓系數(shù)有關(guān)還與孔的軸長(zhǎng)比有關(guān)。3）不論何種形狀的孔，它周?chē)膽?yīng)力重新分布，分布從理論上說(shuō)影響是無(wú)限的，但從影響的劇烈程度來(lái)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(diǎn)(43)通過(guò)理論研究、地質(zhì)調(diào)查和大量的地應(yīng)力測(cè)量資料，原巖應(yīng)力

47、分布的主要規(guī)律歸納如下：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)力的比值隨深度增加而減小；最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力一般相差較大。3煤柱下方底板巖層中應(yīng)力分布特點(diǎn)及其實(shí)際意義？分布特點(diǎn)：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(diǎn)連起來(lái)則形成卵形的壓力泡。實(shí)際意義：由此我們可得到一些在底板中布置巷道時(shí)的規(guī)律，并且在實(shí)際工程中很少遇到集中載荷作用的情況，但通過(guò)這個(gè)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(wèn)題。4簡(jiǎn)述巖石破碎后的碎脹特征及其在控制頂板壓力

48、中的作用？巖石破碎后，雜亂堆積，巖石的總體力學(xué)特征類(lèi)似與散體。由于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(lái)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(shí)，碎脹系數(shù)變小，壓實(shí)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(shí)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(duì)直接頂?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生影響。5原巖應(yīng)力場(chǎng)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?zé)o關(guān)的應(yīng)力場(chǎng)稱(chēng)為原巖應(yīng)力場(chǎng)，它主要包

49、括自重應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng).6分析采場(chǎng)上覆巖層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)條件（）上覆巖層的巖體結(jié)構(gòu)主要由堅(jiān)硬巖層組成，軟巖層只作為載荷，堅(jiān)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(gè)勢(shì)定的力學(xué)模型。根據(jù)力學(xué)計(jì)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(guò)大。2）巖塊的下沉量Sl要小，厚度h較大，且Sl要遠(yuǎn)小于ho。3）巖按悶的斷裂角要小于巖塊間的摩擦角4）巖塊間的剪切力Q要小于巖塊問(wèn)的摩擦力，即巖體結(jié)構(gòu)上作用的載荷不易過(guò)大。7分析加快工作面推進(jìn)速度與改善頂板狀況的關(guān)系。（112）從實(shí)測(cè)的“s一t”曲線(xiàn)中可以看出，加快工作面的推進(jìn)速度實(shí)質(zhì)上意味著減少了工作面的控頂時(shí)間，也減少了時(shí)間因

50、素對(duì)頂板下沉的影響，無(wú)疑可以減少頂板的下沉量，改善頂板維護(hù)狀況。但是加快工作面的推進(jìn)速度卻在一定的時(shí)間間隔內(nèi)增加了工序的影響次數(shù)，即縮短了相鄰兩個(gè)工序的時(shí)間間隔，同時(shí)也必然使頂板的下沉量加劇。當(dāng)工作面推進(jìn)速度加快到一定程度后，可能會(huì)出現(xiàn)前一工序影響的頂扳下沉還未穩(wěn)定，后一個(gè)工序的影響卻已來(lái)到。這樣，會(huì)使工作面頂板始終處于劇烈活動(dòng)的情況下。顯然，這種信況對(duì)項(xiàng)板的渠護(hù)是非常不利的。在工作面推進(jìn)速度很慢的情況下，加快工作面的推進(jìn)速度對(duì)于減小頂扳的下沉雖，改善頂板曲維護(hù)狀況顯然是有利的。但是，如果工作面的推進(jìn)速度已提高到一定程度后，再提高工工作面的推進(jìn)速度不但不能減小頂板的下沉量，反而會(huì)使頂扳活動(dòng)更加

51、劇烈。從理論上來(lái)講，用加快工作面推進(jìn)速度的方法來(lái)減小頂板下沉量，改善頂板維護(hù)狀況是有一定限度的。因而企圖用加快工作面推進(jìn)速度來(lái)甩掉礦山壓力的想法更是不現(xiàn)實(shí)的。在目前的實(shí)際生產(chǎn)中，工作面的推進(jìn)速度還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到不能再提高的地步。從礦山壓力的觀點(diǎn)出發(fā)，即使是年產(chǎn)百萬(wàn)噸的采煤隊(duì)，再提高工作面的推進(jìn)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(cè)定的“S-T”曲線(xiàn)說(shuō)明了什么？工作面推進(jìn)速度對(duì)頂板下沉量的影響，用頂板下沉量s與時(shí)間t的坐標(biāo)關(guān)系表示。在一定的生產(chǎn)條件下，時(shí)間t本身包含有工作面的推進(jìn)速度因素，在實(shí)際的測(cè)定中也常常反映出頂板下沉量是時(shí)間的函數(shù)。在有些工作面中，當(dāng)推進(jìn)速度比較慢時(shí)，容易出現(xiàn)局部冒

52、頂?shù)炔焕c生產(chǎn)的礦山壓力現(xiàn)象，而此時(shí)當(dāng)工作面的推進(jìn)速度時(shí)，則頂板狀況明顯好轉(zhuǎn)，當(dāng)工作面推進(jìn)速度提高到一定程度，頂板下沉量變化將逐漸減小。但同時(shí)，隨著回采工作面推進(jìn)速度的加快，頂板下沉速度也明顯加快。由“s-t”曲線(xiàn)可知，在工作面中進(jìn)行落煤與放頂時(shí)，頂板下沉表現(xiàn)最為劇烈，平時(shí)則比較緩和。9試分析開(kāi)采深度對(duì)采場(chǎng)礦山壓力及其顯現(xiàn)的影響？開(kāi)采深度直接影響著原巖應(yīng)力大小，同時(shí)也影響著開(kāi)采后巷道或工作面周?chē)鷰r層內(nèi)支承壓力值。因此，開(kāi)采深度對(duì)巷道礦山壓力顯現(xiàn)的影響可能比較明顯。但對(duì)礦山壓力顯現(xiàn)的影響不盡相同。在一般條件下，一定的開(kāi)采深度是出現(xiàn)沖擊礦壓的一個(gè)必要條件，開(kāi)采深度對(duì)巷道礦山壓力顯現(xiàn)的影響可能比較明

53、顯。但開(kāi)采深度對(duì)采場(chǎng)頂板壓力大小的影響尤其是對(duì)頂板下沉量的影響并不突出，因?yàn)轫敯鍓毫Υ笮≈饕苊簩硬筛摺⒅苯禹敽屠享數(shù)牧W(xué)性質(zhì)、厚度等因素而定，因而對(duì)礦山壓力顯現(xiàn)的影響也不明顯，。10簡(jiǎn)述我國(guó)緩傾煤層工作面頂板分類(lèi)方案？類(lèi)別1類(lèi)不穩(wěn)定頂板2類(lèi)中等穩(wěn)定頂板3類(lèi)穩(wěn)定頂板4類(lèi)非常穩(wěn)定頂板1a1b2a2b基本指標(biāo)t<=44<t<=88<t<=1212<t<=1818<t<=2828<t<=50巖性和結(jié)構(gòu)特征泥巖,泥頁(yè)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

54、砂巖,石灰?guī)r,節(jié)理發(fā)育極少老頂?shù)姆旨?jí)指標(biāo)是老頂初次來(lái)亞當(dāng)量p,p=243.1ln(L)+15.5N+52.6hP-老頂初次來(lái)壓當(dāng)量，kpa.L-老頂初次步距，m. N-直接頂充填系數(shù)，N=H/h.H-直接頂厚度，m.h-煤層采高m.老頂分級(jí)1234老頂來(lái)壓顯現(xiàn)不明顯明顯強(qiáng)烈非常強(qiáng)烈12分級(jí)指標(biāo)P<=895895<P<=975975<P<=10751075<P<=1145p>114511解釋?zhuān)褐问剑谧o(hù)式，支撐掩護(hù)式液壓支架？支撐式：指在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有掩護(hù)梁，對(duì)頂板的作用是支撐的支架稱(chēng)為支撐式支架。掩護(hù)式：指在結(jié)構(gòu)上有掩護(hù)梁，單排立柱連接掩護(hù)梁或直接

55、支撐頂梁對(duì)頂板起支撐作用的支架。支撐掩護(hù)式：具有雙排或多牌支柱及掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)的支架，支柱大部或全部通過(guò)頂梁對(duì)頂板其支撐作用，可能有部分支柱是通過(guò)掩護(hù)梁對(duì)頂板起作用。12分析采場(chǎng)支架工作阻力與頂板下沉量的“P-L”曲線(xiàn)關(guān)系支架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作用關(guān)系。從PL曲線(xiàn)可以得出一下結(jié)論：不同的頂板條件，PL曲線(xiàn)的斜率不同，但都呈雙曲線(xiàn)關(guān)系。在一定工作阻力以上，支架工作阻力增加對(duì)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(dòng)規(guī)律?；夭晒ぷ髅嬷Ъ軕?yīng)具備以下兩個(gè)基本特性：一是必須具備一定的可縮量；

56、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(hù)設(shè)計(jì)中，最主要是確定支架的最大可縮量與最大工作阻力。13簡(jiǎn)述采場(chǎng)支架與圍巖關(guān)系特點(diǎn)？支架與圍巖是相互作用的一對(duì)力。在小范圍內(nèi)，圍巖形成的頂板壓力可看做一個(gè)作用力，支架可以視為一個(gè)反力，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(gè)作用點(diǎn)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(duì)頂板壓力的影響，在實(shí)際生產(chǎn)中證明，在支架架型選擇合適時(shí)，可以用最小的工作阻力維護(hù)好頂板。14簡(jiǎn)述開(kāi)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(dòng)破壞程度，可分為“三帶”垮落帶，裂縫帶，彎曲帶。1）

57、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(dá)1.3-1.5.。但經(jīng)重新壓實(shí)后，碎脹系數(shù)可降到1.03左右。此區(qū)域與所開(kāi)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?yàn)榱芽p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(chēng)“兩帶”，又稱(chēng)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(huì)導(dǎo)致巖體水通過(guò)破斷裂縫流入采空區(qū)和回采工作面。“兩帶”高度和巖性與煤層采高有關(guān)，覆巖巖性越堅(jiān)硬，“兩帶”高度越大。一般情況下，對(duì)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(zhǔn)確的確定“兩帶”高度，對(duì)解決水體下采煤?jiǎn)栴}及下解放層開(kāi)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(chēng)為彎曲帶。彎曲帶內(nèi)巖層移動(dòng)的顯著特點(diǎn)是，巖層移動(dòng)過(guò)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(dòng)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(jiǎn)述綠色開(kāi)采技術(shù)體系？包括以下內(nèi)容：1）水資源保護(hù)-形成“保水開(kāi)采”技術(shù)。2）土地與建筑物保護(hù)-形成離層注漿，充填與條帶開(kāi)采。3）瓦斯抽放-形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)