矿压课程复习大纲

1、矿山压力与岩层控制课程复习大纲名词解释：原岩体 原岩应力 矿山压力 矿山压力显现 矿山压力控制 支承压力 极限平衡状态 极限平衡区 顶板 底板 直接顶 伪顶 老顶 老顶的初次来压 老顶来压步距 老顶的周期来压 老顶的周期来压步距 支架的初撑力 关键层 巷道的稳定性系数 煤矿动压现象简答：什么是构造应力，有什么特点？p42双向的等压应力场中圆形孔周边的的应力分布特点？什么叫支承压力?它和矿山压力有何不同？矿山压力是指在岩体中开掘巷道或在煤层中进行采煤以后，破坏了岩体内的原岩应力平衡状态，而在井巷、硐室及回采工作面周围煤岩体中和支护物上引起的力。支承压力是指在岩体中开掘巷道，在煤层内进行采煤时，巷

2、道两侧或回采工作面周围煤壁上形成的高于原岩应力的垂直集中应力。支承压力时矿山压力的一个重要组成部分，支承压力的存在度于围岩变形与破坏，对于巷道维护，工作面落煤，开采过程中的冲击地压，煤与瓦斯突然喷出等都有直接的影响。所以，支承压力是研究矿山压力及其控制的一个重要组成部分和主要研究对象。但它不是矿山压力的全部内容，矿山压力除支承压力以外，还包括巷道及回采工作面周围岩体对支架产生的力，围岩中的水平应力等等。什么是围岩的极限平衡区？绘图说明支承压力分布的特点？围岩的极限平衡离不开支撑压力的分布规律，支承压力是指在岩体中开掘巷道，在煤层内进行采煤时，巷道两侧或回采工作面周围煤壁上形成的高于原岩应力的垂

3、直集中应力，若是围岩两侧是松软破碎的软岩层时，由于周边的应力分布特征，围岩会进入破坏的状态，随着向岩体内部的发展，岩块会处于三向应力的状态，强度提高，知道某一半径R处岩块又会处于弹性状态。这样，半径R范围的岩体就处于极限平衡状态，即此范围内岩块所处的应力圆与强度包络线相切。这个范围称为极限平衡区。图见p60，图2-26，支承压力的分区。试述原岩应力场的概念、组成部分及其分布的基本特点。减压区的形成及其实际意义。在巷道或采场周围岩体中垂直应力小于原岩应力的区域称为减压区。当在岩体内开掘了巷道或回采工作面以后，巷道或回采工作面周围岩体中必然耍产生应力重新分布，在巷道两侧形成23倍原始应力的集中应力

4、，在工作面前方煤壁上形成45倍以上原始应力的集中应力。在这样大的垂直应力的作用下巷道周围岩体或工作面前煤壁必然要发生破坏。从而使围岩的支撑力降低，集中的支承压力就要向岩体内部转移。由于深部岩体处于三向应力状况其强度逐渐增加，直到某一半径为R处岩体的强度等于或大于集中应力时为止。这样就在巷道成采扬周围的岩体中形成了减压区。由于巷道或采场周围岩体中存在减压区，使巷道或采场内的支架免受高应力的作用，因此，采用支撑能力较小的支架就可能较好地维护这些开采空间，从而降低支架的支护费用。 什么是直接顶、伪顶和老顶，它们之间有何不同？赋存在煤层之上的岩层统称为煤层的顶板。直接位于煤层之上的一层或几层性质相似的

5、岩层称为直接顶，它由具有一定稳定性，在回采工作面回柱放顶后易垮落的页岩、砂页岩等不太坚硬的岩层组成。位于直接顶和煤层之间，厚度小于0.3至0.5m极易冒落的较软弱岩层称为伪顶。它随着煤体的破落而冒落，通常由炭质页岩组成。位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)的厚而坚硬的岩层称为老顶。它通常不随回采工作面回柱放顶而冒落，而是以铰接岩梁的形式下沉，一船由砂岩、砾岩和石灰岩等坚硬岩层组成。 老顶是引起回来工作面顶板初次来压和周期来压的主要原因。老顶岩层愈厚、愈坚硬，矿山压力显现愈强烈。直接顶是影响回采工作面顶板初次来压和周期来压剧烈程度的主要原因，直接顶愈厚初次来压和周期来压显现就愈弱，反之来压显现

6、愈强烈。简述煤层开采后，上覆岩层的破坏方式。怎样按破坏方式分区？当煤层开采以后，由于直接顶下部形成较大的空间，直接顶破断后，岩块呈不规则垮落排列极不整齐，其松散系数较大。一船将具有这种破坏方式的岩层称为冒落带，如下图中的区域。冒落带以上的顶板岩层由于其下部自由空间较小，岩层断裂后，其向下移动时受到相互牵制，岩层只是断裂下沉而无翻转，通常将这个区域叫做裂隙带，如图中的区域。再向上直至地表的岩层只有弯曲下沉而无断裂，这一带称为弯曲下沉带，图中的区域。根据裂隙带内岩层的移动特点，沿工作面推进方向可将其分为以下几个区域：1） A区域，即煤壁支撑影响区。这个区域在煤壁前方30-40m范围内。该区域内岩层

7、有较明显的水平移动，而垂直移动甚小，有时岩层还可能出现上升观象。2） A区域，也称为离层区。这个区域是在回来工作面推过以后的采空区上方。这个区的岩层移动特点是：破断岩层的垂直位移急剧增大，其下部岩层的垂直移动速度大于上部岩层的运直移动速度，因而下部岩层和上部岩层发生离层。3） C区域，称为重新压实区。这个区域内裂隙带的岩层受到已冒落矸石的支撑垂直移动减缓，其下部岩层的垂直移动速度小于上部盐城，因而使岩层离层时出现的层间空隙又重新闭合。.简述对开采后上覆岩层形成的结构有哪几种主要假说及其各自的优缺点。压力拱假说：比较明确的解释了围岩的卸载原因和减压区的存在，给出了围岩的最终平衡状态，可以解释在松

8、软顶板条件下，回采空间压力减小的原因。但它不能全面的解释矿山压力的各种现象，特别是对岩层移动的力学特性未作任何分析。悬臂梁假说可以说明工作面前方煤体中存在应力集中（支承压力）的现象，说明工作面靠近煤壁处顶板下沉量小，顶板压力也小的原因。这种假说假设条件过于简单，一般煤层顶板很少是弹性连续介质，因而该假说不能从数量上解释矿山压力问题。特别是对松软顶板不适用，对于坚硬顶板还有一定的参考价值。预成裂隙假说：假说认为，为了更有效地控制顶板，要求支架应有足够的初撑力和工作阻力。为了减小支架所受的载荷，工作面的控项距不要过大，而且支架应有足够的可缩性。有些情况下符合实际情况的，它比前两种假说有进一步的发展

9、。但对于坚硬岩层往往不能形成“预成裂隙”，对于松软岩层又不能形成假塑性梁。所以这种假说有一定的局限性。而且这种假说对于一些矿山压力现象（如顶板的初次来压和周期来压等）没有给予明确的解释 铰接岩块假说：较正确地说明了工作面上覆岩层的分带情况，并提出了岩层内部岩块间的力学关系及可能形成的结构，但对于岩块之间的平衡条件探讨不够，因而对不同强度的顶板岩层中出现的矿山压力现象未能作出正确的解释。 该对于解释直接顶上部存在有老顶的岩层，在煤层开采后形成结构的机理有一定的参考价值。 裂隙体梁假说：在铰接岩块假说的基础上发展起来的一种假说，它较明确地解释了裂隙带内破断岩块的平衡条件。所以，它对直接顶上部有较坚

10、硬岩层的顶板是比较适用的。面对于煤层之上有较厚松软顶板岩层的情况则不适用。什么是矿山压力和矿山压力显现？ 地下岩体被采动以前，在其自重的作用下形成的原岩应力是处于平衡状态的。当在煤、岩体内开掘巷道或进行回采工作时，就会破坏原来的平衡状态，引起岩体内的应力重新分布。这种由于在地下煤、岩体内进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和支护物上引起的力就叫做矿山压力”，简称“矿压”、“地压”或“岩压等等。 由于矿山压力的作用在巷道、回采工作面引起的一系列力学现象如围岩的变形或挤入巷道，岩体破坏、移动或冒落，煤体被压碎、片帮成突然抛出，支架的变形或破坏，充填物产生压实，岩层和地表的移动或塌陷

11、等，统称为“矿山压力显现”，简称为矿压显现。在实际生产中，习惯上常用哪些矿山压力现象作为衡量矿山压力现现程度的指标？ 各自的含义是什么？在煤层的开采过程中，常用以下几种矿山压力现象作为衡量矿山压力显现剧烈程度的指标： 1）顶扳下沉量：一般指回采工作面煤壁至采空区边缘裸露的项底板之间或巷道顶底板之间的相对移近量。用这个指标比较直观，测量比较容易。 2）顶板下沉速度：指单位时间内顶板的下沉量，其单位常以mm/h计算。这项指标反映了顶板活动的剧烈程度，生产中常据此来预报顶板来压。 3）顶板的破碎情况：常以单位面积无支护顶板内冒落面积所占的百分数即顶板的破碎度来表示。用它也可以作为衡量矿山压力显现程度

12、和顶扳管理好坏的质量指标。 4）局部冒顶指回来工作面顶板局部塌落情况。这项指标也可反映项板管理质量。工作面局部冒顶是影响工作面正常生产的重要因素。 5）顶板沿工作面煤壁切落或大面积冒顶：指由于顶板来压造成的顶板沿工作面切落。它是坚硬项板来压的结果。 6）煤壁片帮指回来工作面煤壁由于支承压力作用而破坏、塌落的现象。煤壁是否片帮，片帮是否严重是顶板来压情况的一项重要指标。实际生产中常用工作面煤壁片帮情况的变化来预报顶板来压。 7）此外，还可用单体支架的变形和折损，支柱插入底板，底板鼓起等一系列矿山压力现象作为矿山压力显现的指标。什么是老顶的初次来压和初次来压步距？其特点是什么?老所初次来压时应采取

13、什么措施？回采工作面由于老顶的第一次失稳而引起顶板压力异常增大的现象叫做老顶的初次来压。从开切眼到顶板初次来压所推进的距离称为老顶的初次来压步距。 老顶的初次来压并不一定是老顶的第一次断裂。初次来压前老顶可能已经断裂，但由于老顶“梁”或“拱”结构的存在，保护着回采工作面，使回采工作面顶板压力显现不大。当回来工作面继续推进时，老顶形成的“梁”或“拱”结构发生失稳，使工作面顶板下沉急剧增大，才显现出顶板的初次来压。老顶初次来压时，回采工作面表现有以下一些特点： 1）回采工作面顶板急剧下沉，支架载荷增大。2）工作面内直接项破碎，甚至产生台阶状下沉现象。3）煤壁中支承压力增大，表现为煤壁片帮严重。这是

14、老顶初次来压的预兆之一。4）老顶初次来压比较突然，易造成顶板垮落事故。5）工作面内顶板出现型缝，并有顶板掉碴现象，有时顶板有断裂声。老顶初次来压的剧裂程度与老顶的岩石性质、厚度，直接顶的厚度，煤层的采高以及是否有地质构造等因素有关。老顶初次来压时，由于对工作面的安全影响较大，所以在生产实际中常采取以下安全措施：1）掌握该煤层老顶的初次来压规律和初次来压步距的大小，做好提前预报工作，以便事先做好防范准备。2）初次来压前注意工作面支架质量，加强工作面支架对顶板的文护能力。如在靠采空区一侧增设密集支柱，适当扩大控顶距等。3）加强支架的稳定性。在靠近来空区一例增设一梁三往的斜撑支架在工作面内增设木垛等

15、特种支架。什么是老顶的初次来压和周期来压步距？试分析周期来压的形成原因及表现形式。在老顶初次来压以后，工作面继续推进，裂隙带内岩层形成的结构周期性失稳而引起的顶板来压现象称为工作面顶板的周期来压。相邻两次周期来压之间工作面推进的距离叫做周期来压步距。 在老顶初次来压以后，随着工作面的推进，老顶岩层继续断裂并形成裂隙体梁结构，工作面再向前推进，裂隙体粱向下回转发生失稳形成第一次周期来压。工作面再向前推进，老顶再断裂，形成的新的裂隙体梁又向下回转、失稳，导致第二次周期来压。如此反复，上覆岩层经历了“稳定失稳再稳定再失稳。的过程。这种过程反复出现导致工作面顶板压力周而复始地增大，形成了工作面顶板的周

16、期来压。 工作面周期来压有以下表现形式： 1）工作面顶板下沉速度急剧增大，顶板下沉量也增大。 2）支架上所受的载荷急剧增大，有时会导致支柱折损。 3）煤壁上支承压力增大，从而引起煤壁片帮。4）工作面内顶板破碎，难于管理，有时还可能出现顶板台阶下沉。试简述老顶初次来压前和周期来压后开采空间周围岩休中的应力分布，并绘图说明之。 老顶初次来压前，直接顶已垮落，老顶以板的形式支撑在回来空间四周的煤壁上。回采空间上方岩层的重量被传送到四周煤壁上，其应力分布如2-4-1图所示。 周期来压以后，老顶以裂隙粱的形式一端支支撑在工作面前方的煤壁上，另一端支撑在采空区的冒落矸石上。采空区冒落矸石上的垂直应力最大为

17、上覆岩层的重量H或稍大于H。采场沿走向方向的应力分布如图242所示。 从以上可以看出，初次来压前和周期来压后的应力分布特点是：1）初次来压前，开采空间前后煤体上均有支承压力，并且其大小相等：周期来压后由于裂隙体梁属于半拱式平衡，支承压力只在工作面前方煤壁上形成，而在采空区冒落矸石上只承受其上部岩层的重量H。 2）初次来压前，采空区底板上的应力只是直接顶的重量H；周期来压后，采空区底板上的应力最大为其上部岩层的重量H或稍大于H。试说明矿山压力和矿山压力显现的关系，是否矿山压力大，矿山压力显现也必然强烈？举例说明之。矿山压力和矿山压力显现是两个不同的概念，两者具有因果关系。后者是由前者引起的，没有

18、前者也就没有后者。有些矿山压力显现的大小直接由矿山压力引起，如：巷道围岩的变形和破坏，煤壁的压酥和片帮等等都是随矿也压力的增大面变得更加强烈，而有的矿山压力显现虽然也是由矿山压力引起的但它们还要受其他因素的影响。如，工作面顶板下沉，支架上所承受助载荷等，它们并不随矿山压力的增大而成正比的增大。顶板下沉受工作面上覆岩层运动规律的制约，它和煤层的采高及工作面的控顶距成正比，即S=ml。支架上所承受裁荷的大小与支架本身的特性及顶扳下沉量的大小有关。从以上分析可以看出，矿山压力大，矿山压力显现不一定强烈。回采工作面支拄的工作特性共有几种?试分析其优缺点和适用条件。由于回采工作面支架是整个围岩移动大结构

19、中的一个小结构，这个小结构受大结构的约制，且必须适应上覆岩层大结构的运动规律。所以，要求支架必须有足够的支撑力以维持必要的开采空间，同时，又要有一定的可缩性避免支架受力过大而损坏。回采工作面支柱的支撑力和可缩量之间的关系叫做支柱的工作特性，一般用“Ps”曲线来表示。 现有的工作面支柱工作特性主要有以下几种： 1）急增阻式特性 这种文柱的初撑力Pt较小，支柱在工作面支设后，在顶板压力的作用下其支撑力有所增加，达到始动阻力P0，然后，支柱图力随着支柱下缩量的增加面急剧上升直至达到最大工作阻力P2。其工作特性曲线如图251所示。 HZJA型金属摩擦支柱的工作特性就是如此。这种支往的可缩量很小，增阻速

20、度较快，支设后能很快支撑顶板。但这种支柱在顶扳下沉量较大的工作面不易使用，一般多用于薄煤层。 2）微增阻式特性。这种支柱的初撑力和始动阻力也比较小；随着活柱的下缩，。支柱阻力有一个急剧增长过程直至达到初工作阻力P1，然后，随着活柱的继续下缩支柱阻力缓慢增加，最后达到最大工作阻力P2，此时活往的下缩量达到此。这种支柱的工作特性曲线如图252所示 HzwA型摩擦式金属支柱即属这种工作特性。这种支柱初始增阻很快，这有利于及时支撑顶板，当达到初工作阻力以后，增阻较慢，可缩量较大，支拄不会因受力过大面损坏。因此，这种支柱多用于顶板下沉量较大的中厚煤层工作面。 以上两种支柱的共同缺点是初撑力力均较小，不能

21、及时支护顶板。而且支住在工作面使用一段时间后，其工作特性耍发生变化。 3）恒阻式特性。这种支柱的初撑力较大，其初撑力就是始动阻力P0。支柱支设后，随着活往的下缩支柱很快达到工作阻力P2，以后活柱再下缩时支柱工作阻力保持恒定不变。单体液压支柱即属此种工作特性，其特性曲线如图353所示。这种支柱的特点是初撑力比较高，支柱的工作阻力始终保持恒定不变，对顶板始终保持有一个较大的支撑力，其可缩量较大，不会因受力过大而损坏这种支柱运用于顶板压力较大的回采工作面。其缺点是重量较大，结构比较复杂，制造成本较高。 怎样理解支架的合理工作阻力？回采工作面支架在选型上合适，顶板管理上能满足生产要求，费用上经济合理的

22、工作阻力叫做支架的合理工作阻力。支架合理工作阻力主要取决于回采工作面的顶板条件，不同的顶板要求有不同的合理工作阻力。根据“PL”曲线可知，支架的支支撑力对顶板下沉量的影响有一定的限度，也就是说支架具有的文撑力既要有效地支护回采工作空间，又要适应上覆岩层大结构的运动规律。如果支架的工作阻力过小就不能有效地支护顶，保证不了回采工作面的安全生产。如果支架工作阻力过大，并不能改变上覆岩层的运动规律，只能造成支护费用的浪费所以，支架应有一个合理的工作阻力。支架合理工作阻力的确定应考虑支架能够支撑直接顶岩层的重量，同时，还应考虑老顶初次来压和周期来压对支架产生的作用力。在生产实践中一股常采用估算法和实测法

23、来确定支架的合理工作阻力。简述影响矿山压力显现的主要因素。煤层采高及控顶距：在一定的地质条件下，回采工作面顶板下沉量与采高及控顶距成正比；工作面推进速度在工作面推进速度较慢的情况下，加快工作面的推进速度可以减小顶板的下沉量，改善顶板状况。但是当工作面的推进速度提高到一定程度以后顶板下沉量的变化逐渐减小，因而用加快工作面推进速度的办法减小顶板下沉量是有一定限度的；煤层倾角：由于煤层倾角的变化，顶板岩层重量在垂直与岩石层面的分力也发生变化。煤层的倾角增大，垂直层面的分力减小，因而顶板压力减小，顶板的下沉量也减小。但是煤层倾角的增大会使采空区内冒落的感受沿倾斜方向滑落，因而会引起上覆岩层移动规律的变

24、化。简述巷道“支架围岩”相互作用原理及其工程应用该曲线较好的说明了巷道支架与围岩相互作用及共同承载的原理，由图可知，如果依靠支架的支撑力完全阻止围岩移动，所要求的支架的支撑能力将达到Pmax，相当于开巷的原岩应力。但只要围岩产生少量位移，P值就会急剧减少，围岩也将迅速释放一部分弹性能。少。例如在A点处支架与因岩相对乎衡时，支架支撑力PA将比Pmax小，而围岩的变形仍在弹性范围内。但这种情况不能无限制地继续下去，因为随支架支撑力减小，围岩移动量会随之增加，当移动量增大到一定程度，图岩特产生松动破坏，这时支架所受松动压力就会加大(曲线2)。从理论上讲，在曲线1与曲线2的交点B处，围岩最大限度地发挥

25、了自承能力，B点支架的支撑力最小为Pmin，它是支架最佳受载点，该点的位移Umax则是允许的最大位移量。实际上为保证有一定安全储备通常不允许支架在B点工作，比较理想的情况是使工作点保持在离B点不远的地方。原理应用：实行二次支护；采用柔性支护；强调主动支护什么是支架在工作面的运行特性，它与支架的工作特性有什么区别及关系?支架在工作面工作时，支架阻力随时间而变化的性质叫做支架在工作面的运转特性，常用 “Pt”曲线来表示。它是支架本身工作特性和顶板活动规律的综合反映。也就是说，随着时间的延长，工作面顶板下沉不断增大，支架的阻力也不断地变化，它在一定程度上反映了顶板活动的剧烈程度。同时，支架阻力的变化

26、情况还要受支架工作特性的影响。在一定程度上它又反映了支架的特性。 而支架的工作特性是支架阻力随支架可缩量而变化的特性，常用“PS”曲线来表示。它只反映支架本身的特性，而不反映项板的活动情况。支架的工作特性曲线可在实验室测得，而支架的运转特性只能在回采工作面测得。 在回采工作面实测的“Pt”曲线可分为两种基本类型。一是二次急增阻型，如图256a所示。两个急增阻阶段分别出现在移架后的t1段和移架前的t2段。这种运转特性多出现在顶板压力比较小的情况下，支架在运转中的大部分时间都末达到额定工作阻力Pm。 另一种是一次急增阻型如图256b所示。只在支架移架后的t1段出现，以后支架都在额定工作阻力Pm下运

27、行。这种运行特性多出现在顶板压力较大（如周期来压时）的情况下。试述液压支架的基本类别及其适用条件支撑式液压支架的基本特点是顶梁较长，一般在354m左右，顶板从煤壁暴露出来以后需要经过67次移架才允许冒落；支架的文撑力靠近采空区一侧，对机道上方顶板的支撑力较小，这对破碎顶板是非常不利的；支撑式液压支架多为框式结构，不能承受水平力；支架问没有侧护板，架间空隙校大，当顶板比较破碎时，易漏矸或造成局部冒顶，支架的立柱垂直于顶底板，支撑效率高；支架的通风断面大，行人方便，结构简单。 根据以上对支撑式液压支架结构特点的分析可以看出， 文撑式液压支架适用于煤层瓦斯涌出量较大，直接顶比较完整，顶板压力较大的近

28、水乎煤层和缓倾斜煤层工作面。掩护式支架托粱较短，立柱向煤壁方向倾斜，并支撑在掩护梁的前埔，因此，掩护式支架缩小了控顶距，减少了对顶板的反复支撑次数，支架的支撑力靠近煤壁，提高了对机道上方顶板的支撑力。支架后部的掩护梁只对采空区的冒落矸石起掩护作用。一般掩护式支架的掩护部分大于支撑部分。由于支架的立柱倾斜地支撑在掩护梁上以及冒落矸石对掩护梁的作用，所以，支架的支撑效率较低。 掩护式支架为四连杆机构，可以承受一定的水平力，因而可以实现带压移架，避免了反复支撑对顶板完整性的进一步破坏。这种支架的架间密封性能好，采空区的破碎矸石不掩护式液压支架：它适用于煤层瓦斯涌出量较小，顶板压力来自工作面机道上方，

29、顶板破碎的工作面。从支撑掩护式支架的结构特点来看，它具有支撑式支架和掩护式支架的某些共同特点。支撑掩护式支架也有较长的顶梁，立柱直接支撑在顶粱上，对顶板的支撑效率较高；支架内的空间也较大，给生产带来了方便；支架又具有较短的掩护梁，且架问密封性能好，对采空区的冒落矸石具有掩护作用；掩护梁的坡度较大，改善了底座对底板的受力情况；由于支架具有四连杆机构，所以能够承受水平力的作用，可以实现带压移架。 由于支撑掩护式支架的这些特点，扩大了支架的适用范围，在煤层瓦斯涌出量较大，顶板破碎和中等稳定以上，有周期来压的工作面都可以使用。目前在我国有用支撑掩护式支架取代其他架型的趋势，所以，支撑掩护式液压支架是一

30、种很有前途的架型，也是我国目前在各种煤层条件下，使用最多的架型。简述岩层移动引起的采动损害与煤岩绿色开采技术体系。P174图6-1简述关键层的概念及其特征。P175简述控制岩层移动的技术。论述影响回采巷道变形和破坏的因素。影响回采巷道变形和破坏的因素有自然因素和开采因素两大类。1、因素： 围岩性质及其构造特征：围岩性质对巷道破坏具有决定性质的影响。围岩强度越低，构造越严重，巷道变形越严重。 巷道埋藏深度：深度越大，围岩压力越大，巷道维护更为困难。 煤层倾角：煤层倾角不同时，巷道主要受压方向不同，巷道变形破坏形式及支架受载不均衡。 地质构造因素：主要指断层、褶曲等影响，在地质构造破坏地带，经常会

31、发生不同程度的冒顶。 水的影响：巷道围岩中含水量较大时，将会加剧巷道的变形与破坏。 时间因素影响：由于许多岩是具有流变形，随着时间延长，巷道的变形会缓慢增加。2、开采技术条件：采工作会造成巷道围岩支承压力的重新分布，从而使巷道的变形出现不同的形式。绘图说明采区平巷在整个服务期间沿走向的矿压显现有哪些规律？ 五个阶段：（1） 掘巷影响阶段：煤体内开掘巷道后，巷道围岩出现应力集中，在形成塑性区的过程中，围岩向巷道空间显著位移。随着巷道掘出的时间的延长，围岩变形速度逐渐衰减趋于缓和。（2） 掘进影响稳定阶段 应力趋于稳定，此时主要是由流变性引起的变形，但变形速度小的多（3） 采动影响阶段 前后支撑压

32、力的作用，应力再次重新分布，围岩变形急剧增长，工作面后方附近，靠近采空区一侧，变形速度达到最大值。取决于巷道围岩性质、护巷煤柱宽度、巷旁支护方式、工作面顶板岩层结构是该阶段的主要影响因素。（4） 采动影响稳定阶段 回采引起的应力重新分布趋于稳定后，变形速度降低，但高于掘巷期间的速度，按流变规律增长。（5） 二次采动影响阶段 上区段残余支撑压力和本区段支撑相互叠加，巷道围岩应力急剧增加，应力又重新分布，反复扰动，更加强烈。简述锚杆支护理论？如下图所示，沿空留巷AB的围岩变形经历那些过程？引起围岩变形变化的原因是什么？参考答案：（自己汇总）提示：巷道围岩变形的5个阶段，搞清楚引起巷道变形的原因是什

33、么，尤其是沿空留巷巷道特殊的变形规律。结合p201：巷道围岩变形规律进行考虑。分为：巷道掘进影响阶段；无采掘影响阶段；采动影响阶段：工作面前方影响带和工作面后方采动影响带（受到工作面上覆岩层老顶的断裂与平衡规律的影响）；采动影响稳定阶段，工作面后方100m后，移近速度降低至12mm以下，巷道可以保持长时间的稳定；二次采动影响带，主要是工作面超前支承压力引起的。矿压显现较上区段矿压显现明显。简述冲击矿压防治措施的基本原理和主要方法根据冲击矿压的成因和机理，发生冲击矿压必须具备两个方面的因素：一是高应力或集中高能量，这种状况可能是由于岩体自重在开采条件下形成的应力集中，也可能是由于构造应力的积聚，

34、二是煤岩本身具有冲击倾向性。其防治措施也就应从两个方面考虑：一是降低应力(或能量)的集中程度；二是改变煤、岩体的物理力学性质，以降低其冲击的倾向性。 防治冲击矿压的主要措施有： 1）降低应力集中程度 a.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。 b.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； c.合理安排采掘程序，避免形成三面采空的“孤岛”。 2）改变煤岩的物理力学性质： a.高压注水，人为地在煤岩内部造成一系列弱面，并起软

35、化作用，增加塑性变形量，从而减少弹性能聚积的程度； b.放松动震动炮，释放媒体内部积聚的能量。但必须对现场条件进行分板，不要因爆破诱发冲击矿压， c.孔槽卸压，用大直径钻孔或切沟槽使媒体松动，达到卸除压力。什么叫煤矿动压现象，它有几种形式？这几种形式的主要特征有何区别？井下开采过程中，高应力状态下积聚大量的弹性能的煤或岩体在一定条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现巨大的声响、震动以及气浪等明显的动力效应，这些现象统称为煤矿动压现象。它具有突然发生的特点，在地下开采过程中往往造成严重的井下灾害。煤矿动压现象按成因、机理和表现形式综合分析可归纳为三类：冲击矿压、顶板大面积来压、煤与

36、瓦斯突然喷出。冲击矿压是煤与岩体在高应力作用下，聚集了大量弹性变形能，其中部分岩体接近极限限平衡状态，当采掘工程接近该处时由于爆破等诱发因素使力学乎衡系统突然遭到破坏，煤、岩体瞬时发生脆性破坏，积聚的弹性变形能突然释放，其中相当一部分转化为动能，产生声响，冲击波；抛出大量煤或岩块等动压现象。 顶板的大面积来压则是指坚硬顶板在其下部煤体采空，暴露面积达到一定限度时。由于自重作用，使弯曲应力超过极限应力而引起坚硬顶板原有裂缝扩展到贯穿该岩层时所发生的大面积顶板突然垮落。顶板垮落时由于其重量产生冲击力，也由于耙已采空间气体瞬时排出形成的“暴风”，还由于坚硬顶板在弯曲变形时积聚的一部分弹性变形能释放，

37、因而常产生巨大声响和岩体破坏等动压现象。 煤和瓦斯的突然喷出，也是在高应力作用下积聚能量的结果，同时由于其富含瓦斯的承压作用，当开采工作接近时，在一定诱发因素下弹性变形能释放，承压瓦斯释放，造成瓦斯和煤的喷出。 可以看出，上述三种动压现象都是在一定条件下积聚能量后而在采掘工作接近时发生的突然破坏现象，是由于能量释放造成的动压显现。前两种是由于矿山区力的作用；后一种不仅有矿山压力的作用，也有承压气体的作用。采区平巷矿压显现有哪些规律？ 研究这些规律对维护采区平巷有什么实际意义？见教材p201图7-9意义：研究采区平巷矿压显现规律的上述特点对巷道经济有效的合理支护有十分重要的意义： 1）认识到工作

38、面前方超前支承压力的影响和范围，就可以在工作面接近时，从支承压力影响区外开始对巷道采取加强支护措施，如架设加强支柱等； 2）后方采动影响带是矿压显现最为剧烈的地带，造成的顶底板移近量最大。因此，必须根据围岩赋存情况和开采条件，以及对工作面矿压显现基本规律的观测，预计后方采动影响的大小，选择是否采用沿空巷道，是采用沿空留巷还是沿空掘巷，巷道内采用何种支护方式等。为什么在工作面后方采动影响带内矿压显现最为剧烈? 工作面后方采动影响带机理与特点，和工作面前方采动影响带内有何不同？国内外大量研究表明，工作面后方采动影响带内采区平巷矿压显显现最严重，该带内巷道顶底板移近量占该巷道全部服务期间总移近量的5

39、060，甚至更多。从采场矿压基本规律的学习中可知，开采过程中，要引起老顶即裂隙带下位岩层的破坏运动，老顶岩粱达到极限跨距后，随工作面推进，岩梁断裂，断裂后的岩块由于空间限制，在回转时互相挤压，有可能形成外表似梁，而实质为拱的平衡，这就是矿山压力及其控制教材中所说的裂隙体梁的平衡。显然，工作面后方采动影响区正处于裂隙体梁岩抉形成和运动的区域，它的矿压显现主要是由裂隙体梁经运动和平衡规律所决定的。 在工作面后方采动影响带内，受采动影响最剧烈的地段，通常在工作面后方1520m，顶底板移近速度可达2030mmd，以至5060mmd。这和对上覆岩层移动规律的观测是一致的，即工作面推过48m后，垂直位移急

40、剧增加。说明，在工作面后方，工作面推过一定距离后，老顶断裂岩块发生急剧回转，形成周期来压。采场支架不能平衡也不可能阻止裂隙体梁岩块的转动，它的影响是不可避免的。可以看出，工作面后方采动影响区对采区平巷的影响主要是由于开采后形成采空区所引起的顶板破坏和运动、特别是老顶来压所决定的，即由岩层的沉陷造成下面巷道的矿压显现。而工作面前方采动影响带，则是由开采中前方支承压力所造成的，它不是由于顶板的位移，而是由于围岩中应力的增加而造成的，两者的机理是不同的。采区巷道矿压控制的基本途径有哪些? 试举例说明，并指出其优缺点。开采中引起的采区巷道的矿山压力显现是客观现象，企图完全消除这种现象是不可能的，只能抵

41、制和设法减轻、或者避免它的危害。控制采区巷道矿山压力的途径主要包括四个方面：抵抗高压、避开高压、移走高压和释放高压。现分别举例说明：1）抵抗高压。巷道开在高压区，或巷道经受高压时用加强支护的手段来对付高压，防止巷道过大的变形或破坏。如：加密巷道的棚子(缩短棚子间距)；在棚子中打加强支柱；用锚杆支护以加固围岩等。抵抗高压的优点在于巷道布置地点和掘进时间不受限制，但是需要大幅度提高巷道的支架承载能力，因此浪费物力、人力，成本高。有些情况下，仅靠抵抗高压并不能完全解决巷道安全维护问题。2）避开高压。即在选择巷道位置时，避开高压区，招巷道布置在低压区，或在掘进时错过高压作用的时间，把巷道开在压力稳定的

42、区域。如采用无煤柱护巷，将巷通布置在靠近来空区煤体边缘的卸载带内；在选择岩石平巷或上下山位置时，将巷道布置在支承压力影响范围以外的采空区下等，这些都属于在地点上避开高压。在掘进下区段沿空巷道时，待上区段工作面压实后再开掘，则同在时间上错开高压。 显然避开高压从支护原理上最为优越，已被大量实践证明是有效的。但在有些情况下应用岩石平巷则可能增加联络巷道长度，或延长采掘接替的时间。3）移走高压。巷道仍开在高压区，但采取人为的卸压措施，使高压转移至离巷道较远的地方。如在巷道煤帮采用钻孔卸压或切槽卸压。这种为法的特点是不影响和改变开采设计规定的巷道位置，但增加了卸载工作所得要的工程费用。 4）释放高压。

43、巷道仍开在高压区，但允许巷道围岩有较大变形以释放部分能量。如采用大可缩量的支架等。从“支架围岩”相互作用的观点是优越的；能利用围岩本身的承载能力，但可缩支架结构较复杂。 简述巷道围岩控制原理和方法。（p213）采区巷道支护的类型及其在采区平巷整个服务期间的作用是什么？采区巷道支护的主要类型有：巷道基本支护，苍道加强支护，巷旁支护和围岩加固类支护。 1）巷道基本支护是指巷道开掘后即架设的金属或木材支架，是支护采区巷道的最基本的支护结构物，服务于巷道服务期限的始终； 2）巷道加强支护是指在高压区域或处于移动支承压力影响时，当基本支护不能保证巷道稳定时采用的加强支柱等，包括临时性加强支柱和永久加强支柱两类； 3）巷旁支护是保护巷道而专门设置的一种人工构筑物，通常用在沿空留巷靠采空区一侧； 4）围岩加固类支护是指采用锚杆支护或化学加固的方法保持和增加围岩的稳定性，利用围岩自承力达到维护巷道的目的。有的作为基本支护应用。根据采区巷道的特点，采区巷道基本支架应符合些基本要求？ 拱形金属可缩性支架和梯形金属可缩支架相比，各有何特点？采区巷道有以下特点： 1）采区巷道与矿山基本巷道相比，服务年限短得多，特别是工作面两侧的采区平巷仅为一个工作面回采服务。因此，这类巷道支护的要求“低”，允许有较大变形，只要不妨碍正常生产的安全进行；2）受采动影响较大，有的巷