矿山压力与压力控制习题
第0章绪论
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
大小与支架本身的力学特性无关。
1）自然平衡拱假说
普氏拱假说适用于确定强度不高（f=5~6），开采深度不是很大的巷道支护反力。由于普氏理论没有以岩石破坏和应力重新分布的角度来揭示自然平衡拱形成的机理，没有深入研究围岩中应力分布和稳定的条件，因此不可能正确回答上述问题。这也正是普氏理论广泛应用受到限制的原因。
利用该模型可以说明采场第一次来压阶段煤壁前方支承压力及采场支架上显现的压力随采场推进而增加的现象，但不能解释采场矿压显现的周期性变化规律。
这种假说所描绘的岩石运动和破坏规律与客观实际不符，所以不能用以解释回采工作面产生的矿山压力问题。
2）压力拱假说
较好的解释了采场周围支承压力的存在，较好的说明了支架上的压力远小于上覆岩层重量的原因。由于假说认为“压力拱”是随采场推进而前移，因而避免了原自然平衡拱假说认为平衡拱随采场推进不断扩大的错误。但是假说同样存在着下列缺陷：
①没有明确压力拱的性质及其与岩层运动发展情况间的关系。因此，这个压力拱始终是一个边界无法确定的模糊概念，无法解释采场周期来压等现象，无法找到采场支架需要控制的具体岩层范围；
②假说没有正确的揭示采场支架与围岩间的力学关系，不能说明支架有可能对在“一定变形”条件下工作的事实，无法解释采场支架上显现的压力往往与支架本身力学特性有关的现象。
（2）掩护“梁”假说
掩护“梁”的有关假说可归纳如下：
①采场是在一系列“梁”的掩护之下。这些梁在冒落前能将自身的重量传递至前后两端支承岩体之上，从而形成支承压力；
②“梁”的破坏（冒落）和沉降是采场支架上压力显现的根源；
③支架可能在由已破坏的岩石重力所“给定”的“一定载荷条件下”工作，也可能在由岩梁的沉降所决定的“一定变形条件下”工作，即支架存在着“给定载荷”和“给定变形”两种工作状态。其中，在“给定变形”条件下工作的支架，其压力显现的大小仅只取决于支架自身的力学特性（即自身的变形量与产生的阻抗力间的关系）。因此，当顶板的移动量（顶底板移近量）和支架力学特性已知时，顶板压力即可以事先确定；
④支架的阻抗力（支架反力）相对于岩层压力来说是微不足道的，因此不可能对顶板下沉移动量产生影响。也就是说，支架在改变采场顶板下沉移动量方面是无能为力的。为此，支架作用在于防止已碎岩体垮落和保持各种属性结构梁的连续性，不必要也不可能在改变顶板下沉量方面发挥作用。
与“拱”说相比，“梁”的假说在解释回采工作面支架上压力显现的规律方面，包括压力的来源、压力大小与支架的力学特性及围岩运动间关系等方面，有了重要的发展。下面引述几种有代表性的掩护“梁”的假说。
（1）“悬臂梁”假说
“悬臂梁”假说比较简捷的说明了采场上覆岩层运动的规律，较好的解释了采场来压周期性现象，因此得到相当多采矿工作者的认可。从发展上来看，可以认为“悬臂梁”假说在有关掩护梁假说的发展过程中，起到了奠基的作用。
“悬臂梁”假说从提出开始，一直没有发展到用于采场矿压控制定量计算方面的主要原因有：
①未能进一步研究采场上覆岩层自下而上的运动发展规律，特别是“悬臂梁”的岩层组合条件；
②没有明确采场矿压控制需要考虑的悬臂梁范围，没有从理论上和方法上解决生产现场找到这个范围的办法。
上述缺陷使人们无法建立起结构范围明确的具体力学模型来解决采场矿压控制方面的问题。此外，该假说没有研究采场围岩中的应力，没有考虑支承压力可能预先破坏顶板的情况，因而不能对采场上覆岩层的结构状态作出更全面的描述。
2）“预生裂隙梁”假说
“预生裂隙梁”假说或岩石的预先破坏假说认为，采场支架上显现的压力，是裂隙梁沉降或平衡遭到破坏的结果。
预生裂隙假说的重大贡献是揭示了煤层及临近采场的部分岩层在支承压力作用下超前于煤壁破坏的可能性，正确指出其破坏的原因是岩层中两个方面的应力差超过岩石强度极限所致。
用拉巴斯的预生裂隙假说不能正确的解释采场上覆岩层周期性破坏和来压的规律。实践证明，即使强度不高的岩梁，其超前破坏也是按一定步距有规律出现的。而且出现的步距在正常的情况下是由岩梁自身的强度所决定。也就是说，只有当岩梁的悬垮度达到极限值，端部拉应力达到预定的极限从而开裂之后，其自身及相邻岩层的压缩剪破坏才有可能发生。因为，只有把预生裂隙假说压裂机理和悬臂梁假说有规律的折断结合在一起，才能正确的说明采场上覆岩层的破坏规律，解释采场周期来压及顶板周期性破碎等压力显现。
如悬臂梁假说一样，拉巴斯的假说同样没能够正确的回答采场支架需要控制的岩层范围问题。虽然假说建立了由新生裂隙轨迹连线所决定的覆盖面的概念，划定了预生裂隙梁（预应力梁）的范围。但是这个界限实际上无法确定，加之假说没有进一步研究采场支架反力与对各个预生裂隙控制间的力学关系，因此同样无法直接用于采场矿压控制的定量计算。
（3）铰接岩块假说
该假说认为，用冒落法管理顶板的采场，支架上的压力显现是由冒落带与上部未冒落在水平推力作用下铰接在一起的岩层运动所决定。
铰接岩块假说比较深入的揭示了采场上覆岩层的发展状况，特别是岩层垮落实现的条件；正确的提了同了支架有可能在“给定载荷”和“给定变形”两种状态下工作的概念；相当深入的研究和揭示了采场支架与围岩间的部分关系。这一成果从理论上为采场顶板控制设计提供了重要依据。
该假说存在的问题是：未能够确定出呈铰接状态的老顶形成的条件和具体的范围；未能更全面的研究和揭示支架与这部分岩梁运动间的关系；没有说明采场顶板下沉量在很大程度上能够由支架的阻力控制的事实，因而未能将采场顶板控制设计提高到科学定量的程度。
（4）砌体梁结构力学模型与关键层理论
采动后岩体内形成的砌体梁力学模型是一个大结构，而此大结构中影响采场顶板控制的主要是岩层移动中形成的离层区附近的几个岩块。显然，关键块平衡与否直接影响采场顶板的稳定性和支架受力大小。因此，在砌体梁结构研究的前提下应重点分析其中关键块的平衡关系。在这项研究中主要提出了砌体梁关键块的滑落和回转变形稳定条件，即“S—R”稳定条件。
对于砌体梁关键块的分析，为采场直接顶的上部作用力和位移提供了边界条件，从而为分析直接顶稳定性奠定基础。
（5）以岩层运动为中心的矿山压力理论
以岩层运动为中心的矿压理论，就是要力争在搞清上覆岩层运动发展规律，搞清矿山压力的分布和显现与上覆岩层运动间关系的基础上，解决有关的控制问题。显然，对于一个回采工作来说，如果不知道顶板中哪些岩层需要控制，不知道这些岩层大面积运动发生的时间、范围以及可能的运动方向，控制设计将是盲目的。同样，如果不了解支承压力分布随上覆岩层运动发展变化的规律，不能根据具体的条件（包括时间、地点及上覆岩层运动的发展情况等）搞清采场四周压力的真实分布情况，要正确选择巷道合理开掘位置和时间，解决好巷道支护必需的阻力和缩量等方面的问题也是不可能的。
4、以上覆岩层运动为中心的矿压理论主要要点是什么？
答：以岩层运动为中心的矿山压力和岩层控制理论核心要点如下：
（1）强调“矿山压力”及“矿山压力显现”两个基本概念间的差别和联系。认为：矿山压力（即采动后促使围岩运动的力）的存在是绝对的，在任何已采空间的周围岩体中都存在着。但是矿山压力的显现（包括围岩变形、位移和破坏，以及支架受力、下缩和折损等）则是相对的，有条件的，因而也是可以控制的。进行矿山压力研究的目的，就是要创造条件，把矿山压力的显现控制在安全上可靠、技术上可能、经济上合理化的范围内。
（2）和其它工程不同，煤矿的采场始终是处在不断推进和发展的过程中，因此无论是存在于围岩
中的“矿山压力”，还是由矿山压力作用而引起的“矿山压力显现”，都不是静止的。相反，它们都随采场推进而处于不断的发展和变化过程中。造成这一发展变化的根本原因，就是上覆岩层的运动。
（3）影响采场矿山压力显现的岩层范围是有限的、可知的和可以变化的。实践证明，对采场矿山压力显现有明显影响的岩层范围，仅仅是上覆岩层中很小的一部分，包括“直接顶”和“老顶”两个部分。对“直接顶”和“老顶”的定义和界限不能简单的只考虑岩层的冒落性能，必须从岩层运动可能的发展程度，从其运动时对压力显现的作用和影响，特别是控制要求上的差别，从定性和定量两个方面给予更确切的含义。为此，所谓直接顶，应该是指在老塘已经冒落的岩层的总合。由于它们在推进方向上不能始终保持传递力的联系，因此一旦运动，其作用力将由支架全部承担。“老顶”则是由运动对采场矿山压力显现有明显影响的“传递岩梁”（简称“岩梁”）组成，对于“老顶”中每一“岩梁”由于始终能保持向煤壁前方和老塘矸石上传递力的联系，因此，当其运动时，其作用力无需由支架全部承担。支架承担“岩梁”作用力的大小，由对岩梁“位态”的控制情况决定。
（4）研究老顶来压时刻的“支架—围岩”关系，包括支架对直接顶的控制方式和对老顶岩梁的控制方式等两个部分。其中，为了控制直接顶板，只能采取“给定载荷”的工作方式，即必须考虑直接顶的作用力，全部由支架承担。研究证明，这个作用力可以被看成是一个与老顶位态控制无关的常数。对于老顶岩梁的控制，则可以采取以下两种，工作方式：
① “给定变形”工作方式。岩梁的位态（或在既定控顶距处的顶板下沉量）由岩梁自身的强度和两端支承的刚度条件决定，没有受到支架阻抗力的限制。
②“限定变形”工作方式。岩梁的位态由支架的阻抗力限定。支架的阻抗力愈大，岩梁的位置愈高（即在限定控顶距处的顶板下沉量愈小）。此时支架在既定控顶距和合力作用点的情况下，承受的作用力大小决定于对岩梁位态控制的要求，与支架的刚度等力学特性无关。
第1章 矿山压力与矿山压力显现
1、断面为圆形的长巷道，位于地表下1000m 处。在垂直于巷道轴线的平面内，应力场主应力沿水平和铅垂方向，铅垂应力等于深度应力，水平应力为0.28Pa ，岩体平均容重为27KN /m 3
，抗压强度由库仑准则规定，C=20MPa ，φ=25°，抗拉强度0][=t σ，试回答：
（a ）预计巷道围岩在上述条件下的应力分布；
（b ）为巷道提出一种供选择的设计方案。 2、如何理解矿山压力与矿山压力显现及二者之间关系？
答：采动后作用于岩层边界上或存在于岩层之中的这种促使围岩向已采空间的运动的力（即采动后保使围岩运动的力），称为矿山压力。
采动后，在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象，统称为“矿山压力显现”。
研究与实践充分证明，矿山压力的存在是客观的、绝对的，它存在于采动空间的周围岩体中。但矿山压力显现则是相对的、有条件的，它是矿山压力作用的结果。然而，围岩中有矿山压力存在却不一定有明显的显现。因为围岩的明显运动本身就是有条件的，只有当应力达到其强度后才会发生。支架受力也是如此，它不仅取决于围岩的明显运动，而且还取决于支架对围岩运动的抵抗程度。
压力显现强烈的部位不一定是压力高峰的位置。
就某一点而言，压力显现的变化幅度与该点压力大小的增减幅度是相关的、对应的，但不一定成正比。
3、矿山压力显现与支护有怎样的关系？
答：采场支护作为围岩运动过程中的支撑体，支架上压力显现是相对的，它不仅与围岩运动的发展情况密切相关，而且取决于支架特性、支架对围岩运动的抵抗程度等等。支架的作用就在于帮助围岩稳定，把矿山压力显现控制在要求的范围内。
为了能有效地控制矿山压力显现，合理的支架与围岩相互作用关系应当是根据安全的需要，把围岩运动与变形程度限制在控顶要求的范围内。
4、构造应力与自重应力主要差异有哪些？试分析构造应力场内布置巷道的要点是什么？
5、γ=25KN/m 3
，煤层厚度m=2.5m ，内摩擦角ψ=25°，C=2×105N/m2，煤层与顶底板的摩擦系数为f=0.2，支架对煤壁无支护强度，假设煤层的压缩角为α=9°，试分别用两种公式计算塑性区范围，并求高峰压力值？
第二章 采场上覆岩层运动和发展的基本规律
1、怎样理解直接顶和基本顶的组成、破坏特征和控制要求？
答：所谓直接顶是指在老塘（采空区）内已垮落，在采场内由支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在采场推进方向上不能始终保持水平力的传递。因此，控制直接顶的基本要求是：当其运动时，支架应能承担其全部作用力。
基本顶是指运动时对采场矿压显现有明显影响的传递岩梁的总合，在初次来压后，是一组在推进方向上能始终传递水平力的不等高裂隙梁。
对于基本顶各岩梁控制的基本要求是：防止由于基本顶运动对采场产生动压冲击和大面积切顶事故发生，把基本顶岩梁运动结束时在采场形成的顶板下沉量控制在要求的范围。显然，如果基本顶岩梁运动没有动压冲击，岩梁运动结束后的自由位态所形成的采场顶板下沉量满足生产要求，此时支架可不承担基本顶岩梁的岩重。换句话说，对这部分岩梁，支架承担的压力大小取决于所控制的岩梁位态。
2、如何判断顶板的离层？
答：离层发生的位置和条件如下：
①离层将发生在岩层的接触面或软弱夹层上。
②接触面的破坏力学条件为相应接触面上的剪应力超限。即悬露岩层的跨度达到极限跨度时，离层才会发生，因此，控制岩梁的悬跨度是控制离层发生的重要方法。
③离层出现的位置取决于组合岩梁中各岩层的弯曲刚度和各夹层的强度。当下部岩层弯曲刚度小，夹层（或接触面）强度低时，离层在下部发生；反之，离层可能先在上部夹层出现。
对于相邻的两岩层，是否同时运动组成一个传递岩梁，还是分开运动形成两个传递岩梁，可以用两岩层沉降中最大曲率（ρmax ）和最大挠度(ωmax )进行判断。
3、直接顶厚度的确定方法有哪几种？
答：直接顶厚度的确定方法有理论推断与现场实测方法。
1）理论推断方法对开采单一煤层或厚煤层顶分层有关推断冒高的方法和表达公式基本上有两大类：
（1）不考虑岩梁本身沉降的推断方法 1-=
K h m Z （2）考虑岩梁本身沉降的推断方法 1
--=A A Z K S h m 2）现场实测方法：（1）直接观测法。注水法、基点法、物探法
（2）直接顶厚度的实测推断方法。包含以下两种情况。
利用采场来压前夕支柱承载值'P 可以反推直接顶垮落厚度。z
z z f P m γ'= 利用采场来压前后顶板运动参数，计算顶板允许下沉值S A ，再代入公式计算。
4、怎样理解直接顶与基本顶之间的互相转化？
答：对同一采场，当地质条件和采动条件等发生变化或改变采空区顶板的处理方法时，直接顶和基本顶之间有可能相互转化。原属直接顶的岩层可能变成基本顶，同样，原属基本顶的岩层也可以转化为直接顶。搞清两者转化的原因和条件，是预测采场矿压显现的基础。根据需要创造条件促进这种转化，是控制采场上覆岩层运动和矿压显现的重要手段。
实践证明，可能造成直接顶和基本顶两部分岩梁转化的原因，主要有以下几个方面：
（1）地质条件的变化，主要是岩层厚度和断层等构造的影响。
岩层厚度变小，其允许沉降值0S 相应地减少，原处于基本顶的岩层垮落；相反岩层变厚，原垮落的岩层则可能向基本顶转化。大的断层构造，可以切割传递岩梁，使很大范围内的基本顶向直接顶转化，这是十分危险的。
（2）采动条件的变化，主要是采高和推进速度的变化。
采高加高，允许岩梁弯曲沉降的实际空间增大，可能造成A S >0S 。因此，基本顶中的岩梁可能转化为直接顶；相反，降低采高，原直接顶则可能转化基本顶。在同样采高条件下，如果因岩层的岩性或厚度变化而扩大了直接顶的范围，则允许岩梁运动的空间减少，运动减缓，由此影响采场的移顶范围会相对地减少；相反，随直接顶变薄，基本顶范围将相应扩大。
改变推进速度到一定限度，也可能造成两者间的转化。例如，肥城大封矿八层煤，石灰岩顶板在每日推进2m 左右时不出现直接顶，而在同样采高条件下，当日推进速度超过4m 后，厚度2m 左右的最下层即发生垮落。
（3）改变采空区顶板处理方法。
采用充填，减小岩层弯曲沉降的运动空间，可使A S >0S 原直接顶转化为基本顶；采用强制放顶，可以改变原整体垮落的运动形式为弯曲沉降的运动形式，而使原直接顶的大部分岩层转化为基本顶。
（4）改变开采程序。
厚煤层或近距离煤层的上部存在坚硬顶板时，可能出现整体切断现象。此条件下若采用反程序开采，即先采下分层或下部煤层，则有可能使顶部分层的直接顶变为有预先形成裂隙的基本顶。
5、上覆岩层运动的两个阶段，两个过程是什么？
答：上覆岩层运动的两个阶段：初次运动阶段与正常推进阶段。
上覆岩层运动的两个过程：相对稳定过程与显著运动过程。
6、已知某矿三层煤厚度为5.0m ，自下至上覆盖在煤层之上的岩层为：m 1＝2.9m ，m 2＝12.43m 灰白色中粒砂岩，m 3＝1.8m 灰白色粉砂岩，m 4＝3.5m 炭质泥岩，岩层平均碎胀系数为K A ＝1.25，试确定直接顶厚度？
7、某矿5层煤，上部为3m 厚的细砂岩（单向抗拉强度243Kg/cm 3，容重2.7t/m 3），再上为2m 厚的低强度粉砂岩。若该采场无直接顶，仅用上述两层岩层构成基本顶。试按梁的公式估算初次运动步距和周期运动步距？
答：根据题意，该采场没有直接顶，基本顶由高强度的细砂岩及低强度的粉砂岩组成。
从组成基本顶的两岩层力学特性分析看，基本顶应该以下位3m 厚的细砂岩为支托层，其上的粉砂岩为
载荷。则由初次运动步距估算公式得： []γ
σ)(2211210m m m c +== 再由周期来压步距的估算公式可得：
E
t E m c c c γσ3][421212112++-== 8、试分析弯拉破坏与剪切破坏的条件及特点？
答： 1、它们达到破坏的条件是：
（1）弯拉破坏的条件是端部的拉应力超限；（2）剪切破坏的力学条件是端部剩余抗剪断面上
的剪应力超限。（具体分析过程）
2、它们的显现特点与控制要求分别是：
（1） 剪切破坏
a. 显现特点
对采场产生明显的动压冲击，支架阻力不够易产生沿煤壁切下的重大冒顶事故，即使不垮也会出现台阶下沉。
b.控制要求
必须有高初撑力，其阻力能抗衡顶板沿煤壁切下，把切断线推至控顶距之外。支架缩量按照出现台阶下沉而不能压死支架考虑。
（2）弯（拉）破坏
a. 显现特点
运动由于是逐渐发展，冲击不大，相对（剪切运动）其矿压显现比较缓和。
b.控制要求
为保证岩层运动时的采场安全，支架必须承担控顶区上方冒落岩层的全部岩重，并且把“假塑性岩梁”的运动控制在要求的位置上。当然，当不需要对“假塑性岩梁”沉降进行控制时，支撑这部分岩层的支架阻力可以为零，最大不必要超过岩梁跨度四分之一的岩重。
第3章 采场围岩支承压力及矿压显现与上覆岩层运动间的关系
1、工作面支架对基本顶有哪几种工作方案？各种工作方案有什么特点？
答：工作面支架对基本顶有“给定变形”、“限定变形”两种工作方案。
各种工作方案的特点是：
“给定变形”特点：
“限定变形：特点：
2、位态方程式有哪几种表达方式（写出公式）？各种表达式的位态常数如何计算？ 答：（1）位态方程式有极限位态方程式和相对位态方程式两种。 极限位态方程式：A T A i
h P A K h ?=+?
? 相对位态方程式：00T i h P A K h ?=+?? （2）位态常数计算表达式分别为：
极限位态常数：C E E A T K
m K K L γ= 相对位态常数：00K P A =-
3、在现场如何建立位态方程？
答：生产现场建立位态方程的方法与步骤为：
① 实测参数
岩梁步距参数：b 、c
来压前后支架承载值及顶板下沉量：'0p 、P 0、'0
h 、△h 0 ② 确定直接顶厚度m Z 及支架支撑直接顶必需的承载值A 。
③ 确定位态常数
（a ）已知岩梁厚度m E ，运动步距C 等，则：
C E E A T K
m K K L γ= (1)z A A K h m K h L C --?=? （b ）根据实测的P 0值反推 若实测P 0值满足下式： P 0>Pmin=A+K 0
则位态常数： 00K P A =-
④写出位态方程
（a ）A T A i
h P A K h ?=+?
? （b ）00T i h P A K h ?=+?? 4、支承压力的概念？单一重力场的支承压力表达式？
答：（1）概念
煤层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用在煤层、岩层和矸石上的垂直压力称为“支承压力”。
（2）单一重力场的支承压力表达式为：
∑∑==+=n
i ix i i i n i i i y C L m m 11γγσ
式中 σy —距煤壁x 处煤层上的支承压力，Pa ；
n —直接作用于该处的传递岩梁数目（或称为直接覆盖岩梁数），也就是在该处上方未出现离层的岩梁数；
m i —各传递岩梁厚度，m ；
γi —各传递岩梁的平均容重，N/m 3
；
L i —各传递岩梁的跨度，m ；
C ix —各传递岩梁至该处的重量比例（传递比率）。 5、采场支承压力在推进方向上的发展变化分为哪几个阶段？各阶段支承压力与支承压力显现的发展规律如何？
答：（1）以初次运动阶段为例：支承压力分布与显现变化划分为三个阶段。
（2）第一阶段：采场开始推进到煤壁支承能力改变之前。
煤体特点：煤体没有破坏，弹性压缩；
压力分布：一条高峰在煤壁上的单调下降曲线（负指数）；
显现分布：与压力分布曲线相同。
第二阶段：从煤壁支承能力改变到老顶岩梁端部断裂前为止。
煤体特点：煤体支承能力降低，随老顶岩梁的离层发展，其作为载荷与传递上部岩重的作用将逐步下降。
压力分布：塑性区（包括煤体已完全破坏部分）压力逐渐上升。 弹性区内则单调下降，其压力高峰在交界处。
显现特点： 总体仍为单调下降曲线，但是具体讲则是塑性 区内与压力分布相反，弹性区内与压
力分布相同。
第三阶段:从老顶岩梁端部断裂到岩梁中部触矸为止。
特点：压力分布与显现变化剧烈，压力与显现分布总体一致。
压力特点:a、断裂线附近应力集中；b、以断裂线为界分为两个应力场；c、两个应力场中压力分
布背向发展。
显现特点:a、岩梁断裂时，伴随压力的集中，该部位移近速度突增；b、断裂扩展或显著沉降，顶
底板移近出现停滞甚至反弹； c、断裂结束后，内外应力场中的压力显现以断裂线为界呈背向转移变化。6、工作面两侧支承压力发展规律与推进方向有哪些区别？
答：1)两个方向上单一弹性分布存在的时间，即塑性区及出现塑性区时工作面推进的位置都相同；
2)尽管老顶断裂在两个方向上略有先后，但其发展进程却是同步的,两个方向上支承压力分布和显
现规律基本相同；
3)与推进方向相比的最大差距：
①侧向不存在内应力场分布范围收缩的情况，外应力场的扩展是通过内应力场扩展和煤层再度压
缩破坏而实现的；
②老顶中每一“岩板”运动的影响，对于任意部位来说都只有一次。
7、已知某工作面顶板来压前夕，顶板下沉量为200mm，来压结束时顶板下沉量为500mm，
=1.25，试求直接
相对稳定步距为6m，来压步距为8m，控顶距为4.5m，采高为2.2m，K
A
顶厚度？
答：
8、已知某矿直接顶厚度为3m，悬顶距为2m，控顶距为4m，平均比重为γ
=γz=25KN/m3，实
E
测得到两次老顶来压完成时支护强度及顶板下沉量分别为（见表）。顶板无阻碍最大下沉量值为600mm，试分别用两次来压实测数据建立为态方程。
击波及暴风。为了形成垫层，挑顶的高度可按需要形成垫层的厚度进行计算。据大同矿区的实践经验，
采空区中矸石充满程度达到采高和挑顶厚度之和的三分之二，就可以避免过大的冲击载荷和防止形成暴风。
强制放顶主要有在工作面内向顶板放顶线处进行钻孔爆破放顶；对于综采工作面，由于在工作面内无法设置钻顶板炮眼的设备，可分别在上下平巷内向顶板打深孔，在工作面未采到以前进行爆破，预先破坏顶板的完整性；对由于历史上已造成有区域性切冒隐患的地区，目前又无法从井下采取措施时，可在采空区上方的地面打垂直钻孔，达到已采区顶板的适当位置，然后进行爆破，将悬露的大面积顶板崩落。
对厚层难冒顶板来说，不论是采高压注水还是强制放顶，不论是在采空区处理还是超前工作面处理，所应处理的顶板厚度均应为采高的2倍～3倍（包括直接顶在内），其目的就是使处理下来的岩块基本上能填满采空区，从而保证安全生产。
3、简述复合顶板事故的防治措施。
答：复合顶板推垮型事故的预防措施如下：
（1）工作面伪斜布置。限定六面体只沿工作面下侧向推移；另外伪斜布置可使顶板下滑力减小。
（2）上下顺槽不破顶掘进，杜绝提供人为形成六面体下滑的空间；
（3）工作面初采禁止反向推采。由于工作面在切眼内滞留时间长，顶板离层普遍而且范围较大，反向推采煤柱使控顶区范围增大，新增设的支柱整体性较差，支护阻力较小，极易产生推垮型事故；
（4）控制采高，使垮落岩层充满采空区，抑止采动后孤立六面体的自由运动空间，提供顶板和已冒岩石的摩擦力，阻止顶板沿层面方向运动；
（5）使用戗柱（斜撑柱）提供阻抗顶板沿层面滑移的反力。戗柱可分为向上戗柱、向前和向后戗柱等三种，分别预防工作面复合顶向下，向采空区或向工作面煤壁方向的复合顶推垮；
（6）切眼布置锚杆或锚索支护预防顶板离层。
除此以外，加强工作面单体支护仍可为防止该类顶板事故提供更有效的途径。
a ）采用倾向连结的“整体支护”。在易发生复合顶推垮的地点和时间，用拉钩连接倾向支柱，提高支架的整体稳定性；
b ）提高单体支柱的初撑力和刚度，抑制顶板的早期离层。
4、回采工作面存在哪些顶板事故类型？（此题与前面1题重复）
5、某矿直接顶由分层厚度在200mm ～300mm 的页岩和粉砂岩组成，随采随冒。实测老顶岩
梁（4m 厚的细砂岩）来压步距9m ，来压时没有明显的动压冲击。顶板下沉量100'0=?h mm ，
支架承载='0p 0.11Mpa ，来压时3000=?h mm 支柱钻底量平均100mm ）, =0p 0.225MPa ，
试确定工作面支护密度？
第5章综采放顶煤采场矿压控制
1、放顶煤采煤法有哪几种？
答：1）按工作面布置方式分类
根据煤层及围岩的赋存条件（厚度及物理力学性质），放顶煤采煤法可分以下四种。
（1）整层放顶煤采煤法
整层放顶煤采煤法是直接沿底板布置放顶煤工作面，当采煤工作面推进一定的距离后，就将上部顶煤放出，这样一次采出煤层的全部厚度。
（2）预采顶分层采煤法
预采顶分层采煤法首先沿顶板在煤层中布置一个普通长壁采煤工作面（即采顶分层），然后再沿底板布置放顶煤工作面进行回采，将底分层上部的顶煤放出。
（3）预采中间分层放顶煤采煤法
预采中间分层放顶煤采煤法是先在煤层中间布置一个普通长壁采煤工作面进行开采。然后，再沿底板布置放顶煤采煤工作面。中间分层工作面的位置应使底部放顶煤采煤工作面上方有0.5m以上的护顶煤。
（4）水平分段放顶煤采煤法
对于厚度超过20m，甚至上百米的极厚煤层，可以把煤层厚度按10m～20m分成若干个分段，使用放顶煤采煤法依次自上而下分段回采。这种方法叫做极厚煤层分段放顶煤采煤法。
2）按支护方式的放顶煤技术分类
（1）综采放顶煤（综放）
采用综采放顶煤支架进行放顶煤开采的称之为综采放顶煤，简称“综放”。
（2）轻型综采放顶煤（轻放）
轻型综采放顶煤与综采放顶煤类似，是在综采放顶煤的基础上，将综采放顶煤支架改造，使支架结构简单，骨架变小，从而使支架重量大幅度降低，成为轻型结构，自动放煤，简称为“轻放”。
（3）悬移支架放顶煤（简放）
悬移支架是一种无底座由顶梁与双作用（支、移）液压支柱等组成，是可提腿迈步前移的支架，支架靠两个相邻的顶梁交错向前移动来前移。由于支架一般没有放煤机构，一般靠人工方式放煤，简称为“简放”。
2、影响顶煤冒放性的因素有哪些？并作简单分析？
3、分析放顶煤采场的几种顶板结构形式?
答：
4、论述放顶煤采场的支架—围岩关系?
答：针对放顶煤采场的不同顶板结构形式，支架与围岩的相互作用关系也相应存在不同情况。
（1）“煤—煤”结构下的支架围岩关系
该结构下不来压时，支架仅支住下位顶煤的作用力即可保证采场安全。来压时，需同时支住上位顶煤的作用力。支护设计时，应考虑到最危险的状态，并有一定的安全系数。因此，支架应能同时承担下位和上位顶煤的作用力，并同时考虑基本顶的作用，此种结构下支架围岩关系可用下式表示：
c t T P PT PT P ++=γ)(12
式中 P T —支护设计时支架的合理支护强度，Pa ；
P —状态系数，平时为0，来压时为1；
T 1，T 2—分别为下位和上位顶煤厚度，m ；
γt —顶煤平均容重，N/m 3；
P c —直接顶和基本顶间的接触应力，Pa 。
P c=0时，P T 为合理支护强度的最小值，但这种采场是不适合放顶煤的。
（2）“岩—矸”结构下的支架围岩关系
支架围岩可用下式表示：
c z z t T P m T P +'+=γγ
式中 m ’z —下位直接顶厚度，m ，该厚度随着顶煤放出率而变化；
其它符号含义同前。
（3）岩梁结构下的支架围岩关系
支架围岩关系可用下式表示：
c z z t T P m T P ++=γγ
式中 m z ——直接顶的厚度，m 。
其它符号含义同前。
上述三种结构下的P c 值均为基本顶与直接顶间的接触应力。大量的实测表明，基本顶的运动对工作面矿压显现的差异较大，其动载系数一般在1.05～1.8之间，由于岩梁结构运动时压力显现明显，因此选择基本顶来压时的动载系数时应比其它两种结构下的大，以避免基本顶来压时对支架产生大的冲击。由于各矿煤层及顶底板情况差异较大，因此选择基本顶来压时的动载系数最好通过矿压观测来定。
5、论述不同煤层条件下顶板事故发生的原因及应采取的措施？
答：不同煤层条件下，顶板事故发生的原因及应采取的措施分述如下：
1）三软煤层条件顶板事故
三软煤层系是指煤层软（f<1），顶底板软，起伏大，破碎不稳定的煤层，此类条件下，放顶煤顶板控制出现的问题主要是片帮、冒顶、支架工作状态不好等。
（1）主要原因
①放煤口放煤过度，顶煤及架前放空冒顶；
②推进速度慢引发片帮冒顶，如采煤机在某一位置停留时间过长，底板起伏有包鼓处理费时等，机头架冒顶埋机头，端头架低头；
③支架性能不好或操作失误引发片帮冒顶：如降架时冒顶，伸缩梁伸不出或顶不紧煤壁，相邻架有空隙漏顶，支架放煤空间狭小放煤困难，时间长，支架钻底等；
④地质构造：断层处基底鼓包处顶煤特别破碎。
（2）事故处理（控制）措施
①改变采煤工艺过程，采用全面超前移架，防止片帮和冒顶；
②在工作面生产管理上采取：（a）必须严格按照作业规程进行采放工艺；（b）周期来压时加快推进速度，采煤机不长时间停留在同一位置；（c）提高拉架速度；减少落煤量；（d）架前部伸缩梁改造成全封闭。对放顶煤支架改造，使其具有全封闭，及时控顶的性能。
2）中硬以上煤层条件顶板事故
（1）初次放顶后大面积空顶来压产生严重动压冲击事故
在顶板初次来压前，煤体变形剧烈，支架托不住顶煤，片帮厉害，架前冒顶，在局部煤层松软处尤甚。
采取的控制措施有：
①对巷道变形加剧，断面收缩率大的情形，一般可采用可缩性拱型支架来协调巷道的大变形量。
②初次放煤后大面积空顶来压产生严重动压冲击。初次放煤步距后（阳泉四矿为4m），坚持正常放煤，在矿压观测基础上预测预报基本顶的来压步距强度，在来压前适当停止几个放煤循环，将顶煤坐垫层，缓解顶板动压冲击强度。
（2）工作面正常推进阶段顶板“异常”矿压事故
“异常”矿压事故原因
（a）顶板岩层较厚且整体性较好，这就使得基本顶易产生大面积悬顶，长时间不垮落；
（b）顶板砂岩含水丰富，赋水面积大。当采动裂隙达到含水层富水区段时，顶板水便有采动裂隙
下泄至回采工作面。赋水区的水压增大了基本顶来压的强度；
（c）构造影响。来压时工作面位于断层处，岩层弱面及裂隙异常发育状态诱导工作面突然来压，而且导通了上覆岩层的赋水区，导致顶板来压后多次突水；
（d）开采厚度的影响。顶煤垮落后直接顶不能充满采空区，基本顶垮落时形成冲击压力；
（e）深部开采。易造成压力显现增大。
应采取的措施
（a）加强矿压观测，搞好异常来压的预测预报工作；
（b）对工作面液压支架的立柱、千斤顶和阀类等液压件加强维修管理；
（c）加强新采区受采工作面安全开采的技术研究工作，摸清地质状况，针对各种不利因素，超前采取防治措施。对于工作面遇到异常来压现象，应及时分析原因，及时采取应对措施，防止事故的扩大；
（d）防范工作面突水。对富水量大、受水威胁的回采工作面，必须进行水文物探。在生产过程中务必坚持有疑必探。
（3）坚硬顶板放顶煤事故
类似大同矿区放顶煤条件，坚硬顶板条件下，坚硬顶板未明显运动时，没有对已垮顶煤及时压迫推移至放煤口作用，导致放出率低；大块顶煤垮落时，同样易于堵塞放煤口。
另外，当放煤口控制不当，将大块矸石放到后部刮板运输机或堵住放煤口时，尚没有有效的处置方法，当采用严禁使用的采空区放炮时，极易引起采空区瓦斯爆炸，我国综放工作面多次发生该类事故，并造成严重的人员伤亡。
3) 急倾斜煤层条件顶板事故
急倾斜煤层一般是指煤层倾角大于45°的情况，综放工作面顶板控制事故引发的灾害比较突出。例如，东北某矿综放面老塘顶板来压压出老塘瓦斯引发瓦斯爆炸事故就是典型的一例。
第6章矿柱支护采矿法的岩体控制
1、什么是矿柱支护采矿法？
答：矿柱支护采矿法是根据矿体倾角的大小，将井田划分成矿块或盘区，在矿块或盘区内交替布置矿房和矿柱，回采矿房时，留规则的连续或间断矿柱支撑顶板，这就是矿柱支护采矿法的基本特征。
2、如何分析确定矿柱的强度？
答：从属面积法为矿柱轴向平均应力确定提供了一个简单的方法。利用从属面积法估算矿柱中受到的应力进行矿柱原始工作状态的分析表明，矿柱的强度与其大小和几何形状有关。由于岩体中分布着裂隙、天然裂面和其它缺陷，矿柱大小对其强度的影响是容易理解的。形状的影响主要从三个方面加以考虑：相邻围岩的制约，它是由于对矿柱侧向膨胀的约束而在矿柱中产生的；矿柱体中应力场各分量不光是垂直于其轴线方向的分量；矿柱的破坏方式随纵横比（即宽/高比）的改变而变化。
再增加具体公式与分析即可。
3、矿房—矿柱布置设计中的主要参数有哪些？
答：当应力分析的从属面积法用于平伏层状矿体的开采设计时，在设计计算中牵涉到5个参数：作用在
p（可以由岩石力学条件来确定），在设计过程中要确定的另外4垂直于矿柱平面方向上的场应力分量
zz
个变量是开采或矿柱高度h、矿房跨度W0、矿柱宽度W p和防止矿柱破坏的安全系数F。尽管下面的讨论仅考虑了边长为W p的方形矿柱，但它同样适用于长形的矿柱。
4、一个厚4m的水平矿体位于地表下350m深处，上覆岩体容重为25N/m3。初始采矿布置设计中矿房跨度为6m，矿柱为边长5m的方形，全厚开采，试分析是否对矿房矿柱重新设计，如何设计。
第7章回采巷道矿压理论
1、试比较煤层处于弹性状态下，沿空留巷与各位置掘巷的优缺点？
答：（1）煤体边缘处于弹性变形状态条件下留巷特点是：基本顶在煤体边缘裂断，由基本顶回转下沉造成的顶板下沉量小；煤体边缘处于弹性变形状态，由煤体变形引起的巷道顶板下沉量小、帮压小；支承压力高峰在煤体边缘，巷道底膨量小。因此，在无内应力场条件下沿空留巷维护一般是比较容易的，特别是在有相应的支护手段时，应积极采用沿空留巷。
（2）煤体边缘处于弹性变形状态的条件下送巷开掘的位置和时间
上区段工作面后方支承压力高峰在煤体边缘，下区段工作面前方叠加支承压力高峰仍在煤体边缘或进入煤体内部。
在煤体边缘处于弹性变形状态条件下有三种可能送巷位置：沿空送巷（位置1）、小煤柱的送巷（位置2）和大煤柱送巷（位置3）。实践表明，基本顶触矸后沿空送巷是比较合理的。因为煤体边缘处于弹性变形状态，故送巷引起的围岩变形较小。当受本工作面回采影响时，如果煤体边缘由于叠加支承压力的作用进入塑性破坏状态，巷道围岩变形量会急剧增加。但支承压力高峰要向煤体内部转移，位置2的巷道将处于叠加支承压力峰值区内，势必受到叠加压力高峰影响，巷道围岩同样会进入塑性破坏状态（巷道两帮煤体处于单向受力状态）、而且小煤柱可能失去稳定性，因此巷道2的围岩变形也会急剧增加。如果叠加支承压力峰值不足以使煤体边缘发生塑性破坏，则位置1的变形量不大，不必在位置2送巷。图中1、2的巷道围岩变形主要是由本工作面回采时叠加支承压力作用引起的，且位置1优于位置2。
巷道位置3在原始应力区中，只受超前支承压力作用，巷道围岩变形量最小。但煤柱损失大，且给下部煤层开采带来不利影响，尤其是深部开采和开采有冲击倾向性煤层更加不利。
沿空送巷如在基本顶触矸前掘出，则巷道将由于基本顶回转来压而产生很大的顶板下沉；在基本顶岩梁触矸石后掘巷，则不受顶板显著运动的影响。
综上所述，煤体边缘处于弹性变形状态条件下应在基本顶触矸后沿空送巷。
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。
矿压观测制度 综采矿压监测管理 一、综采队要使用、维护好KJ216顶板动态监测系统，保证数据正常传输到地面。 二、、综采队要负责监测系统本安电源（127V）的正常供电， 三、综采队负责压力监测分站高压胶管及通讯电缆的维护工作。当出现高压胶管和通讯电缆损坏时，要及时修补或更换。 四、所有监测设备（包括仪器仪表、通讯线、供电电源）如出现损坏、丢失，按设备原价进行赔偿，并要查明原因，找出责任人。 五、综采队要保证泵站压力达到≧30MP、乳化液浓度达到3%—5%。 六、工作面顶板不能出现台阶下沉，支架顶梁要接顶严实。液压支架初撑力要≧24MP，端面距最大值要≦340mm。 七、单体液压支柱（φ100mm）初撑力不得小于90KN（11.5MP）。 八、工作面采高必须控制在2.9~3.5米之间。 顶板矿压监测管理 一、矿压组负责井下所有巷道的矿压监测管理工作，对收集的矿压监测数据进行分析后要及时将结果报工程师审核签字后存档，为后续巷道支护设计提供科学依据。 二、认真开展日常性采掘工作面支护质量与顶板动态监测工作，对采掘队组报送的矿压监测数据进行分析，分析处理结果报送相关领导
和采掘队组。 三、观测人员对井下分管的采掘工作面支护质量与顶板动态监测数据，进行分析总结。 四、监测表格必须在井下现场认真填写，要求字迹清楚、数据准确，严禁井上填写或弄虚作假。 五、经常深入现场了解工作面顶板监测仪器仪表的使用情况，并监督、检查采掘工作面在初采(掘) 前矿压监测仪器仪表的安装情况。 六、对采掘工作面顶板监测使用的仪器仪表进行统一管理，建立矿压仪器仪表台帐，队组日常所需仪器仪表等设施，每月进行核实，其它所需拉拔器具、退锚器、力矩扳手、压力表等，待核实完好，同时不得影响队组生产。 七、对队组不按要求使用、保管拉拔器具、退锚器、力矩扳手、压力表等仪器设施，造成损坏或报废的要严格进行考核。 八、矿压组负责采掘头面及其它巷道矿压监测仪器设施的管理工作。 九、顶板离层指示仪的安装 顶板离层指示仪必须及时地安装在巷道顶板中部，每隔100m安设一组，在巷道开口处、交叉点、过煤柱、特殊地质构造等区域根据实际情况适当增设离层仪数量，安装时距工作面迎头不得超过100m。队组接到技术部的通知后要及时打顶板离层指示仪安装孔，并且要保护好顶板离层指示仪。
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、
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
《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
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。
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 采场矿山压力及其控制方法(标 准版)
采场矿山压力及其控制方法(标准版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 1.回采工作面矿山压力的基本概念 在矿体没有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采后，形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、破坏，从而对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把由开采过程而引起的岩移运动对支架围岩所产生的作用力，称为矿山压力。 在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象，如顶板下沉和垮落、底板鼓起、片帮、支架变形和损坏、充填物下沉压缩、煤岩层和地表移动、露天矿边坡滑移、冲击地压、煤与瓦斯突出等现象，均称之为矿山压力显现。因此，矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现。 2.煤矿直接顶稳定性分类与老顶压力显现强度分级 直接顶是指直接位于煤层之上的易垮落岩层。煤矿直接顶稳定性
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
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，
矿山压力观测与控制复习题 1.从力学角度看，岩体与岩石有许多区别，其中较为明显的基本特征有：（岩体 的非均质性）、（岩体的各向异性）和（岩体的非连续性）。 2.（自重应力场）和（构造应力场）是原岩应力场的重要组成部分。 3.周期来压的矿压显现有：（顶板下沉速度急剧增加）、（顶板下沉量急剧增大）、 （支柱载荷增大）、（煤壁片帮）、（支柱折损）和（顶板发生台阶下沉）等。 4.常见的矿压观测仪器按其工作原理可分为：（机械式）、（液压式）、（振弦式）、 （电阻应变式）和（声波法）等。 5.采煤工作面“三量”观测是指顶板移近量观测、（活柱下缩量观测）和（支柱 载荷量观测）。 6.巷道围岩应力的测定方法有（应力解除法）和（应力恢复法）。 7岩石单轴受压条件下的全程应力应变曲线一般可分为原始空隙压密阶段，（线弹性阶段），（弹性过度阶段），（塑性阶段），（破坏阶段）等五个阶段。 8常见采空区处理方法有（全部垮落法），（刀柱法），（缓慢下沉法），（充填法）。9采煤工作面上覆岩层按其破断的程度不同，在垂直方向上可划分为（冒落带），（裂隙带）和（弯曲下沉带）。裂隙带岩层在水平方向上可划分为三个区，分别为（煤壁支撑区），（离层区），（重新压实区）。 10影响采煤工作面矿山压力的主要因素有（采高、控顶距），（工作面推进速度），（开采深度）和（煤层倾角）等。 12面哪种不是常用的测点布置方式（D）。 A.垂直布置 B.十字布置 C.网格布置 D.一字布置 13.把测量结果中可靠的几位数字加上可疑的（A）数字，统称为测量结果的有效数字。 A．一位B.二位C.三位D.四位 14.用声波探测巷道围岩松动圈的工作方式有双孔法和（B）两种。 A多孔B.单孔C.三孔D.四孔 15.采煤工作面顶板下沉量与采高及控顶距成（B）关系。 A倍数B.正比C.反比D.非比例 16.目前所采用的巷道矿山压力控制的方法有抗压、让压、躲压和（D）几种。 A支护B.沿空掘巷C.沿空留巷D.卸压 17.岩石的碎胀性：指岩石破碎后的体积比破碎前的体积增大的性质。 18.矿山压力控制：所有的人为地调节、改变和利用矿山压力的各种措施，叫做矿山压力控制。 19.基本顶的周期来压：基本顶周期性折断或垮落前后工作面内的矿压显现称为基本顶的周期来压。 20.无煤柱护巷：是取消了上下区段之间的护巷煤柱，沿采空区掘进或维护巷道（沿空巷道）。 21.工作阻力：支柱受顶板压力作用而反映出来的力称为支柱的工作阻力。 22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作用在巷硐支护物上的力。 23矿山压力显现：由于矿山压力作用使岩硐周围岩体和支护物中产生的各种力学现象。统称为矿压显现。 24基本顶的初次来压：通常把基本顶第一次破断失稳而产生的工作面顶板来压称为基本顶的初次来压。
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
中国矿业大学 矿业工程学院 矿山压力与岩层控制课程设计 姓名： 班级 学号： 指导老师：吴锋锋
2015.6.22 目录 矿山压力与岩层控制课程设计 (3) 1 课程设计的目的 (3) 2 课程设计的内容 (3) 3 课程设计资料 (3) 3.1 工作面地质条件 (3) 3.2 工作面生产技术条件 (5) 3.3 其它参数 (5) 一．依据岩层控制的关键层理论，确定主、亚关键层位置； (6) 二．计算直接顶初次跨落步距，老顶初次断裂步距，老顶周期来压步距 (11) 2.1直接顶初次跨落步距： (11) 2.2老顶初次断裂步距如下： (12) 2.3老顶初次断裂步距如下： (14) 三:结合三铰拱平衡理论，计算上覆岩层“三带”中垮落带高度； (15) (15) 1：什么是三铰拱平衡理论？ 四：依据液压支架选型原则及步骤，考虑大采高综采、综采放顶煤（采煤机割煤高度2.5m）开采2种条件，分别计算顶板压力大小，进行液压支架工作的合理选型，画出支架简图； (16) 1 液压支架的基本形式 (16) 2.1 顶底板性质 (16) 2.2 煤层条件 (18) 2.3 经济成本 (19) 五：假定回采巷道选用锚网支护，理论计算确定锚杆的型号、间排距及支护方案简图。 (22)
矿山压力与岩层控制课程设计 1 课程设计的目的 《矿山压力与岩层控制课程设计》是《矿山压力与岩层控制》采矿专业主干课程的一个重要实践环节。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，为以后的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采矿工程实际问题的能力。 2 课程设计的内容 结合某一给定回采工作面的地质及生产技术条件，设计完成以下内容，并配有必要的图表。 2）依据覆岩岩性特征，采用力学分析计算直接顶初次垮落步距，老顶初次断裂步距，老顶周期来压步距； 3）结合三铰拱平衡理论，计算上覆岩层“三带”中垮落带高度； 4）依据液压支架选型原则及步骤，考虑大采高综采、综采放顶煤（采煤机割煤高度2.5m）开采2种条件，分别计算顶板压力大小，进行液压支架工作的合理选型，画出支架简图； 5）假定回采巷道选用锚网支护，理论计算确定锚杆的型号、间排距及支护方案简图。 3 课程设计资料 3.1 工作面地质条件 某综采工作面井下位置西为东四辅撤运输巷，北为正在掘进的另一工作面，
【贵州电大】[矿压观测与控制（省）]矿压观测与控制4阶段性测验 试卷总分:100 得分:100 第1题,进行采场来压和顶板情况变化的预测，可及时了解工作面推进过程中（）和基本项岩层的运动状况及发展趋势。 底板 直接顶 两帮 巷道围岩 第2题,采取留小煤柱的沿空掘巷时，下列对小煤柱尺寸描述正确的是（） 0.8米 3.5米 4米 3米 第3题,单体支柱柱帽多用木板制成，厚度一般为（）mm 20~40 40~60 50~100 100~150 第4题,将液压支架按对顶板的支撑面积与掩护面积的比值进行分类不正确的是（） 支撑式 反撑式 支撑掩护式 掩护支撑式 第5题,下列不属于岩体应力解除法的是（） 支护应力解除法 孔底应力解除法 岩体表面应力解除法 钻孔应力解除法
第6题,下列对拱形可缩性金属支架结构式样描述不正确的是（） 五节式 四节式 三节式 两节式 第7题,我们一般将直接顶初次垮落步距小于（）米的顶板称为不稳定顶板。 5 6 7 8 第8题,关于初次来压的特点，下列说法正确的是（） 工作面顶板急剧发生下沉 煤壁内支承压力减小 老顶初次来压较缓慢 过程中顶板没有任何异常 第9题,综采工作面支架的监测不包括下面那一项内容（） 前后立柱阻力监测 平衡千斤顶阻力监测 前梁千斤顶阻力监测 立柱压强监测 第10题,下列选项中哪一项不属于采场上授岩层中关键层的特征（） 岩性特征 破断特征 承载特征 突变特征 第11题,我国将直接顶按照其稳定性分为不稳定、中等稳定、稳定和坚硬四类。√ ×
第12题,支撑式液压支架较适合用于直接顶比较完整的工作面。 √ × 第13题,常用的液压支架形式有支撑式支架和掩护式支架两种 √ × 第14题,外注式液压支柱适用于薄煤层或行人困难的采煤工作面。 √ × 第15题,采动覆岩中岩层所受的载荷除其自重外，一般还受上覆临近岩层的相互作用。 √ × 第16题,矿山压力研究的主要意义有保证生产的安全进行、减少地下资源的损失、改善地下开采技术和提高采煤经济效果 √ × 第17题,开采深度越深，冲击矿压发生的可能性越大。 √ × 第18题,断壁体系采煤方法较容易引发冲击矿压。 √ ×