答案-矿压试卷(B)--08-09学年第二学期(2009.05).doc

山东科技大学2008—2009学年第二学期
《矿山压力控制》考试试卷（B卷）参考答案
一、名词解释题（每题3分，共15分）
1、矿山压力：采动后，作用于岩层边界上或存在于岩层之中促使围岩向已采空间运动的力。2、老顶：指运动时对采场矿压显现有明显影响的传递岩梁的总和，第一次来压后，在采场推进方向上能保持传递水平力的不等高裂隙梁。
3、采动空间：采动后，在煤或岩层中形成的空间。
4、周期来压：岩层周期性运动在采场的压力显现称为周期来压。
5、冲击地压：又称岩爆，是指井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。。
二、简答题（每题8分，共40分）
1、以上覆岩层运动为中心的矿压理论主要要点？
（1）强调“矿山压力”及“矿山压力显现”两个基本概念间的差别和联系。认为：矿山压力的存在是绝对的，在任何已采空间的周围岩体中都存在着。但是矿山压力的显现则是相对的，有条件的，因而也是可以控制的。（2分）
（2）煤矿的采场始终是处在不断推进和发展的过程中，无论是存在于围岩中的“矿山压力”，还是由矿山压力作用而引起的“矿山压力显现”，都不是静止的。它们都随采场推进而处于不断的发展和变化过程中。（2分）
（3）影响采场矿山压力显现的岩层范围是有限的、可知的和可以变化的。（2分）
（4）研究老顶来压时刻的“支架—围岩”关系，包括支架对直接顶的控制方式和对老顶岩梁的控制方式等两个部分。控制直接顶板，只能采取“给定载荷”的工作方式，即必须考虑直接顶的作用力，全部由支架承担。顶岩梁的控制，可以采取两种工作方式：① “给定变形”工作方式。②“限定变形”工作方式。（2分）
2、采场支架对基本顶有哪几种工作方案？各种方案的特点是什么？
答：采场支架对顶板有两种工作状态：给定变形工作方案和限定变形工作方案（2分）。
给定变形特点：支架对老顶岩梁的运动处于“给定变形”工作状态时，岩梁运动稳定时的位置状态由岩梁的强度及两端支承情况决定（3分）。
限定变形特点：支架对老顶运动进行必要的限制。岩梁运动稳定时的位态不能沉降至最低位态，而是由支架的阻力决定（3分）。
3、如何理解矿山压力与矿山压力显现的相互关系？
答：所谓矿山压力是指采动后作用于岩层边界上或存在于岩层之中促使围岩向已采空间运动的力（2分）。而矿山压力显现是指采动后，在矿山压力作用下通过围岩变形与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象（2分）。
既然如此，矿山压力的存在是绝对的、客观的，它存在于采动空间的周围岩体中（2分），而矿山压力显现则是相对的、有条件的，它不仅是矿山压力作用的结果，同时它还与围岩的条件有关，围岩中有矿山压力存在不一定有明显的显现，压力显现强烈的部位不一定是压力高峰的位置（2分）。
4、放顶煤采煤法的分类？
根据煤层及围岩的覆存条件（厚度及物理力学性质），放顶煤采煤法可分为四种不同的方式（0.5分）：
1) 整层放顶煤采煤法（1分）
2) 预采顶分层采煤法（1分）
3) 预采中间分层放顶煤采煤法（1分）
4) 水平分段放顶煤采煤法（1分）
按支护方式的放顶煤技术分类（0.5分）
1) 综采放顶煤（1分）
2) 轻型综采放顶煤（1分）
3) 悬移支架放顶煤（1分）
5、简述采场上覆岩层沿纵向运动发展规律的特点？
1) 随采场推进，岩层悬露达一定跨度弯曲沉降到一定值后，强度低的软弱夹层或接触面在轴向剪应力作用下破坏，发生离层，并为下部岩层的自由沉降和运动向上部岩层发展创造了条件（2分）
2) 岩层的纵向运动总趋势大体上是由下而上发展的（2分）；
3) 离层后上下岩层的运动组合情况由岩层的强度差别决定，上部岩层强度较下部岩层越高，下部岩层越先于上部岩层运动，上部岩层运动滞后的时间越长。相反，则同时运动（2分）；
4) 岩层的厚度较之岩性对岩层的离层和运动组合的影响重要的多（2分）。
三、论述题（每题15分，共30分）
1、论述采场推进过程中初次来压阶段支承压力及显现的发展规律？
第一阶段：采场开始推进到煤壁支承能力改变之前（1分）。
煤体特点：煤体没有破坏，弹性压缩（1分）；
压力分布：一条高峰在煤壁上的单调下降曲线（负指数）（1分）；
矿山压力显现分布：与压力分布曲线相同，即煤壁没有进入塑性状态，各岩梁的跨度相等，同一位置的传递系数相同（1分）。
第二阶段：从煤壁支承能力改变到老顶岩梁端部断裂前为止（1分）。
煤体特点：煤体支承能力降低，随老顶岩梁的离层发展，其作为载荷与传递上部岩重的作用将逐步下降（1分）。
压力特点：塑性区（包括煤体已完全破坏部分）压力逐渐上升， 弹性区内则单调下降，其压力高峰在交界处（1分）。
矿山压力显现特点： 总体仍为单调下降曲线，但是具体讲则是塑性区内与压力分布相反，弹性区内与压力分布相同（2分）。
第三阶段:从老顶岩梁端部断裂到岩梁中部触矸为止（1分）。
煤体特点：支承压力分布与显现变化剧烈，压力分布与显现总体一致（1分）。
压力特点:断裂线附近应力集中；以断裂线为界分为两个应力场；两个应力场中压力分布背向发展（1分）。
矿山压力显现特点:岩梁断裂时，伴随压力的集中，该部位移近速度突增；断裂扩展或显著沉降，顶底板移近出现停滞甚至反弹； 断裂结束后，内外应力场中的压力显现以断裂 线为界呈背向转移变化（3分）。
2、图示在煤体边缘处于弹性状态的条件下，工作面两侧煤体上的支承压力分布图，试分析巷道开掘的位置和时间如何选择？

答：其特点是：老顶在煤体边缘裂断，由老顶回转下沉造成的顶板下沉量小；煤体边缘处于弹性变形状态，由煤体变形引起的巷道顶板下沉量小、帮压小；支承压力高峰在煤体边缘，巷道底臌量小。因此，在无内应力场条件下沿空留巷维护一般是比较容易的，特别是在有相适应的支护手段时，应积极采用沿空留巷（2分）。
因为煤体边缘处于弹性变形状态，故送巷引起的围岩变形较小（2分）。当受本工作面回采影响时，如果煤体边缘由于叠加支承压力的作用进入塑性破坏状态，巷道围岩变形量会急剧增加。但支承压力高峰要向煤体内部转移，位置2的巷道将处于叠加支承压力峰值区内，势必受到叠加压力高峰影响，巷道围岩同样会进入塑性破坏状态(巷道两帮煤体处于单向受压状态)、而且小煤柱可能失去稳定性（4分），因此巷道2的围岩变形也会急剧增加。如果叠加支承压力峰值不足以使煤体边缘发生塑性破坏，则位置1的变形量不大，不必在位置2送巷（4分）。
巷道位置3在原始应力区中，只受超前支承压力作用，巷道围岩变形量最小。但煤柱损失大，且给下部煤层开采带来不利影响，尤其是深部开采和开采有冲击倾向性煤层更加不利（2分）。
沿空送巷如在老顶触矸前掘出，则巷道将由于老顶回转来压而产生很大的顶板下沉；在老顶岩梁触矸石后掘巷，则不受顶板显著运动的影响（1分）。
四、计算题（每题15分，共15分）
反证法分析计算
采高h=5m；m1=2.9m；m2=12.43m；m3=1.8m； m4=3.5m；KA=1.25 (3分)
对m1层：S0=m1=2.9m，如果保持m1层不冒，则下部必须的跨落岩层厚度为：（2分）
（3分）
而该岩下部实际跨落岩层厚度为零，可见m1岩层必然跨落。（1分）
对 m2层：S0=m2=12.43m，保持不冒下部必须的跨落岩层厚度为：
（3分）
该岩层不会跨落。（1分）
故直接顶厚度为2.9m。（2分）

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