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?1、矿山压力:开掘巷道或进行回采工作时,破坏了原来的应力平衡状态,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。 ?2、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,以及在掩体中产生的动力现象。这些由于矿山压力作用使巷硐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。
?3、矿山压力控制:为使矿山压力显现不致影响采矿工作正常进行和保障安全生产、必须采取各种技术措施吧矿山压力显现控制在一定范围内。对于有利于采矿生产的矿山压力也应当合理利用,所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法,均叫做矿山压力控制。
?4、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,也称为岩体初始应绝对应力或地应力。
?5、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应力增高部分称为支撑应力。 ?6、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。 8、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,当达到其极限跨距时开始垮落。直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。
9、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。随着工作面推进,顶底板处于不断引进的状态。由于在缓斜及倾斜工作面底板鼓起量比较小,因而常常可以忽略不计,为此顶底板移近量简称为顶底板下沉量。
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?10、老顶初次来压:由于老顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压。
特点:(1)、老顶来压前,回采工作面的顶板压力并不大,但煤壁内支承压力却达到了这种情况下的最大值;(2)、由于煤壁前方强大的支承压力,可能导致直接顶在煤壁前方形成剪切破坏,从而形成预生裂隙,这对回采工作空间的管理显然是不利的;(3)、初次来压时,老顶跨距比较大,影响范围也比较广,工作面易出现事故;(4)、有持续性,一般持续2~3天;(5)、顶板出现断裂声,煤壁严重片帮,随后产生裂隙。 对策:(1)、掌握初次来压的步距大小;(2)、加强支架的稳定性,增设木垛。 ?11、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。
(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
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经历“稳定-失稳-稳定”的变化,这种变化将呈现周而复始的过程。由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。 ) 特点:(1)、存在两层或两层以上老顶而导致采场周期来压步距呈一大一小周期性变化和周期性来压强度呈现一高一低周期性变化的现象;(2)、周期来压步距一般为初次来压步距的1/4~1/3 ;(3)、来压的大小还与采空区冒落矸石充满采空区的程度直接相关,采空区冒落越严实,老顶对工作面影响越小,反之,则较大。
?12、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。
13、沿空留巷:沿空留巷是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,供下区段工作面回采时作为回风平巷。
14、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煤体-无煤柱(沿空掘进)巷道。 15、锚固力:锚杆对围岩的约束力。(1)根据锚杆对围岩的约束力方式定义锚固力可分为托锚力、粘锚力、切向锚固力;(2)根据锚杆的锚固作用阶段定义锚固力可分为初锚力、工作锚固力、残余锚固力。
17、煤矿动压现象:煤矿在开采过程中,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。 ?18、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。
?19、巷道稳定性指数:巷道开掘前所处位置的最大主应力与巷道围岩岩石单向抗压强度的比值叫做巷道稳定性指数。
?20、底板比压: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。
简答
1.简述原岩应力场的概念及主要组成部分。(40)
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天然存在于原岩内而与人为因素无关的应力场称为原岩应力场。原岩应力场由自重应力场和构造应力场组成。地心引力引起的应力场称为自重应力场,地壳中任意一点的自重应力等于单位面积的上覆岩层的重量。由于地质构造运动而引起的应力场称为构造应力场,构造应力与岩体的特性,以及正在发生过程中的地质构造运动和历次构造运动所形成的地质构造现象有密切关系。 ?2.原岩应力分布的基本特点(43)
(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。
3.支承压力与矿山压力的区别有哪些?
支承压力一般认为是岩石的自身承压能力或是液压支架的承压。而矿山压力是指存在于矿井之中巷道的压力,它既包括原岩压力,也包括应力重分布后的二次压力,既有重力应力,又有构造应力。而支撑应力主要指巷道两侧改变后的应力,其次,矿山压力既有径向应力,又有切向应力,而支承压力是巷道两侧改变后的切向应力增高部分。
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?4.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。 (1)、压力拱假说 优点:对回采工作面前后的支承压力及回采空间处于减压范围作出了粗略的但是经典的解释。 缺点:对此拱的特性岩层变形、移动和破坏现象的发展过程以及支架与围岩的相互作用,并没有做任何分析。 (2)、悬臂梁假说 优点:此假说可以解释工作面区煤壁处顶板下沉量小,支架载荷也小,而距离煤壁越远则两者均大的现象,同时也可以解释工作面前方出现的周期来压现象; 缺点:未查明开采后上覆岩层活动规律,因此仅凭悬臂梁本身计算所得的顶板下沉量和支架载荷与实际所测差距相差甚远。 (3)、铰接岩块假说 优点:正确阐明了工作面上覆岩层的分带情况,并初步涉及岩层内部的力学关系及其可能形成的“结构”; 缺点:此假说未能对铰接岩块间的平衡条件做进一步探讨。 (4)、预成裂隙假说 优点:此假说从另一侧面解释了破断岩块的相互作用关系; 缺点:忽视了上覆岩层未发生裂隙岩层的受力情况。 (5)、“砌体梁”假说 优点:给出了破断岩块的咬合方式及平衡条件,同时还讨论了老顶破断时在岩体中引起的扰动,很好地解释了采场矿山压力显现规律,为采场矿山压力的控制及支护设计提供了理论依据。 (6)、关键层假说
7.试分析落煤与放顶不能在同时同地点平行作业 的原因及条件。
落煤与放顶在同时同地平行作业时将导致顶板下沉表现得最为剧烈,平时则比较缓和,由于放炮后增大了回采工作面的控顶距,因而破坏了煤壁前处的应力平衡,使支承压力产生一个向煤壁深处移动的过程,另外,由于落煤使工作面推进使顶板断裂,岩块逐渐趋向失稳而放顶过程则撤除了裂隙带下位岩层部分支撑力,而导致冒落,对单体支架,不允许同时进行,但对于液压自移支架来说是允许的。
9.试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响。(113)
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