采矿08级《矿山压力与岩层控制》试卷(A).doc

贵州大学2010-2011学年第二学期考试试卷 A矿山压力与岩层控制答案及评分标准注意事项：1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。4. 满分100分，考试时间为120分钟。题 号一二三四总 分统分人得 分得 分评分人一、填空题（共20分,每空1分）1.井巷工程开挖后，将在周边形成 破裂区 、 塑性区 、 弹性区 、 原始应力 四个区。2、综采液压支架额定工作阻力确定主要考虑的因素有： 老顶级别 、 底板类型 、 采高 。3. 矿山地下开采中，采空区的处理方法主要有 全部垮落法 、 刀柱法（煤柱法） 、 充填法 、 顶板缓慢下沉法 。4.长壁工作面顶板压力估算的方法主要有经验估算法 、 老顶结构平衡关系估算法 、 威尔逊算法。5.原岩应力包括 自重应力 、 构造应力 。6. 直接顶分为四类，分别为不稳定顶板 、中等稳定顶板、 稳定顶板、 非常稳定顶板。得 分评分人二、名词解释（共20分,每小题4分）1.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。它通常由具有定稳定性且易于随工作面回柱放顶而垮落的页岩、砂页岩或粉砂岩等岩层组成。2.周期来压：由老顶关键层断裂引起的采场顶板周期性矿山压力显现。3. 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。4. 冲击地压：是指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，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，部分巷道垮落破坏等。5.地质软岩：指的是强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层的总和。得 分评分人三、简答题（共30分,每小题6分）1. 请简要叙述影响采场矿山压力显现的主要因素有哪些？答：影响采场矿山压力显现的主要因素是采场围岩性质，此外以下因素对矿压显现有重要影响： （分）A、采高和控顶距；B、工作面推进速度；C、开采深度；D、煤层倾角的影响；（4分）2. 选择煤层底板岩巷的位置时，主要应考虑哪几个因素，为什么？答：底板巷道与开采空间不在同一层面内，它的位置参数是巷道与上部煤层之间的垂直距离Z、巷道与上部煤体边缘之间的水平距离X、煤柱的合理宽度B。 （3分）A、布置在已稳定的采空区下方，在上部煤层回采空间形成的底板应力降低区内，巷道在整个服务期间内，不受采动影响。 （1分）B、布置在保护煤柱下部。经历保护煤柱两侧回采工作面的超前采动影响，保护煤柱形成后，一直受保护煤柱支承压力影响。当保护煤柱足够宽或者巷道与保护煤柱的间距足够大时，巷道可以避开采动影响，处于原岩应力场内。 （1分）C、布置在尚未开采的工作面下部。要经历上部采面跨采影响。 （1分）3. 直接顶与老顶的稳定性对工作面支护有何影响？答：直接顶是回采工作空间直接维护的对象，直接顶的稳定性直接影响工作面支护方式和支架架型的选择。对于不稳定的直接顶要求支架有较好的护顶性能，在煤层开采以后，不应使顶板暴露面积过大，以免发生局部冒顶。采用单体支架要注意采取有效的勾顶措施，防止顶板从架间漏空，影响支架对顶板的支护；在采用液压自移支架时，应该用掩护性能较好的掩护式支架。直接顶的稳定性较好时，对勾顶要求不严格，可以选用支撑式或支撑掩护式支架。（3分）老顶的稳定性对直接顶的稳定性有着直接影响，而且对支架的支护强度、支架可缩量及采空区处理方法的选择都有着决定性作用和影响。坚硬的老顶其周期来压步距较长，来压强度较大，要求支架具有较大的支护强度，才能保证工作面安全。在采用垮落法处理采空区的情况下，对于周期来压比较强烈的顶板，其下沉量将会增大，所以，要求支架应有较大的可缩性。（分）对于特别坚硬的顶板，有时需要采用特殊的采空区处理方法，如采用刀柱支撑法或强制放顶法等等。由于顶扳的稳定性不同，工作面的支护原理也应有所不同，这样才能更合效地维护好开采工作空间。 （1分）4. 什么叫“二次支护”？采区巷道可否应用“二次支护”原理？答：“二次支护”是根据“支架围岩”相互作用及共同承载原理，巷道支护应充分利用围岩本身的自承能力，因此，开掘巷道后，应在允许条件下隔一段时间支护，以使巷道释放部分变形能，减轻支架荷载，但巷道变形不能过大。还要防止由于危岩冒落造成顶板事故，因此提出了“二次支护”的思想。即“第一次支护”的主要作用是及时限制和减少可能造成围岩破坏的变形，防止危岩冒落，掘进头临时支护支好后不再撤除，保留下来与二次支护共同承载；二次支护则是在一次支护后施工，能量得到一定释放，为了使围岩稳定，增加安全储备，保证巷道长期安全使用的永久支护。（4分）采区巷道一般服务年限很短，没有必要使用二次文护。由于回采巷道在它全部服务期限内要受到采动影响，因此在不同矿压显现带，根据受载特征，要架设加强支柱、巷旁支护等。（分）5.采区上山布置主要考虑哪些因素？其矿压显现有何特点？ 答：（1）位于煤层内用煤柱保护的上、下山。这种上、下山经受一侧采动影响及两侧采动影响，一侧采动期间，应力增高系数通常为23,受两侧采动影响，应力增高系数为34.如果是两侧采空，应力增高系数通常为35. （1分）（2）位于底板岩层或下部邻近煤层内，上方保留煤柱有要区上、下山，这种形式的上、下山通常将经受一侧或两侧采动影响，长期处于两侧采空空引起的叠加支承压力区下。受采动力 影响的程度与煤层内的上、下山的差别取决于巷道与上部开采煤层之间的垂距及围岩性质。（1分）（3）位于底板岩层或下部邻近煤层内，上部工作面跨越上、下山回采（在上、下山附近跨采），不留煤柱。上、下山将受到两侧采动引起的支承压力的影响。随着上部煤柱的减小，支承压力会急剧增加；跨采完成后，上、下山将位于应力降低区内。（1分）（4）位于底板岩层或下部邻近煤层内，上部工作面跨越上、下山回采（在远离上、下山跨采），不留煤柱。这种布置方式中，上、下山只采到一侧工作面跨采时引起的支承压力的影响，应力增高系数为34。（1分）从上(下)山受力状态可以看出，用煤柱护巷时采区上(下)山长期位于回采引起的支承压力区内，护巷煤柱即使很宽，维护仍很困难；如为跨巷开采，上下山只受到跨采工作面前支承压力的影响。（2分） 得 分评分人四、综合题（30分,每小题15分）1、根据下图所示煤层和支承压力分布情况，分析如何确定合理的送巷位置和时间。答：此时煤体处于塑性破坏状态，支承压力出现了内外应力场，此条件下合理的送巷时间分析如下： （5分） （10分）2、有一缓斜煤层，其顶板由四层岩层组成，各岩层物理参数见下表，如采用刀柱法管理采空区，刀柱间距应该是多少？岩层物理参数岩层容重（KN/m）层厚h（m）弹性模量Ei（MP）对水平形心轴的惯性矩（m4）抗拉强度RT22.64.02.451045.333.224.52.71.11041.640.425.52.01.51040.671.124.55.52.310413.866.6计算公式提示：解：根据题意，首先计算作用在第1层岩层上的载荷q，第1层岩层本身的载荷q为：qihi22.64.090.4KPa（1分）考虑第2层岩层对第1层岩层的作用，则有：（3分）考虑第3层岩层对第1层岩层的作用，则有：（3