矿压监测复习资料.doc

1.矿山压力:由于在地下进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和支护物上所引起的力
2矿山压力显现：矿山压力显现是指在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象。
3：矿山压力控制：人为减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法，叫做“矿山压力控制”，简称矿压控制。
4：矿山压力监测：利用矿压仪表实测采场及巷道的围岩应力分布特征、围岩变形和位移、顶底板破坏特征、支架受载及压缩等一系列矿山压力显现现象，并采用合理的数学方法对各种矿山压力显现监测信息进行分析，总结采场及巷道矿压显现规律，预报矿压显现的发展趋势。
5：端面顶板破碎度：顶板破碎度指顶板垮落面积占监测范围内顶板面积的百分数。端面顶板破碎度是指端面无支护控顶区范围的顶板破碎程度。
6：底板比压：工作面液压支架的额定支护阻力与支架的底面积之比。
7：初撑力：初撑力（Po）指移架后的支架初始阻力。它的大小取决于泵站的工作压力，并受管路损失和操作等因素的影响。
8：动压系数：动压系数是指历次来压时和非来压期间支护阻力平均值的比值，动压系数反映了老顶来压的强弱。
9：煤矿冲击地压：煤矿冲击地压：煤矿冲击地压是指在矿井开采过程中，井巷或采场周围岩体在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能突然释放而产生的急剧、猛烈的动力现象。
10顶板动态法：顶板动态的前兆主要是通过监测顶板的运动状态、支承压力显现范围及峰值位置来预测冲击危险。
11钻屑法：钻屑法是通过在煤层中钻小直径钻孔（直径42mm～50mm），根据钻孔在不同深度排出的煤粉量(重量、体积和粒度)及其变化规律以及有关动力现象判断冲击危险的一种方法。
12：复合顶板：复合型顶板的一般特征是下软上硬。下部软岩层一般是泥岩、页岩、砂页岩，上部硬岩层一般是中粒砂岩、细粒砂岩、火成岩等，在软硬岩层之间存在有弱面和光滑面，粘结力很小，极易分离。下部软岩层的厚度一般大于0.5m，但小于2m。当采煤工作面向前推进后，松软顶板的下沉与坚硬顶板的下沉不同步，因此软硬岩层之间发生了离层，特别在支架的初撑力很小时，离层现象更为突出。
13：矿山压力测试任务：（1）掌握采场上覆岩层运动规律，确定需控岩层范围，建立采场支架与顶板相互关系，进行基本顶来压的监测预报。根据采场顶板来压的特点提出合理的顶板控制措施。（2）划分采场煤层直接顶的类别和基本顶的级别，为支架选型和确定其合理技术参数提供依据。（3）对正在使用的新型支护的适应性进行考察。即从矿山压力控制的角度对在既定条件下使用的支架型式、特性、参数和使用效果等方面进行适应性评价。研究提出合理的支架结构、架型、工作阻力、支柱可缩量等。（4）研究分析采场底板破坏规律。 对工作面底板进行分类，并提出松软底板控制技术措施，达到提高支护质量的目的。（5）研究掌握采动影响和支承压力分布规律。 改进相邻采区或近距离煤层的开采顺序； 确定煤柱的合理位置和尺寸； 确定回采巷道断面形状、规格、及支架参数；确定煤壁前方巷道加强维护范围、沿空留巷和沿空送巷的支护措施； 确定采场端头支护技术措施等，以便保证安全生产，提高资源回收率，提高技术经济效果。（6）掌握巷道围岩活动规律，实现围岩控制的科学化，包括选择巷道开掘的合理位置和时间，确定围岩松动范围，研究巷道围岩变形规律，进行围岩稳定性分类，确定合理的巷道支护型式、支架参数，对巷道、硐室的稳定性进行监测预报。（7）对采用采掘新工艺、新技术(包括新采煤方法、新支护型式、新工艺组织等)进行资料积累，从矿山压力角度对应用效果提出评定性意见（8）对采掘工作面进行支护质量监测，包括监测日常生产过程中支架工作质量、围岩活动状况、不安全隐患情况等与安全生产有关的技术因素；监测和评价支架的井下实际支撑能力，以达到保证采掘工作面支护质量良好，安全生产可靠的目的，在保证采掘工作面顶板安全的前提下充分发挥支架的有效工作阻力。（9）解决矿山压力与围岩运动控制方面的难题。监测分析采场矿山压力分布和围岩运动规律、巷道大变形特性，从矿山压力与围岩控制原理出发，探讨如采场坚硬顶板和破碎顶板的控制技术、软岩和动压巷道大变形控制技术等问题。（10）研究冲击地压等矿井动力现象的综合防治技术。包括冲击地压的监测、危险区域的划分、煤层注水和松动爆破措施的制定、开采解放层的设计等。
14：矿上压力测试在实际工程中的意义：1 控制矿山压力 要切实有效地控制矿山压力，必须对矿山压力进行观测，但这都必须是以矿山压力基本理论为基础的； 2 矿山压力观测与生产关系十分紧密，研究顶板来压规律，进行顶板来压预测预报，合理进行支架和采煤机械选型，确定采煤工作面的支护形式和支柱密度，研究采动影响规律以改革采煤方法等，都需要进行矿压观测。3 实验室研究及数学力学研究所需的原始参数都来自观测，而对某成果进行验证，也离不开矿压观测。 4 矿山压力研究对合理开采煤炭资源、促进矿井安全生产和正常生产、提高经济效益等具有重大的理论意义和现实意义，也是采矿工程理论发展、开采技术进步和高产高效矿井建设的需要。
15：矿上压力监测的仪器分为：机械式、液压式、电磁式、声学式
16：钻孔探测仪的用途：1.主要用来探测地质构造，断层、裂隙;2.探测煤层及其顶板岩层的岩性、厚度;3.探测巷道及采煤工作面顶板离层的位置、间隙的大小及顶板的错位、破碎情况，为巷道支护及顶板管理提供依据;4.探测瓦斯钻孔、地质钻孔的钻孔质量。
17：进行上覆岩层运动监测与预测应进行哪些步骤：
a)研究顶板岩层的组成及物理力学性质：顶板的活动规律与顶板岩层的组成有直接关系。分析构造、裂隙、岩层强度等因素。运用顶板运动规律的理论，研究和预计顶板运动规律，参照同类顶板条件经验，估算预计工作面来压步距。
b)建立老顶来压预报监测系统：系统通常要在工作面及巷道中布置监测岩层动态的相关测区，工作面测区； 巷道测区；工作面两侧巷道测区
c)老顶来压预报：顶板运动方式不同，工作面顶板控制要求不同，对于坚硬（或有剪切破坏可能）顶板，需要进行运动的预报。又由于顶板来压不同的作用程度及整个工作面来压的时间不同，因此，需要对顶板来压强度、来压时间、来压地点进行预报，从而为工作面顶板管理提供依据。从而为工作面顶板管理提供依据。
18：长壁工作面开采基本顶断裂前后支撑压力及其显现发展的变化规律：
(1)在基本顶初次断裂过程中，端部和中部断裂都会产生支承压力显现的突变。两次断裂在采场前方形成多个压缩与反弹的突变区域。从时间过程来看，由断裂前至第一、二次断裂，矿压显现过程为内压力区的收缩现象（矿压显现程度在煤壁附近加剧）和外压力区的扩展现象（矿压显现向前扩展）。
(2)最大压缩和最大反弹分别出现在煤壁处和端部断裂线处，这两个位置是基本顶断裂时矿压显现最明显的部位。断裂线基本上处于煤壁附近压缩区与反弹区的分界处，由煤壁前方监测到的最近反弹点可确定顶板断裂线位置。
(3)从一般意义上讲，任何部位的矿压显现都可用来监测顶板运动，但从煤壁到前方8-10m范围内显现较明显，更易捕捉到顶板断裂和回转运动的信息。
（4）基本顶断裂时的矿山压力变化会引起采场前方顶底板移近和煤层变形的变化，这是实践中应用采场前方巷道顶底板移近速度或支架载荷、煤粉粒度或煤体密度的明显变化进行预报来压的依据。
(5)在基本顶断裂过程中，采场两端和中部支承压力显现的区域组成是基本一致的，并与平面问题的研究结果相同，但采场中部的支承压力显现比两端更明显。利用中间巷预报来压时，监测信息更易捕捉。
19：长壁工作面开采问什么会出现分段来压：
（1)顶板岩性或分层厚度不均匀引起分段来压：当采场长度方向顶板岩性、分层厚度不均匀时，薄弱地段必然先来压，从而造成分段来压（2)断层切割引起分段来压：当采场出现与推进方向平行或斜交的断层时，顶板被断层切割成两个或两个以上基本独立的板块。由于各板块的尺寸和边界条件不同，来压步距、时间及强度也就不同，因此呈现相应的分段来压现象。（3）开切眼与推进方向不垂直引起。因受采区边界条件所限，开切眼与推进方向不垂直，自开切眼推进起逐渐调面生产，菜场上下两端不均衡推进，在倾斜方向上采空区悬顶为上大下小。因此，采场上部3个实体煤边界采空区中央的顶板弯矩较大，而中下部较小。采场推进过程中上部先达到极限跨度，顶板必然要先从上部发生断裂来压，再向中部和下部发展。
20：顶板稳定状况的监测指标有哪些： 1顶板破碎度 反映了顶板的冒落程度。包括：（1）端面顶板破碎度；（2）顶梁上方顶板破碎度；（3）顶板总破碎度；2煤壁片帮深度C，指煤帮塌落的最大深度 3顶板垮落高度，反映顶板状况的重要指标。4顶板台阶下沉，采煤过程中，顶板断裂成岩块后由煤壁至采空区呈台阶状向下错动。需要记录台阶的个数及相邻两个台阶的高差。 5 工作面控顶区内各种张开的裂隙按发展方向分为四大类：平行层理的裂隙为kl；垂直层理的裂隙为k2；斜交层理并向采空区倾斜的裂隙为k3；斜交层理并向煤壁倾斜的裂隙为k4。各种裂隙出现的比率反映顶板控制的好坏。6 采空区悬顶 采空区形成拱形悬顶时，拱形悬臂能给控顶区顶板一个水平推力，从而增加了岩块间的摩擦力，降低了作用在支架上的荷载。 7 安全阀开启。 顶板统计观测还可包括：顶梁上浮煤、浮矸厚度，区域地质构造，岩性变化，工作面处理冒顶的措施及效果，支架、支柱损坏的情况等。
21：工作面三量检测主要有哪三量及其目的顶底板移近量、支柱活柱下缩量和支架载荷。
采场“三量”监测的目的：掌握顶板运动规律，确定需控岩层范围和参数、基本顶来压显现特点、来压步距和强度；了解支架井下实际工作状态；分析采煤空间支架-围岩相互作用关系，为研制支护设备、合理安排工序、合理选择采煤参数、进行顶板控制设计提供科学依据。
22：进行矿压观测测前准备主要有哪些部分：
准备工作一般包括：
1）收集矿井及监测工作面内的地质、生产技术资料；
2）根据监测目的和任务确定监测内容；
3）选定监测方案和测区布置系统；
4）编制矿山压力监测计划；
5）培训监测人员；
6）准备矿压监测仪器和工具及井下监测所必须的数据记录和整理表格等。
23：阻力与支架的工作特性有哪几种形式：（a）初撑式（b）一次增阻式 （c）二次增阻式 （d）三次增阻式
24巷道围岩位移测点有哪几种布置方式：十字布点法、垂线法、网格法、扇形布置法、（多角形位移测量）。
25：采煤工作面矿压观测报告有哪些内容：
1．观测的目的、内容及方法
说明本次矿压观测的主要任务、内容、采用的矿压观测仪器、测区及测站的布置、观测和记录的方法及日常数据整理方法等。
2．测区地质及生产技术条件
(1)说明观测工作面的地质条件，煤层名称、采高、顶底板岩层组成、各层厚度、岩石强度、裂隙及构造发育程度、倾角、采深等(附综合拄状图)。
(2)说明观测工作面的生产系统、开采要素、工作面周围的开采状况及与采空区的相对位置关系等(附采区巷道布置图)。
(3)说明观测工作面支架型号及参数、支架规格、采煤机型号及工作方式，控顶方式及控顶距，端头支护方式及劳动组织等(附支架布置图及主要技术特征表)。
3．观测结果分析
观测成果的好与坏主要取决于观测计划及手段是否完善、观测工作组织与实施情况。
如果观测目的明确，观测项目针对性强，观测方法和手段得当，观测数据完整且比较准确，运用恰当的数据整理方法，一定会取得满意的成果。
4．结论与建议
结论和建议的主要内容是：工作面矿压显现规律；支架形式与参数的改进建议；对顶板控制的建议，其他需要说明的问题。
27:煤体上支撑压力分布特征的监测内容：
（1）内应力场形成前后支承压力高峰位置；（2）支承压力影响范围；（3）最大应力集中系数；（4）内应力场范围和稳定时间。
28顶板来压特征：
顶板来压特征包括直接顶初次垮落、老顶初次来压和周期来压特征等。分析顶板特征的目的在于掌握所观测工作面围岩运动规律，为顶板分类、支架选型、确定顶板控制措施等提供可靠依据。顶板来压特征包括三个方面：1．来压显现程度 2．来压步距3．来压强度
29：工作面来压预报有哪些内容：
a）来压强度
1）来压十分明显，除加强支护措施外，撤人。
2）来压明显，针对性加强控制措施，不撤人。
3）来压不明显，加强控制措施不撤人。
（b）来压时间
1）早期预报
2）近期预报，20小时左右
3）临场预报（临近预报），0.5小时到8小时。
（c）来压地点
1）工作面推进方向的步距
2）工作面面长方向的分段来压
30：冲击地压监测的方法有哪些：对比法、钻屑法、地球物理法（微震法、AE法、电磁辐射法、顶板动态法）钻屑法是通过在煤层中钻小直径钻孔（直径42mm～50mm），根据钻孔在不同深度排出的煤粉量(重量、体积和粒度)及其变化规律以及有关动力现象判断冲击危险的一种方法。（又称钻粉率指数法或钻孔检验法）钻屑法的原理是通过测量钻孔煤粉量的大小以确定相应的煤体应力状态。
31顶板管理的实质是什么：对明显影响采场矿压显现的直接顶和基本顶运动进行控制。
32顶板的运动监测与报告主要包括哪些：内容包括顶板顶板运动方式和来压预报工作。其中顶板运动方式是指顶板的破坏类型，来压预报是指顶板来压强度、来压时间、来压地点
33工作面支护质量：
工作面支护质量参数主要有两类：一类是位移：即顶底板移近量、支柱活柱下缩量、支柱钻底量等。另一类是压力：即支柱初撑力和工作阻力。
34巷道稳定性状况指标 ：包括围岩的位移量、破坏范围、岩体内应力场变化等
35采煤工作面上覆岩层运动与破坏规律的现场观测方式：
钻孔电视监视法、深部基点监视法、、地面钻孔冲液法、井下仰孔注水监测法、微震法及电测法等。
36简述冲击地压预报方法 应该采用多种方法进行综合预测。一般首先分析地质开采条件，初步评判是否属于下列冲击地压特别危险区：（1）地质构造变动带，包括向斜、断层及煤层厚度和倾角突然变化区域；（2）已发生或邻区已发生过冲击地压的煤层；（3）煤层顶板存在厚度在5m以上、强度大于70MPa的坚硬煤层。（4）支撑压力影响区，包括回采工作面及其平巷、采空区周围、本层或上方100m内邻近层的遗留煤柱或回采边界、孤岛形或半岛形煤柱等。
在上述分析的基础上，优先采用钻屑法，同时辅以流动地音法和围岩动态法进行冲击地压的监测。在有条件的情况下，可以采用钻屑法与地音和微震系统检测法进行连续的综合检测。
37;数据分析处理的可靠程度的判断，观测数据的计算及制表：
矿压观测数据的分析与处理，包括对矿压观测数据可靠程度的判定、观测数据的计算、制表、作图、分析及经验公式的确定等内容。
一、误差的分类
(一)按照误差的来源分
1．设备误差2．环境误差3．人员误差4．方法误差
二、偶然误差的表示法
1．均方根误差σ
均方根误差表示式为式中 ：
x0—被测量的真实； n—测量次数；xi—第i次的测量值。

2．平均误差
平均误差是各测量值误差绝对值的算术平均值，为
3．或然误差
将各误差取绝对值后，按大小排列起来，中间的误差值称为或然误差。
4．权限误差
各误差值不应该超过某个界限△，此△称为极限误差。对服从正态分布的测量误差来讲，一般取三倍的均方根误差作为极限误差：