2021《矿压》主要知识点(1).pdf

1 矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制主主要知识点要知识点 第一讲第一讲 绪论绪论 1、基本概念：2、矿山压力：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称为矿山压力。3、矿山压力显现：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，称为矿山压力显现。4、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均叫做矿山压力控制。5、矿山压力、矿山压力显现、矿山压力控制、采场围岩控制：、6、巷道围岩控制：。1、7、研究和学习矿山压力与岩层控制的意义。2、第第二二讲讲 采场上覆岩层结构与顶板破断规律采场上覆岩层结构与顶板破断规律（第三章）（第三章）8、基本概念：顶板：、9、底板：、2 10、上覆岩层（覆岩）：、11、直接顶、12、基本顶（老顶）、13、直接底、14、关键层；15、直接顶初次跨落、16、基本顶初次破断与周期破断；17、岩石碎胀系数。3、18、直接顶初次跨落前的离层机理及其危害。4、19、直接顶跨落后的碎胀特性及其对矿压影响。5、20、基本顶破断规律与破断距计算。6、21、采动覆岩“大结构”的内涵及主要假说。3 7、22、砌体梁假说及“砌体梁”结构的失稳形式及稳定条件。8、23、基本顶破断面角度对“砌体梁”结构稳定性的影响。关键层破断后的岩块互相挤压有可能形成三铰拱式的“砌体梁”平衡结构，此结构平衡将取决于咬合点的挤压力是否超过该咬合点接触面处的强度极限，在一定条件下可能导致岩块随着回转而形成变形失稳；另外即是咬合点处的摩擦力与剪切力的相互关系，当剪切力大于摩擦力时形成滑落失稳，在工作面的表现形式为顶板的台阶下沉。防止“砌体梁”结构的滑落失稳条件：咬合点处的摩擦力大于剪切力，tanTR 根据“砌体梁”结构受力分析，即，岩块长度要大于 22.5 倍岩块厚度。防止“砌体梁”结构的变形失稳条件：回转变形形成的咬合点的挤压力小于该咬合点接触面处的抗压强度极限。根据“砌体梁”结构受力分析，结构回转下沉量小于一定值=KKnh311 24、通常通过触矸来实现。=KKnh3114 9、25、基本顶弹性基础破断的反弹与压缩特征。10、26、岩层控制关键层理论的主要学术思想。11、第第三三讲讲 采场矿山压力显现基本规律采场矿山压力显现基本规律（第二章、第四章）（第二章、第四章）基本概念：基本顶初次来压：、基本顶（老顶）悬露达到极限跨距发生初次断裂，断裂的基本顶岩块回转下沉，从而导致工作面顶板急剧下沉和支架阻力普遍增大现象，称为基本顶（老顶）初次来压。27、周期来压、基本顶岩层的周期性破断过程中由于“砌体梁”结构的周期性失稳而引起的顶板来压现象称为采场周期来压。（1.5分）周期来压的主要表现形式是：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、顶板台阶下沉、支柱折损，甚至工作面冒顶事故。（0.5 分）28、初次来压步距、29、周期来压步距、30、来压动载系数；基本顶来压时支架载荷与平时非来压时载荷的比值（1.5分），它反映了基本顶来压的强烈程度。5 31、原岩应力、32、构造应力、33、支承压力：、在岩体内部开掘巷道后，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。（体现出切向应力概念可得 1.5 分）12、34、支承压力集中系数：。支承压力峰值与原岩应力的比值称为支承压力集中系数。35、工作面周期来压的形成原因。在基本顶初次破断后，随工作面推进基本顶将发生周期性破断和回转下沉，引起顶板下沉的急剧增大和支架工作阻力的明显增加，破断岩块形成的“砌体梁”结构也因此将经历“稳定-失稳-再稳定”的周期性变化，这就是引起工作面周期来压的原因。13、36、顶板压力的估算方法。14、37、原岩应力及构造应力的基本特点。15、38、双向等压应力环境下圆孔围岩应力分布特征。16、39、支承压力在底板岩层中的传播规律。根据弹性力学理论作用在底板上的集中力在底板岩层中的传播规律符合下图所示的“压力泡”分布特征，即距离作用力的水平距离和垂直距离越远，力的衰减越大。类似地，支承压力在底板岩层中的传播规律也符合上述“压力泡”分布特征。6 17、40、工作面四周及前后支承压力分布规律。一般而言，工作面前后支承压力分布规律如下图所示。工作面前方一定范围（如 30-50m）内形成超出原岩应力的支承压力，称为应力增高区（增压区），在工作面及后方一定范围内支承压力小于原岩应力，形成应力降低区（减压区），在采空区一定距离后应力逐步恢复为原岩应力，称为应力恢复区（稳压区）。18、41、影响工作面矿压显现的主要因素及其特点。任选 1 个因素作答）：（1）采深；（2）采高；（3）煤层倾角；（4）开采速度（1）采深对工作面矿压显现的影响，由于自重应力和构造应力是原岩应力的重要组成部分，所以采深直接影响着原岩应力大小，也就同时影响着开采后巷道或工作面支承压力。随着开采深度的增加，支承压力增加，从而导致煤壁片帮和底板鼓起的几率增加。7 由于上覆岩层破断形成“砌体梁”结构，具有支撑作用，所以随着开采深度的增加，对工作面矿压显现影响并不明显，顶板下沉量和支架压力并未随采深增加而明显增加。相反，对于开采深度较小的浅埋煤层，由于风积沙等上覆松散载荷的作用，在一定条件下会产生覆岩的整体破断，导致结构失稳，从而导致矿压显现加剧。开采深度对巷道压力显现的影响可能比较明显，随着采深的的增加，巷道围岩的“挤、压、鼓”现象将更为严重，如在松软岩层中开拓巷道。（2）采高对工作面矿压显现的影响 随着采高的增加，采空区空间随之增大，直接顶在采空区垮落后与基本顶之间的空隙增大，导致基本顶在破断之后变形回转的角度加大、时间加长，这意味着工作面的来压持续长度增大，顶板下沉量加大，矿压显现强烈；如果采高过大，也过大，导致第一层关键层（原基本顶）在破断后因回转量过大无法形成稳定的砌体梁结构，使得第一层关键层形成悬臂梁结构，在第二层关键层破断时，将对工作面造成更大强度的来压，同时造成工作面一大一小周期矿压显现。简而言之，采高大的工作面矿压显现强烈；采高越低，矿压显现越缓和，煤壁也较为稳定。（3）煤层倾角对工作面矿压显现的影响 煤层倾角增加，必然使沿岩层面的切向滑移力增大，而使作用于8 层面的垂直压力减小。由于倾角增加，采空区顶板冒落的矸石将会沿着底板滑移，使下部充填较满，而上部冒空，这样必将导致工作面支架受力不均匀，使工作面倾斜中上部矿山压力明显大于下部。在同等条件下，采用沿倾斜向下推进的俯斜长壁开采工作面，与沿走向推进的工作面相比，在上覆岩层中更容易形成“砌体梁”结构，仰斜开采相比俯斜开采顶板破断结构稳定性更差。（4）推进速度对对工作面矿压显现的影响 从实测的“s-t”曲线中可以看出，加快工作面的推进速度实质上意味着减少了工作面的控顶时间，也减少了时间因素对顶板下沉的影响，无疑可以减少顶板的下沉量，改善顶板维护状况。但是加快工作面的推进速度并不能改变基本顶周期破断后的“砌体梁”结构形态和运动特征，“砌体梁“结构仍然会经历“稳定-失稳-再稳定”的周期性变化，相应工作面矿压显现出现周期来压显现，“砌体梁“结构回转下沉量是不可能甩掉的。在工作面推进速度很慢的情况下，加快工作面的推进速度对于减小顶板的下沉量，改善顶板维护状况显然是有利的。但是，加快工作面推进速度的方法来减小顶板下沉量，改善顶板维护状况是有一定限度的。因而企图用加快工作面推进速度来甩掉矿山压力的想法是不现实的。19、9 第第四四讲讲 采场顶板控制及支护方法采场顶板控制及支护方法（第五章）（第五章）42、基本概念：控顶距、采煤工作面煤壁到放顶线（单体支柱工作面末排支柱或综采面支架顶梁尾端）的距离。采煤机割煤后移架前的控顶距最大，称为最大控顶距。43、端面距、采煤工作面支架顶梁前端到煤壁的距离。44、端面破碎度、45、顶板冒落敏感度、46、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比压。47、液压支架初撑力、支架支设时，将活柱升起，利用泵压使支柱对顶板产生一个主动力。这个最初形成的主动支撑力称为支柱的初撑力。48、液压支架额定工作阻力、额定工作阻力是支架最大承载能力，即最大工作阻力。在顶板压力作用下支架工作阻力会逐步增加，当支架工作阻力达到额顶工作阻力时，支架安全阀会开启。49、支架循环末阻力；50、端面冒顶、51、顶板大面积来压。20、52、工作面直接顶分类和基本顶分级方案。21、53、底板破坏特征与分类方案。22、54、液压支柱的增阻特性。23、55、液压支架的分类及其适用条件。10 24、56、回采工作面支架应具备的特性。25、57、支架 P-L 曲线的特征及其内涵。26、58、采场支架-围岩支护系统特性。27、28、59、如何理解综放开采支架-围岩支护系统的特殊性。29、60、采场支护设计方法。30、61、支护质量监测的必要性。31、62、基本顶来压的预测预报方法。32、63、浅埋煤层综采工作面矿压显现特点。33、64、采场顶板事故类型与防治对策。第五讲第五讲 采区巷道矿压显现及其控制采区巷道矿压显现及其控制（第六章）（第六章）65、基本概念：无煤柱护巷：、将巷道布置在煤体边缘的应力降低区，取了消上、下区段间的护巷煤柱，这种巷道保护方法称为无煤柱护巷，它包括沿空掘巷、沿空留巷等两种方法。66、沿空留巷：、沿空留巷是一种无煤柱护巷方法，它是通过加强支护和巷旁支护将上区段工作面的运输平巷保留下来，供下区段工作面开采时作为回风平巷之用。67、沿空掘巷：、沿空掘巷是一种无煤柱护巷方法，它是在开采影响稳定以后沿采空区煤体边缘的应力降低区掘进巷道，包括完全沿空掘巷和留小煤柱沿空掘巷。68、巷旁支护、69、加强支护、34、70、联合支护。35、71、回采巷道基本的矿压显现规律。36、72、巷道支架-围岩相互作用原理。11 37、73、巷道围岩控制的基本原理、控制途径和控制方法。38、74、采区巷道保护基本措施。39、75、如何合理留设巷道保护煤柱。40、76、典型的巷道围岩卸压方法及机理。41、77、沿空留巷和沿空掘巷的优缺点及其受采动影响的规律。42、78、锚杆支护技术原理。第六讲第六讲 煤矿冲击矿压及其控制煤矿冲击矿压及其控制（第七章）（第七章）43、79、基本概念：冲击矿压（冲击地压、岩爆）、动力灾害、矿震、冲击倾向性、冲击矿压危险性等级。44、80、冲击矿压发生的机理、主要影响因素、预测与防治方法。