矿压计算题参考.doc

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∑h＝8m，直接顶的破碎膨胀系数Kp＝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，长的标准试件3块，分别做的抗剪强度试验，施加的最大载荷相应为，求页岩的内聚力和内摩擦角。
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：
据可得：

据可得：

（2）求岩石的内聚力和内摩擦角
根据
当时，得：

当时，得：

得：

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，根据实测得到在最大控顶距处的顶板下沉量为，若将最大控顶距缩小到，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进行计算。由于在同一个工作面只改变了控顶距，而顶板条件、煤层采高均相同，即和相同。所以，在两种情况下顶板下沉量和工作面顶板的控顶距成正比，即：，得：

代入数据可得最大控顶距为3的顶板下沉量：

2、有一缓斜煤层，其顶板由四岩层组成，各岩层的数据如下表，如采用刀柱法处理采空区，刀柱间的距离应该是多少？
岩层数据表
岩层
容重
层厚
弹性模量
抗拉强度
1
22.6
4.0

2
24.5
2.7

3
25.5
2.0

4
24.5
3.5

答：首先计算作用在第一岩层上的载荷集度值。第一岩层本身的载荷集度为：

第二岩层对第一岩层的作用时，有：
，代入数据得：
第三岩层对第一层的作用时，有：

第四岩层对第一层的作用时，有：

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即可，此时，。
由于顶板岩层多数为脆性破坏，取安全系数，则刀柱间的距离应为安全跨距，为：

四、计算题：（每题5分，共10分）

1、某工作面使用单体液压支架，每根支柱的额定工作阻力为/根，顶板的最大控顶距为，支柱为四排控顶，柱距为，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：。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60~80%。在这种情况下，单体液压支柱对顶板的支护强度为：

2、有某石灰岩做抗剪强度试验，当时，；当时，。而该岩石在做三向抗压强度试验时，当侧压时，，求侧压力时其三向抗压强度是多少？
答：内摩擦角

当侧压时
根据
三向抗压强度

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，设上部岩层的平均容重为24.5kN/m3，泊松比为μ=0.2。
解：垂直应力：σ1=γH=14.7MPa
侧向应力：σ2σ3=（γH）μ/（1-μ）=3.7MPa

11．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：
①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有效地抑制直接顶板离层，控制围岩塑性区的再发展和围岩的持续变形，保持围岩稳定。
②围岩的自承能力，地下工程中围岩不仅是施载体，在一定条件下还是一种天然承载构件，上覆岩层的绝大部分重量完全是由自身承担的，因此合理的支架－围岩相互作用关系是充分利用围岩的这种天然自承力和承载力。
“煤体—支架—垮落矸石”支撑系统：
煤体、垮落矸石为平衡结构支点（拱脚），需承受更多载荷；
“煤体—支架—垮落矸石”支撑系统为静不定系统，刚度大的承受载荷也大；
煤体刚度大于垮落矸石及支架，为主要承载体；
支架受到保护，刚度较小，承载较小。