礦壓真題整理版

1、北礦歷年一、名詞解釋1、礦山壓力：由于礦山開(kāi)采活動(dòng)的影響，在巷硐周圍巖體中形成的和作用在巷硐支護(hù)物上的力定義為礦山壓力。2、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)力增高部分稱為支承壓力。3、巖石碎脹系數(shù)：巖石破碎后處于松散狀態(tài)下的體積與巖石破碎前處于整體狀態(tài)下的體積之比。4、頂板：賦存在煤層之上的巖層成為頂板或上覆巖層。5、增載系數(shù)：老頂來(lái)壓與平時(shí)來(lái)壓強(qiáng)度的比值。6、初次來(lái)壓步距：由開(kāi)切眼到初次來(lái)壓時(shí)工作面推進(jìn)的距離稱為老頂?shù)某醮蝸?lái)壓步距。7、沖擊礦壓：聚積在礦井巷道和采場(chǎng)周圍煤巖體中的能量突然釋放，在巷道發(fā)生爆炸性事故，產(chǎn)生的動(dòng)力將煤巖拋向巷

2、道，同時(shí)發(fā)出強(qiáng)烈聲響，造成煤巖體振動(dòng)和破壞，支架與設(shè)備損壞，人員傷亡，部分巷道垮落破壞等。8、支架初撐力：支架支設(shè)時(shí)，將活柱升起，托住頂梁，利用升柱工具和鎖緊裝置使支架對(duì)頂板產(chǎn)生一個(gè)主動(dòng)力，這個(gè)最初形成的主動(dòng)力稱為支架的初撐力。9、原巖應(yīng)力：存在于地層之中未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力稱為原巖應(yīng)力，也稱為巖體的初始應(yīng)力、絕對(duì)應(yīng)力或地應(yīng)力。10、冒落帶（垮落帶）：巖層斷裂后，巖塊呈不規(guī)則垮落，排列也極不整齊，其破碎巖塊的松散系數(shù)比較大（一般為Kp=1.3-1.5）的區(qū)域。11、巖體：地質(zhì)體的一部分，并且是由處于一定地質(zhì)環(huán)境中的各種巖性和結(jié)構(gòu)特征巖石所組成的集合體。12、周期來(lái)壓：由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)

3、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。13、支架工作阻力：支架受頂板壓力作用而反映出來(lái)的力稱為支架的阻力，又稱工作阻力。14、巖石的三軸抗壓強(qiáng)度：巖石試件在有圍壓且只受軸向荷載作用下，所能承受的最大壓應(yīng)力，稱為巖石試件的三軸抗壓強(qiáng)度。15、裂隙帶：巖層斷裂后，巖塊仍然排列整齊的區(qū)域。16、巖石殘余碎脹系數(shù)：巖石破碎后，在其自重和外加載荷的作用下逐漸被壓實(shí)，體積隨之減少，這種壓實(shí)后的體積與破碎前原始體積之比稱為巖石殘余碎脹系數(shù)。17、巖體的變形能：巖體受外力作用而產(chǎn)生彈性變形時(shí)，在巖體內(nèi)部所儲(chǔ)存的能量，稱為彈性變性能，又稱彈性應(yīng)變能，包括體變彈性能和形變彈性能。18、關(guān)鍵層：對(duì)采場(chǎng)上覆

4、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為關(guān)鍵層。前者稱為亞關(guān)鍵層，后者稱為主關(guān)鍵層。19、巷道松動(dòng)圈：井巷開(kāi)挖后，巷道周邊巖體產(chǎn)生裂隙，并逐步被破壞，出現(xiàn)塑性變形，形成非彈性變形區(qū)，稱為巷道松動(dòng)圈。20、巖石蠕變：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。21、巖體龜裂系數(shù)：利用彈性波在巖體和巖石試件中傳播速度之比，就可反映巖體中裂隙發(fā)育程度，這個(gè)比值的平方稱為巖體的完整性系數(shù)，又稱巖體的龜裂系數(shù)。22、巖石的線彈性：巖石彈性變形的一種，卸載后巖石變性能完全恢復(fù)到其原始狀態(tài)，且應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線在加載和卸載過(guò)程中都呈相同的直線關(guān)系。23、莫爾庫(kù)侖強(qiáng)度理論：材料發(fā)生破壞是由于材料的某

5、一面上剪應(yīng)力達(dá)到一定的限度（即極限剪應(yīng)力），而這個(gè)剪應(yīng)力與材料本身的性質(zhì)和正應(yīng)力在破壞面上所造成的摩擦力有關(guān)，即材料發(fā)生破壞除了取決于該點(diǎn)的剪應(yīng)力，還與該點(diǎn)的正應(yīng)力有關(guān)。24、巖石的強(qiáng)度理論：研究巖石在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的破壞原因、規(guī)律及強(qiáng)度條件的理論。25、RQD指標(biāo)：鉆孔中直接獲取的巖心總長(zhǎng)度L，扣除破碎巖心和軟弱夾泥的長(zhǎng)度l后的長(zhǎng)度，與鉆孔總進(jìn)尺H之比，即。26、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。27、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)到該地址條件下應(yīng)有的最大值，此時(shí)的采動(dòng)稱為充分采動(dòng)。28、格里菲斯強(qiáng)度理論：在材料內(nèi)部存在著許多

6、均勻地、隨機(jī)地分布窄縫形的微裂隙，在力的作用下，處于不利方位的裂隙端部就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使該處的應(yīng)力達(dá)到所施加壓力的幾十倍甚至上百倍，于是裂隙就沿其長(zhǎng)度方向開(kāi)始擴(kuò)張，直至材料整體破壞。29、節(jié)理跡長(zhǎng)：節(jié)理面與巖石表面的交切跡線長(zhǎng)度稱為節(jié)理跡長(zhǎng)。30、非充分采動(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，稱為非充分采動(dòng)。31、支架支護(hù)強(qiáng)度：支架對(duì)單位面積頂板提供的工作阻力稱為支架支護(hù)強(qiáng)度。32、頂板破碎度：指在工作面前方無(wú)支護(hù)空間懸漏頂板中，發(fā)生冒落部分占整個(gè)懸漏頂板的比例，常以單位面積無(wú)支護(hù)頂板中冒落面積來(lái)表示。33、厚煤層：厚煤層是指地下開(kāi)采時(shí)厚度

7、3.5m以上的煤層；露天開(kāi)采時(shí)厚度10m以上的煤層。34、砌體梁：根據(jù)老頂?shù)摹啊毙偷钠茐奶攸c(diǎn)，將工作面分為上、中、下三個(gè)區(qū)。破斷的巖塊由于相互擠壓形成水平力，從而在巖塊間產(chǎn)生摩擦力。工作面的上、下兩區(qū)是圓弧形破壞，巖塊間是立體咬合關(guān)系，而在工作面中部，則形成外表似梁，實(shí)質(zhì)是拱的裂隙體梁的平衡體，這種結(jié)構(gòu)稱之為“砌體梁”。35、巷道松動(dòng)圍巖壓力：由于巷道開(kāi)挖而松動(dòng)或塌落的巖體，以重力的形式直接作用于支護(hù)物上的壓力，表現(xiàn)為松動(dòng)圍巖壓力載荷形式。36、地表傾斜變形：地表相鄰點(diǎn)在豎直方向的相對(duì)位移與兩相鄰間水平距離的比值，稱為地表傾斜變形。37、井田：劃分給一個(gè)礦井（或露天礦）開(kāi)采的那一部分煤田，稱為

8、井田。38、近水平煤層：地下開(kāi)采時(shí)傾角在8°以下的煤層，露天開(kāi)采時(shí)傾角在5°以下的煤層。39：長(zhǎng)壁工作面：回采工作面長(zhǎng)度較長(zhǎng)，工作面兩端有可供運(yùn)輸、回風(fēng)和行人的巷道，回采工作面內(nèi)煤的運(yùn)輸方向與工作面煤壁平行。40、老頂：一般把直接位于直接頂之上（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)硬的巖層稱為老頂。41薄煤層：地下開(kāi)采時(shí)厚度1.3m以下的煤層；露天開(kāi)采時(shí)厚度3.5m以下的煤層。42彈性后效：加載（或卸載）后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間應(yīng)變才增加（或減?。┑揭欢〝?shù)值的現(xiàn)象。43節(jié)理：節(jié)理是指巖石受剪切應(yīng)力破裂形成的裂隙注：41、42、43是14年新增加的三個(gè)名詞解釋。 二

9、、論述分析題1、繪圖解釋巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線解答：圖1 巖石的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)糖€巖石單軸受壓條件下的全程應(yīng)力應(yīng)變曲線可劃為5個(gè)階段。OA段，原始空隙壓密階段，巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上彎形，此段變形模量較小且不是一個(gè)常數(shù)。AB段，線彈性階段，巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線呈直線形，相應(yīng)的B點(diǎn)得值稱為彈性極限。BC段，彈塑性過(guò)度階段，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線從B點(diǎn)開(kāi)始偏離直線，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到0.6時(shí) 巖石開(kāi)始有微破裂不斷產(chǎn)生，巖石的體積由壓縮轉(zhuǎn)向膨脹。對(duì)應(yīng)于曲線上C點(diǎn)得應(yīng)力值稱為屈服極限。CD段，塑性階段，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服應(yīng)力后，接近0.95時(shí)，巖石破裂速度加快，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線繼續(xù)向右上方延伸，巖石的體積膨脹加速，變形也隨

10、應(yīng)力增長(zhǎng)而迅速增長(zhǎng)，直到D點(diǎn)破壞。相應(yīng)于D點(diǎn)的應(yīng)力值稱為巖石的強(qiáng)度極限（）或峰值強(qiáng)度。 D點(diǎn)以后為破壞階段，又稱后破壞階段。這段峰后曲線說(shuō)明，巖石達(dá)到強(qiáng)度極限后，破壞的發(fā)展要經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程，最終達(dá)到完全破壞。后破壞的巖石仍有一定的承載能力，只是保持一較小值，相應(yīng)于曲線E點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值稱殘余強(qiáng)度。D點(diǎn)后的峰后區(qū)表現(xiàn)出應(yīng)變軟化的特性。2、運(yùn)用莫爾庫(kù)侖強(qiáng)度曲線推導(dǎo)出以極限主應(yīng)力1和3表示的莫爾庫(kù)侖強(qiáng)度準(zhǔn)則解答：圖2 莫爾庫(kù)侖準(zhǔn)則強(qiáng)度曲線莫爾庫(kù)侖準(zhǔn)則強(qiáng)度曲線如上圖所示，已知莫爾應(yīng)力圓方程為在直角坐標(biāo)系中，莫爾應(yīng)力圓以（）為圓心、以為半徑由圖中幾何關(guān)系可得：解得：即得出以極限主應(yīng)力和表示的莫爾庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)

11、則。莫爾認(rèn)為，固體材料的破壞是由于材料面上的剪應(yīng)力達(dá)到一定程度（即極限剪應(yīng)力），剪應(yīng)力不僅與材料端面性質(zhì)有關(guān)，并與作用在端面上的主應(yīng)力有關(guān)。3、簡(jiǎn)述巖體得基本特征解答：巖體較為明顯的基本特征有：巖體的非均質(zhì)性。有多種巖石組成的巖體，因其結(jié)構(gòu)面方向、分布、密度以及在自然條件下組成巖石的物質(zhì)成分和組合狀況經(jīng)常發(fā)生變化，所以認(rèn)為巖體是非均質(zhì)的。即巖體的非均質(zhì)性是巖體物理力學(xué)性質(zhì)隨空間位置的不同，其性質(zhì)也不相同的特性。巖體的各向異性。因巖體中結(jié)構(gòu)面的分布往往有一定的方向，隨受力巖體的結(jié)構(gòu)面趨向不同，其力學(xué)性質(zhì)也不同。巖體的各向異性指巖體的全部或部分物理力學(xué)特征隨方向不同而表現(xiàn)出不同性質(zhì)的特征。巖體的許

12、多物理力學(xué)性質(zhì)，如彈性模量、抗拉、抗壓強(qiáng)度等隨測(cè)試或加載方向不同而又顯著差異。 巖體的非連續(xù)性。由于巖體被各種結(jié)構(gòu)面所切割，因此從總體上說(shuō)巖體屬于非連續(xù)介質(zhì)，而巖塊則可作為連續(xù)介質(zhì)。巖體的非連續(xù)性使其與其他連續(xù)介質(zhì)在物理力學(xué)性質(zhì)上有很大不同，布洛伊里將兩者的區(qū)別總結(jié)為一下四點(diǎn)：1、巖體結(jié)構(gòu)對(duì)巖石性質(zhì)的影響小于對(duì)巖體性質(zhì)的影響；2、巖體變形取決于組成巖體單元的活動(dòng)性；3、不同結(jié)合程度的多塊體的殘余強(qiáng)度構(gòu)成巖體強(qiáng)度；4、巖體的結(jié)構(gòu)特征決定巖體變形和強(qiáng)度。4、繪圖說(shuō)明雙向等壓作用下圓形巷道周邊應(yīng)力分布的基本規(guī)律，并加以解釋答：1、彈性變形應(yīng)力分布圖3 彈性條件下圓形巷道應(yīng)力分布圖在彈性條件下，即此時(shí)

13、圍巖應(yīng)力小于巖體強(qiáng)度，圍巖處于彈性狀態(tài)，根據(jù)彈性力學(xué)應(yīng)力問(wèn)題分析計(jì)算可得，巷道邊緣切向應(yīng)力是所加應(yīng)力的2倍，徑向應(yīng)力是零。隨著距離的增大，切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力都逐漸接近原巖應(yīng)力。將圓形巷道簡(jiǎn)化為圓孔，圓孔在雙向等壓應(yīng)力場(chǎng)中周圍應(yīng)力分布如上圖所示：主要有以下結(jié)論：（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、無(wú)關(guān)。（3） 、的分布和角度無(wú)關(guān)，皆為主應(yīng)力，即切向和徑向平面均為主平面。（4） 雙向等壓應(yīng)力場(chǎng)中孔周邊的切向應(yīng)力為最大應(yīng)力，其最大應(yīng)力集中系數(shù)K=2，且與孔徑的大小無(wú)關(guān)。當(dāng)=超過(guò)孔周邊圍巖的彈性極限時(shí)，圍巖將進(jìn)入塑性狀態(tài)。（5） 其他個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力大小與孔

14、徑有關(guān)。（6） 圓孔周圍任意點(diǎn)的切向應(yīng)力與徑向應(yīng)力之和為常數(shù)，且等于。2、在塑性條件下圖4 塑性條件下圓形巷道應(yīng)力分布圖由于巷道開(kāi)挖，引起巷道周邊應(yīng)力重新分布，重新分布的應(yīng)力使圍巖應(yīng)力大于巖體強(qiáng)度，巷道圍巖會(huì)產(chǎn)生塑性變形，形成塑性變形區(qū)，即形成塑性圈。而徑向壓力與彈性條件下一致，但切向應(yīng)力由于塑性變形使其在巷道邊緣不為0，并在巷道邊緣到塑性圈逐漸增大，過(guò)了塑性圈，規(guī)律與彈性條件下一致，其應(yīng)力分布如圖4所示。5、繪圖說(shuō)明采煤工作面前方支承壓力分布的基本規(guī)律及其分區(qū)圖5 支承壓力的分區(qū) 煤層開(kāi)采后，采空區(qū)上部巖層重量將向采空區(qū)周圍新的支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)移，從而形成支承壓力帶，工作面前方形成超前支承壓力，它隨

15、工作面推進(jìn)向前移動(dòng)，稱為移動(dòng)支承壓力或臨時(shí)支承壓力。 常將采場(chǎng)前方的切向應(yīng)力分布按其大小進(jìn)行分區(qū)，如上圖所示，按切向應(yīng)力的大小可以分為減壓區(qū)，增壓區(qū)和穩(wěn)壓區(qū)，比原巖應(yīng)力小的壓力區(qū)是減壓區(qū)，原巖應(yīng)力大的壓力區(qū)是增壓區(qū)，增壓區(qū)即通常所說(shuō)的支承壓力區(qū)，支撐壓力區(qū)的邊界一般可以取高于原巖應(yīng)力的5%處作為分界處。再向內(nèi)部發(fā)展即處于穩(wěn)壓狀態(tài)的原巖應(yīng)力區(qū)。另一種分類方法是將其分為極限平衡區(qū)和彈性區(qū)。在巷道兩側(cè)或工作面煤壁某處，巖體內(nèi)的應(yīng)力等于或大于該處巖體強(qiáng)度的區(qū)域，即支承壓力以外的區(qū)域?yàn)闃O限平衡區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，巖體產(chǎn)生塑性變形和破壞，再向巖體深處，巖體內(nèi)的應(yīng)力小于其強(qiáng)度極限，巖體處于彈性狀態(tài)，即最高支撐

16、壓力以里的區(qū)域?yàn)閺椥詤^(qū)，彈性區(qū)包括一部分支承壓力區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)。6、試述近水平工作面推進(jìn)過(guò)程中礦山壓力顯現(xiàn)的一般規(guī)律（=工作面頂板來(lái)壓過(guò)程=回采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律） 答：工作面有開(kāi)切眼向前推進(jìn)，當(dāng)老頂懸露達(dá)到極限跨距時(shí)，老頂斷裂形成三絞拱式平衡，同時(shí)發(fā)生斷裂巖塊的回轉(zhuǎn)失穩(wěn)，有時(shí)可能伴隨著滑落失穩(wěn)，從而導(dǎo)致工作面頂板的急劇下沉，且工作面支架呈現(xiàn)壓力普遍加大現(xiàn)象，即老頂?shù)某醮蝸?lái)壓，由開(kāi)切眼到初次來(lái)壓時(shí)工作面推進(jìn)的距離稱為老頂?shù)某醮蝸?lái)壓步距，老頂初次來(lái)壓以后，隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，裂隙帶巖層形成的結(jié)構(gòu)將始終經(jīng)歷穩(wěn)定失穩(wěn)再穩(wěn)定的周期性變化，導(dǎo)致工作面出現(xiàn)周期來(lái)壓現(xiàn)象，稱為工作面頂板的周期來(lái)壓，其中兩次

17、來(lái)壓之間的工作面推進(jìn)步距叫做周期來(lái)壓步距。周期來(lái)壓的主要表現(xiàn)形式有：頂板下沉速度急劇增加，頂板下沉量變大，支柱所受載荷普遍增加，有時(shí)還可能引起煤壁片幫，支柱折損，頂板發(fā)生臺(tái)階下沉等現(xiàn)象。7、試述影響（工作面）礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素 答：（1）煤層采高及回采工作面控頂距。在一定的地質(zhì)條件下，回采工作面頂板下沉量與采高及控頂距成正比。采高越大，采出的空間越大，必然導(dǎo)致采場(chǎng)上覆巖層破壞越嚴(yán)重。（2）工作面推進(jìn)速度。工作面推進(jìn)速度越慢，礦山壓力顯現(xiàn)越嚴(yán)重。在工作面推進(jìn)速度較慢的情況下，加快工作面的推進(jìn)速度可以減小頂板的下沉量，改善頂板狀況。但是當(dāng)工作面的推進(jìn)速度提高到一定的程度后，頂板下沉量的變化將逐

18、漸減小。因此用加快工作面推進(jìn)速度的辦法減少頂板下沉量是有一定限度的。（3）開(kāi)采深度。隨著開(kāi)采深度的增加，一部分礦山壓力顯現(xiàn)增大，如煤壁上的支承壓力增大，沖擊地壓，煤壁片幫及底鼓等現(xiàn)象加劇。但對(duì)回采工作面頂板下沉量及支架上所承受的載荷并沒(méi)有明顯的影響，這是因?yàn)榛夭晒ぷ髅婵臻g總是在上覆巖層結(jié)構(gòu)的保護(hù)之下的結(jié)果。（4）煤層傾角。由于煤層傾角的變化，頂板巖層重量在垂直于巖層層面的分力也發(fā)生變化。煤層的傾角增大，垂直層面的分力減小，頂板的下沉量也減小。但煤層傾角的增大會(huì)使采空區(qū)內(nèi)的冒落矸石沿傾斜向下滑動(dòng)，因而會(huì)引起上覆巖層移動(dòng)規(guī)律的變化。（5）分層開(kāi)采。開(kāi)采第一分層時(shí)，礦山壓力顯現(xiàn)于開(kāi)采單一煤層時(shí)基本相

19、同。開(kāi)采下部分層時(shí)，工作面頂板為已冒落的破碎巖石，因而導(dǎo)致老頂來(lái)壓步距減小，來(lái)壓強(qiáng)度減弱；支架承受載荷減小；頂板下沉量增大；頂板破碎且難以管理，作用在煤壁上的支承壓力減小，煤壁片幫減輕等現(xiàn)象。8、試述采區(qū)巷道常用的支護(hù)形式答：與礦井基本巷道不同，采區(qū)巷道使用年限較短，受采動(dòng)影響嚴(yán)重，這類巷道支護(hù)有其自身的特點(diǎn)，主要支護(hù)形式有：（1） 巷道內(nèi)基本支護(hù)：巷道開(kāi)掘后即架設(shè)的金屬或木材支架，是支護(hù)采區(qū)巷道最基本的支護(hù)結(jié)構(gòu)物，服務(wù)于巷道期限的始終。（2） 巷道內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)：指在高壓區(qū)域或處于移動(dòng)支承壓力影響時(shí)，當(dāng)基本支護(hù)不能保證巷道穩(wěn)定時(shí)，采用的加強(qiáng)支柱等。包括臨時(shí)性加強(qiáng)支護(hù)和永久性加強(qiáng)支護(hù)。（3） 巷旁

20、支護(hù)：為保護(hù)巷道而專門設(shè)置的一種人工構(gòu)筑物，如矸石帶、 木垛、密集支柱等，通常用在沿空留巷靠采空區(qū)一側(cè)。（4） 圍巖加固類支護(hù)：指采用錨桿支護(hù)或化學(xué)加固的方法保持和增加圍巖的穩(wěn)定性，利用巷道圍巖的自承力來(lái)達(dá)到維護(hù)巷道的目的，有的作為巷道基本支護(hù)使用。（5） 巷道聯(lián)合支護(hù)：采區(qū)在采動(dòng)影響下，支架和圍巖相互作用處于變化的過(guò)程中，企圖以一次支護(hù)達(dá)到一勞永逸是很困難的，因此，許多礦井的采區(qū)巷道采用上述不同形式的支架聯(lián)合支護(hù)。9、試述采區(qū)（采準(zhǔn)）巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律圖6 區(qū)段平巷圍巖變形I掘巷影響區(qū) II掘巷影響穩(wěn)定區(qū) III采動(dòng)影響區(qū) IV采動(dòng)影響穩(wěn)定區(qū) V二次采動(dòng)影響區(qū)答：采區(qū)巷道從開(kāi)掘到報(bào)廢

21、，經(jīng)歷采動(dòng)造成的圍巖應(yīng)力重新分布，圍巖變形持續(xù)增長(zhǎng)和變化，以受到相鄰區(qū)段回采影響的工作面回采巷道為例，圍巖變形經(jīng)歷五個(gè)階段。（1）巷道掘進(jìn)影響階段I：煤體內(nèi)開(kāi)掘巷道后，巷道圍巖出現(xiàn)應(yīng)力集中，在形成塑性區(qū)的過(guò)程中，圍巖向巷道空間顯著位移，但隨著巷道掘出時(shí)間的延長(zhǎng)，圍巖變形速度逐漸衰減，趨向緩和，所以該階段礦山壓力顯現(xiàn)較弱，顯現(xiàn)時(shí)間短。巷道圍巖變形量主要取決于巷道埋藏深度和圍巖性質(zhì)。（2）掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段II：掘巷引起的圍巖應(yīng)力重新分布趨于穩(wěn)定，由于煤巖一般具有流變性，圍巖變形會(huì)隨時(shí)間而緩慢增長(zhǎng)，但其變形速度會(huì)比掘巷初期要小的多，巷道圍巖變形速度仍取決于埋藏深度和圍巖性質(zhì)。（3）采動(dòng)影響階段III

22、：巷道受上區(qū)段工作面的回采影響后，在回采引起的超前移動(dòng)支承壓力作用下，巷道圍巖應(yīng)力再次重新分布，塑性區(qū)顯著擴(kuò)大，圍巖變形顯著增長(zhǎng)。巷道圍巖性質(zhì)、護(hù)巷煤柱寬度及巷旁支護(hù)方式、工作面頂板巖層結(jié)構(gòu)對(duì)該時(shí)期圍巖變形量影響很大。（4）采動(dòng)影響穩(wěn)定階段IV：回采引起的應(yīng)力重新分布趨于穩(wěn)定后，巷道圍巖的變形速度再一次降低，但仍高于掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段的變形速度，圍巖變形量按流變規(guī)律緩慢增長(zhǎng)。（5）二次采動(dòng)影響階段V：巷道受本段回采工作面的回采影響時(shí)，由于上區(qū)段殘余支承壓力，本區(qū)段工作面超前支承壓力相互疊加，巷道圍巖應(yīng)力急劇增高，引起圍巖應(yīng)力重新分布，塑性區(qū)擴(kuò)大，應(yīng)力的反復(fù)擾動(dòng)，使圍巖變形比上一次采動(dòng)影響更加劇烈

23、。10、繪圖解釋巖石蠕變及應(yīng)用答：蠕變是應(yīng)力不變條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。反應(yīng)蠕變特征的變形時(shí)間曲線稱為蠕變曲線。如圖所示巖石的蠕變曲線。它可以劃分為： O-A段：瞬時(shí)變形階段。在加載瞬間，試件立即產(chǎn)生一瞬時(shí)彈性應(yīng)變，此段所經(jīng)歷的時(shí)間極短，可以人為與時(shí)間無(wú)關(guān)。 AB段：第一蠕變階段（又稱初始蠕變、過(guò)渡蠕變或阻尼蠕變）。此段應(yīng)變不斷增加，但增長(zhǎng)速率卻隨時(shí)間降低，曲線呈下凹形。 BC段：第二蠕變階段（又稱等速蠕變階段或定常蠕變階段）。此段時(shí)間延續(xù)最長(zhǎng)，應(yīng)隨時(shí)間呈近似的等速增長(zhǎng)。 CD段：第三蠕變階段（又稱加速蠕變）。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到C點(diǎn)后加速增長(zhǎng)，曲線呈上凹型，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到某個(gè)數(shù)值D點(diǎn)時(shí)試件破壞

24、。蠕變的應(yīng)用：在采礦等巖體工程中應(yīng)用日益廣泛，研究巖石的流變問(wèn)題。比如軟巖巷道中利用研究巷道圍巖蠕變曲線確定最佳支護(hù)時(shí)間，實(shí)行二次支護(hù)、柔性支護(hù)。11、簡(jiǎn)述格里菲斯強(qiáng)度理論及適用條件 答：格里菲斯強(qiáng)度理論：在材料內(nèi)部存在著許多均勻地、隨機(jī)地分布窄縫形的微裂隙。在力的作用下，處于不利方位的裂隙端部就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使該處的應(yīng)力達(dá)到所施加壓力的幾十倍甚至上百倍，于是裂隙就沿其長(zhǎng)度方向開(kāi)始擴(kuò)張，甚至材料整體破壞。格里菲斯先后從能量和應(yīng)力的觀點(diǎn)，提出了裂紋擴(kuò)展的能量的準(zhǔn)則和應(yīng)力準(zhǔn)則。格里菲斯強(qiáng)度理論實(shí)質(zhì)是脆性拉斷破壞理論，它不僅能解釋巖石脆性破壞現(xiàn)象，還能解釋許多材料在遠(yuǎn)低于其強(qiáng)度極限時(shí)就發(fā)生破壞

25、的原因。適用條件：脆性材料；已知材料的極限拉應(yīng)力；材料內(nèi)部存在微裂隙。12、放頂煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律答：放頂煤工作面具有單一煤層采面的一般礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，如初次來(lái)壓、周期來(lái)壓、但由于一次采高增大，煤層開(kāi)采對(duì)直接頂巖層和老頂?shù)臄_動(dòng)范圍增大，加之直接頂力學(xué)特性的變化，勢(shì)必會(huì)引起采面礦壓顯現(xiàn)的新特點(diǎn)。（1）綜放面的支承壓力分布規(guī)律：與單一煤層開(kāi)采相比，在頂板以及煤層條件、力學(xué)性質(zhì)相同條件下，綜放開(kāi)采的支承壓力分布范圍大，峰值點(diǎn)前移，支承壓力集中系數(shù)沒(méi)有顯著變化。（2）工作面支架載荷不大，說(shuō)明離工作面不遠(yuǎn)的高處就形成平衡結(jié)構(gòu)，支架受載并不因采高加大而增加，僅和煤的強(qiáng)度有關(guān)，工作面仍有周期來(lái)壓現(xiàn)

26、象，但不明顯，初次來(lái)壓強(qiáng)度也不大。（3）由于煤頂容易破碎，尤其當(dāng)煤壁片幫、煤頂節(jié)理和裂隙比較發(fā)育，遇有局部斷層和褶曲構(gòu)造、老頂來(lái)壓時(shí)，加上放頂煤工作面推進(jìn)速度較慢，容易產(chǎn)生端部冒頂，所以放頂煤工作面的煤壁及斷面頂板的維護(hù)特別重要。（4）放頂煤工作面端頭壓力和工作面兩端平巷壓力并不大。由于是一次采全厚，所以回采巷道的礦壓顯現(xiàn)較分層多次開(kāi)采緩和。（5）支架前柱工作阻力大于后柱工作阻力。同時(shí)，支架受冒落煤矸沖擊造成的動(dòng)載荷影響明顯。（6）下分層綜放開(kāi)采是的礦山壓力顯現(xiàn)仍具有一般開(kāi)采的礦壓規(guī)律，但礦山壓力顯現(xiàn)程度有所減弱。13、試述發(fā)生沖擊礦壓的三個(gè)基本準(zhǔn)則（=沖擊礦壓發(fā)生的機(jī)理和判據(jù)）答：沖擊礦壓的

27、成因和機(jī)理：在三向高應(yīng)力作用下，周圍巖體集聚有大量的彈性能，其中部分巖體接近極限平衡狀態(tài)，當(dāng)采掘工作接近這些點(diǎn)時(shí)，由于局部原因，使其力學(xué)平衡狀態(tài)突然遭到破壞，由于變性能的釋放而導(dǎo)致煤巖產(chǎn)生一種急劇猛烈的沖擊性動(dòng)力現(xiàn)象。目前對(duì)沖擊礦壓機(jī)理的認(rèn)識(shí)可主要概括為：強(qiáng)度理論、能量理論和沖擊傾向理論。強(qiáng)度理論。理論認(rèn)為，煤巖體破壞的原因和規(guī)律，實(shí)際上是強(qiáng)度問(wèn)題，即材料受載后，超過(guò)其強(qiáng)度極限時(shí)，必然要發(fā)生破壞。但這僅是對(duì)材料破壞的一般規(guī)律的認(rèn)識(shí)，它不能深入解釋沖擊礦壓的真實(shí)機(jī)理。能量理論。礦體與圍巖系統(tǒng)的力學(xué)平衡狀態(tài)破壞后所釋放的能量大于消耗的能量時(shí)，就會(huì)發(fā)生沖擊礦壓。它闡明了礦體與圍巖的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，煤、

28、巖體急劇破壞形式的原因等問(wèn)題，認(rèn)為礦體剛度大于圍巖剛度是發(fā)生沖擊礦壓的條件，這也稱為剛度理論。沖擊傾向理論。煤巖介質(zhì)發(fā)生沖擊破壞的能力稱為沖擊傾向，由此可以利用一些實(shí)驗(yàn)或?qū)崪y(cè)指標(biāo)，對(duì)發(fā)生沖擊礦壓的可能程度進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測(cè)，這種指標(biāo)的量度稱為沖擊傾向。條件：煤巖介質(zhì)實(shí)際的沖擊傾向度大于規(guī)定的極限值就會(huì)發(fā)生沖擊礦壓。以上三種理論成因和機(jī)理可用下列準(zhǔn)則的表達(dá)式來(lái)表示：強(qiáng)度準(zhǔn)則：,( :各種應(yīng)力總和，R：煤體與圍巖系統(tǒng)強(qiáng)度)能量準(zhǔn)則：，（其中、分別表示圍巖系統(tǒng)、煤體內(nèi)的能量釋放速度；：克服圍巖邊界阻力和煤體破壞時(shí)吸收能量的速度；、分別為能量釋放的有效系數(shù)） 沖擊準(zhǔn)則：,(其中K：煤體（圍巖）的沖擊傾向度

29、指標(biāo)；：試驗(yàn)確定的沖擊傾向度界線值)。強(qiáng)度準(zhǔn)則是煤巖體的破壞準(zhǔn)則，能量準(zhǔn)則和沖擊準(zhǔn)則是突然破壞準(zhǔn)則，即強(qiáng)度準(zhǔn)則是煤巖體發(fā)生沖擊礦壓的必要條件，能量準(zhǔn)則和沖擊準(zhǔn)則是發(fā)生沖擊礦壓的充分條件。只有三個(gè)準(zhǔn)則同時(shí)滿足，才能發(fā)生沖擊礦壓。14、論述頂板壓力估算的常用方法答：目前，有兩種確定頂板壓力大小的方法，一種是估算法，一種是實(shí)測(cè)法，估算法即根據(jù)現(xiàn)有的礦山壓力研究結(jié)果，對(duì)工作面可能出現(xiàn)的頂板壓力大小進(jìn)行估算。實(shí)測(cè)法即根據(jù)大量工作面實(shí)測(cè)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確定工作面頂板壓力大小。估算法主要包括：經(jīng)驗(yàn)估算法，從老頂形成結(jié)構(gòu)的平衡關(guān)系估算，威爾遜估算法。一、估算法1、經(jīng)驗(yàn)估算法按照支架承受載荷的原則，可將工作面支架受

30、力的情況簡(jiǎn)化為如圖1所示的形式。即支架受力，一是直接頂?shù)妮d荷，二是老頂通過(guò)直接頂作用于支架的載荷?，F(xiàn)分述如下： 直接頂載荷其中直接頂厚度；懸頂距；體積力。若懸頂距等于控頂距L,則其載荷為（kPa） 老頂載荷一般以直接頂載荷的倍數(shù)估算老頂載荷。一般以工作面為準(zhǔn)，周期來(lái)壓時(shí)形成的載荷不超過(guò)平時(shí)載荷的兩倍。所以可得下述關(guān)系：其中 p考慮直接頂及老頂來(lái)壓是的支護(hù)強(qiáng)度，kPa； n老頂來(lái)壓與平時(shí)壓力強(qiáng)度的比值，稱為增載系數(shù)，取2； 取(M為采高，K為碎脹系數(shù))，則 K值一般取剛破碎時(shí)的碎脹系數(shù)1.251.5，因而 即頂板壓力相當(dāng)于采高48倍巖柱的重量。顯然，在周期來(lái)壓不明顯時(shí)采用低倍數(shù)，而在周期來(lái)壓較劇

31、烈的時(shí)候采取高倍數(shù)加以估算。2、從老頂形成結(jié)構(gòu)的平衡關(guān)系估算此法認(rèn)為直接頂?shù)妮d荷應(yīng)由支架全部承受，而老頂巖層由于能成結(jié)構(gòu)，因此支架所承受的載荷僅是當(dāng)老頂巖層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)是所形成的。失穩(wěn)的方式有兩種，其中一種為滑落失穩(wěn)，其二為變形失穩(wěn)。從老頂結(jié)構(gòu)的滑落失穩(wěn)估算頂板壓力此時(shí)根據(jù)老頂?shù)钠胶庖?guī)律，控制老頂滑落失穩(wěn)時(shí)，作用于支架的力為：，（其中為老頂巖塊間在煤壁前的剪力，T為老頂斷裂巖塊間的水平推力，與分別為巖塊的內(nèi)摩擦角與破斷角）從老頂結(jié)構(gòu)的變形失穩(wěn)估算頂板壓力 因?yàn)槔享數(shù)奈灰屏颗c支架形成的載荷呈雙曲線關(guān)系，所以P與（位移量）的乘積為常數(shù)。所以老頂對(duì)支架的作用載荷，其中,(式中，：實(shí)測(cè)所得回采面頂板下沉量

32、；為 要求控制 的頂板下沉量；：頂板下沉量為時(shí)，老頂巖梁在控頂距范圍內(nèi)的作用力；老頂巖厚；：老頂巖層的體積力；：老頂巖梁跨度；：控頂距；：支架承擔(dān)巖梁重量的系數(shù))。3、威爾遜估算法該估算法在估算頂板壓力是只考慮直接頂?shù)男螤钆c載荷，因?yàn)檩d荷作用力的位置與支架可能形成的最大反力的作用力位置不一定一致，所以引出由支架與圍巖相互平衡而產(chǎn)生的附加力概念。直接頂?shù)男螤钣善茢嘟菦Q定，從而因直接頂形狀不同，頂板壓力Q的作用力也就發(fā)生變化。另外，支架可視為一反作用力P，附加力用表示，則三者的關(guān)系為：有可得模型如圖所示：二、實(shí)測(cè)法：實(shí)測(cè)法是從工作面支架上測(cè)定的其所承受的實(shí)際載荷，從一定意義上講，井下工作面測(cè)定的載

33、荷已不僅是頂板壓力，同時(shí)還含有支架性能的影響。15、繪圖說(shuō)明無(wú)煤柱護(hù)巷的基本原理由于巷道前方分為卸載區(qū)、支承壓力區(qū)和穩(wěn)壓區(qū)，卸載區(qū)載荷小，并且為了避免支承壓力的作用，對(duì)巷道進(jìn)行無(wú)煤柱護(hù)巷，就是把巷道布置在卸載區(qū)，這樣頂板對(duì)巷道壓力小，支護(hù)比較容易，主要無(wú)煤柱護(hù)巷的形式是沿空留巷和沿空掘巷。上區(qū)段工作面回采后，采空區(qū)上覆巖層垮落，老頂形成“OX”破斷。隨著工作面推進(jìn)，老頂周期性破斷，破斷后的巖塊沿工作面走向方向形成砌體梁結(jié)構(gòu)，在工作面端頭破斷形成弧形三角板（圖8-8）。老頂巖層在直接頂巖層跨落后，一般在煤體內(nèi)（是相對(duì)于采空區(qū)而言的）斷裂、回轉(zhuǎn)或彎曲下沉，在采空區(qū)內(nèi)形成巖層承載結(jié)構(gòu)。沿工作面傾向，

34、巖體A、巖塊B、巖塊C組成鉸接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性取決于采空區(qū)的充填程度和老頂巖層的斷裂參數(shù)。采空區(qū)上覆巖層移動(dòng)穩(wěn)定后，沿空巷道位居巖塊B的下方。巖體A為本區(qū)段工作面老頂巖層，巖塊B為上區(qū)段工作面采空區(qū)靠煤體一側(cè)的弧形三角板，巖塊C為上區(qū)段工作面采空區(qū)垮落矸石上的斷裂巖塊（圖8-8）。巖塊B對(duì)沿空巷道上覆巖層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起重要作用。對(duì)弧形三角塊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行力學(xué)分析，揭示老頂三角塊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)與沿空留巷穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)系，對(duì)合理確定沿空巷道位置及支護(hù)參數(shù)有重要意義。沿空掘巷沿相鄰區(qū)段采空區(qū)邊緣布置，巷道頂板巖層處于上覆巖層結(jié)構(gòu)固支邊與鉸接邊之間。在采空區(qū)邊緣煤體彈性應(yīng)力高峰采空區(qū)一側(cè)存在一個(gè)相對(duì)低

35、應(yīng)力狀態(tài)的峰后煤體，即煤體內(nèi)的破裂區(qū)和塑性區(qū)。若在其中布置巷道，支護(hù)載荷相對(duì)較小。這是沿空好到支護(hù)的主要力學(xué)特征。老頂破斷位置基本位于煤體彈塑性交接處，通過(guò)計(jì)算求取老頂在煤壁內(nèi)的斷裂位置，確定沿空掘巷的位置。16、簡(jiǎn)述采場(chǎng)支架與圍巖石相互作用原理答：采場(chǎng)支架與圍巖相互作用體系是由老頂直接頂支架底板組成。在采場(chǎng)內(nèi)，由于煤壁支承影響角的存在以及回采工作面不斷推進(jìn)的事實(shí)，使得老頂?shù)幕剞D(zhuǎn)是不可控的，因而其回轉(zhuǎn)變形是給定變形。因此，在支架與圍巖相互作用體系中，老頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)及作用是具有主導(dǎo)性的。而且支架與圍巖是相互作用相互影響的。圍巖的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響支架的工作狀態(tài)和承載特性，而支架的工作狀況反過(guò)來(lái)影響到對(duì)頂板

36、的維護(hù)效果?？偟膩?lái)說(shuō)，回采工作面的支架與其支承的圍巖是對(duì)相互作用著的矛盾統(tǒng)一體，兩者的關(guān)系是即支承又相適應(yīng)的關(guān)系。支架的設(shè)計(jì)必須符合回采工作面圍巖的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，只有這樣才能使支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)又合理；同時(shí)也只有支架的支撐力分布合適，護(hù)頂裝置可靠，才能維護(hù)好頂板，保證礦工安全和生產(chǎn)正常進(jìn)行。既要求支架既能有效的支承頂板巖層，又能在結(jié)構(gòu)與性能上相適應(yīng)采場(chǎng)頂板的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此，支架和圍巖的關(guān)系實(shí)質(zhì)上是要分析支架的性能、結(jié)構(gòu)對(duì)支架的受力及圍巖運(yùn)動(dòng)的影響，以及在各種圍巖狀態(tài)下呈現(xiàn)什么反應(yīng)，從中分析支架應(yīng)具有的最合理的結(jié)構(gòu)及參數(shù)。17、試述區(qū)段巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律答：（1）煤體煤體巷道服務(wù)期間內(nèi)，

37、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)程小的多，一般僅1/3左右。（2）煤體煤柱或無(wú)煤柱（采動(dòng)穩(wěn)定）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煤體巷道。巷道的圍巖變形除了取決于開(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)巷方式及好不煤柱寬度密切相關(guān)。（3）煤體煤柱或無(wú)煤柱（正采動(dòng)）巷道服務(wù)期間，圍巖的變

38、形將經(jīng)歷全部的五個(gè)階段（圖7-9）。圍巖變形量遠(yuǎn)大于無(wú)采動(dòng)及一側(cè)采動(dòng)穩(wěn)定后巷道。這類巷道的圍巖變形除了與開(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。18、試述發(fā)生沖擊礦壓的機(jī)理與主要防治措施答：沖擊礦壓的成因和機(jī)理是：在三向高應(yīng)力作用下，圍巖體內(nèi)積聚了大量彈性能，其中部分巖體接近極限平衡狀態(tài)，當(dāng)采掘工作接近這些地點(diǎn)時(shí)，由于外部原因（如爆破）破壞了其力學(xué)平衡狀態(tài)，導(dǎo)致變性能突然釋放，使得煤巖體產(chǎn)生一種急劇、猛烈的沖擊動(dòng)力現(xiàn)象，即沖擊礦壓。主要防治措施：根據(jù)沖擊礦壓的成因和機(jī)理，防治措施的基本原理有兩方面：一是

39、降低應(yīng)力集中程度；二是改變煤巖體的物理力學(xué)性質(zhì)。1、降低應(yīng)力集中程度。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)或沖擊危險(xiǎn)性較小的煤層，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)行采掘工作，應(yīng)力集中程度就可降低。推行無(wú)煤柱開(kāi)采，采空區(qū)盡量少留煤柱，盡量采用跨上山開(kāi)采，從而消除應(yīng)力在煤柱上集中疊加的可能性。合理安排開(kāi)采順序，避免形成三面采空的孤島工作面。2、改變煤巖的物理力學(xué)性質(zhì)。高壓注水：人為的在煤體內(nèi)造成一系列弱面，并起軟化作用，以降低煤巖強(qiáng)度，增加塑性變形量，減少?gòu)椥阅芫奂某潭取７潘蓜?dòng)震動(dòng)放炮：釋放煤體內(nèi)積聚的能量，但必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行分析，不要因爆破誘發(fā)沖擊地壓?？?/p>

40、槽卸壓：將大直徑鉆孔或切溝槽使煤體松動(dòng)達(dá)到卸除壓力的目的。3、此外還可依靠選擇采煤方法，回采設(shè)備，開(kāi)采參數(shù)和工作面制度等方法（以降低煤層邊緣的沖擊危險(xiǎn)程度）以及采用支撐力大的可縮性金屬支架。19、繪圖說(shuō)明結(jié)構(gòu)面對(duì)巖體的強(qiáng)度影響答：如圖所示的極坐標(biāo)系中，半徑R。表示單軸抗壓強(qiáng)度，表示結(jié)構(gòu)面與水平面的夾角，粗黑線表示巖體強(qiáng)度受結(jié)構(gòu)面影響時(shí)隨角變化的情況，由圖可得：當(dāng)=0時(shí)，即加載方向與結(jié)構(gòu)面垂直時(shí)，巖體強(qiáng)度就是結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度，相當(dāng)于強(qiáng)度變化曲線中的最大值。當(dāng)=0的范圍內(nèi)，巖體將沿AB破壞面產(chǎn)生剪切破壞。在=范圍內(nèi)，越接近，巖體強(qiáng)度受結(jié)構(gòu)面影響的程度越大，當(dāng)=時(shí)，剪切面正好與結(jié)構(gòu)面重合，此時(shí)巖體沿結(jié)構(gòu)面

41、產(chǎn)生剪切破壞，其強(qiáng)度就是結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度，即曲線中的最小值。在范圍內(nèi)，由于結(jié)構(gòu)面抗拉強(qiáng)度很小，且加載方向與結(jié)構(gòu)面所成角度很小甚至與結(jié)構(gòu)面平行，這是巖體常會(huì)沿結(jié)構(gòu)面橫向張裂破壞，但不產(chǎn)生新的破壞面。當(dāng)時(shí)，破壞強(qiáng)度介于和之間，即為平行于結(jié)構(gòu)面受載時(shí)的強(qiáng)度?？傊?，當(dāng)巖體中存在一組結(jié)構(gòu)面時(shí)，其強(qiáng)度隨結(jié)構(gòu)面與主應(yīng)力之間夾角不同而不同，即造成巖體強(qiáng)度的各項(xiàng)異性。但如果巖體中存在多組傾角不同的結(jié)構(gòu)面，由于各組結(jié)構(gòu)面影響范圍的交叉重疊，反而會(huì)使巖體強(qiáng)度各向異性的程度減弱。20、繪圖說(shuō)明支架工作阻力與頂板下沉量的關(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。工作阻力P與頂板最終下沉量是

42、一近似的雙曲線，或稱“”曲線。根據(jù)實(shí)測(cè)的曲線可知，支架的支撐力對(duì)頂板下沉量的影響是有一定限度的，支架支撐力較小時(shí)，增加支架的支撐力可以較明顯的減小頂板下沉量，當(dāng)支架支撐力達(dá)到一定的限度后，再增加支架的支撐力對(duì)頂板下沉量的影響就比較小。這也說(shuō)明采場(chǎng)支架的工作阻力并不能改變上覆巖層的總體活動(dòng)規(guī)律。21、試述錨桿支護(hù)常用的支護(hù)理論及適用條件答：1、懸吊理論：該理論認(rèn)為錨桿支護(hù)的作用是將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)定的巖層上，從而增強(qiáng)較軟弱巖層的穩(wěn)定性。 適用于淺部圍巖松軟破碎，頂板出現(xiàn)松動(dòng)破裂區(qū)的巷道。2、組合梁理論：該理論認(rèn)為錨桿的作用一方面提供錨固力增加各巖層的摩擦力，阻止巖層面繼續(xù)滑動(dòng)，避免

43、出現(xiàn)離層現(xiàn)象；另一方面錨桿桿體可增加巖層間的抗剪剛度，阻止巖層間的水平錯(cuò)動(dòng)，從而將巷道頂板錨固范圍內(nèi)的幾個(gè)薄巖層鎖成一個(gè)較厚的巖層。 適用于頂板巖層中存在若干分層的巷道。 3、組合拱（壓縮拱）理論：認(rèn)為在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中安裝應(yīng)力錨桿，從桿體兩端起形成圓錐形的壓應(yīng)力區(qū)，如果錨桿間距足夠小，各個(gè)錨桿形成的壓應(yīng)力圓錐體相互交錯(cuò)，即壓縮拱。壓縮拱內(nèi)巖石徑向、切向均受壓，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，圍巖強(qiáng)度得到提升，支承能力相應(yīng)增大。 適用于拱形巷道。4、最大水平應(yīng)力理論：該理論認(rèn)為礦井巖層的水平應(yīng)力通常大于鉛直應(yīng)力，巷道頂?shù)装宸€(wěn)定性主要受水平應(yīng)力影響。錨桿的作用是沿錨桿軸向約束巖層膨脹和垂直錨桿軸向方向約

44、束巖層剪切運(yùn)動(dòng)。 適用于開(kāi)挖引起應(yīng)力重新分布后，其水平應(yīng)力大于鉛直應(yīng)力，巷道頂?shù)装宸€(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響、圍巖層狀特征比較突出的回采巷道。5、圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論:認(rèn)為巷道錨桿支護(hù)的實(shí)質(zhì)是、錨桿和錨固區(qū)的巖體相互作用形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)；可改善被錨固巖體的力學(xué)性能；可強(qiáng)化圍巖強(qiáng)度，提高峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度；、可改變圍巖應(yīng)力狀態(tài)，從而增加圍壓，提高圍巖承載能力，從而有利于保持巷道的穩(wěn)定性。 適用于軟巖煤巷圍巖。 22、論述影響巖體強(qiáng)度的主要因素有哪些（1）結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀：它是指結(jié)構(gòu)面與作用力之間的方位關(guān)系對(duì)巖體強(qiáng)度所產(chǎn)生的影響，因結(jié)構(gòu)面的存在，使巖體的強(qiáng)度顯著低于巖塊強(qiáng)度，因此，巖體更易變形和失穩(wěn)，通常

45、，結(jié)構(gòu)面對(duì)巖體強(qiáng)度的影響主要表現(xiàn)為造成巖體強(qiáng)度的各向異性和巖體強(qiáng)度的降低。（2）結(jié)構(gòu)面密度：指單位巖體內(nèi)發(fā)育的結(jié)構(gòu)面數(shù)量，通常，結(jié)構(gòu)面密度對(duì)巖體強(qiáng)度的影響主要有兩方面：相同條件下，巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面數(shù)量越多，密度越大，變形也越大，但強(qiáng)度越低；巖體強(qiáng)度不會(huì)因結(jié)構(gòu)面的密度的增大而無(wú)限降低，而是存在一個(gè)臨界值，大于此值時(shí)，結(jié)構(gòu)面密度對(duì)巖體變形和強(qiáng)度的影響就很小。（3）試件尺寸：巖體強(qiáng)度隨試件尺寸增大而減小，但不同巖體強(qiáng)度因試件尺寸增大而減小的規(guī)律卻不同，其影響因素較多。（4）環(huán)境圍壓：環(huán)境圍壓對(duì)巖體變形和強(qiáng)度都產(chǎn)生很大影響，即圍壓的大小影響巖體的破壞方式巖體的抗剪強(qiáng)度隨圍壓的增大而增大，但不呈直線關(guān)系，在

46、低圍壓情況下增大的快，在高圍壓情況下增大的慢圍壓增大，巖體的變形模量也明顯提高巖體中結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)隨圍壓的增大而減小，當(dāng)圍壓達(dá)到某一臨界值時(shí)，巖體中結(jié)構(gòu)面效應(yīng)就完全消失，此時(shí)巖體從脆性破壞變?yōu)檠有云茐?。?）孔隙水壓：因?yàn)榭紫端畨旱拇嬖冢箮r體中固體顆?；蚬羌芩惺艿膲毫﹄S之減小，巖體強(qiáng)度也就相應(yīng)的降低。23、繪圖說(shuō)明巷道支架支護(hù)時(shí)，“支架圍巖”相互作用的原理支架的工作阻力，尤其是初撐力，在一定程度上能相當(dāng)有效的抑制直接頂板的離層，控制圍巖塑性區(qū)的再發(fā)展和圍巖的持續(xù)變形，保持圍巖的穩(wěn)定。因此，巷道支架系統(tǒng)必須具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和一定的可縮性，才能有效的控制盒適應(yīng)圍巖的變形。地下工程中圍巖不僅是施

47、載體，在一定條件下還是一種天然的承載構(gòu)件，上覆巖層的絕大部分重量完全是自身承擔(dān)的，因此，合理的支架圍巖相互作用關(guān)系是充分利用圍巖的這種天然的自承力和承載力。人為的支護(hù)作用是在圍巖強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、受力環(huán)境、位移與力的邊界條件等方面創(chuàng)造條件，促使圍巖形成自穩(wěn)和承載結(jié)構(gòu)。根據(jù)巷道周邊彈塑性位移量的計(jì)算式，巷道周邊位移量與支護(hù)阻力的關(guān)系曲線如上圖所示，曲線上C點(diǎn)左側(cè)為彈塑性階段，巷道周邊位移值到達(dá)C點(diǎn)以后，圍巖松動(dòng)破裂開(kāi)始脫落，對(duì)支架產(chǎn)生松動(dòng)壓力，支護(hù)阻力增加。II、III分別為可縮性支架、剛性支架工作特性曲線，II與I交點(diǎn)是b，III與I的交點(diǎn)是a，分別為支架的工作點(diǎn)。從圖中可以看出，支架不易在B區(qū)間工

48、作，在A區(qū)間工作時(shí)，支架工作點(diǎn)在C點(diǎn)左側(cè)附近較為有利。24、試述原巖應(yīng)力的概念，主要組成部分及分布基本特點(diǎn)原巖應(yīng)力：存在于地層中未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力稱為原巖應(yīng)力。主要組成部分：自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力分布基本特點(diǎn)：實(shí)測(cè)鉛直應(yīng)力基本上等于上覆巖層的重量水平應(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)力與最小水平主應(yīng)力一般相差較大25、試述一般情況下采場(chǎng)支架的工作阻力為什么會(huì)小于上覆巖層的重量從垂直方向上看，由于關(guān)鍵層對(duì)其上部巖層有控制作用，故可以認(rèn)為老頂及其以下的巖層是對(duì)采場(chǎng)產(chǎn)生直接影響的巖層，而老頂之上巖層則視為作用其上的載荷，支架圍巖形成由老頂直接頂-底板組成的作

49、用體系，故支架承受較小的壓力。從工作面推進(jìn)方向看，整個(gè)采面上覆巖層中鄰近煤層的老頂巖層形成的結(jié)構(gòu)是由煤壁-回采工作面-采空區(qū)已冒落矸石支撐體系所支撐，而支架的可縮特性使煤壁和采空區(qū)已冒落矸石承受了上部結(jié)構(gòu)的大部分重量，故支架工作阻力小于上覆巖層重量。煤層傾角使頂板巖層重量在垂直層面方向的分力減小，故頂板對(duì)支架的壓力減小。26、影響沖擊礦壓發(fā)生的因素（14年新加的大題）沖擊礦壓發(fā)生的原因是多方面的，但總的來(lái)說(shuō)可以分為三種，即自然地質(zhì)因素、開(kāi)采技術(shù)條件和組織管理因素。自然地質(zhì)因素中，最基本的因素是原巖應(yīng)力，主要由巖體的重力和構(gòu)造殘余應(yīng)力組成。實(shí)驗(yàn)表明，在一定的采深條件下，比較劇烈的沖擊礦壓一般會(huì)出現(xiàn)在煤系地層中，強(qiáng)度高的巖層，特別是在煤層頂板中有堅(jiān)硬厚層砂巖的情況。從發(fā)生沖擊礦壓的開(kāi)采技術(shù)因素來(lái)分析，首先是開(kāi)采引起的局部應(yīng)力集中。其主要原因是開(kāi)采系統(tǒng)不完整，或堅(jiān)硬的頂板條件下較大的懸頂，造成較大的應(yīng)力集中；或由于開(kāi)采歷史造成的，如煤柱停采線造成的應(yīng)力集中，傳遞到鄰近煤層。從生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，生產(chǎn)的