矿山压力与岩层控制(第10章冲击矿压)

矿山压力与岩层控制一．名词解释矿山压力：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定义为矿山压力。

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。

充填开采：就是用充填材料来充填已采空间，借以支撑围岩，防止或减少围岩垮落和变形的顶板管理技术，采用此方法管理顶板的采煤方法称为充填开采。

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控制作用的岩层。

锚固力：锚杆对围岩所产生的约束力称为锚固力。

根据约束方式分为：托锚力，黏锚力，切向锚固力；根据锚固阶段分为：初锚力，工作锚固力，残余锚固力。

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。

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。

冲击矿压：是压力超过煤岩体强度极限，聚积在采掘工程周围煤岩体之中的能量突然释放，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，造成煤岩体振动和破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等。

充分开采：当采空区尺寸相当大时，地表最大下沉值不再随采空区尺寸增大而增大的开采状态称为充分采动。

二．简答题1.原岩应力概念组成部分以及场规律特点：（☆）答：天然存在于原岩内与人为因素无关的应力场称为原岩应力场。

其主要组成部分是自重应力场和构造应力场。

其规律特点：（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.构造应力场的特点：答：由于地质构造运动而引起的应力场称为构造应力场。

其特点：（1）构造应力以水平应力为主，具有明显的区域性和方向性。

目录第0章绪论 (1)第1章矿山压力与矿山压力显现 (6)第2章采场上覆岩层运动和发展的基本规律 (7)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 (10)第4章回采工作面顶板控制设计 (14)第5章综采放顶煤采场矿压控制 (16)第6章矿柱支护采矿法的岩体控制 (20)第7章回采巷道矿压理论 (21)第8章冲击地压及其监测 (35)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。

中国矿业大学（北京）矿山压力及岩层控制真题2022-20222022硕士研究生入学试题科目名称：矿山压力及其控制一、解释下列概念（30分）1、矿山压力2、顶板破碎度3、巷道松动圈围岩压力4、岩石残余碎胀系数5、增载系数6、岩石蠕变7、地表倾斜变形8、井田9、近水平煤层10、长壁工作面二、在均质岩体中开一巷道，已知岩石的内摩擦角Φ=30°，内聚力C=40Mpa，由实测知道巷道围岩所受平均铅直应力不从心，σ1=200Mpa，这种情况下至少应对巷道边帮提供多大的侧向应力（σ3）才能维持巷道边帮的平衡？（10分）三、试述原岩应力的概念、主要组成部分及分部基本特点（5分）四、绘图说明采煤工作面前方支承压力分布的基本规律（10分）五、绘图论述双向等压条件下圆形巷道周边的应力分布规律（20分）六、试述采场矿山压力估算的常用方法（10分）七、试述影响采场矿山压力显现的主要因素（10分）八、试述一般情况下采场支架的工作阻力为什么会小于上覆岩层的重力（5分）九、绘图解释支架工作阻力与顶板下沉量（P—ΔL）是一近似双曲线关系的实际含义（10分）十、试述锚杆支护常用的支护理论及适用条件（15分）十一、试述冲击矿压发生的机理与理论依据（15分）十二、阐述放顶煤工作面矿山压力显现的基本特征（10分）2022硕士研究生入学试题科目名称：矿山压力及其控制一、解释下列概念（30分）1、岩体变性能；2、莫尔库伦强度理论；3、顶板破碎度；4、RQD指标；5、增载系数；6、周期来压；7、非充分采动；8、支架的工作阻力；9、关键层；10、冲击矿压二、经测定，弹性波在某岩体中传播速度v=1750m/，弹性波在该种岩石中传播速度v=2120m/，岩石单向抗压强度Rc=220Mpa，单向抗拉强度Rt=20Mpa，试求该岩体的准岩体强度Rcm及Rtm。

（10分）三、对某矿石灰岩进行抗剪强度测试，测试结果为：当σn=4.8Mpa 时τ=15.8Mpa；当στ=18Mpa。

第一章 矿山岩石和岩体的基本性质1、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？2、岩石受载时会产生哪些类型的变形？岩石的塑性和流变性有什么不同？3、将某矿的页岩岩样做成5cm ×5cm ×5cm 的三块立方体试件，分别作剪切角度为45°、55°和65°的抗剪强度实验，施加的最大载荷相应地为22.4、15.3和12.3KN ，求该页岩的内聚力C 和内摩擦角值，并绘出该页岩的抗剪强度曲线图。

4、对某矿石灰岩进行抗剪强度实验结果，当时，当时。

如果已知该岩石的单向抗压强度,求侧压力时其三轴抗压强度是什么？5、莫尔强度理论和格里菲斯强度理论在本质上有何区别？为什么莫尔强度理论较广泛地用作岩石强度条件？他可用来解释那些问题？6、试叙述单向拉伸、单向压缩、双向拉伸、双向压缩、双向不等拉压、纯剪、三向等拉、三向等压和三向不等压的应力圆（设压应力为正，、、分别为最大、中间和最小应力）。

7、岩石强度的压性能有何意义？如何根据莫尔应力圆和斜直线型强度包络线求解岩石试件在单向受力条件下的压拉比？8、如果某种岩石的强度条件为试求：（1）这种岩石的单轴抗压强度；（2）设压应力为正，单位为MPa ，则下列应力状态的各点是否会产生破坏，（40，30，20）；（53，7，30，6.3）；（53.7，30，1）；（1000，1000，1000）。

9、某种岩石在单轴压缩过程中，其压应力达到28MPa 时即发生破坏，破坏面与最大主平面的夹角为60°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化，计算，（1）这种岩石的内摩擦角；（2）在正应力为零的平面上的抗剪强度；（3）上述试验中与最大主平面成30°夹角的平面上的抗剪强度；（4）破坏面上的正应力和剪应力。

10、解释岩体强度变化曲线图的含义，是考虑是否有其他方式能更多的反映岩体ϕMPa n 8.41=σMPa 8.151=τMPa n 2.81=σMPa 181=τMPa R 6.821=MPa 53=σ1σ2σ3σ)MPa (tan 10300+=ατ321σσσ>>强度特征？11、某矿按双千斤顶法对主井井口表土层下基岩中制取的四个试体进行了原地剪切试验，每次先施加法线力N 到一定值且稳定不变后再施加倾斜15°的推力P ，直到试体沿底板岩面发生剪切破坏，试验结果如下：擦角υ值。

矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体行程的和作用在巷硐支护物伤的力。

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。

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。

原岩应力：存在于地层中未受扰动的天然应力。

原岩应力分分布的基本规律：①实测铅直应力基本上等于上覆岩石层重量。

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。

构造应力：是由于地壳构造运动在岩体中引起的应力。

构造应力的基本特点：构造应力以水平力为主，具有明显的区域性和方向性。

①一般情况下地壳运动以水平运动为主，构造应力主要是水平应力；而且地壳总的运动趋势是相互挤压，所以水平应力占绝对优势。

②构造应力分布不均匀，在地质构造变化比较剧烈的地区，最大主应力的大小和方向往往有很大的变化。

③岩体中的构造应力具有明显的方向性，最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大。

④构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍，在软岩中存储构造应力很少。

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。

弹性应变能：岩体受外力作用而产生弹性变形时，在岩体内部所储存的能量。

极限平衡状态：随着破坏向岩体内部发展，岩块的抗压强度逐渐增加，直到某一半径R处岩块又处于弹性状态，这样，半径R范围内的岩体就处于极限平衡状态。

减压区和增压区（支撑压力区）：比原岩应力晓得压力区是减压区，比原岩应力高的压力区是增压区（即支撑压力区）。

采场：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。

顶板：赋存在煤层之上的岩层称为顶板或称为上覆岩层。

底板：赋存位于煤层下方的岩层称为底板。

一：名词。

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、岩体中和其中的支护物上所引起的力，就叫做矿山压力。

2.原岩应力：天然存在于原岩而与任何认为原因无关的应力。

3.支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道两侧增加的切向应力。

4.初次来压：由于老顶第一次失稳而产生的工作而顶板来压。

5.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。

6.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。

7.残余碎胀系数：8.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。

9.冲击矿压：其是聚集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的现象。

10.超前支撑压力：11.极限跨距：老顶达到初次断裂的跨距称为极限跨距。

12.初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。

13.端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎程度。

14.顶板冒落敏感度：端面距为1m时的端面破碎度。

二：解答：1.初次来压、周期来压的表现形式？答：初次来压：顶板下沉量和下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷增加；顶板破碎，出现平行于煤壁的裂缝，甚至出现台阶下沉；工作面前方煤壁内压力过度集中，致使煤壁破坏范围扩大，煤壁严重片帮、支柱折损或插入底板。

周期来压：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、顶板台阶下沉、支柱折损，甚至工作面冒顶事故。

2.简述有关回采工作面上覆岩层结构的假说。

答:1.压力拱假说，认为在这两个前后拱脚之间，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。

2.悬臂梁假说，认为顶板岩层是一种连续介质，在靠近煤帮处顶板下沉量最小，表现的顶板压力也小。

3、预成裂隙假说，认为由于开采的影响，回采工作面上覆岩层的连续性被破坏，从而成为非连续体。

在回采工作面周围存在着应力降低区、应力增高区和采动影响区。