矿山压力与岩层控制部分答案
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矿山压力与岩层控制分章节课后题答案第一章课后题答案1.什么是矿山压力?矿山压力是地质层、地下水和矿山开采引起的应力和变形所产生的压力作用。
2.什么是岩层控制?岩层控制是指在矿山开采中,通过采用适当的措施来保持岩体稳定,避免岩层破坏和塌陷,确保安全生产的技术措施。
3.列举矿山压力的主要来源。
矿山压力的主要来源包括地层的深度和覆盖厚度、地质构造活动、地下水、矿石开采等。
4.什么是煤柱?煤柱是指煤矿中煤层开采留下的煤炭矿柱,用于支撑上方地层的岩石和负荷。
5.煤层开采中会产生哪些岩层控制问题?煤层开采中会产生煤柱破坏、顶板下沉、底板塌陷等岩层控制问题。
1.煤层开采的主要压力问题有哪些?主要压力问题包括煤柱的变形和破坏、岩层的下沉和移动、煤与瓦斯突出等。
2.列举常用的煤层顶板支护方式。
常用的煤层顶板支护方式有液压支架、短牵引支架、长牵引支架、综放工作面支护等。
3.什么是煤与瓦斯突出?煤与瓦斯突出是指在煤层开采过程中,由于地应力释放和煤层瓦斯压力差等因素,导致煤层中的瓦斯和煤与瓦斯一起迅速释放到煤矿工作面。
4.列举常用的煤与瓦斯突出预防措施。
常用的煤与瓦斯突出预防措施包括合理布置瓦斯抽采钻孔、设置冻结带、控制工作面推进速度、适时切割煤柱等。
5.什么是煤矿的地压显现?地压显现是指煤炭开采过程中,地应力释放引起的顶板移动和地表沉陷现象。
1.列举导致复杂岩层变形和破坏的因素。
导致复杂岩层变形和破坏的因素包括地质构造、地震、地下水动力作用、加大采厚等。
2.什么是岩层的软化变形?岩层的软化变形是指在岩层开采过程中,受到外力作用导致岩层内部产生应力集中和岩石柔软化现象。
3.列举常用的岩层控制技术。
常用的岩层控制技术包括围岩加固、地下水控制、岩层预裂等。
4.什么是岩层顶板下沉?岩层顶板下沉是指岩层开采过程中,顶板发生沉降和下沉的现象。
5.列举常用的岩层顶板控制技术。
常用的岩层顶板控制技术包括钢支撑、锚杆支护、拱形支护等。
矿山压力与岩层控制模拟试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 以下哪项不是矿山压力的基本表现形式?A. 岩层移动B. 矿柱破坏C. 矿井通风D. 矿井涌水答案:C2. 以下哪种岩层控制方法属于被动控制?A. 支护B. 预裂爆破C. 采动影响D. 岩层注浆答案:A3. 在矿山压力计算中,以下哪个因素对矿山压力的影响最大?A. 矿层厚度B. 矿层倾角C. 岩层强度D. 矿层埋深答案:D4. 以下哪种情况不会引起矿山压力增大?A. 矿层厚度增加B. 矿层倾角减小C. 岩层强度降低D. 矿层埋深减小答案:D5. 以下哪个参数表示矿山压力的大小?A. 压力系数B. 压力角C. 压力梯度D. 压力增量答案:A二、填空题(每题2分,共20分)6. 矿山压力是指在__________过程中,由于__________、__________、__________等因素产生的力。
答案: mining(采矿)、rock strata(岩层)、mining technology(采矿工艺)、geological conditions(地质条件)7. 岩层控制的主要目的是__________、__________、__________。
答案:保证矿井安全、提高资源回收率、降低生产成本8. 支护方式分为__________、__________、__________。
答案:木支架、金属支架、混凝土支架9. 岩层移动的主要形式有__________、__________、__________。
答案:顶板下沉、底板鼓起、两帮收敛10. 矿山压力监测的主要设备有__________、__________、__________。
答案:压力计、位移计、声波仪三、判断题(每题2分,共20分)11. 矿山压力是随着矿井深度的增加而减小的。
()答案:错误12. 岩层控制方法的选择主要取决于矿山压力的大小。
()答案:错误13. 采动影响是引起矿山压力变化的主要因素。
1、矿山压力:由于矿山开采活动的影响在巷硐周围形成的力。
2、矿山压力显现:由于矿压的影响,而表现出来的一系列有形的变形。
3、矿山压力控制:为使采矿工作正常、安全进行所采取的各种减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的方法4、原岩应力:存在于地层中未受工程扰动的天然应力。
5、构造应力:由地壳构造运动在岩体中引起的应力。
6、构造应力的特点:构造应力以水平力为主,具有明显的区域性和方向性,其基本特点如下①分布不均,在构造区域附近最大;②水平应力为主,浅部尤为明显;③具有明显的方向性;④坚硬岩层中明显,软岩中不明显;7、圆孔周围的应力场:①r t σσ、分布与方向角无关,皆为主应力。
园孔任一方向应力分布相同;②围岩内应力大小与弹性常数 E u 、无关,与距孔边距离有关t =51R r ;③双向等压时,园孔周边全处于压缩应力状态;④在园孔内3倍直径以远,应力接近原始应力(影响半径)。
⑤双向等压园孔应力集中系数最大为2。
8、砌体梁结构在上覆岩层中存在由断裂岩块组成的“砌体梁”,因岩块相互挤压,形成承载结构。
认为:①上覆岩层可以坚硬岩层为底划分若干组,其上软弱岩层为载荷;②随着工作面推进上方坚硬岩层断裂形成岩块,岩块间受水平推力成铰接关系;③铰接岩块在某些条件下可形成平衡体。
9、直接顶岩层破坏离散原因:①节理裂隙的切割;②初次放顶前直接顶的状态;③支架的影响;④工作面长度短时,⑤直接顶很容易离层;⑥分层工作面;10、离层原因:直接顶较软,易发生弯曲变形未及时支护或支撑力不足。
11、矿压显现指标:①顶板下沉 S (mm )一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶板相对移近量;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顶板破碎情况,单位面积中顶板冒落面积所占百分比;⑤局部冒顶,小范围顶板垮落;⑥大面积冒顶或顶板沿工作面煤壁切落;⑦支架载荷;12、支承压力:巷道两侧改变后的切向应力增高部分。
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。
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。
绪论单元测试1.矿光出现只存在于围岩中。
()A:错B:对答案:A2.所有减轻、调节、改变和矿山压力作用的各种方法,均用于对矿山压力控制。
()A:对B:错答案:A模块一测试1.矿压显现只存在于围岩中。
()A:对B:错答案:B2.岩石受单向压缩载荷时,试件在轴向缩短的同时产生横向压缩,其横纵应变与轴向应变的比值称为泊松比。
()A:错B:对答案:A3.某岩石试件相对密度ρs=2.60,孔隙比e=0.05,则该岩石的干密度ρd为()。
A:2.45B:2.46C:2.48D:2.47答案:C4.图中()可以表示岩石在三向等拉状态下的应力圆。
A:圆3B:圆2C:点1D:点4答案:C5.在岩石抗压强度试验中,若加荷速率增大,则岩石的抗压强度()。
A:不变B:无法判断C:减小D:增大答案:D6.岩体工程分类通常考虑()等方面的因素。
A:结构面特性B:岩石的物理力学特性C:地应力D:工程规模E:施工条件答案:ABCDE7.地下煤层开采以后,围岩的原始应力状态没有受到破坏。
()A:对B:错答案:B8.平均水平应力与铅直应力的比值一般随深度增加而增加。
()A:对B:错答案:B9.对双向等压应力孔周应力分布规律描述不正确的是:()A:、分布与方向角无关,圆孔任一方向应力分布相同B:双向等压圆孔应力集中系数最大为2C:双向等压时,圆孔周边全处于压缩应力状态D:围岩内应力大小与弹性常数和无关,和与距孔边距离无关答案:D10.弹性状态下,双向不等压应力场中孔周边的切向应力为最大应力,其最大应力集中系数()。
A:K=10B:K=1~3C:K=4D:K=3答案:D模块二测试1.煤柱支撑法处理采空区适用于极坚硬顶板。
()A:对B:错答案:A2.铰接岩块假说认为工作面支架存在给定载荷和给定变形两种工作状态。
()A:对B:错答案:A3.岩块的高长比越小,老顶初次破断后的“砌体梁”结构越不容易产生滑落失稳。
()A:错B:对答案:B4.若将老顶视为四边固支的板结构,则达到强度极限时首先将在()形成断裂。
1-1岩石受载时会产生哪些类塑的变曆?岩石的型性别洲变性有什么不网?从岩石的破坏持征看* 岩石材料町分为哪些类呕?按照闯力一应变一时何的关系.岩石的变总可分为弹性变咚犁性变雜和粘性(流动)变形匚种.弹性W且皿町在一定的用力范围内,物休受外力作用产生空部变略而去除卅力{卸荷)后能蟹立即恢复其原脊的形状和尺寸大小的性颅,称为弹性。
劇性(phsticily)物体董力后产生变於*在外力去除(卸荷)后不能完全恢臭原狀的性成,称为舉性。
不能恢复的那部分变丿孩称为赵性变略或称水久变丿馭戒余变哄粘性(vi^iiy)物体受力后变母爪能在瞬时完氐且屁变速率醯应力増加『11増加的性J®,称为粘性-应变連率随应力变形称为流动变形•根播岩石材科的应力应变曲线所表现出的破坏特徂,可将岩有划分为脆性材料利延性材料=愴性(briulel物休受力后,变形很小时就发生破裂的性质, 称为旎性.駆性(ductiLeJ物体能承受较大劇住变^血不丧灾其承载力的性两,称为延性.5 p16岩石力学P522- 11.简述原岩应力场的概念及主要组戒部分?氤闻岩应力圻的柵念’天然存在于區岩內而勻人为因當无关的应力圾称対原岩应力场。
原岩应力场的主要组成部分;自重应力场、枸進应力场。
2.原岩应力分布的基本持点?答「1、实测铅直应力基本上等于上蒼岩层重量2.水平应力普遍大爷铅直应力头水平应力与铅直应力的比值岁探度增加而诚小4、最犬水平主应力和最小水平主宜力一般相差校大5支承压力与矿山压力的区别。
矿山压力是指在岩体中开捋巷道或在煤层中进行采煤以后"破坏了岩体内的原始应力平衝茯态,而在井巷"丽室及回采H作面周匿煤"岩•依中和支护物上于起的力’支承压力则是指在岩体中开掘巷道,在煤层内进行采煤时巷道两側或回来工作面周宙煤壁上形成的高于原岩应力的垂直集中应力・支承压力是矿山压力的一个重姜组成部分,支承压力的存在对于團岩变形和破坏,对于巷道堆护’工作面落煤.开采过程中的冲苗地压,煤与瓦斯突然喷出等都有亘接的影响。
1、直接顶初次跨落的标志是:直接顶跨落高度超过1m_1.5m,范围超过工作面长度的一半。
2、沿空巷道巷旁支护的类型:矸石带木垛密集支柱混凝土砌块、整体浇注巷旁充填技术。
4、采煤工作面矿压观测的核心为“三量”观测:顶板移近量观测、活柱下缩量观测、支柱载荷量观测。
5、浅埋煤层:开采区域大部分集中于埋深在100-150m以内的浅部,煤层的典型赋存特点时埋深浅、基岩顶板较薄、表土覆盖层较厚。
由于此类煤层的矿压显现规律具有明显的特点,为了区别于其他煤层,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埋煤层。
6、采空区处理方法:充填,垮落,顶板缓慢下沉,刀柱法。
7、简述采区巷道支护的主要形式:棚子支护,巷旁支护,围岩注浆,锚杆支护。
或从基本支护,加强支护,巷旁支护,巷道围岩加固,联合支护角度8、单体工作面的特殊支护方式主要有:密集支柱、滑移支架支柱、从柱、斜撑支架、木垛、液压放顶墩柱等几种。
10、简述采区巷道变形与破坏的影响因素:1自然因素方面答2开采技术答11、煤矿冲击矿压的防治答:1.降低应力集中程度1)开采解放层。
在煤层群条件下,首先开采没有冲击危险或危险性较小的煤层,使构造应力得到解除,并且使岩层经过一次扰动。
在此范围内进行采掘工程,应力集中程度就可能降低。
2)推行无煤往开采,采空区尽量少留煤住;尽量采用跨上山采煤。
从而消除应力在煤往上集中叠加的可能性;3)合理安排采掘程序,避免形成三面采空的“孤旷。
2.改变煤岩的物理力学性质:1)高压注水,人为地在煤岩内部造成一系列弱面,并起软化作用,增加塑性变形量,从而减少弹性能聚积的程度;2)放松动震动炮,释放媒体内部积聚的能量。
3)孔槽卸压,用大直径钻孔或切沟槽使媒体松动,达到御除压力:12、砌体梁:将采场视为一个有机的整体,在围岩运动中起骨架作用的称为砌体梁。
13、根据回采工作面上覆岩层内部的破坏情况,将回采工作面上覆岩层分为三带,沿工作面推进方向划分为三个区。
《矿山压力及岩层控制》试卷一(时间:100分钟)部门:姓名:工号:成绩:一、填空题(每空3分,共10题10空,合计30分)1.锚杆等支护系统提供给顶板短时间内不发生渐次垮冒或离层的约束力称为(顶板临界支护强度)。
1.(设计预紧力矩)是指拧紧螺母使锚杆达到设计预紧力时,施加到螺母上的力矩。
1.锚杆的锚固部分或杆体在拉拔试验时,所能承受的极限载荷称为(锚杆锚固力)。
2.在掘进断面中,岩石或煤所占面积介于岩巷和煤巷之间(1/5~4/5)的巷道称为(半煤岩巷)。
2.在掘进断面中,煤层所占面积少于巷道断面(1/5)的巷道称为(岩石巷道)。
2.在掘进断面中,岩层所占面积少于巷道断面(1/5)的巷道称为(煤层巷道)。
3.以树脂锚固剂配以各种材料杆体及托盘(托板)、螺母等构件组成的锚杆称为(树脂锚杆)。
3.就锚杆与围岩的有效接触而言,管缝式锚杆属于(全长)锚固。
3.钢丝绳锚杆是指用水泥砂浆为锚固材料,(钢丝绳)为锚杆杆体的锚杆。
4.高强度锚杆是指锚杆杆体的屈服强度大于(335MPa)以上的锚杆。
4.等强锚杆是指锚杆杆体的屈服强度为(335MPa)的锚杆。
4.超高强氏是指锚杆杆体的屈服强度大于(600MPa)以上的锚杆。
5.锚杆支护的经典理论有(悬吊)理论、叠合梁理论和压缩拱理论等。
5.当前煤矿常用的锚杆为(左旋)无纵筋钢筋锚杆。
5.岩石的RQD值是指岩芯累计长度达到(10)cm及以上占取芯全长的比值。
6.兰德碎石带实验主要解释的是锚杆连续(成梁)原理。
6.通常而言,锚杆的临界预紧力矩应达到(250)N·m以上。
6.为提高锚杆的有效预紧力,应在螺母与托盘之间增加(减磨垫圈)。
7.无论是采用综掘还是炮掘,都应(减少)无效支护的迎头空顶距。
7.巷道底鼓的机理有(遇水膨胀型)、挠曲褶皱型、剪切错胀型等。
7.上一区段工作面运输平巷与下一区段工作面回风平巷同时掘进的巷道布置方案称为(双巷掘进)。
8.顶板非连续面控制的模型有三种,分别是(斜交结构面)、平行层理面和垂直结构面。
矿山压力与岩层控制智慧树知到课后章节答案2023年下湖南科技大学湖南科技大学绪论单元测试1.矿山压力控制是指矿山压力作用的各种方法。
()答案:减轻;利用;改变;调节2.冲击地压就是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中能量突然释放而产生的以急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。
()答案:对3.矿井建设和开采中,只要发生过一次煤层冲击地压或岩层冲击地压就称该矿井为冲击地压矿井。
()答案:对4.矿山压力及岩层控制课程属性与特色包括。
( )答案:采矿工程中的能量原理和动力现象;采矿工程中围岩的大变形和支护体的可缩特征;采矿工程岩体结构的本质(复杂性);采矿工程的移动特性5.岩石的主要特征包括矿物成份、结构、构造三个方面。
()答案:对第一章测试1.岩石一般分为三大类。
()答案:岩浆岩;沉积岩;变质岩2.岩体定义为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。
()答案:对3.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。
()答案:对4.原岩应力的分布规律有。
()答案:最大水平主应力和最小水平主应力一般比值相差较大;平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小;实测垂直应力基本等于上覆岩层重量;水平应力普遍大于垂直应力5.影响支承压力分布的主要因素包括回采空间顶板管理方法(支撑状态)、回采空间尺寸及形状、顶板岩层及煤层岩性、采深、周围回采空间分布。
()答案:对第二章测试1.悬臂梁假说是下列哪位学者提出的。
()答案:吉里策尔2.直接顶初次垮落的标志是直接顶垮落高度超过1~1.5m,范围超过全工作面长度的一半。
()答案:对3.老顶梁式结构形成O—X型破断。
()答案:错4.老顶梁砌体梁结构失稳形式包括和。
()答案:回转失稳;滑落失稳5.老顶梁砌体梁结构滑落失稳主要取决于老顶破断岩块的。
()答案:高长比第三章测试1.老顶的周期来压步距相当于初次来压步距的。
()答案:1/2~1/2.52.和是影响采场矿山压力显现最主要的两个因素。
1-1
5 p1
6 岩石力学P52
2-1
5支承压力与矿山压力的区别。
3-3
6
4
4-1
2. 试分析周期来压的形成原因及表现形式。
形成原因:
随着采煤工作面的推进,在基本顶初次来压以后,裂隙带形成的岩体结构将始终
经历“稳定—失稳—再稳定”的变化,这种变化将呈现周而复始的过程。
由于岩体结构的失稳,导致工作面顶板的来压,这种来压将随着工作面的推进而周期性地出现。
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。
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;有时伴随煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。
7
5
5-1
P128采煤工作面支柱的特性有几种?试比较其优缺点?
答:目前所使用的支柱的工作特性有三种。
分别为:急增阻式、微增阻式、恒阻式。
从支柱工作阻力适应顶板压力的特点进行分析,显然,恒阻性能的支柱较为有利。
恒阻式:支柱安装后,很快达到工作阻力,随支柱的下缩,工作阻力保持不变。
急增阻式性能比较差,可缩量小,初期支撑力低。
微增阻式介于恒阻式和急增阻式之间
10P12510
12、简述采场支架与围岩关系特点?P149
答:
1、支架与围岩时相互作用的一对力;
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。
6-1
1 简述岩层移动引起的采动损害与煤岩绿色开采技术体系。
答:岩层移动引起的采动损害是:
(1)形成矿山压力显现;
(2)形成采动裂隙;(3)岩层移动发展到地表引起地表沉陷
绿色开采技术研究主要针对煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等问题而开展。
绿色开采技术主要包括以下内容:
(1)水资源保护—形成“保水开采”技术;
(2)土地与建筑物保护—形成离层注浆、充填于条带开采技术;
(3)瓦斯抽放—形成“煤与瓦斯共采”技术;
(4)煤层巷道支护技术与减少矸石排放技术;
(5)地下气化技术。
2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。
关键层的特点:
1 几何特性,相对其他同类岩层单层厚度较厚。
2 岩性特性,相对于其他岩层较坚硬,即弹性模量大,强度较高。
3 变形特性,关键层下沉变形时,其上覆全部或局部岩层下沉量同步协调。
4 破断特性,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 承载特性,关键层破断前以板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。
关键层的意义:关键层理论的提出实现了矿山压力,岩层移动与地表沉陷、采动煤岩体中水与瓦斯流动研究的有机统一,为更全面,深入地了解采动岩体活动规律与采动损害现象奠定基础,为煤矿绿色开采技术研究提供了新的理论平台。
4
6简述控制岩层移动的技术?
答:岩层移动控制技术可分为三类:
(1)留设煤柱控制岩层移动(2)充填法控制岩层移动
(3)调整开采工艺及参数控制岩层,如限厚开采、协调开采、上行开采等。
一、留煤柱控制岩层移动
1、部分开采。
部分开采包括:
条带开采:是沿煤层的走向或倾向,将开采区划分为若干个宽度相等或不相等的条带,开采一条,保留一条,利用留下的条带煤柱支撑顶板,以减小地表沉陷的目的。
条带开采可划为走向条带开采和倾向条带开采房柱式开采:2、留设保护煤柱。
二、充填法控制岩层移动
1、采空区充填。
充填开采就是用充填材料来充填己采空间,这相当于减小了煤层开采厚度,从而减少采空区上覆岩层的变形与破坏。
矿山充填分为三种类型:水力充填:以水为输送介质,利用自然压头和泵压,从制备站沿管道或与管道相连的钻孔,将河砂等水力充填材料输送到采空区。
干式充填:采用人力、重力、机械式风力等方式将砂石等干式充填材料运待充填采空区,开成可压缩的松散充填体。
胶结充填:将采集和加工的细砂等充填材料掺入适量的胶凝材料如水泥,加水混合搅拌制备成胶结充填料浆,沿钻孔、管道向采空区输送,充填材料胶结后形成具有一定强度和完整性的充填体。
2、覆岩离层区充填。
覆岩离层区充填减沉的基本原理是利用岩移过程中覆岩内形成的离层空洞,从钻孔向离层空洞充填外来材料来支撑覆岩,从而减缓覆岩移动往地表的传播。
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1简述回采工作面周围支承压力应力状况?
采煤工作面在开采过程中,导致围岩内的应力不断地趋于新的相对平衡状态。
由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力,称作支承压力。
回采工作面支承压力,常以其分布的范围、形式和峰值大小表示其显现特征。
前支承压力(曾称移动支承压力)——指采煤工作面煤壁前方形成的支承压力,它随着工作面的推进而不断向前移动。
前支承压力作用时间较短,且位置不断变化。
回工作面推过一定距离后,采空区的冒落矸石有松散状态进入压实状态,此时所形成的最高应力峰值,根据上覆岩层形成的结构状态,前支承压力峰值的位置可深入煤体内2~10m,其影响范围可达到工作面前方90~100m。
侧支承压力(曾称固定支承压力)——指回采空区或巷道一侧或两侧的支承压力,其峰值在单一煤层回采工作面为(2~3)rH。
侧支承压力不随工作面推进而移动。
两个相邻回采工作面间,相互形成了支承压力的叠加。
在回采工作面煤层凸出角形成的迭合支承压力峰值达到最高,一般可原岩垂直应力的数倍,高于原始应力,称为应力集中。
4区段巷道主要布置方式有哪几种?P206
5 P207
6p210
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5、沿留空巷矿压显现基本特征?与沿空掘巷矿压显现的主要区别?答:沿空留巷矿压显现特征
1、采动时期。
沿空巷道位于采空区边缘,保留期间经历上区段工作面的采动影响,巷道顶板的下沉、破坏必然受到采空区上覆岩层沉规律的制约。
上区段工作面过后,老顶发生断裂失稳,然后回转下沉实采空区。
在这个过程中,沿空巷道煤帮及巷道支护发生剧烈变形。
沿空留巷的围岩的围岩应力主要取决于规则移动带岩层中块体B取得平衡之前,引起的附加载荷。
2、上区段工作面采动影响稳定后,沿空留巷煤帮的承载能力与支承压力很快处于平衡状态。
围岩变形显著下降并趋于稳定。
3、本区段工作面回采时,规则移动带岩层原有的平衡状态将受到强烈影响。
在超前支承压力作用下,规则移动带岩层将有一定的回转下沉,造成围岩应力再次重新分布集中,巷道围岩表现出强烈变形。
沿空留巷的顶板下沉规律
4、回采工作面推进引起的上覆岩层运动,其发展是自上而下的,具有明显的滞后笥,沿巷留巷的顶板会在较长时间内受到老顶上覆岩运动的影响。
主要区别:沿空留巷与沿空掘巷最大的区别在于沿空留巷经历两次采动影响,并且留巷需要巷旁支护。
7、跨巷回采卸压的基本原理?
答:煤层开采以后,在煤层底板中形成一定范围的应力增高区和应力降低。
位于煤层底板的巷道,若处于应力增高区,将承受较大的集中应力而遭到破坏。
处于应力降低区,则易于维护。
根据采面不断移动的特点以及巷道系统优化布置的原则,可在巷道上方的煤层工作面进行跨采,使巷道经历一段时间的相的高应力作用后,长期处于应力降低区内。
跨采的效果主要取决于巷道与上方跨采面的相对位置,即巷道与上部回采煤层间的法向距离z,巷道与上部回采煤层煤柱边缘的水平距离x。
10p237图以及文字部分(二)实际应用:1)采用二次支护
2)采用柔性(或可缩性)支护
3)采用架后充填支护方式。