煤礦圍巖控制與檢測復習題

支承壓力的定義和分布的一般規(guī)律。煤炭采出后，由于采掘空間原被采物承受的載荷轉移到周圍支承體上而形成的壓力，叫支承壓力。工作面的前支承壓力，其應力集中系數(shù)K=2.5～3，峰值在工作面前方4～8m左右位置，其影響范圍可達工作面前方40～60m，甚至90～100m。工作面?zhèn)戎С袎毫?，其應力集中系?shù)K=2～3，峰值離采空區(qū)邊緣15～20m，影響范圍距采空區(qū)邊緣15～30m。工作面?zhèn)认蚍较蛏系膽档蛥^(qū)的寬度一般在在10m以內。采空區(qū)支承壓力，采空區(qū)應力增高系數(shù)通常小于1，個別情況下達到1.3采煤工作面壓垮型事故的概念分類、預防措施。壓垮型：由垂直于層面方向的頂板壓力壓壞采場支架而導致冒頂。垮落帶老頂巖塊壓壞采場支架。垮落帶老頂巖塊沖擊壓壞采場支架。裂隙帶老頂巖塊壓壞采場支架。采場支架的支撐力應能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層的壓力。采場支架的初撐力應能保證直接頂與老頂之間不離層。采場支架的可縮量應能滿足裂隙帶老頂下沉的要求。采煤工作面從開切眼開始推進到正常工作面的頂板運動規(guī)律。當直接頂垮落厚度達1M以上，垮落長度達采煤工作面長度一半時，就叫直接頂初次垮落。隨著采煤工作面的推進，梁的跨度愈來愈大，老頂就直接彎曲，下沉；當老頂?shù)碾p支點梁達到極限跨距時，它就斷裂，下沉。這時，采煤工作面內頂板下沉加快，煤壁片幫嚴重，支架受力增大，甚至發(fā)生頂板臺階下沉等老頂來壓現(xiàn)象，工作面采煤以來老頂?shù)谝淮未笠?guī)模來壓，叫做老頂?shù)某醮蝸韷?。老頂初次來壓后，隨著采煤工作面的繼續(xù)推進老頂巖梁周期性斷裂，下沉，工作面內周期性地出現(xiàn)下沉加快，煤壁嚴重片幫，支架受載增大以及頂板臺階下沉等老頂來壓現(xiàn)象，叫做老頂周期來壓。綜采工作面頂板支護設計初撐力的計算依據(jù)。①初撐力能平衡支架上方直接頂巖層的重量（包括采空區(qū)上方將被切斷的那段懸頂）；②支架后端的初撐力能平衡采空區(qū)上方將要被切斷的直接頂懸頂巖重；③初撐力產生的主動力矩能平衡工作空間上方及采空區(qū)上方直接頂巖層所產生的力矩；④支架的初撐力應能防止下位巖層（直接頂巖層）發(fā)生推垮型頂板事故，對于近水平煤層，可不考慮下位巖層的推垮事故。巷道破壞變形的影響因素和形式。變形形式：頂?shù)装逡平?，包括頂板下沉，底板鼓起，兩幫移近。破壞形式：頂板冒落，底板鼓起，兩幫收縮。影響因素：所處的地應力狀態(tài)。巷道是否受采動影響。圍巖性質和強度。支護對策及支護方式。支架圍巖關系。巷道圍巖壓力的概念、分類和影響因素。圍巖變形受阻而作用在支護結構物上的擠壓力或塌落巖石的重力。松動圍巖壓力（2）變形圍巖壓力（3）膨脹圍巖壓力（4）沖擊和撞擊圍巖壓力。因素：圍巖壓力因素，地質因素，巷道支護方法，開采技術。巷道圍巖控制的原理和方法。控制原理：人們根據(jù)巷道圍巖應力、圍巖強度以及它們之間相互關系，選擇合適的巷道布置和保護及支護方式?？刂品椒ǎ簭南锏绹鷰r控制的角度布置巷道。盡量避開采掘活動的影響，將巷道布置在煤層開采后所形成的應力降低區(qū)域內。盡量避免支撐壓力疊加的強烈作用，或者盡量縮短支撐壓力影響時間。選擇穩(wěn)定的巖層或煤層布置巷道，盡量避免水與松軟膨脹巖層直接接觸。巷道通過地址構造帶時，巷道軸向應盡量垂直斷層構造帶或向，背斜構造。相鄰巷道或硐室之間選擇合理的巖注寬度。巷道的軸線方向方應盡可能與構造方向平行，避免與構造應力方向垂直。巷道的保護及支護措施。通過在巷道圍巖中鉆孔卸壓，切槽卸壓，寬面掘巷卸壓以及在巷旁留專門的卸壓空間等方法。采用圍巖鉆孔注漿，錨桿支護，錨索支護，巷道周邊噴漿，支架壁厚充填，圍巖疏干封閉等方法，增高圍巖強度，優(yōu)化圍巖受力條件和賦存環(huán)境。架設支架對圍巖施加徑向力。錨桿支護巷道冒頂?shù)奶攸c。錨桿支護巷道冒頂事故一般都發(fā)生在地質條件變化的地點錨桿支護巷道冒頂范圍較大，冒頂寬度一般小于巷道寬度，冒頂高度一般是巷道高度的1~2倍，呈現(xiàn)頂板整體冒落狀態(tài)，大多發(fā)生在掘進施工期間。錨桿支護巷道冒頂大多瞬間發(fā)生，隨機性大，呈突發(fā)性。錨固區(qū)外冒頂?shù)脑蚝皖A防措施。頂板為離層型或鑲嵌型結構。補強的錨索部分或全部失效。掌握地質資料與開采條件。確保錨索施工質量。錨桿錨固區(qū)內形成穩(wěn)定的壓縮拱巖梁。某工作面，煤層厚度為2.5m，傾角12°，頂板分層，自下而上為：頁巖0.8m，砂頁巖1.0m，頁巖1.2m，泥巖1.3m，中砂巖2.0m，細砂巖3.0m，再上為中砂巖。請確定垮落帶巖層的厚度（其中Kl=1.33，Kz=1.5）。解：理想直接頂厚度為h依題意可知實際直接頂厚度為：h=0.8+1+1.2+1.3=4.3m故直接頂垮落厚不能完全填滿采空空間。根據(jù)HiH≥4.5-2.15≥2.35不符合要求H≥1.69垮落帶老頂概念：當老頂巖層厚度小于5~6m時，在其斷裂、旋轉、下沉及觸矸過程中，斷塊間會失去水平力的聯(lián)系，從而不能形成平衡結構者為垮落帶老頂。裂隙帶老頂：當老頂巖層厚度小于5~6m時，在其斷裂、旋轉、下沉及觸矸過程中，斷塊間能夠互相擠緊，從而形成能夠承受載荷并把自身及上位巖層的重量施加到采空空間周圍的巖體及垮落矸石之上的平衡結構者為裂隙帶老頂。容重的概念：單位體積巖石的重量。碎脹性：巖石破碎后的體積將比整體狀態(tài)下的體積大。碎脹系數(shù)：巖石破碎膨脹后的體積與巖石處于整體狀態(tài)下體積的比值。掩護式支架結構特點：掩護式支架采用四連桿加立柱結構，本身比較穩(wěn)定，因而縱向和橫向穩(wěn)定性均較好，具有抵抗來自沿層面方向推力的能力。支柱與掩護梁連接，底座與掩護梁四連桿連接。掩護式支架擋矸性能良好，但其支撐力主要集中在支架前部，對基本頂來壓強烈的頂板適應性差，宜在直接頂破碎而基本頂來壓不明顯的條件下使用。掩護式支架采用四連桿加立柱結構，支架縱向和橫向的穩(wěn)定性均較好，因而支架的防護與穩(wěn)定性能好，能抵抗來自沿層面方向的推力，但支撐性能差。支撐式支架結構特點：支架結構本身縱向與橫向的穩(wěn)定性都不好，不能抵抗來自沿層面方向推力的能力。ZF5800~28/42的意義：四柱支撐掩護式放頂煤支架，工作阻力5800，支架高度18-28.DZ25-25/100：單體液壓支柱，油缸直徑100mm，最大支撐高度2500mm。壓垮型頂板事故的定義，分類及預防措施。壓垮型：由垂直于層面方向的頂板壓力壓壞采場支架而導致冒頂?？迓鋷Ю享攷r塊壓壞采場支架?？迓鋷Ю享攷r塊沖擊壓壞采場支架。裂隙帶老頂巖塊壓壞采場支架。采場支架的支撐力應能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層的壓力。采場支架的初撐力應能保證直接頂與老頂之間不離層。采場支架的可縮量應能滿足裂隙帶老頂下沉的要求。推跨型頂板事故的概念：由平行于層面方向的頂板壓力推倒采場支架而導致的冒頂。綜采工作面支護計算時，初撐力的計算依據(jù)。①初撐力能平衡支架上方直接頂巖重；②支架后端的初撐力能平衡采空區(qū)上方將要被切斷的直接頂懸頂巖重；③初撐力產生的主動力矩能平衡工作空間上方及采空區(qū)上方直接頂巖重所產生的力矩。單體液壓支柱工作面支護計算時，初撐力的計算依據(jù)。綜采工作面支護計算步驟。（1）計算垮落帶巖層（直接頂和垮落帶老頂）的范圍；（2）計算支架應滿足的工作阻力;（3）計算支架的初撐力（4）計算裂隙帶老頂巖塊的回轉下沉在采煤工作面造成的頂板下沉量，在此基礎上計算支架的最大和最小支撐高度。（5）計算直接頂初次垮落時支架所應滿足的初撐力；（6）計算老頂初次來壓時支架的工作阻力。綜采工作面頂板支護設計的方法。預防事故的方法。估算法。理論計算。經驗法。復合頂板的概念。指采煤后特別容易離層的頂板第一個分層，厚度通常在0.5m-3.0m之間。關鍵層。淺埋煤層。具有淺埋深、薄基巖、上覆厚松散層賦存特征的煤層?；d比?；鶐r與載荷層厚度之比。巖石的吸水性和軟化性。巖石的吸水性是指遇水不崩解的巖石在一定的試驗條件下(規(guī)定的試樣尺寸和試驗壓力)吸入水分的能力，通常以巖石的自然吸水率和強制吸水率表示。巖石浸水后其強度明顯降低，通常用軟化系數(shù)來表示水分對巖石強度的影響程度。巖石的膨脹性和崩解性。巖石與水進行物理化學反應后，隨時間變化會產生體積增大現(xiàn)象。巖石的崩解性是指巖石與水相互作用時失去粘結性并變成完全喪失強度的松散物質的性能。巖石的結構。1)礫狀結構——指由粒徑大于2mm的巖石碎屑膠結而成的碎屑結構類型，如礫巖；2)砂質結構——指粒徑變化在2~0.05mm之間的碎屑結構類型，如砂巖；3)粉砂質結構——指粒徑變化在0.05~0.005mm之間的碎屑結構類型，如粉砂巖、頁巖；4)泥質結構——指粒徑小于0.005mm的碎屑結構類型，如泥巖、粘土巖。巖石的孔隙性和視密度。巖石的視密度是指單位體積的巖石(包括空隙)的質量巖石的孔隙性是指巖石中孔洞和裂隙的發(fā)育程度，常用孔隙度表示。巖石的彈性與彈性類型。巖石的彈性:卸載后巖石變形能完全恢復的性質線彈性（2）完全彈性（3）滯彈性巖石的塑性。巖石的塑性：由于巖石是由多種造巖礦物組成，巖石構造中總有某些缺陷，如有些礦物晶體發(fā)育不完全，晶粒排列不細密，存在孔隙、微裂隙、層理面、軟弱夾層等，因此常使巖石卸載后其變形不能完全恢復而出現(xiàn)殘余變形，也就是說巖石受載時具有塑性特征。全應力應變曲線的4個階段。第一區(qū)段屬于壓密階段，；第二區(qū)段相應于彈性工作階段，第三階段為材料的塑性性狀階段最后區(qū)段為材料的破壞階段應變硬化。擴容。應變軟化巖體的概念。巖體是地質體的一部分，處于一定的地質環(huán)境中，由各種巖性和結構特征的巖石所組成的集合體。結構面的概念。結構面是指在地質歷史中形成的，具有一定方向和延展長度的地質界面，如巖體中存在的節(jié)理、斷層、層面以及軟弱夾層等，都統(tǒng)稱為結構面或不連續(xù)面。節(jié)理的分類。巖體的分類。按照巖體被結構面分割的程度分：完整巖體、塊狀巖體、層狀巖體、碎裂巖體、松散巖體。巷道圍巖的分區(qū)。破裂區(qū)，塑性區(qū)，彈性區(qū)，原始應力區(qū)。塑性區(qū)范圍的確定方法。超聲波探測，鉆孔探測，多點位移觀測，經驗法。巷道的應力影響帶的概念。巷道圍巖應力受擾亂的區(qū)域。圓形巷道應力影響帶的范圍。在靜水壓應力場中，巷道的應力影響區(qū)域形狀為半徑等于6r的圓。在非靜水壓應力場中，巷道的應力影響區(qū)域形狀不再是圓形，一般為長軸不大于12r的橢圓。大巷，上、下山間距的取值范圍。大巷的間距以20~40m為宜，上下山及集中巷間距以15~30m為宜。應力場。原巖應力場:天然存在于原巖內而與人為因素無關的應力場稱為原巖應力場。構造應力場。由于地質構造運動而引起的應力場稱為構造應力場。地應力分布的一般規(guī)律。實測鉛直應力基本上等于上覆巖層的自重應力。水平應力普遍大于鉛直應力。平均水平應力與垂直應力的比值隨深度增加而減小。最大水平主應力和最小水平主應力，一般相差較大。考慮地應力因素合理的巷道布置方向巷道軸向與構造應力方向平行時，構造應力對巷道的穩(wěn)定性影響最??；巷道軸向與構造應力方向垂直時，影響最大。采動影響巷道圍巖變形量的組成。巷道頂板下沉