矿压计算题参考

1、矿压计算题参考四、计算题（每题5分，共10分）1、某回采工作面煤层采高 m = 2.5m，直接顶为粘土页岩，其总厚度 Eh= 8m,直 接顶的破碎膨胀系数Kp二1.4,试问煤层开采后，破碎的直接顶岩石能否充满采 空区？2、某矿取页岩岩样 3块，作成直径5cm，长10cm的标准试件3块，分别做0 0 045 ,55 ,65的抗剪强度试验，施加的最大载荷相应为17.6kN、12kN、9.65kN，求页岩的内聚力C和内摩擦角 四、计算题（10）1、答: 8*1.4=10.2m，8+2.5=10.5m不能充满采空区。2、答：（1）求每块试件破坏面上的剪应力和正应力:P= sin :A 可得:45。=

2、6340kPa; 55。= 5010kPa;估 =4460kPaPcos:据一 A 可得：二 450 = 6790kPa;二550 = 3510kPa;二650 = 2080kPa(2)求岩石的内聚力和内摩擦角 根据C-也当可450 =6340kPa,D450 =6790kPa 时 得.C =6340 -6790tg :当 550 = 5010kPa,；550 = 3510kPa 时，得：C =5010 -3510tg.tg : =0.405,得： =22°C =3590kPa四、计算题：(每题5分，共10分)1、某回采工作面顶板的最大控顶距为5m，根据实测得到在最大控顶距处的顶板下

3、沉量为340mm，若将最大控顶距缩小到 3m，在最大控顶距处的顶板下沉量是多少？答：在一般情况下，回采工作面的顶板下沉量可用公式Sl =mL进行计算。由于在同一个工作面只改变了控顶距 L，而顶板条件、煤层采高均相同，即和m相同。所以，在两种情况下顶板下沉量和工作面顶板的控顶距 L成正比，即：L1 ： L2二Sl1 : Sl2，得：L2，SL1Sl2代入数据可得最大控顶距为 3m的顶板下沉量:Sl2L2SL1L23 3405=204mm2、有一缓斜煤层，其顶板由四岩层组成， 刀柱间的距离应该是多少？各岩层的数据如下表，如采用刀柱法处理采空区,X-JLJ |=t 岩层容重 了(kN/m3)层厚h(

4、m)2弹性模量E(kN /m )2抗拉强度Rr(kN /m )i22.64.024.5 如06i3.72"03224.52.7i0.8 如06325.52.0i4.7xi06424.53.522.6 汉 i06岩层数据表2q值。第一岩层本身的载荷集度 qi为:答：首先计算作用在第一岩层上的载荷集度qiihi 22.6 4 90.4kN/m第二岩层对第一岩层的作用时，有：、Eihi3( ih26)(q2)1 二33Eih E2h2第三岩层对第一层的作用时，有：亠、Eihpihi +幼2 +»3)心 2 亠、 (q3)i333 171.4kN/m (q2)i2，代入数据得：(q

5、2)i =i37.9kN/mqiEihi3 +E2h| +第四岩层对第一层的作用时，有：/ Eihi3 亿 hi + ?2h2 + ?3h3 + ?4»%)和4 / 2 ./ (q2)i 一 EM3 E2h； E3h； E4h： 一 . m (q3)i由此可以看出第四层对第一层岩层的载荷已经没有影响，计算第一岩层的载荷只计算到2(q3)i 即可，此时，q =(q3)i hG/kN/m 。由于顶板岩层多数为脆性破坏，取安全系数n =6,则刀柱间的距离应为安全跨距，为:Esh；=4.00心37!0 = 20.66mV 6 "7i.4四、计算题：(每题5分，共10分)i、某工作面

6、使用单体液压支架，每根支柱的额定工作阻力为294kN/根，顶板的最大控顶距为5m，支柱为四排控顶，柱距为 0.7m，求单体液压支架对顶板能够提供的最大支护强 度是多少？答：在控顶距范围内，四根单体液压支柱可能提供的总支撑力为：Q = 4 294 =ii76kN 。由于工作面各排支柱并不能全部达到额定工作阻力，根据实测其平均工作阻力只有额定工作阻力的6080%。在这种情况下，单体液压支柱对顶板的支护强度为：(0.6 0.8)nQ(0.6 0.8) 4 294P -LS5 0.7= 20i.6 268.8kPa2、有某石灰岩做抗剪强度试验，当二m =4.8MPa时，山=15.8MPa ；当二n2

7、= 82MPa 时，n18MPa 。而该岩石在做三向抗压强度试验时，当侧压二al =0时， 民=82.6Mpa,求侧压力二al =5MPa时其三向抗压强度是多少？tg = “2 打1 =0.647答：内摩擦角二n2 -二n1二申=32.9°当侧压:2二5MPa时r 1+s in ®6 =Rc +6根据1 -sin1+s in 32.9°Ra2 =82.6 + x 5 = 99.5MPa三向抗压强度1 -sin 32.9°四、计算题：（每题5分，共10分）1、试计算只考虑自重应力的情况下，赋存在600m深处原岩体内一点的应力值，设上部岩层3的平均容重为 2

8、4.5kN/m，泊松比为 卩=0.2 。解：垂直应力：d 1= y H=14.7MPa侧向应力：d 2d 3= （ y H 卩 / （1-卩）=3.7MPa7.已知直接顶厚度为劝“的细砂岩,悬顶距为2mfl控顶距为Jm,老顶厚度为 来压步距为C=10m,比重YE=¥z=25KN/m碎K=1.25,采高为2m 试建 立位态方程处于限定变形状态人根据题意得支架处于限定变形工作状态，可以利用实测参数建立位态方程"已知普梁的运动参数，则直接顶的鞍荷为：A=m/yz!>3x25 x（|+2.42=16Kh75KN/m2位态常教为（极限位态常数）："咤=竺兰空=156.

9、25（ XN /刊KtLk 2x48.有一煤层顶板为厚层坚硬砂岩.岩层厚度15米，岩石的抗担强度极限8Mpa, , 岩石间的摩擦角42度，作用在岩层上的载祈集度1 MPa,.当岩展斷裂时，能否取 得自身平衡？如果不能平衡支架应具有多大的支撑力才不致摧垮工作面？ 久y=25KNAw3.煤层厚度m=2,5in,内摩擦角¥=25* , C=2X10SN/m2#煤层与 顶底扳的犀操系数为支架对煤罢无支护反力，假设煤层的压缁箱为, 试分别用两种公式计算塑性区范围，并求高峰压力值.解：极ft!垮距 LHl J2Ri/ql5 V 2*8/1-6Qm 斷裂后岩块间剪力!Miql=?4*l*60=30

10、MN 糜擦力 F=T*tan 彷=30*10 3 tan42P=R-R 30000-27012=2988KN水平推力 T=ql3/8h=103 *60J /8*15=3OMN =27012KN故支撑力至少在1 陆士良塑怡区内值承压力：C5 = （P） + C-"" 一气农炉Pi支架对煤壁阻力K集中系數2）教材公式h-2x1）不才虑£徃农身沉降的推斷方肉2）考虑吿层兀降的旅蜥方法LA-Ain-飢-式中：nv-直接頂殍度；1叽已知某工件面頂板来压前夕级顶板下机量为ZWrnm,来压结束时顶裁下机量为 500nimp相对11定步E 6mt来压步距甘叫 控顶距为4,5m&#

11、171;采高为2.2叫K X-IJ5, 试求亶接顶M«71U理论上如何确定直1S顶的厚度7現场实际确定有鼻几评方法？开采单一煤展或厚煤展T負录屋妁直按顶母虞理邊上的觸屯才选有：h-泵高；K 已冒篡岸层妁聲脹系戢;必一岩醴的虫乐沉1位.1.厂点 辰爆回板;Hi状图？IH圏丹TTF；,3Q0KM fFJ HZ W 屮 丁林支杜支沪实测老序47 个胖梁爼戚.来用时畀梁尢阳陽址终沉降值£采场顶 沉E 6<）Omm 衣汗前夕支架幟荷/< OU75M妊八 來爪此成I卜顶战 卜沉htr=5(K)rnm » PG =Q. I 82 I Mpu . Pl.上監用兀忌顶.

12、顶板岩尼 下均 比币：y =2101/rn',叩 nr < m /i4flUT井oZ.ifr1 1MI r片卜届g小.7峙輝CA >Ky-().9.- 297/CA 问J以碎胀系数 Ka 1.3,支柱I #献况螯敖 Krt 0.9 厂试确定直接顶厚度;（5分） 分析确定老顶岩集的給成：分） 把顶板下沉並控制在3（Hlmm的合理支护密匕袴;<!）确定“搖顶川KL Q分）Cpn = - r 尸呵山匚哽>42.5> 10来I.L前夕实测p 0.D7S阿 WJJU此怕反搆力搖顶哼皮；对照林状IMnJir：肖一接顷h 1.7m 的眇顾页岩与 E3m 的页岩紀成*即点

13、接 顶片度沟3m.（2）老顶岩梁的组成 m拥越总土 謝顶山 牛¥：梁如成.分析A煤层杭状I朴 n接位JF按顷之I的扈2.6rn的砂" Tt I屆0.9rn的虫岩® 0.3m I旳泥岩则0.9m的西岩和0.3m的泥岩将随2.5m的砂岩运动*血再上的4m砂岩肝度山于人于2,6m的砂岩将单独込功。则老顶的哼惶为主tbe=2 .杓十 0.9+0.3=3.8nrio<3）支护密度计算 （II分a,片先确定合理的支沪强度C分）山题意知：顶板尢蛆碍彊终沉障刑为 hAOOmm,而老顶运动亢成时顶板 沉ti!：Ah（1-500mnu则支架对老顶采取了限定变形工作状态。可山实陽

14、参数建立位态方程匕A=m ¥ 7 f；=3X 2+5 X Q4X -7,5X IO4（Pa）Kj-Pcr mz Y x=0.1 X2 I X IO6-7T5X 1（/-0.1071 X 106（ Pa）则可写出侯态方程,Pt人亠 KnX hu/ A hi宅/Pj -0.075+0. 1071 X 500/ A 0汁算把顶楓 卜沉用拧制亦3OOmm 的诈理支护盪度=Pi 门107 1 < 500 2.0( - (). 3 (|f；i )b,支柱实际支拧能力 "分R,=Kh*K/*Kl/=0,93 XO,96X 297 =270.9(KN)=2,7 I X 1 O5(6确応立护窃度分n-Pr/K r=0-25 X 10/2.71 X IO3=O.92(W/K 3)MX 1 探/* U11 叙述回采工作面支架与围岩的相互作用原理1） 支架与围岩是相互作用的一对力，在小范围内，围岩形成的顶板压力可看作一个作用力, 支架可视为一个反力，两者相互适应，使其大小相等，而且尽可能的作用在一个作用点上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。在实际生产中证明，在支架架型选择何时时，可以 用最小的工作阻力维护好顶板12、支架围岩相互作用原理： 支架支护作用，支架的工作阻力，尤其是初撑力在一定程度上能