★☆★☆★说明：1、每个概念后面的数字表示其在教材中的位置；2、答案以教材为主，部分题参考张志文编写的矿压习题集；3、仅供复习参考；4、其中显而易见的错误文字和符号是由于超星文字识别工具造成，请自行予以修正；5、其中的部分图是便于理解和记忆的辅助资料。 一、重要概念
矿山压力：地下岩体在受到开挖以前，原岩应力处于平衡状态。开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原始的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，直至形成新的平衡状态。这种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，在相关学科中也称为二次应力或工程扰动力。（1）
矿山压力显现：在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在岩体中产生的动力现象。这些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）
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） 岩石：岩石是组成地壳的基本物质，有各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而成。为于自然状态下的岩体有所区别，多数岩石力学文献中，岩石是从岩体中取出的、尺寸不大的块状物质，有时又称为岩块。
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）
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)
回采工作面（采场）：在煤层或矿床的开采过程中，一般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（上覆岩层）：赋存在岩层之上的岩层称为顶板或称为上覆岩层。 底板：位于煤层下方的岩层称为底板。
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
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坚硬的岩层称为老顶。一般是由砂岩、石灰岩及砂砾岩等岩层组成。（65）
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）
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）
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）
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） 周期来压：随着回采工作面的推进，在老顶初次来压以后，裂隙带岩层形成的结构将始终经历“稳定一失稳一再稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。出于结构的失稳导致了工作面顶板的来压，这种来压也将随着工作面的推进而呈周期性出现。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。（101）
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） 沿空留巷：如果通过加强支护或采用其他有效方法，将相邻区段巷道保留下来，供本区段工作面回采时使用的巷道，称为沿空保留(煤体—无煤柱)巷道。（203）
沿空掘巷：巷道一侧为煤体，另一侧为采空区，如果采空区一侧采动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为沿空掘进(煤体—无煤柱)巷道（203） 锚固力：为锚杆对围岩的约束力。（242） 软岩：分为地质软岩和工程软岩。（256）
地质软岩：指强度低，孔隙度大，胶结程度差，受结构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、弱岩层的总称。
工程软岩：指在巷道工程力作用下，能产生显著变形的工程岩体。巷道工程力是指作用在巷道工程岩体上的力总和，工程软岩的定义揭示了软岩的相对性质。
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：煤矿开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、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。（294）
冲击矿压：冲击矿压是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。冲击矿压还会引发或可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时造成地面震动和建筑物破坏等。因此，冲击矿压是煤矿重大灾害之一。（294）
冲击能指数：在单轴压缩状态下，煤样全“应力一应变”曲线峰值c前所积聚的变形能Es与峰值后所消耗的变形能Ex之比值。它是包含试件“应力一应变”全部变化过程的曲线，直观和全面地反映了蓄能、耗能的全过程，显示了冲击倾向的物理本质。（298）
顶板大面积来压：顶板大面积来压主要是由于坚硬顶板被采空的面积超过一定的极限值，引起大面积冒落而成的剧烈动压现象。
浅埋煤层：根据实测，浅埋煤层可分为两种类型：典型的浅埋煤层，近浅埋煤层。
对于基岩比较薄、松散载荷层厚度比较大的浅埋煤层，其顶板破断运动表现为整体切落形式，易于出现顶板台阶下沉。此类厚松散层浅埋煤层称为典型的浅埋煤层，其特征可以概括为埋藏浅、基载比小、老顶为单一关键层结构的煤层。
对于基岩厚度较大、松散载荷层厚度较小的浅埋煤层，其矿压显现规律介于普通工作面与浅埋煤层工作面之间，顶板结构呈现两组关键层，存在轻微的台阶下沉现象，可称为近浅埋煤层。（283） 岩石的分类：1）按岩石成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。煤田是地质历史上沉积运动形成的，煤矿绝大多数遇到的是沉积岩。 2）按岩石固体矿体颗粒间的结合特征，可分为固结性、粘结性、散粒状和流动性岩石四大类。煤矿中多遇到固结性岩石，即造岩矿物的固体颗粒间为刚性连接，破碎后认可保持一定形状的岩石，常见的有砂岩、砂质泥岩、砂质页岩、石灰岩、泥岩等。 3）按岩石力学强度和坚实性，可分为坚硬岩石和松软岩石。
天然岩体与岩石试件有显著不同：①岩体赋存于一定地质环境之中，地应力、地温、地下水等因素物理力学性质有很大影响；而岩石试件只是为实验室实验而加工的岩块，已完全脱离了原有的地
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质环境。②岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造和弱面，如不整合、褶皱、断层、节理、裂隙等等。③一定数量的岩石组成岩体，且岩体五特定的自然边界，只能根据解决问题的需要来圈定范围。
根据上诉特征，将岩体定义为地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组成的。 岩体的基本特征：①岩体的非均质性；②岩体的各向异性；③岩体的非连续性。
岩体的结构的类型：①整体结构；②块状结构；③层状结构；④碎裂结构；⑤松散结构。 构造应力的基本特点：构造应力以水平应力为主，具有明显的区域性和方向性。有以下基本特点：①一般情况下地壳运动一水平运动为主，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，所以水平应力以压应力占绝对优势。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一般相差较大。④构造岩层在坚硬岩层中出现一般比较普遍，在软岩中储存构造应力很少。
矿山压力显现的指标：①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；②顶板下沉速度；③支柱变形与折损；④顶板破碎情况；⑤局部冒顶；⑥工作面顶板沿煤壁切落（或称大面积冒顶）；
影响采场矿山压力显现的主要因素：①采高与控顶距的影响；②工作面推进速度的影响；③开采深度的影响；④煤层倾角的影响；⑤分层开采对矿山压力显现的影响；
底板比压（底板载荷集度）：将支架底座对单位面积底板上所造成的压力称为底板载荷集度，即底板比压。
支柱撑力、阻力：支柱对顶板的主动作用力称为支柱的撑力（主动力）；支柱受顶板压力作用而反映出来的力称为支柱的阻力，又称为工作阻力。
支柱的工作特性类型：①急增阻式②微增阻式③恒阻式。
单体支架：①木支架—木柱+木梁；②摩擦金属支架—摩擦木柱+铰接金属梁；③单体液压支架—液压柱+铰接金属梁。
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架设金属单体支架的技术要求：①确保金属支柱的工作性能，失效支柱应及时运至地面检查；②在支设金属支柱时，应采用升柱器，使之具有一定的初撑力；③严禁在一个工作面使用两种或两种以上不同性能的基本支柱；④金属支柱必须与金属铰接顶梁配套使用；⑤不宜让支柱受偏心载荷；⑥必须保证支柱的支设质量，不能将支柱打在浮矸上。
相邻巷道间合理距离：我国煤矿在目前采深条件下，大巷间的距离以20—40m为宜，围岩较稳定时取小值，不稳定时取大值；在浅部和坚硬围岩以及在急倾斜煤层条件下，大巷间距可减小10m；在深部和松软围岩条件下，大巷间距可增大至50m。上下山及集中巷间距以15—30m为宜，围岩较稳时取小值，不稳定时取大值；在浅部和坚硬围岩以及在急倾斜煤层条件下，上述距离减小到10m，在深部和松软围岩以及厚煤层内，间距应扩大到40—50m。 巷道的合理间距D由巷道宽度、巷道埋深、围岩强度、岩层倾角、巷道与岩层走向的夹角五个因素决定，并按下式计算：D = (a1+a2)K1 式中，a1+a2—相互影响的巷道总宽度，m；K1—巷道相互影响系数，由表确定。 构造应力对巷道为稳定性的影响：主要是水平应力的影响，水平应力是影响巷道顶板冒落、底板鼓起、两帮内挤的主要因素。顶板岩层在水平应力作用下可能出现两种破坏形式：一是薄层页岩类岩层沿层面滑移，二是厚层的砂岩类岩层以小角度或沿小断层产生剪切，顶板失稳冒落。在软岩和厚煤层中，底板岩层在水平应力作用下，与形成褶曲构造相类似，向巷道空间鼓起。如果底板岩层呈粘-塑性变形，底板岩层进入蠕变状态。因此，高水平应力是造成底板岩层破坏和强烈底鼓的主要原因。水平应力在巷道两帮引起较大的拉应力，造成两帮破裂、鼓出和塌落，破坏深度较大。
巷道围岩变形规律：采准巷道从开掘到报废，经历采动造成的围岩应力重新分布过程，围岩变形会持续增长和变化。以受到相邻区段回采影响的工作面回风巷为例，围岩变形要经历五个阶段Ⅰ-掘巷影响区；Ⅱ-掘巷影响稳定区；Ⅲ-回采影响区；Ⅳ-回采影响稳定区；Ⅴ-下区段回采影响区（二次采动阶段）。
岩石质量指标：用直径为75mm的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进，连续取芯，回次钻进所取岩芯中，长度大于10cm的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值，以百分比表示。 影响岩石变形和强度的因素：①岩石的性质；②岩石的生成条件；③岩石的构造特征；④风化、水和温度的作用；⑤岩石试件的形状和尺寸；⑥加载速率及次数；⑦岩石的受载状态。
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