一`名词解释
1矿山压力：由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩
体中和其中支护物上所引起的力。
2矿压显现：由于矿山压力作用，使围岩、煤体和各种人工支撑物产生的种种力学现象，
统称为“矿山压力显现”。
3矿山压力控制：所有人为地调节、改变和利用矿山压力作用的各种措施，叫做矿山压
力控制（简称为“矿压控制”）
4伪 顶：在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3至0.5m 极易垮落的软弱岩层。
5直接顶：直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。
6老 顶：位于直接顶上方厚而坚硬的岩层。
7老顶初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
8 老顶的周期来压步距;两次来压期间工作面推进的距离。
9沿空掘巷：在上一区段工作面运输平巷废弃后，待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被
废弃的巷道边缘，掘进下一工作面的区段回风平巷称为沿空掘巷。
10沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作
面运输平巷保留下来，作为下区段工作面的回采时的回风平巷称为沿空留巷。
11端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎的程度。
12冲击地压:也称岩爆，发生在煤矿中一般叫冲击地压，发生在岩层中叫岩爆。它是一种岩
体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。
二、问答题
1、绘制侧压系数λ=0,71,31,2
1,1时圆孔巷道周围的应力分布图，并叙 述应力分布的特征。
特征： 1）圆孔周围应力集中是局部的，应力集中程度随远离孔而减弱，并趋于原始应力； 2）
圆孔周边应力集中系数随围压增大而有所减弱； 3）当λ＜1/3时，沿最大主应力方向，孔
周边一定围存在切向拉应力；当λ≥1/3时，围岩周边不产生切向拉应力； 4）当λ=0时，
沿最大主应力方向，孔周边一定围存在径向拉应力。
2试述原岩应力场的概念及主要组成部分。
天然存在于原岩而与人为因素无关的应力场称为原岩应力场，由地心引力引起的应力场称为自重应力场。由于地质构造运动而引起的应力场，称为构造应力场。构造应力与岩体的特性（岩体中裂隙发育密度与方向，岩体的弹性，塑性，粘性等）以及正在发生过程中的地质构造运动和历次构造运动所形成的地质构造现象（断层，褶皱等）有密切关系，自重应力场与构造应力场是原岩应力场的重要组成部分。
3简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用。
第一种方法
答：碎胀特征：岩石的碎胀性是指岩石破碎后散乱后堆积的体积比破碎前整体状态下增大的特性。
作用：对于岩层控制来说，碎胀性有重要作用，当煤层采出形成采空区后，顶板处于悬露状态，就会发生破坏断裂，并给工作面顶板管理造成影响以至危害。
岩石破碎用碎胀系数pK来表示，岩石破碎后体积膨胀，碎胀性系数取决于岩石的破
碎程度，排列状态。形成充满采空区所需直接顶厚度，pK越大，充满采空区直
接顶的厚度就越小。
第二种方法
a，影响碎胀系数Kp的重要因素是岩石破碎后块度的大小及其排列状态；
b，若直接顶岩层的垮落厚度为∑h，则垮落后堆积的高度为Kp?∑h。它与老顶之间可能留下的空隙Δ为：Δ=∑h+M-Kp?∑h=M-∑h（Kp-1）
c，随着老顶初次断裂，老顶破断岩块的变形迫使直接顶变形而向支架方向加载荷，此时直接顶就不再可能形成初次放顶时可能发生的离层状态。但是老顶破断岩块形成的变形失稳与滑落失稳将对直接顶的稳定性产生影响。
4. 简述直接顶初次垮落前易离层的原因。
1）直接顶较软，容易发生弯曲变形。
2）未及时支护，支撑力不足
3）直接顶比较破碎
4）直接顶最大扰度大于老顶最大扰度
5）直接顶厚度小于或等于老顶厚度初次放顶前直接顶所在的状态大部分均可能发生离层。其原因是老顶此时尚处于板的悬露状态，因而挠度较小，而且直接顶则由于强度较弱，或由于岩层较薄，使直接顶的挠度有可能大于老顶的挠度，而形成离层。
5．叙述回采工作面上覆岩层移动规律。
A岩层移动主要是研究开采后引起的地表变形破坏规律。
B煤层开采后形成的采空区大多数为长方形，老顶岩层的破坏因长方形的角效应影响而呈椭圆形，且比采空区面积要大。
C开采水平或近水平煤层时，移动盆地位于采空区正上方，而且盆地中心对应着采空区中心，中心点是垂直下落的。
6．叙述回采工作面上覆岩层的破坏方式及其分区。
根据采空区覆岩移动破坏程度，可分为“三带”：
（1）跨落带。破断后的岩块呈不规则跨落，排列也极不整齐，松散系数比较大，一般可达1.3～1.5。但经重新压实后，碎胀系数可降到1.03左右。此区域与所开采的煤层相毗连，很多情况下是由于直接顶岩层冒落后形成的.
（2）裂缝带。岩层破断后，岩块仍然排列整齐的区域即为裂缝带。它位于冒落带之上，由于排列比较整齐，因此碎胀系数较小。关键层破断块体有可能形成“砌体梁”结构。跨落带与裂隙带合称“两带”，又称为“导水裂缝带”，意指上覆层含水层位于“两带”围，将会导致岩体水通过岩体破断裂缝流入采空区和回采工作面。
（3）弯曲带。自裂缝带顶界到地表的所有岩层称为弯曲带。弯曲带岩层移动的显著特点是，岩层移动过程的连续和整体性，即裂缝带顶界以上至地表的岩层移动是成层地、整体性地发生，在垂直剖面上，其上下各部分的下沉量很小。若存在厚硬的关键层，则可能在弯曲带出现离层区。
A区域：煤层上方的岩层在开采的影响下，一般在回采工作面前方30～40m处就开始变形。其特点是水平移动较为剧烈，但垂直移动甚微。在有些场合垂直位移量还会出现负值（即岩层有上升现象）。当工作面推过此区域，才引起垂直位移急剧增加。
B区域：回采工作推过钻孔4～8m后，垂直位移急剧增加，但各层位移速度不尽相同。其特点为越向上越缓慢，在此区域形成层间离层，且此区域的岩层早已断裂成岩块。
C区域：已断裂的岩层重新受到已冒落矸石支撑时，变形曲线又趋于缓和。在此区域，各层移动速度的特点是邻近煤层岩层的运动速度要缓于其上覆岩层，各岩层又进入互相压合的过程。
试分析直接顶、老顶的各项指标在矿山压力显现中所起的作用。
厚度：当直接顶厚度较大时，由于岩石的碎胀特性，垮落后能较好的充填采空区，能够较好的承载上覆的负载，矿山压力显现不明显。当直接顶的厚度较小时，不能很好的充填采空区来支撑上覆压力，导致矿山压力显现明显。对于老顶，如果老顶的厚度较大，当老顶断裂，回转，作用在直接顶上的力的作用就大，传递给工作面的作用就大，矿山压力显现明显，老顶厚度小时，相反的，压力显现就不明显。
悬露长度：当直接顶的悬露长度过大时，冒顶整体垮落时，将对工作面产生很大的冲击，导致矿山压力显现明显。悬露长度不大，垮落量小，对直接顶及工作面的冲击也相应的减少，可以减少矿山压力显现的作用。
硬度：当直接顶比较破碎，直接定易垮落，垮落量小，对工作面冲击较小，从而矿压显现较弱。反之亦然。
8．评价矿山压力显现程度的指标有哪些？怎样预测预报老顶的来压。
1）顶板下沉S（mm）——煤壁到采空区边缘围顶、底板间相对位移。顶板绝对下沉不易得到，一般以距煤壁4米处下沉量为工作面顶板下沉量。可以每米采高每米推进度下沉量S/L/M为比较标准2）顶板下沉速度V（mm/h）——单位时间顶板下沉量。3)支柱变形与折损——观察喷液、下缩、压裂、折断等。4)顶板破碎度——单位面积中顶板冒落面积所占百分比。5)局部冒顶——小围顶板垮落。6)大面积冒顶——顶板沿工作面煤壁切落。7)煤壁
片帮——煤壁因支承压力作用发生的剪切坍塌破坏。8)底臌——底板塑性变形。9）支柱插入底板——底板松软，对顶板管理很不利。
初次来压时矿压显现特点：1）来压前，顶板压力无明显增大；2)煤壁部支承压力增高，煤壁片帮严重；3)顶板有板炮声响；4)顶板下沉速度急剧增加，由1mm/h到5~20mm/h5）支柱载荷急剧增加；6）顶板出现拉绺现象（直接顶沿煤壁切断）。周期来压时的矿压显现：1）顶板下沉量急剧增加；2)支柱载荷普遍增加；3）煤壁片帮严重；4）当支撑力不足时，工作面会出现台阶下沉；5)如果支护参数选择不合理，回发生冒顶、切顶。
9．影响回采工作面矿山压力显现的主要因素有哪些？
采高与控顶距，工作面推进速度，开采深度，煤层倾角。
10．叙述采空处理的方法有哪些，其各种处理方法引起顶板的沉降断裂是怎样的。
对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。
11．叙述回采工作面支架与围岩的相互作用原理
1）支架与围岩是相互作用的一对力，在小围，围岩形成的顶板压力可看作一个作用力，支架可视为一个反力，两者相互适应，使其大小相等，而且尽可能的作用在一个作用点上
2）支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关
3）支架结构及尺寸对顶板压力的影响。在实际生产中证明，在支架架型选择何时时，可以用最小的工作阻力维护好
12、支架－围岩相互作用原理：
①支架支护作用，支架的工作阻力，尤其是初撑力在一定程度上能有效地抑制直接顶板离层，控制围岩塑性区的再发展和围岩的持续变形，保持围岩稳定。
②围岩的自承能力，地下工程中围岩不仅是施载体，在一定条件下还是一种天然承载构件，上覆岩层的绝大部分重量完全是由自身承担的，因此合理的支架－围岩相互作用关系是充分利用围岩的这种天然自承力和承载力。
“煤体—支架—垮落矸石”支撑系统：
煤体、垮落矸石为平衡结构支点（拱脚），需承受更多载荷；
“煤体—支架—垮落矸石”支撑系统为静不定系统，刚度大的承受载荷也大；
煤体刚度大于垮落矸石及支架，为主要承载体；
支架受到保护，刚度较小，承载较小。
13、影响采区巷道变形与破坏的因素有哪些？
答：一自然因素：（1）岩体性质及构造特征（岩体强度，岩体的层理、节理、裂隙发育程度）；（2）开采深度；（3）煤层倾角；（4）地质构造因素（断层、褶皱）；（5）水的影响；（6）时间因素的影响。
二开采技术因素：（1）受采动影响情况（2）巷道保护方法（3）巷道断面的形状及支架架设时间
14．采区平巷在其整个服务期沿走向的矿压显现有哪些基本规律，采动影响带的前影响区和后影响区矿压显现的特点和机理有何不同？（安题意进行缩减或者看下一题）
答：矿压显现因巷道布置不同而不同①煤体——煤体巷道服务期间，围岩的变形同样经历巷道掘进影响，掘进影响稳定和采动影响三个阶段。由于巷道在采面后方已经废弃，巷道仅经历采面前方采动影响，围岩变形量比采动影响阶段全过程小的多，一般仅1/3左右。②煤体——煤柱或无煤柱巷道服务期间，围岩的变形同样经历巷道掘进影响，掘进影响稳定和采动影响三个阶段。但是巷道整个服务期间，始终受相邻区段采空区残余支撑压力的影响，三个影响阶段的围岩变形均大于煤体——煤体巷道。巷道的围岩变形量除了取决于开采深度，巷道围岩性质，工作面顶板结构和相邻区段采空区采动稳定程度外，与沿空护巷方式及保护煤柱宽度密切相关。③煤体——煤柱或无煤柱巷道服务期间，围岩的变形将经历全部的五个阶段，围岩变形量远大于无采动及一侧采动稳定后巷道。这类巷道的围岩变形量除了与开采深度巷道围岩性质采动状况有关外，工作面顶板结构沿空护航方式和煤柱宽度都起决定性作用。不采用煤柱保护巷道时，为沿空保留巷道。
14.采区平巷在其服务期沿走向的矿压规律有哪些？
(1)煤体—煤体巷道服务期间，围岩的变形将经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段。由于巷道在采面后方已经废弃，巷道仅经历采面前方采动影响，园岩变形量比采动影响阶段全过程小得多，一般仅1／3左右。
(2)煤体—煤柱或无煤柱(采动稳定)巷道服务期间，围岩的变形同样经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段(工作面前方采动影响)。但是巷道整个服务期间．始终受相邻区段采空区残余支承压力的影响，三个影响阶段的围岩变形均大于煤体一媒体巷道。巷道的围岩变形量除了取决于开采深度、巷道围岩性质、工作面顶板结构和相邻区段采空区采动稳定程度外，与沿空护巷方式及保护煤柱宽度密切相关。
(3)煤体—煤柱或无煤柱(正采动)巷道服务期间，围岩的变形将经历全部的五个阶段，围岩变形量远大干无采动及一侧采动稳定后巷道。这类巷道的围岩变形量除了与开采深度、巷道围岩性质、采动状况有关外，工作面顶板结构、沿空护巷方式和煤柱宽度都起决定性作用。不采用煤柱保护巷道时，为沿空保留巷道。
15．回采工作面周围支承压力在煤层平面和顶底板中的分布特性
1采煤工作面前方煤壁一端支承着工作面上方裂隙带及其上覆层的大部分重量，及工作面前方支撑压力远比工作面后方。
2由于采煤工作面的推进，煤壁和采空区冒落带是向前移动的，因此工作面前后方支承压力是移动支承压力。
3由于裂缝带形成了以煤壁和采空区冒落带为前后支承点的半拱式平衡，所以采煤工作面处于减压力围。
4采煤工作面前方形成的支承压力，最大值发生在工作面中部前方，峰值可达原岩应力的2~4倍，即应力集中系数K值得变化围为2.0~4.0。前方支承压力的峰值位置可深入媒体2~10M，其影响围可达采煤工作面前方90~100M。16．因采区巷道受采动的影响，采取哪些措施可以保护采区巷道
1控制方法：
巷道保护——使围岩应力与岩体强度相适应
（采用适当断面，预留断面，煤柱护巷，巷道在减压区）
巷道支护——架设支架防止围岩过度变形与移动
巷道维修——改换已恶化的支撑系统，恢复围岩移动稳定性（补棚、补柱、扩帮、起底、更换已损支架）
2基本措施：
将巷道布置在岩性好的岩层
将巷道布置在应力降低区(躲压)
对巷道进行卸压保护（移压）
常用方法为：
1卸压①巷道跨②采卸压③开槽（松动）卸压④卸压巷硐卸压⑤掘前预采
2无煤柱护巷
17．巷道的支护方法有哪些，叙述采用锚杆和喷射混凝土支护的作用原理
一：支护方法
（1）木支护：梯形（对棚或密集等）
（2）金属支架：工字钢梯形支架，平顶可缩金属支架，拱形可缩性金属支架棚间距0.5～0.7m 。
（3）锚杆支护
二、锚杆支护
1）悬吊作用，指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂于其上的坚固老顶上2）组合梁作用，是指将层状岩体各层用锚杆连结并紧固，如图右所示。锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的整体抗弯能力。
3）锚杆楔固作用，在围岩中存在一组或几组不同产状的不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动
三、喷射混凝土支护的作用原理
（1加固与防止风化作用
喷射混凝土以较高的速度射入开的节理裂隙，产生如同石墙灰缝一样的粘结作用，从而提高了岩体的粘结力和摩擦角。也就是提高了围岩的强度。同时喷射混凝土层封闭了围岩，能够防止因水和风化作用造成围岩的破坏与剥落。
（2改善围岩应力状态作用
使巷道周边围岩由双向受力状态变成三向受力状态，提高了围岩的强度。
（3柔性支护结构作用
一方面，喷层有粘结强度，能和围岩紧密地粘结在一起，喷层较薄，具有一定的柔性；可以让围岩产生一定量的径向位移，另一方面，混凝土喷层在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生愈来愈大的支护反力，能够抑制围岩产生过大的变形，防止围岩发生松动破碎。
18. 回采工作面上覆岩层移动规律假说
一、自然平衡拱理论
认为：地下空间开挖后，已开挖空间的上覆岩层将逐步自然冒落成拱形，拱高h是岩体强度和巷道宽度的函数。
二、压力拱假说
在上覆岩层中，形成一个“压力拱”，前方煤壁及后方垮落矸石分别为拱的两脚，工作面处于拱的保护之下，“压力拱”将随工作面的推进而前移。
三、悬臂梁假说
该理论认为顶板是一种连续介质，工作面和采空区上覆岩层，可视为一端固定于岩体，另一端悬伸的悬臂梁，多岩层可组成组合悬臂梁。悬臂梁平时承担岩层载荷，当其变形下沉时，一端压在垮落矸石上，当跨度增大，断裂形成周期来压。
四、预成裂隙假说
顶板岩层受支承压力作用，产生相互平行的裂隙，成为“假塑性体”，在工作面推进过程中，产生塑性弯曲，由相互挤压形成类似梁的平衡结构。顶板分为应力降低区、应力升高区、采动影响区，三区随工作面而移动。工作面支架应具有足够的初撑力和工作阻力，以阻止岩块滑落或离层。
五、铰接岩块假说
上覆岩层分为垮落带和规则移动带，规则移动带岩块间相互铰合而形成一条多环节的岩块铰链。
六、砌体梁理论
在铰结岩块和预成裂隙理论的基础上提出的。认为：采场上覆岩层的岩体结构主要由各坚硬岩层构成，每组岩体结构中的软岩层可视为坚硬岩层上
的载荷，随工作面推进，当老顶达到极限跨距时断裂，破断的岩块在下沉变形中互相挤压，产生强大的水平推力，岩块间摩擦咬合，形成外表似梁实质是拱的砌体梁或裂隙体梁三铰拱式平衡结构。结构具有滑落失稳和回转变形失稳两种失稳
形式。
七、传递岩梁理论
认为：在工作面采动上覆岩层中，除靠近煤层的已冒落到采空区的直接顶外，直接顶上的老顶岩层断裂呈假塑性状态，一端由工作面前方煤体支承，另一端由采空区已冒落的矸石支承，在推进方向上形成不等高的可传递水平力的裂隙岩梁。老顶传递岩梁对支架的作用力取决于支架对传递岩梁运动的抵抗程度，可能存在给定变形和给定载荷两种工作方式，并给出了支架围岩关系的位态方程式。
八、关键层理论
在砌体梁理论的基础上提出的，认为在采动岩体中形成砌体的大结构中，控制顶板岩体稳定性是几个主要的关键块体。判断关键块体稳定性的准则为“S-R”稳定条件。
矿山压力常规观测的容有哪些，简述各项监测项目的观测方法。
观察方法：工作面顶板下沉量及下沉速度观测
1工作面顶板下沉量观测 2活柱下缩量观测3顶板下沉速度观测
支护阻力观测：
1单体摩擦支柱支护阻力观测 2 液压支拄、支架支护阻力和辅助千斤顶压力观测
20．矿山压力专项观测的容有哪些，简述各项监测项目的观测方法。
观察方法：
顶板破碎度统计观测
巷道矿压现场观测：1、巷道围岩周边应力观测2、锚固力试验（锚杆拉拔试验）3、喷层受力测定4、围岩移动观测 5、巷道支架变形观测及数据整理 6、支架下缩量观测 7、巷道支架受载观测 8、用楔体液压应力计测量煤体应力 9、深部岩体位移监测
回采后上覆岩破坏过程及高度观测方法 1、直接观测H 垮 和Kp 2、掘观测巷观察覆岩破坏状态 3.深部测点观测覆岩运动过程4.用钻孔冲洗液测定和两带高度
三计算题
1.锚杆支护参数设计
（1）按悬吊理论计算锚杆参数
A. 锚杆长度：L=L1+L2+L3
L1—为锚杆外露长度，其值主要取决于锚杆类型及锚固方式,
一般L1＝0.1m 。端锚杆:L1＝ 垫板厚度+螺母厚度+(0.03～0.05m)。
L2—为锚杆有效长度；当直接顶需要悬吊时，则大于或等于它的厚度；当围岩松动破碎时， L2应大于巷道围岩松动圈破碎岩体的高度， 可由下式确定： ，RMR 为CSIR 地质力学分级岩体总评分 ，B 为巷道跨度。用普氏自然平衡拱理论确定松动破碎区高度时， L2长度为：
当f ≥3时， 当f ≤2时， f —普氏系数，h —巷道掘进高度，φ—岩体的摩擦角
L3—为锚杆锚固段长度；一般取0.3～0.4m
B. 锚杆直径（d ） ，式中 Q —锚固力，kN ；σt —杆体材料的抗拉强度，MPa ；
d —锚杆直径，mm 。 C. 锚杆间排距（a ） 式中 K —为锚杆安全系数，一般取1.5 ～2；r —岩体容
重 （2）按组合梁理论计算： 式中K1—安全系数，取3 ～ 5；q —均布载荷，kN/m 100)100(2B RMR L -≥f B L 22≥??????+?+≥)245cot(212?h B f L t Q d σ52.35=2KrL Q a =t q K B L σ125.0?≥Bq K L d a 2
2
0458.0τ?≤
1、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力定义为矿山压力，（1） 2、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷道周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。（1） 3、矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法叫矿山压力控制。（1） 4、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。（40） 5、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力。(58) 6、老顶：通常把位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。（65） 7、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。（65） 8、直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落,回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大,当达到其极限垮距时开始垮落。直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。（70） 9、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。（98） 10、老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳(变形失稳)，有时可能伴随滑落失稳(顶板的台阶下沉)，如图4—3所示，从而导致工作面顶板的急剧下
沉。此时，工作面支架呈现受力普遍加大现象，即称为老顶的初次来压。（99） 11、周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。（101） 12、关键层：将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。（174） 13、开采沉陷：煤层开采后，采空区周围原有的应力平衡受到破坏，引起应力的重新分布从而引起岩层的变形、破坏与移动，并由上向下发展至地表引起地表的移动，这一现象称为开采沉陷。（p177） 14、充分采动与非充分采动（177）当采空区尺寸（长度和宽度）相当大时，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。未达到充分采动的称为非充分采动。． 地表下沉边界和采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角:：15、岩层移动角称为岩层移动角。将相邻区段巷道保留下来，沿空留巷：如果通过加强支护或采用其他有效方法，17、）(供本区段工作面回采时使用的巷道，称为沿空保留煤体—无煤柱)巷道。（203：巷道一侧为煤体，另一侧为采空区，如果采空区一侧采动影响已经、沿空掘巷18 ）(煤体—无煤柱)巷道（203稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为沿空掘进 19、锚固力：为锚杆对围岩的约束力。（242）、软岩：分为地质软岩和工程软岩。（256）20：顶板大面积来压主要是由于坚硬顶板被采空的面积超过一定21、顶板大面积来压的极限值，引起大面积冒落而成的剧烈动压现象。：通常将具有浅埋深，基岩薄，上覆厚松散层赋存特征的煤层称为浅、
智慧树知到《矿山压力与岩层控制》章节测试答案绪论 1、采矿工程的力学本质是 A:围岩的破坏及其控制问题 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:围岩的破坏及其控制问题 2、下列不属于矿压引起的事故的是 A:冲击地压 B:冒顶事故 C:透水事故 D:火灾 答案:火灾 3、安全采矿最核心的问题是 A:如何保障采掘空间的安全问题 B:冒顶事故 C:透水事故 D:冲击地压 答案:如何保障采掘空间的安全问题 4、以下属于矿压引起的问题的是 A:巷道冒顶、片帮
B:巷道两帮鼓出 C:巷道顶板移近 D:顶板下沉与支架承载 答案:巷道冒顶、片帮,巷道两帮鼓出,巷道顶板移近,顶板下沉与支架承载5、下列属于有关矿压的理论中属于掩护拱假说的是 A:自然平衡拱假说 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:自然平衡拱假说,压力拱假说 第一章 1、下列说法错误的是 A:垂直应力都是压应力，且水平应力比垂直应力小得多 B:垂直应力随深度增加呈正比例增加 C:采动前岩层中任何点的垂直平面和水平面上都不存在剪应力分量 D:垂直应力是由水平应力引起的 答案:垂直应力是由水平应力引起的 2、下列不属于矿山压力显现条件的是 A:采动 B:矿山压力作用 C:围岩运动和支架受力 D:基本顶垮落
答案:基本顶垮落 3、下列说法不正确的是 A:矿山压力的存在是可观的、绝对的 B:矿山压力存在于采动空间周围的岩体中 C:矿山压力显现是相对的有条件的 D:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 答案:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 4、下列说法正确的是 A:围岩的明显运动是有条件的 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现 C:底板运动压力显现强力的部位一定在应力高峰位置 D:支架明显受力没有条件限制 答案:围岩的明显运动是有条件的 5、下列属于矿山压力的来源的是 A:原始应力场 B:覆盖岩层的重力 C:构造运动的作用力 D:岩体膨胀的作用力 答案:原始应力场,覆盖岩层的重力,构造运动的作用力,岩体膨胀的作用力6、下列说法不正确的是 A:有矿山压力显现一定有矿山压力 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现
矿山压力与控制课后题参考答案 矿山压力：开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原来的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，直至形成新的平衡状态。这种由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。 矿山压力显现：在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在掩体中产生的动力现象。这些由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。 矿山压力控制：为使矿山压力显现不致影响采矿工作正常进行和保障安全生产、必须采取各种技术措施吧矿山压力显现控制在一定范围内。对于有利于采矿生产的矿山压力也应当合理利用，所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。 原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应绝对应力或地应力。 支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切应力增高部分称为支撑应力。 老顶：通常吧位于直接顶之上（有时直接位于煤层之上）对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。 直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落。回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大，当达到其极限跨距时开始垮落。直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。 顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。随着工作面推进，顶底板处于不断引进的状态。由于在缓斜及倾斜工作面底板鼓起量比较小，因而常常可以忽略不计，为此顶底板移近量简称为顶底板下沉量。 老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳（变形失稳）。有时可能伴随滑落失稳（顶板的台阶下沉），从而导致工作面顶板的急剧下沉。此时，工作面支架呈现受力普遍加大现象。即称为老顶的初次来压。 周期来压：随着回采工作面的推进，在老顶初次来压以后，裂隙带岩层形成的结构将始终经历“稳定-失稳-稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。由于结构的失稳导致了工作面顶板的来压，这种来压也将随着工作面的推进而呈周期性出现。因此，由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。 关键层：在直接顶上方存在厚度不等、强度不同的多层岩层。其中一层至数层厚硬岩层在采场上覆岩层活动中起主要的控制作用。将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。 沿空留巷：沿空留巷是在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作面运输平巷保留下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷。沿空掘巷：巷道一侧为煤体另一侧为采空区，如果采空区一侧采动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为煤体－无煤柱（沿空掘进）巷道。 锚固力：锚杆对围岩的约束力。（1）根据锚杆对围岩的约束力方式定义锚固力可分为托锚力、粘锚力、切向锚固力；（2）根据锚杆的锚固作用阶段定义锚固力可分为初锚力、工作锚固力、残余锚固力。
目录 摘要 (3) 1 课程设计的目的 (3) 2 对采场矿山压力影响因素的探讨 (3) 2.1 生产条件对采场矿山压力的影响 (4) 2.2 生产工艺过程对顶板下沉速度上的影响 (4) 2.3工作面推进速度对矿山压力的影响 (4) 2.4 开采深度对矿山压力的影响 (4) 2.5 支护材料及顶板管理方法对矿山压力的影响 (5) 3 矿山压力的各种控制措施 (5) 3.1 支架和围岩的相互关系 (5) 3.2 巷道矿压控制方法及原理 (6) 3.3 冲击地压压及其控制 (6) 4 结论 (6) 参考文献 (7)
正文 摘要：通过对采场矿山压力呈现规律的研究,总结了对采场矿山压力的6种影响因素:自然条件的影响、开采深度的影响、生产条件对采场矿山压力的影响、工作面推进速度的影响、支护材料及顶板管理方法对矿山压力的影响、采空区处理方式对采场压力产生的影响。掌握对采场矿山压力的影响因素,对控制顶板具有非常大的意义。介绍了对采场矿山压力假说的探讨,提出了对软顶板、厚煤层顶板管理的建议。 关键词：矿山压力控制研究 1课程设计的目的 《矿山压力与岩层控制课程设计》是安全专业主干的课程的一个重要事件环节。通过课程设计使学生了解和掌握矿山压力与岩层控制的研究方法，加深对课程知识的理解，为以后得毕业设计及矿压理论研究奠定基础，使学生具备运用该方法解决安全工程实际问题的能力。 2 对采场矿山压力的影响 2.1 生产条件对采场矿山压力的影响 采面矿山压力与采高控顶距的关系。直接顶下沉量应符合或接近于岩层整体移动曲线。由于L远大于S0,因此岩层移动曲线可近似于直线,控顶距为R处的顶板下沉量SR与岩层最终下沉关系值为:SR/R=S0/L,因此: SR = S0/L×R,SR=1/L×[(kp -kp’)/ (kp -1)]×m×R,令:1/L×[(kp -kp’)/ (kp -1)]=η,则S=ηmR。因此,
一、名词解释：（每题2分，共20分） 1、矿山压力 2、岩石的孔隙度 3、泊松比 4、流变 5、蠕变 6、原岩应力 7、支承压力 8、回采工作面 9、初次来压 10、砌体梁 二、填空题：（每空1分，共10分） 1、根据回采工作面前后的应力分布情况，可将工作面前后划分为减压区、 和 。 2、根据破断的程度，回采工作面上覆岩层可分为 和 。 3、采空区处理方法有煤柱支撑法， ， 和 。 4、直接顶的完整程度取决于 ， 。 5、初撑力是指 。 三、简答题：（8题任选6题，每题5分，共30分） 1、对原岩应力状态有哪几种假说？ 2、岩石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？ 3、煤层开采后，上覆岩层按破坏方式可以分为哪几个区？ 4、采区平道矿压显现沿走向要经历那几个阶段？ 5、影响回采工作面矿山压力显现的主要因素有哪些？ 6、简述回采工作面支架与围岩关系的特点。 7、简述采区巷道支护的主要形式。 8、什么叫煤矿动压现象？ 四、计算题（每题5分，共10分） 1、某回采工作面煤层采高m ＝2.5m ，直接顶为粘土页岩，其总厚度∑h ＝8m ，直接顶的破碎膨胀系数Kp ＝1.4，试问煤层开采后，破碎的直接顶岩石能否充满采空区？ 2、某矿取页岩岩样3块，作成直径cm 5，长cm 10的标准试件3块，分别做00065,55,45的抗剪强度试验，施加的最大载荷相应为kN kN kN 65.9126.17、、，求页岩的内聚力C 和内摩擦角 。 五、论述题：（4题任选3题，每题10分，共30分） 1、画出岩体的应力应变全程曲线，并简述该过程。 2、莫尔强度理论和格里菲斯强度理论提出的基本思想是什么？它们本质上有什
一`名词解释 1矿山压力：由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩 体中和其中支护物上所引起的力。 2矿压显现：由于矿山压力作用，使围岩、煤体和各种人工支撑物产生的种种力学现象， 统称为“矿山压力显现”。 3矿山压力控制：所有人为地调节、改变和利用矿山压力作用的各种措施，叫做矿山压 力控制（简称为“矿压控制”） 4伪 顶：在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3至0.5m 极易垮落的软弱岩层。 5直接顶：直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。 6老 顶：位于直接顶上方厚而坚硬的岩层。 7老顶初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。 8 老顶的周期来压步距;两次来压期间工作面推进的距离。 9沿空掘巷：在上一区段工作面运输平巷废弃后，待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被 废弃的巷道边缘，掘进下一工作面的区段回风平巷称为沿空掘巷。 10沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作 面运输平巷保留下来，作为下区段工作面的回采时的回风平巷称为沿空留巷。 11端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎的程度。 12冲击地压:也称岩爆，发生在煤矿中一般叫冲击地压，发生在岩层中叫岩爆。它是一种岩 体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。 二、问答题 1、绘制侧压系数λ=0,71,31,2 1,1时圆孔巷道周围的应力分布图，并叙 述应力分布的特征。 特征： 1）圆孔周围应力集中是局部的，应力集中程度随远离孔而减弱，并趋于原始应力； 2） 圆孔周边应力集中系数随围压增大而有所减弱； 3）当λ＜1/3时，沿最大主应力方向，孔 周边一定范围内存在切向拉应力；当λ≥1/3时，围岩周边不产生切向拉应力； 4）当λ=0 时，沿最大主应力方向，孔周边一定范围内存在径向拉应力。
《矿山压力与岩层控制》课程教学大纲 课程中文名称：矿山压力与岩层控制 课程英文名称：Mine Pressure and Strata control 课程类别：专业基础课 课程归属单位： 制定时间：2013年3月18日 一、课程的性质、任务 1. 课程设置的性质、任务 《矿山压力及岩层控制》是研究煤矿开采过程中矿山压力分布及其显现规律，探讨矿山压力控制措施和控制方法的一门工程技术学科，是采矿工程专业学生的主要专业课，也是其它井下工程类专业的专业基础课程。通过对本门课程的学习，要求对煤矿中采场和采区巷道周围煤(岩)体内矿山压力分布及其显现有比较完整的认识和了解，基本掌握控制采场和井下巷道矿山压力的方法和措施。结合实验课和实践性教学，使学生得到有关研究和解决煤矿生产现场矿山压力问题基本技能的训练。 2. 通过教学达到下列基本要求 通过本课程的教学，一方面使学生掌握有关矿山压力及其控制的基本概念、巷道围岩变形、应力、破坏的分布规律、采场周围的应力分布状态、采场顶底板的变形破坏规律、工作面来压规律及确定方法、巷道与采场的围岩控制理论与控制方法、煤矿动压现象、矿山压力测试技术；另一方面使学生达到能够根据具体条件，进行采场和巷道围岩控制设计、解决有关矿山压力控制方面问题的能力。 3. 专业和学时数 采矿工程专业、矿井通风与安全专业、岩土工程专业，共56学时 4. 与其它课程的关系 ⑴ 《煤矿地质学》、《矿山岩体力学》、《煤矿通风与安全》、《采掘机械》在本课程之前教授； ⑵ 本课程应在《开采方法》、《井巷工程》之前或同时讲授； 5. 教材与参考资料 (1)《矿山压力与岩层控制》蒋金泉王国际等编 (2)《矿山压力及岩层控制》钱鸣高、石平五等编 (3)《矿山压力及岩层控制》姜福兴等编
复习题 1. 支架支设时，最初形成的主动力称为支柱的( )。 A. 初工作阻力 B. 初撑力 C. 支架载荷 D. 支护阻力 2. 在顶板压力作用下，活柱开始下缩的瞬间支柱上所反映出来的力称为( )。 A. 支架载荷 B. 初撑力 C. 始动阻力 D. 最大工作阻力 3. 在支架的性能曲线中，活柱下缩时，工作阻力的增长率由急剧增长转为缓慢增长的转折点处的工作阻力称( )。 A. 初工作阻力 B. 支护阻力 C. 始动阻力 D. 摩擦阻力 4. 支柱所能承受的最大负载能力称为( )。 A. 初工作阻力 B. 初撑力 C. 摩擦阻力 D. 最大工作阻力 5. 巷道轴向与构造应力方向( )时，构造应力对巷道的稳定性影响最小。 A. 平行 B. 等于 C. 斜交 D. 垂直 6. 巷道轴向与构造应力方向()时，构造应力对巷道的稳定性影响最大。 A. 斜交 B. 小于 C. 大于 D. 垂直 7. 巷道轴向与构造应力方向夹α角( )25°～30°时，构造应力对巷道稳定性的影响无明显变化。 A. 平行 B. 小于 C. 大于 D. 斜交 8. 巷道轴向与构造应力方向夹α角( )25°～30°时，构造应力对巷道稳定性的影响发生明显变化。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 垂直 9. ( )在具有一定的工作阻力的同时还具有可缩性，将支架内力限定在一定范围内，既能保持围岩的稳定，又能避免支架的严重损坏。 A. 拱形刚性支架 B. U型钢梯形可缩性支架 C. U型钢拱梯形可缩性支架 D. U型钢拱形可缩性支架 10. ( )是我国研制成功的一种新型支架，支架将多铰支架与U型钢拱形可缩性支架合成一体，兼具两者的优点。
《矿压力及其控制》 一、单项选择题 1、泊松比是指岩石在单轴压缩条件下横向应变与的比值。 a、横向应力 b、轴向应力 c、轴向应变 d、体积应变 2、岩石在应变一定时，应力随时间延长而减小的现象，称为岩石的。 a、蠕变 b、松弛 c、弹性后效 d、粘性流动 3、岩石因受载状态不同，其极限强度相差很悬殊。实验表明，在不同应力状态下的强度值，最小。 a、单轴抗压强度 b、抗剪强度 c、抗弯强度 d、单轴抗拉强度 4、矿山压力假说对采场岩层控制具有指导意义，可以解释工作面前方出现的支承压力及工作面出现的周期来压现象。 a、压力拱假说 b、悬臂梁假说 c、铰接岩块假说 d、预成裂隙假说 5、直接顶分类主要是根据来分类的。 a、直接顶平均初次垮落步距 b、直接顶厚度 c、直接顶强度 d、直接顶岩层的岩性 6、回采工作面支架的工作状态是处于“给定变形”状态还是处于“给定载荷”状态是有和支架刚度的相对变化决定的。 a、直接顶刚度 b、直接底刚度 c、煤层刚度 d、老顶刚度 7、我国煤矿中常采用留小煤墙的沿空掘巷方式，小煤墙一般不易超过m。 a、3 b、5 c、8 d、12 8、原岩应力场中平均水平应力与铅垂应力的比值随深度增加而。 a、增加 b、不变 c、减小 9、矿山压力假说对采场岩层控制具有指导意义，假塑性梁是的主要组成部分，可以解释了破断岩块的相互作用关系。 a、压力拱假说 b、悬臂梁假说 c、铰接岩块假说 d、预成裂隙假说 10、回采工作面支架的工作状态是处于“给定变形”状态还是处于“给定载荷”状态是由直接顶刚度和支架刚度的相对变化决定的。当支架处于“给定变形”状态时，支架应具有足够的和可缩量。 a、支护强度 b、支护刚度 c、初撑力 d、工作阻力 11、回采工作面支架的工作状态是处于“给定变形”状态还是处于“给定载荷”状态是由直接顶刚度和支架刚度的相对变化决定的。当支架处于“给定载荷”状态时，支架应具有足够的。 a、稳定性 b、可缩量 c、支护强度 d、初撑力 12、初撑力在支架参数中具有重要地位，提高支架初撑力，下列叙述是错误的。 a、可以减少顶板离层 b、增加顶板的稳定性 c、减少工作面顶板断面破碎度和煤壁片帮 d、增加支柱的开启率 13、提高支护强度在采场围岩控制中至关重要，不能提高支护强度。 a、提高支柱初撑力 b、提高支护密度 c、提高支护系统刚度 d、提高支柱的可缩量 14、支架的性能将直接影响支架受力的大小，支架特性是用和可缩量的关系曲线来表示的。 a、初撑力 b、工作阻力 c、支架载荷 d、额定工作阻力 15、支架受力的大小及其在回采工作面的分布规律与支架性能有关，支架的受力比较 均匀。
矿山压力与岩层控制 1.名词解释 1.矿山压力: 由于矿山开采活动的影响,在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力; 2.矿山压力显现: 由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象; 4.原岩应力:未受开采影响的岩体内，由于岩体自重和构造运动等原因引起的应力; 4.支撑压力:回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力; 5.周期来压: 老顶平衡结构周期性失稳而施加给工作面以大型压力的过程 6.初次来压: 老顶平衡结构第一次失稳而施加给工作面以大型压力的过程 7.砌体梁: 工作面上下两区破断的岩块咬合形成的外表似梁，实质是拱的平衡结构 8.关键层:对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起主要控制作用的岩层 9.冲击地压: 聚集在矿井巷道和采场周围岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏的力学现象。 10.底板比压:底板单位面积所受支架的压力 11.回采工作面:在煤层或矿床的开采过程中，直接进行采煤或采有用矿物的工作空间 2.简答题 1.原岩应力分布规律 答：(1)实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量； (2)水平应力普遍大于铅直应力；
(3)平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小； (4)最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。2.绘图说明横三区/竖三带 三区：A煤壁支撑影响区B离层区：C重新压实区： 三带：I垮落带：II裂隙带III弯曲带 (硬度越高,三带发育越好)(自下至上) 3.绘图说明支柱特性工作 支柱力学特性——受顶板压力作用，支柱变形（下缩）性质。
矿山压力与测控复习题 一填空 1．按照岩石的力学强度和坚实性，常把矿山岩石分为_坚硬岩石_和 __松软岩石____。 2．根据成因不同，岩石的种类可以分为_岩浆岩__、 __沉积岩_、 _变质岩__。 3．原岩应力场的形成主要是由_自重应力__和__构造应力__等因素引起的。 4．岩石发生破坏的基本形式有两种，分为___拉断破坏___和 __剪切破坏______。 5．通常把采场顶板分为三类___伪顶____、__直接顶____和__基本顶_____。 6．对老顶来压预报一开始是根据观测老顶的三量来预报老顶来压的，所指的三量为工作面顶板_下沉量___、 __顶板下沉速度___和__活柱下缩量___。 7．常见的顶板事故可以分为___局部冒顶______和___大面积冒顶_____两类。 8．通常情况下，老顶周期来压步距为初次来压步距的_1/2—4/1___。9．冲击地压成因机理的理论判据：能量理论、刚度理论__ 和冲击倾向性理论_ 三种。 10．常用的液压支架形式有：支撑式、掩护式和支撑掩护式三种。
11．根据采煤工作面上覆岩层移动发展的程度，可以将上覆岩层划分为三个带，分别是__冒落带__、___裂隙带___和___弯曲下沉带__。12．工作面支柱插入底板的破坏形式有三种：___整体剪切______、_局部剪切_____、_其他剪切___。 13．根据岩石试样含水状态不同，可分为：__天然密度______、__饱和密度____、__干密度__。 14． 二、名词解释 1、岩体：自然界中由各种岩性和各种结构特征的岩石所组成的集合体 2、原岩应力场：天然存在于原岩内而与任何人为原因无关的应力场 3、初次来压：由于老顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压 4、矿山压力显现：由于矿山压力作用，使围岩、煤体和各种人工支撑物产生的种种力学现象。如顶板下沉、底板臌起、巷道断面缩小、岩体破坏甚至大面积冒落、支架变形或损坏、以及岩层移动和地表塌陷等 5、控顶距：指工作面支架支护的空间宽度。或回采工作面支架顶梁末端至煤壁的距离。 6. 回采工作面：指在煤层或矿床的开采过程中，直接进行采煤或有用矿物的工作空间。 7.初次来压步距：回采工作面从开切眼到初次来压时工作面推进的距离 8. 支架工作阻力：由于顶板下沉，支架支柱被动支撑顶板的力 9. 顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量，常以每米采高每米推进度多少毫米表示
一、重要概念 1矿山压力、2 矿山压力显现、3矿山压力控制、4原岩应力、5支承压力、6老顶、7直接顶、8直接顶初次垮落、9顶板下沉量、10老顶初次来压、11周期来压、12关键层、13开采沉陷、14充分采动与非充分采动、15岩层移动角、16岩层变形、17沿空留巷、18沿空掘巷、19锚固力、 20软岩、 21顶板大面积来压、22浅埋煤层、23放顶煤开采。 二、简答与分析论述 1. 简述原岩应力场的概念及主要组成部分。 2. 原岩应力分布的基本特点 3. 支承压力与矿山压力的区别？ 4. 煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义？ 5. 简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用？ 6. 分析采场上覆岩层结构失稳条件 7. 分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系。 8. 试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响。 9. 老顶破时在岩体内将引起什么性质的挠动，其特点是什么？有何实用意义？ 10. 简述回采工作面周围支承压力分布规律。 11.是否矿山压力大矿山压力显现也必然强烈，试举例说明。 12. 简述我国缓倾斜煤层工作面顶板分类方案。 13. 支撑式、掩护式、支撑掩护式液压支架结构特征及适用范围。 14. 简述采场支架与围岩关系特点。 15. 分析采场支架工作阻力与顶板下沉量“P-△L”曲线关系 16. 试分析综采面支护质量监测对于改善工作面支架—围岩关系，确保工作面高产高效的作用。 17. 简述开采后引起的上覆岩层的破坏方式及其分区。 18. 简述绿色开采技术体系，关键层的作用。 19. 简述控制岩层移动的技术。 20. 为什么说锚注支护是软岩巷道支护的新途径？ 21. 采区平巷在其服务期内沿走向的矿压规律有哪些？采动影响带的前影响区和后影响区内矿压显现时间和机理有何不同？ 22. 沿空留巷矿压显现基本特征？与沿空掘巷矿压显现的主要区别？ 23. 跨巷回采卸压的基本原理？ 24. 画出巷道支架与围岩相互作用关系示意图，并分析支架与围岩的相互作用原理。 25. 高强度螺纹钢锚杆组成及其经常与之组合使用的支护材料。 26. 如何根据锚杆对围岩的约束方式定义锚杆锚固力？ 27. 简述软岩巷道变形力学机制。 28. 简述影响顶煤冒放性的主要因素,提高顶煤冒放性的主要措施。
题号一二三四五六七八九十十 一 十 二 总 分 分数评分人河南理工大学义马函授站 专业＿＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号＿＿＿＿＿＿……………………………………密……………………………封………………………………线………………………….. 第二期紧缺人才班采矿专业 《矿山压力及其控制》考试试题 注意事项： １．请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、单位、专业、序 号。 ２．在试题后答题，可不写题目，但要注明题号。 1. 填空题（每题 2分，共40分） 1.岩石的物理性质主要包括 , , , 和 , 和 . 2.岩石的变形特性包括 , , 和 . 3.岩石强度性质包括 , , , . 4.矿山岩石的破坏形式有两种: 和 . 5.岩体内形成原岩应力有两种: , . 6.根据岩层的破坏程度,可将回采空间上覆岩层分为三个带: , , . 7.有关岩体结构的矿山压力学说有 , , ， . 8.根据回采工作面前后的应力分布情况,可将工作面前后划分为 , , . 9.根据直接顶的破碎程度和直接顶的垮落步距可将直接顶分为， ，四种类型. 10. 根据直接顶的厚度与煤层采高的比值和老顶的初次来压步距可将老 顶分为，，，类型四种.
11.采空区处理方法有 , , , . 12.现有的支柱工作特性有四种: , , , ., 13.支架对每平方米顶板的合理工作阻力相当于的重量. 14. 是发生冲击矿压的必要条件, 是发生冲击矿压的充分条件. 15.回采工作面矿压观测内容包括 , , , , . 16.巷道矿压观测内容包括 , , , . 17．顶板大面积来压的防治，目前我国主要采用和等措施。 18．单体液压支架主要由和组成。 19．岩体的性质与岩石性质有很大区别，一般表现为，和 。 20．回采工作面从开切眼推进到老顶初次来压时的距离叫做。 二.名词解释（每题4分，共24分） 1. 老顶初次来压 2．支承压力 3．矿山压力控制 4．构造应力
矿山压力与岩层控制习题答案 一、名词解释： 1、老顶：通常把位于直接顶之上对采场矿山压力直接造成影响的厚 而坚硬的岩层称为老顶。 2、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板的相对移近量，顶底板的相对移近量。 3、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力。 4、周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来亚现象称 为工作面顶板的周期来压。 5、回采工作面：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤 或采有用矿物的空间称为回采工作面，简称采场。 6、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层 称为直接顶。 7、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成和 作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。 8、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生 的种种力学现象统称为矿山压力显现。 9、矿山压力控制：所有减轻，调节，改变和利用矿山作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。 10、老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳有时可能伴随滑落失稳，
从而导致工作面顶板急剧下沉，此时，工作面支架呈现受力普遍21 / 1 加大的现象称为老顶初次来压。 11、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为之承压力。12、关键层：将对上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。 13、冲击能指数：在单轴压缩状态下，煤样全“应力---应变”曲线峰值C前所积聚的变形能Es与峰值后所消耗的变形能Ex之比值。13、沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作面运输平巷保留下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷。 14、沿空掘巷：回采工作面采过后，沿采空区边缘掘进的巷道。 15、软岩：是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。 16、底鼓：底板向上鼓起的现象。 17、煤矿动压现象：煤矿开采过程中，在高应力状况下积聚有大量弹性能的煤或岩体在一定的条件下发生破坏，冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响，震动以及气浪等明显的动力效应，这些现象通称为煤矿动压现象。它有三种形式：冲击矿压，顶板大面积来压，煤与瓦斯突出。 18、冲击矿压：冲击矿压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，
1、 进行巷道锚杆支护设计的实用而经济的方法是在围岩（）分类基础上进行巷道锚杆支护设计。 ?A、面积 ?B、岩性 ?C、稳定性 ? 2、支撑掩护式液压支架顶部对顶板的支撑部分长度（）掩护部分长度。 ?A、大于 ?B、小于 ? 3、煤矿中多遇到（）岩石，即造岩矿物的固体颗粒间为刚性连接，破碎后仍可保持一定形状的岩石。?A、固结性 ?B、粘结性 ?C、散粒状 ? 4、当结构面的延展长度在（）范围内时，称为中等结构面。 ?A、10-20m ?B、1-10m ?C、5-10m ? 5、支撑式液压支架顶部对顶板起支撑作用而（）掩护作用。 ?A、有较大的 ?B、有很小的 ? 6、岩石在天然含水状态下的密度称为岩石的（）。
?A、干密度 ?B、湿密度 ?C、天然密度 ? 7、 一般所设计的支撑式支架，顶梁长度在（）m左右。 ?A、1.0-1.5 ?B、 1.5- 2.0 ?C、2.5-3.0 ? 8、单位顶底板移近量所对应的支柱工作阻力增量，称为支护系统（）。?A、 性能 ?B、刚度 ? 9、底板的刚度可通过对反映底板抗压入特性的（）的分析获得。 ?A、底板强度 ?B、底板刚度 ?C、底板密度 ? 10、窄煤柱巷道是指巷道与采空区之间保留（）宽的煤柱。 ?A、3-5 ?B、4-6 ?C、5-8 ?D、6-8
11、按支架结构，可将液压支架分为（）类。 ?A、2 ?B、3 ?C、4 ? 12、 下列不可以直接作为衡量矿山压力显现程度指标的是（）。 ?A、顶板下沉速度 ?B、顶板悬顶面积 ?C、顶板破碎情况 ? 13、工作面支座插入底板的破坏形式不包括（）。 ?A、整体剪切 ?B、局部剪切 ?C、其他剪切 ? 14、在工作面前方支承压力的峰值到煤壁为极限平衡区，向煤体内侧为（）。?A、弹性区 ?B、塑性区 ? 15、岩石破碎后的碎胀系数的重要影响因素不包括（）。 ?A、破碎后块度的大小 ?B、破碎后块度的质量 ?C、破碎后块度的排列状态 ?D、破碎后块度的形状
矿山压力与岩层控制复 习题及答案 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
1、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力定义为矿山压力，（1） 2、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷道周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。（1） 3、矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法叫矿山压力控制。（1） 4、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。（40） 5、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力。(58) 6、老顶：通常把位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。（65） 7、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。（65） 8、直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落,回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大,当达到其极限垮距时开始垮落。直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。（70） 9、顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。（98） 10、老顶初次来压：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳(变形失稳)，有时可能伴随滑落失稳(顶板的台阶下沉)，如图4—3所示，从而导致工作面顶板的急剧下沉。此时，工作面支架呈现受力普遍加大现象，即称为老顶的初次来压。（99） 11、周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。（101） 12、关键层：将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。（174） 13、开采沉陷：煤层开采后，采空区周围原有的应力平衡受到破坏，引起应力的重新分布从而引起岩层的变形、破坏与移动，并由上向下发展至地表引起地表的移动，这一现象称为开采沉陷。（p177） 14、充分采动与非充分采动（177）当采空区尺寸（长度和宽度）相当大时，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动。未达到充分采动的称为非充分采动。
《矿山压力及其控制》教学大纲 一、课程基本情况 总学时：48 讲课学时：40；实验学时：8 总学分：3 课程类别：专业必修课 考核方式：考查 适用对象：采矿工程专业采矿单招生 先修课程：岩体力学、采矿学、矿山地质学、井巷工程 教材：《矿山压力及其控制》，钱鸣高、石武平、许佳林主编，中国矿业大学出版社。 参考书：《采场矿山压力及其控制》，钱鸣高编著，中国矿业大学出版社。 二、课程的性质、任务与目的 本课程是矿物资源工程专业的一门重要的必修课。《矿山压力及其控制》主要介绍了回采工作面和采区巷道矿山压力及其控制的基本理论和基本知识。通过本课程的学习使学生对矿山压力的产生及应采取的控制措施有一个较为全面的了解，为学生以后在生产实践或科学研究奠定较为全面而扎实的理论基础。 三、课程内容、基本要求与学时分配 （一）第一章绪论（2学时） 1．了解矿山压力及其控制的基本概念和学习本课程的意义。 2．理解矿山压力及其控制的研究范围和基本方法。 （二）第二章回采工作面上覆岩层活动规律及其分析（12 学时） 1．掌握顶底板的概念、采空区处理方法， 了解回采工作面上覆岩层形成“大结构”的概念。 2．掌握老顶岩层的梁式平衡的产生原因和机理。 3．重点掌握老顶岩梁断裂是的极限跨距和安全跨距。 4．重点掌握裂隙体梁的平衡。 5．重点掌握回采工作面上覆岩层形成的竖三带特征，移动规律。 6．重点掌握岩体结构的有关假说及形成条件。 （三）第三章回采工作面矿山压力显现基本规律（6学时） 1．了解衡量回采工作面矿山压力呈现程度的指标。 2．重点掌握老顶初次来压过程及初次来压前工作面四周支承压力分布特点。 3．重点掌握老顶周期来压的形成过程及对回采工作面的影响。 4．重点掌握全部垮落法管理顶板时的工作面前后支承压力分布图及分布特点。 5．重点掌握影响回采工作面矿山压力显现的主要因素。 6．了解分层开采时矿山压力显现特点。 （四）第四章回采工作面顶板控制及支护方法（8学时） 1．重点掌握回采工作面岩层组成分类。
矿山压力与压力控制习题 绪论 1、顶板事故频繁发生的基本原因是什么? 答：顶板事故频繁发生的基本原因是： （1）没有很好地研究和掌握各个具体煤层需要控制的岩层范围及其运动的规律（包括运动发生的时间和条件等），顶板控制设计缺少基础； 2）没有深入地研究和掌握各种类型支架的特性，特别是在生产现场所能达到的实际支撑能力。没有解决好针对具体煤层条件选好和用好支护手段方面的问题； 3）没有更好地揭示支架与顶板运动间的关系，达到正确合理的选择控制方案。 2、矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么? 答、矿山压力与岩层控制研究的主要任务为： （1）研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力（包括应力大小及方向等）及其发展变化的规律。该应力的存在和变化是煤及岩层变形、破坏和位移的根源，也是采场及周围巷道支架上压力显现的条件。 搞清分布在煤层及各个岩层上的应力状况，揭示它们随采场推进及岩层运动而变化的规律，是采场矿山压力研究的重点。 （2）研究采场支架上显现的压力及其控制方法。包括压力的来源、压力大小及与上覆岩层运动间的关系、正确的控制设计方法等。 （3）研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。包括不同时间开掘的巷道压力的来源、巷道支架上显现的压力大小及其影响因素、以及支架与围岩运动间的关系等。 （4）控制采动岩层活动的主要因素分析。从十分复杂的采动岩层活动中建立采动岩层的结构力学模型，从而展开对采场顶板矿压、采场突水、岩层移动及地表沉陷规律等进行系统描述。 （5）深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。 3、矿山压力与岩层控制研究历史上主要存在几种假说？并叙述各假说的内容及优缺点？ 答：（1）掩护“拱”假说 掩护拱假说的基本观点是：①采动形成的工作空间是在一种“拱”的结构掩护之下；② “拱”结构承担上覆岩层的重量，通过拱脚传递到煤层及岩体上的压力及由此在煤及岩体中形成的应力，是煤及岩层破坏的原因，也是“拱”结构本身向外扩展的条件；③采场空间的支护仅承受拱内已破坏岩层的岩重，支架是在由“拱”的结构尺寸所圈定的破碎岩石荷重下工作—即在一定的载荷条件下工作，支架上显现的压力
绪论 一、矿山压力的研究方法有：现场观测方法；实验室研究方法；数学力学研究方法。 (1)现场观测方法：就是利用各种观测仪器和工具对采煤工作面和巷道围岩的变形与破坏、支柱压缩和 载荷、支架变形和折损、煤壁片帮等宏观矿压显现进行观测和研究，通过整理和分析， 从而掌握采煤工作面矿压显现规律、围岩应力分布和岩层内部移动规律的方法。 (2)实验室研究方法：就是在实验室应用模拟材料模拟和光弹模拟，从而总结出矿山压力的相关规律， 指导矿山生产的方法。 (3)数学力学研究方法：就是根据地质信息和采矿工程条件抽象出力学模型，通过数学力学分析，计算 应力应变分布及破坏条件的方法。 第一章煤岩体的基本性质 1、岩石的物理性质主要包含哪些？ （1）岩石的密度：就是指单位体积岩石（包含空隙体积）的质量。 （2）岩石的空隙性：就是指岩石中孔隙和裂隙的发育程度。常用空隙率表示（就是岩石中的各种空隙、裂隙体积的总和与岩石总体积之比）。 （3）岩石的碎胀性：就是指岩石被破碎后的体积和将比原来体积要大的一种性质。常用岩石的碎胀系数表示（岩石被破碎以后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于完整状态下的体积 比）。煤矿一般为1.06——1.8之间。 （4）岩石的吸水性：岩石在一定试验条件下的吸水性能。通常用岩石的吸水率、饱水率、饱水系 数表示。 吸水率：是指岩石试件在1.013×10Pa压力下吸入水的质量与岩石的烘干质量之比值. 饱水率:是指岩石在高压下(一般为15Mpa)条件下及在真空情况下吸入水的质量与岩石 烘干质量之比值. 饱水系数: 是指岩石的吸水率与饱水率之比值. 一般在0.5---0.8之间. (5) 岩石的透水性:岩石在地下地下水的压力差作用下,能被水透过的性能称为岩石的透水性. (6) 岩石的软化性: 岩石浸水后强度降低的性质称为岩石的软化性. 煤矿一般为0.08---0.97 2、岩石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？研究它们有何意义？ 岩石的空隙性是指岩石中孔隙和裂隙的发育程度，而孔隙度是岩石中的各种孔隙，孔隙比是岩石总体积之比。 研究它们的意义是研究岩石中孔隙和裂隙的发育程度 3、岩石受载时有哪些类型的变形？ 岩石在受载时可以出现弹性变形，也可以出现塑性变形。 4、岩体有哪些基本类型？ 根据岩体结构特征的不同，通常把岩体划分为整体结构、块状结构、层状结构、碎裂结构和散 体结构等基本类型。 5、岩体有那些基本特征？ （1）岩体的非均质性（2）岩体的各向异性（3）岩体的非连续性 6、构造应力有哪些特点？ （1）地壳运动一般以水平运动为主，因此构造应力也以水平应力为主。 （2）构造应力分布很不均匀，在地质构造变化比较剧烈的矿区，最大主应力的大小和方向往往有很大变化。 （3）岩体中的构造应力具有明显的方向性。 （4）根据测定，岩体中的构造应力普遍存在以下的规律： 最大水平应力＞最小水平应力＞垂直应力 （5）构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍，在软岩中存很少。 7、判断有无构造应力的方法有哪些？ （1）静水应力场与非静水应力场的判断。 （2）最大构造主应力作用力方向的辨别。 8、岩石的原始应力特征表现在哪些方面？
第二章矿山岩体的原岩应力及其重新分布 1. 什么叫支承压力?它和矿山压力有何不同？ 2.试述原岩应力场的概念、组成部分及其分布的基本特点。 3.减压区的形成及其实际意义。 5※<习题二> 第三章采场顶板活动规律 4.什么是直接顶、伪顶和老顶，它们之间有何不同？ 5.简述煤层开采后，上覆岩层的破坏方式。怎样按破坏方式分区？ 6.地表以下500m深处有一回采工作面，煤层开采厚度为2.5m，煤层的承载能力N0＝9.8kN／m2，上覆岩层平均容重γ＝24.5KN/m3，煤层内的侧压力系数λ＝0.4，若煤壁上的应力集中系数K=5，煤层和顶底之间的摩擦系数f＝0.3，求煤壁内最高支承压力点距工作面的距离是多少？ 7.简述对开采后上覆岩层形成的结构有哪几种主要假说及其各自的优缺点。 8.试分析采场上覆岩层所形成的裂隙体梁的失稳条件。 5※<习题三> 第四章采场矿山压力显现基本规律 9. 什么是矿山压力和矿山压力显现？ 10. 在实际生产中，习惯上常用哪些矿山压力现象作为衡量矿山压力现现程度的指标？各自的含义是什么？ 11. 什么是老顶的初次来压和初次来压步距？其特点是什么?老所初次来压时应采取什么措施？ 12. 什么是老顶的初次来压和周期来压步距？试分析周期来压的形成原因及表 现形式。 13. 试简述老顶初次来压前和周期来压后开采空间周围岩休中的应力分布，并绘图说明之。 14. 试说明矿山压力和矿山压力显现的关系，是否矿山压力大，矿山压力显现也必然强烈？举例说明之。 15.试分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系 5
※<习题四> 第五章采场矿山压力显现基本规律 16.回采工作面支拄的工作特性共有几种?试分析其优缺点和适用条件。 17. 怎样理解支架的合理工作阻力？ 18. 试述液压支架的基本类别及其适用条件。 19.回采工作面“支架与围岩关系”及其特点是什么？ 20.什么是支架的初撑力，支架初撑力的大小对顶板管理有何影响？ 5※<习题五> 第六章采场岩层移动与控制 21.简述岩层移动引起的采动损害与煤岩绿色开采技术体系。 22.简述关键层的概念及其特征。 23.简述控制岩层移动的技术。 5※<习题六> 第七章巷道矿压显现规律 24.采区平巷在其整个服务期内沿走向的矿压显现有哪些基本规律，并绘图说明？采动影响带的前影响区和后影响区内矿压显现的特点和机理有何不同？25.某矿将上山采区布置在离煤层底板5～6m的粘土岩层中，如图2所示。巷道上方留有30m的保护煤柱保护上山，但巷道很难维护，试分析其原因。要使该上山易于维护可采取那些措施。（画出留设煤柱时底板中的应力分布图及所采取措施的示意图）。 图上山位置示意图