矿山压力与岩层控制考试复习重点

1. 矿山压力：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。

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。

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。

4. 岩石的碎胀性是指岩石破碎后的体积比破碎前的体积增大的性质。

5. 岩石的压实性是指岩石破碎后，在其自身和外加载荷作用下逐渐压实使体积减小的性质。

6. 岩石的透水性、软化性、膨胀性、崩解性。

7. 岩石的弹性变形可分为三种不同的弹性特征：①线弹性。②完全弹性；③滞弹性。

8. 岩石的变形指标：泊松比、弹性模量、体积变形模量。

9. 岩石的抗剪强度：指岩石抵抗剪切破坏的极限强度。（抗切强度、抗剪强度、摩擦强度）

10. 岩石在单轴压力作用下的应力应变全程曲线。

①O-A段，原始空隙压密阶段；②A-B段，线弹性阶段；③B-C段，弹塑性过渡阶段；④C-D段，塑性阶段；⑤D点以后为破坏阶段。

11. 单轴压缩下岩石破坏的形态：张裂或压裂破坏、压剪破坏、塑流破坏。

12. 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？它们本质上有什么区别？

答：莫尔强度理论认为，材料破坏主要使由于破坏面上的剪应力达到一定限度，但此剪应力还与破坏面上由于正应力造成的摩擦阻力有关。也就是说，材料某一点发生破坏，不仅取决于该点的剪应力，同时取决于正应力，即沿某一面剪断时剪应力与正应力存在着一定的函数关系。格离菲斯强度理论认为，任何材料内部都存在各种细微的裂缝，当材料处于一定的应力状态时，在这些裂缝的端部便会产生应力集中。如果主应力为拉应力，则在裂缝端部产生几倍于主应力的拉应力；如果主应力为压应力，在裂缝端部也产生拉应力。当裂缝周围拉应力超过岩石的抗拉强度时，就会由于裂缝的扩展而造成岩石的破坏。

莫尔强度理论的实质是剪切破坏理论，而格里菲斯强度理论的实质是脆性拉断破坏理论，这就是它们实质上的区别。

13. 岩体强度＜岩块强度

14. 岩体：一定工程范围内的自然地质体，是由岩块和各种各样的结构面共同组成的综合体。

15. 结构面：在地质历史（尤其是地质构造变形）中所形成的具有一定方向、厚度较小和一定延展长度的地质界面，如岩体中存在的节理、断层、层面以及软弱夹层等，都统称为结构面或不连续面。

16. 岩体的基本特征：非均质性、各向异性、非连续性。

17. 原岩应力分布的基本规律。

①实测垂直应力基本上等于上覆岩层重量；②水平应力普遍大于垂直应力；③平均水平应力与垂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数值相差较大。

18. 弹性应变能：岩体受外力作用而产生弹性形变时，在岩体内部所储存的能力

19. 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应力。

20.采场：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工作空间称为回采工作面或简称采场。

21. 直接顶：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。

22. 伪顶：在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3～0.5m、极易垮落的软弱岩层。

23. 老顶：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。

24. 压力拱假说：在回采工作面上方，由于岩层自然平衡的结果而形成了一个“压力拱”。拱的一个支撑点是在工作面前方煤体内，形成了前拱脚a，而另一个支撑点在采空区内已垮落的矸石上或采空区的充填体上，形成了后拱脚b。随着工作面推进，前、后拱脚也将向前移动，a、b均为应力增高区，工作面则处于应力降低区。在前、后拱脚之间，无论在顶板或底板中都形成了一个减压区，回采工作面的支架只承受压力拱内的岩石重量。

25. 悬臂梁假说：工作面和采空区上方的顶板可视为梁，它一端固定于岩体内，另一端则处于悬伸状态。当顶板由几个岩层组成时，形成组合悬臂梁。在悬臂梁弯曲下沉后，受到已垮落岩石的支撑，当悬伸长度很大时，发生有规律的周期性折断，从而引起周期来压。

26. 砌体梁理论：

采场上覆岩层除形成“三带”（垮落带、规则移动带及弯曲下沉带）外，在规则移动带及其以上岩层内，已断裂的岩块相互咬合有可能形成外形如梁实则是拱的结构体。由于岩块排列如“砌体”，故可称之为砌体梁。

此假说具体的给出了破解岩块的咬合方式及平衡条件，同时还讨论了老顶断裂时在岩体中引起的扰动；很好的解释了采场矿山压力显现规律，为采场矿山压力的控制及支护设计提供了理论依据。此假说结合现场观测和生产实践的验证已得到公认，对我国煤矿采场矿山理论研究与指导生产实践都起到了重要作用。

27. 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。

28. 老顶的初次来压：工作面支架呈现受力普遍加大现象。

29. 初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面的推进距离。

30. 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。

31. 主要表现形式：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱所受的载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板台阶下沉等现象。如果支柱参数选择不合适或者单体支柱稳定性较差，则可能导致局部冒顶、甚至顶板沿工作面切落等事故。

32. 周期来压大小的影响因素：顶板岩层的情况，尤其是顶板中多个厚硬岩层的分布情况；直接顶的完整性；采空区冒落矸石的充填程度。

33.影响采场矿山压力显现的主要因素：采高与控顶距，工作面推进速度，开采深度，煤层倾角。

34. 回采工作面支架具备的特性：可缩性、支撑性能。

35. 底板比压：将支架底座对单位面积上所造成的压力称为底板比压。

36. 用直接顶厚度hi与煤层采高hm的比值N分类

Ⅰ. N>5，无周期来压或周期来压不明显的顶板。Ⅱ. 2≤N≤5，有周期来压的顶板。老顶的失稳对工作面支架有较为严重的影响。Ⅲ. N<2，老顶的悬露与垮落将对工作面支架有严重的影响。Ⅳ. 老顶特别坚硬，又无直接顶。Ⅴ. 能塑性弯曲的顶板。

37. 撑力：支柱对顶板的主动作用力。

38. 工作阻力：支柱受顶板压力作用而反映出来的力。

39. 初撑力：支架支设时，将活柱升起，托住顶梁，利用升柱工具和锁紧装置使支柱对顶板产生一个主动支撑力，这个最初形成的主动支撑力称为支柱的初撑力。

40. 最大工作阻力：支柱所能承受的最大负载能力。

41. 支柱的分类：急増阻式、微增阻式、恒阻式

42. 液压支架分类：支撑式、支撑掩护式、掩护支撑式、掩护式

43. 分析采场支架工作阻力与顶板下沉量的“P-△L”曲线关系

①不同的顶板条件，P－△L曲线的斜率不同，但都呈双曲线关系。②在一定工作阻力以上，支架工作阻力增加对顶板下沉量影响较小，但低于此值则提高支架工作阻力将减少顶板下沉量。③支架的工作阻力并不能改变上覆岩层“大结构”的总体活动规律。④回采工作面支架应具备以下两个基本特性：一是必须具备一定的可缩量；二是必须具备有良好的支撑性能，即一定的工作阻力。

44. 刚度：指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力而在支架选型与支护设计中，最主要是确定支架的最大可缩量与最大工作阻力。

45. 提高支架初撑力可以：

减少顶板离层，增强顶板自身强度，增加顶板的稳定性；提高支架对机道顶板的支撑能力，减少工作面顶板端面破碎度及煤壁片帮；压实顶梁上及底座下浮矸，提高支撑系统刚度；充分利用支架额定支撑能力，减少顶板相对移近量。

46. 关键层：在直接顶上覆存在厚度不等、强度不同的多层岩层。实践表明，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。前者称为亚关键层，后者称为主关键层。关键层的断裂将导致全部或相当部分的上覆岩层产生整体运动。

47. 关键层的特征：

①几何特征：相比其他同类岩层单层厚度较厚； ②岩性特征：相对其他岩层较为坚硬，即弹性模量较大，强度较高；③变形特征：关键层下沉变形时，其上覆全部或局部岩层的下沉量同步协调；④破断特征：关键层的破断将导致全部或局部上覆岩层的同步破断，引起较大范围内的岩层移动；⑤承载特征：关键层破断前以“板”（或简化为“梁”）的结构形式作为全部岩层或局部岩层的承载主体，破断后则成为“砌体梁”结构，继续成为承载主体。

48. 构造应力对巷道稳定性的影响

构造应力的基本特点是以水平应力为主。水平应力是影响巷道顶板冒落、底板鼓起、两帮内挤的主要因素。顶板岩层在水平应力作用下可能：一是薄层的页岩类岩层沿层面滑移，二是厚层的砂岩类岩层以小角度或沿小断层产生剪切，顶板失稳冒落。

49. 根据围岩压力的成因，巷道围岩可分为：松动围岩压力、变形围岩压力、膨胀~、冲击和撞击~

50. 锚杆的分类

①机械锚固式锚杆包括胀壳式锚杆、倒楔式锚杆、楔缝式锚杆；②粘结锚固式锚杆包括树脂锚杆、快硬水泥卷锚杆、水泥砂浆锚杆；③摩擦锚固式锚杆包括缝管式锚杆、水胀式管状锚杆等。

51. 锚杆支护理论：悬吊理论、 组合梁理论、 组合拱理论、最大水平应力理论、围岩强度强化理论。

52. 绿色开采。

基本出发点：防治或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响；

目标是：取得最佳的经济效益和社会效益。

内容：①保水开采；②煤与煤层气共采；③条带与填充开采、煤层注浆减沉；④巷道支护部分矸石井下处理；⑤煤炭地下气化。

53. 巷道布置：

在时间和空间上应尽量避开采掘活动的影响，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。如果不能避开采动支承压力的影响，应尽量避免支承压力叠加的强烈作用，或尽量缩短支承压力影响时间。在采矿系统允许的距离范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触。巷道通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造或向、背斜构造。相邻巷道或硐室之间选择合理的岩柱宽度。巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。