河南理工大學(xué)礦山壓力與巖層控制歷年重點(diǎn)總結(jié)

1、礦山壓力與巖層控制重點(diǎn)總結(jié)一、1、礦山壓力與巖層控制的研究方法有：理論研究，實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場測(cè)試等不同形式的研 究。2、礦山壓力與巖層控制的解析方法主要通過力學(xué)模型，利用平衡條件、本構(gòu)方程、變形條 件，破壞判據(jù)和邊界條件求解其應(yīng)力，變形和破壞條件。3、礦山壓力檢測(cè)中采場主要檢測(cè)頂?shù)装逡平?、支架阻力、活柱下縮量和頂板破碎度。4、礦山壓力檢測(cè)中，巷道主要檢測(cè)頂?shù)装逡平?、支架變形、圍巖應(yīng)力分布和巖層內(nèi)部移 動(dòng)規(guī)律。5、巖石密度分為：天然密度、飽和密度、干密度。6、巖石變形指標(biāo)一般有：泊松比、彈性模量、體積變形量。7、原巖應(yīng)力場主要由：重力應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場組成。8、兩個(gè)大小不同的圓孔疊加時(shí)，大孔

2、對(duì)小孔的應(yīng)力影響較大，而小孔對(duì)大孔的影響較小。9、支撐壓力指采場周圍或巷道兩側(cè)的全部切向應(yīng)力（或者豎直應(yīng)力）10、早期采場上覆蓋巖層活動(dòng)規(guī)律的假說有：壓力拱假說，懸臂梁假說，鉸接巖塊假說，預(yù) 成裂隙假說。11、砌體梁結(jié)構(gòu)模型中：A塊為煤壁支撐區(qū)，B塊為離層區(qū)，C塊為重新壓實(shí)區(qū)；I為垮落 帶，II為裂縫帶，111為彎曲下沉帶。12、按直接頂穩(wěn)定性分類：直接頂可分為：破碎頂板，中等穩(wěn)定頂板，完整頂板。13、目前所使用的支柱的工作特性有以下幾種：急增阻式，微增阻式，恒阻式。14、液壓支柱單獨(dú)與頂梁配合支護(hù)頂板稱為單體液壓支架，與頂梁，底座，移架千斤頂組合 液壓自移支架。15、巖層與地表移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)

3、生豎直方向和水平方向的位移，前者稱為下沉，后者稱為水 平位移。16、根據(jù)采空區(qū)上覆巖層的破壞程度，可分為三帶：垮落帶，裂縫帶，彎曲下沉帶。垮落帶 和裂縫帶合兩帶，又稱為導(dǎo)水裂縫帶。17、兩帶（冒落帶與裂隙帶）與煤層采高有關(guān)，對(duì)于軟弱巖層，兩帶高度為采高的9至12 倍，中硬巖層為采高的12至18倍，堅(jiān)硬巖層為采高的18至28倍。18、圓形巷道按切向應(yīng)力分，可分為A破裂區(qū)，B塑性區(qū)，C彈性區(qū)，D原始應(yīng)力區(qū)19、煤層開采后，在采空區(qū)四周形成支撐壓力帶，在工作面前方煤體內(nèi)形成超前支撐力，它 隨著工作面掘進(jìn)而向前移動(dòng)，又稱為移動(dòng)性支撐壓力或者臨時(shí)支撐壓力，工作面傾斜和仰斜 方向及開切眼一側(cè)煤體上形成的支

4、撐壓力稱為固定支撐壓力或者殘余支撐壓力，采空區(qū)后方 的支撐壓力稱為采空區(qū)支撐壓力。20、巷道圍巖變形量包括：巷道頂板下沉量，底板鼓起量，行幫接近量，深部圍巖移近量以 及巷道剩余斷面積。21、巷道圍巖變形規(guī)律，圍巖變形量要經(jīng)歷5個(gè)階段，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。二、基本概念。1、礦山壓力由于礦山開采活動(dòng)的影響，在巷硐周圍巖體中形成的和作用在巷硐支護(hù)物上的力叫做礦山壓 力2、礦山壓力顯現(xiàn)由礦山壓力作用使巷硐周圍巖體和支護(hù)物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象，統(tǒng)稱為礦山壓力現(xiàn)象3、礦山壓力控制所有減輕，調(diào)節(jié)，改變和利用礦山壓力的各種方法，均叫做礦山壓力控

5、制。4、巖石的孔隙度和孔隙比巖石的孔隙度是指巖石中各種孔洞和裂隙體積總和與巖石總體積之比。巖石的孔隙比是指巖石中各種空洞和裂隙體積總和與巖石固體部分實(shí)體積之比。5、巖石的碎脹系數(shù)巖石的碎脹系數(shù)即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。6巖石的彈性變形與塑性變形巖石的彈性變形指卸載后巖石變形能完全恢復(fù)到原始狀態(tài)的性質(zhì)。巖石的塑性變形指巖石在外力作用下當(dāng)超過其屈服極限力時(shí)仍能發(fā)生變形，撤去外力后不能 完全恢復(fù)其原始狀態(tài)的性質(zhì)。7、彈性模量、泊松比泊松比指巖石在單軸壓縮條件下橫向應(yīng)變和軸向應(yīng)變的比值。彈性模量：E = a/e （巖石受單向受壓）E一巖石的彈性模量a一軸向

6、應(yīng)力應(yīng)變曲線上任一點(diǎn)的軸向應(yīng)力e一對(duì)應(yīng)于a的軸向應(yīng)變8、巖石的瞬時(shí)強(qiáng)度巖石的瞬時(shí)強(qiáng)度：加載速率快：彈性模量提高，峰值強(qiáng)度增加，韌性降低；此時(shí)因快速加載 而達(dá)到破裂時(shí)的應(yīng)力稱為瞬時(shí)強(qiáng)度。9、蠕變，松弛蠕變：應(yīng)力不變條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長而增加的現(xiàn)象。松弛：應(yīng)變一定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間延長而減小。10、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11、老頂通常把位于直接頂之上（有時(shí)直接頂位于煤層之上）對(duì)采場礦山壓力直接造成影響的厚而堅(jiān) 硬的巖層稱為老頂。12、頂板下沉量煤壁到采空區(qū)邊緣范圍內(nèi)頂、底板間相對(duì)位移。13、老頂初次來壓老頂平衡結(jié)構(gòu)第一次失穩(wěn)而施加給工作面以大型壓力的過程。1

7、4、頂板周期來壓老頂平衡結(jié)構(gòu)周期性失穩(wěn)而施加給工作面以大型壓力的過程。15、始動(dòng)阻力頂板壓力下，支柱開始下縮時(shí)的阻力。16、最大工作阻力支柱所能承受的最大載荷。17、關(guān)鍵層對(duì)采場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。二、值楔形剪切方法1、寫出巖石的抗剪強(qiáng)度和壓應(yīng)力的關(guān)系，并繪圖簡述獲得c關(guān)系式：T=a tan中+Ctan中一一巖石抗剪內(nèi)摩擦系數(shù)C 巖石黏聚力參考課本P15圖1-8和圖左側(cè)文字內(nèi)容2.1、簡述構(gòu)造應(yīng)力的特點(diǎn)1）分布不均，在構(gòu)造區(qū)域附近最大；2）水平應(yīng)力為主，淺部尤為明顯；3）具有明顯的方向性；4）堅(jiān)硬巖層中明顯，軟巖中不明顯；5） bQQH max H min z

8、2.2、原巖應(yīng)力的分布規(guī)律（1）實(shí)測(cè)鉛直應(yīng)力基本等于上覆巖層重量；（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)力比值隨深度增加而減?。唬?）最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力一般相差較大。3、什么是直接頂?shù)某醮慰迓渲苯禹數(shù)牡谝淮未竺娣e垮落稱為直接頂?shù)某醮慰迓?、直接頂垮落的標(biāo)示是什么？直接頂垮落高度超過11.5m，范圍超過全工作面長度的一半。此時(shí)直接定跨距稱為初次垮 落距。5、影響采場礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素有哪些？（1）采高與控頂距（2）工作面推進(jìn)速度的影響（3）開采深度的影響（4）煤層傾角的影響（5）分層開采時(shí)礦壓的顯現(xiàn)（6）放頂煤開采礦壓顯現(xiàn)6、按對(duì)頂板面積與掩護(hù)面積的比值進(jìn)行分類，液壓

9、支架有哪些類型？（1）支撐式（2）支撐掩護(hù)式（3）掩護(hù)支撐式（4）掩護(hù)式7、支架與圍巖相互作用的特點(diǎn)是（1）支架與圍巖間的作用是作用力與反作用力關(guān)系；（支撐力宜均勻分布，且與頂板壓力共線）（2）支架受力的大小與支架本身特性有關(guān)；（在同一工作面，不允許同時(shí)使用特性不同的支架）（3）支架支撐力在工作面的分布狀態(tài)與支架性能有關(guān)；8、關(guān)鍵層的特征有哪些？（1）幾何特征：相對(duì)較厚；（2）巖性特征：較堅(jiān)硬，彈性模量較大，強(qiáng)度較高；（3）變形特征：關(guān)鍵層下沉變形時(shí)，上覆全部或局部巖層下沉量同步協(xié)調(diào)；（4）破斷特征：破斷導(dǎo)致全部或局部上覆巖層的同步破斷，引起大范圍的巖層移動(dòng)；（5）承載特征：“梁”的結(jié)構(gòu)形式為

10、全部巖層或局部巖層的承載主體，形成砌體梁結(jié)構(gòu)9、采空區(qū)覆蓋彎曲下沉帶，裂縫帶，冒落帶的特征分別是什么？一、冒落帶（垮落帶）多數(shù)情況下，冒落帶是由直接頂垮落后形成的。冒落帶內(nèi)的巖層破壞特征（1）從煤層往上巖層破碎程度逐步減?。唬?）冒落巖塊間空隙較大，連通性好，有利于水、沙和泥土通過；（3）冒落巖石具有的碎脹性能使冒落自行停止。碎脹系數(shù)恒大于1；（4）冒落帶高度取決于采出厚度和上覆巖層的碎脹系數(shù)。二、裂隙帶采空區(qū)上覆巖層中產(chǎn)生裂隙、離層及斷裂，但是仍然保持層狀結(jié)構(gòu)的巖層。裂隙帶內(nèi)的巖層破壞特征（1）產(chǎn)生垂直層理面和順層理面的裂縫；（2）根據(jù)連通性好壞，一般導(dǎo)水，但不利于沙和泥土通過；（3）冒落帶

11、和裂隙帶合稱兩帶，又稱冒落斷裂帶，導(dǎo)水?dāng)嗔褞В唬?）裂隙帶高度與巖性/采高有關(guān)。（5）裂隙帶高度隨工作面推進(jìn)距離的增加，到一定范圍，高度達(dá)到最大。三、彎曲帶裂隙帶頂界之上直至地表的整個(gè)巖系地層。彎曲帶內(nèi)的巖層破壞特征（1）垂直方向由于自重作用產(chǎn)生法向彎曲，水平方向雙向受壓；（2）不存在或極少離層裂縫，其中的隔水層是良好的保護(hù)層；（3）彎曲帶的高度主要受開采深度的影響。采深較小，導(dǎo)水?dāng)嗔褞е边_(dá)地表，采深較大時(shí)， 開采形成的裂隙帶不會(huì)達(dá)到地表。10、回采工作面周圍的支撐壓力分布分別有哪些？（1）工作面前方超前支撐壓力（2）工作面傾斜、仰斜方向殘余支撐壓力（3）工作面后方采空區(qū)支撐壓力11、巷道圍巖

12、變形經(jīng)歷哪五個(gè)階段？I：巷道掘進(jìn)段一一彈塑性、量小、趨于穩(wěn)定、時(shí)間短；II：無采掘影響段一一主要為流變，受巖性影響較大；III：采動(dòng)影響段前3050m，后4060m （峰值520m），量大；W：采動(dòng)影響穩(wěn)定段位移、變形均較小，工作面后方100米以遠(yuǎn)；V：二次采動(dòng)影響段一一影響劇烈程度及影響范圍均較第一次為大。四、1、繪圖陳述巖石單軸受壓條件下的全應(yīng)力應(yīng)變曲線過程及意義。O-A段，原始孔隙壓密階段A-B段，線彈性階段B-C段，彈塑性過渡階段C-D段，塑性階段D點(diǎn)以后為破壞階段2、繪圖說明典型的巖石蠕變曲線O a段：瞬時(shí)變形階段ab段：第一階段蠕變（初速蠕變） b c段：第二階段蠕變（等速蠕變）

13、c d段：第三階段蠕變（加速蠕變） 4、寫出僅自重作用時(shí)，雙向等壓彈性應(yīng)力場中圓形孔的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力計(jì)算式，依據(jù) 計(jì)算式繪圖說明，孔周邊的應(yīng)力分布規(guī)律。fi-Rk r2式中R孔的半徑b切向應(yīng)力b徑向應(yīng)力圖：孔周邊的應(yīng)力分布規(guī)律：1）圓孔周邊應(yīng)力。= 2Y Hr92）任一點(diǎn)的應(yīng)力 +0= =22 Hr3） 。分布與方向角0無關(guān)，圓孔任一方向應(yīng)力分布相同;r04）圍巖內(nèi)應(yīng)力大小與彈性常數(shù)無關(guān)，與距孔邊距離有關(guān)；5）雙向等壓時(shí)，園孔周邊全處于壓縮應(yīng)力狀態(tài)；6）在圓孔內(nèi)3倍直徑以遠(yuǎn)，應(yīng)力接近原始應(yīng)力（影響半徑）。7）雙向等壓圓孔應(yīng)力集中系數(shù)最大為2。5、繪圖說明采場或巷道兩側(cè)的支撐壓力分布圖卜德 支庭步力的分區(qū)A 誠爪區(qū)仲甲壓區(qū)植壓N.心 那性區(qū)6、什么是巖層移動(dòng)角，移動(dòng)角一般有哪三個(gè)？地表下沉邊界（常以10mm點(diǎn)劃定）和采空區(qū)邊界的連線與水平線在煤柱一側(cè)的夾 角稱為巖層移動(dòng)角。分為：走向移動(dòng)角，下山移動(dòng)角，上山移動(dòng)角。7、原巖應(yīng)力分布的基本規(guī)律有哪些？（1）實(shí)測(cè)鉛直應(yīng)力基本等于上覆巖層重量；（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)力比值隨深度增加而減??；（4）最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力一般相差較