矿压考试题

一填空题

1．周期来压是随工作不断推进而 周期性 出现的。

2．煤层顶板可分为 伪顶 、 直接顶 、 基本顶 三种

3．根据顶板稳定性将直接顶分为 不稳定 、 中等稳定 、 稳定 、 坚硬 四类。 4．自然平衡拱是采掘空间上方岩层破坏后形成的 相对稳定 的拱形结构。

5．采煤工作面中工作空间 支护 和 采空区处理 的工作总称叫工作面顶板控制。 6．工作面顶板控制方法有： 全部垮落法 、 充填法、缓慢下沉法 、支撑法 四种。

7．从开切眼煤壁到基本顶初次来压时与工作面切顶线的距离叫基本顶的 初次来压步距 。 8．基本顶根据周期来压明显与否分为四级，周期来压强烈为 Ⅲ 级顶板。 9．基本顶周期来压越不明显，作用于支架上的 载荷 就越小而且稳定。

10．采煤工作面的煤壁在矿压作用下，发生自然塌落的现象叫 片邦 。

11．煤层倾角对顶板下沉有明显的影响，煤层倾角越大，影响顶板下沉的力 愈小 。 12．存在于采掘空间围岩内的力叫 矿山压力 。

13因在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力所表现出的矿山压力现象叫矿压显现，如 顶板下沉 ； 产生裂隙冒顶 ；工作面支架变性损折 ；底鼓 ； 煤壁片帮和冲击 等。

14．基本顶按来压强度及来压步距可分为 来压不明显 ； 来压明显 ；来压强烈 ；非常强烈 四级。 15．在切割眼两帮的煤体中，产生的应力集中现象，这种集中应力称为 支承压力 。

16．支撑压力大小，分布范围与 顶板悬露面积和时间；开采深度 ；采空区充填程度；顶底板岩性；煤的软硬有关。

17.当顶底板均为厚而坚硬的岩层，煤质很坚硬，开采深度有较大，形成很大支承压力时，就可能产生 冲击地压 。

18.基本顶初次垮落前后工作面的矿压显现称为 初次来压 。

19基本顶初次来压的特点有 初次来压顶板下沉速度加快； 下沉量加大且持续时间长；支架载荷迅速增高、折损增加；片邦严重 ；大面积垮落时产生较大的响声和冲击波冲倒支架造成冒顶事故。 20基本顶周期垮落前的工作面矿压呈现加剧现象叫 周期来压 。 21两次周期来压之间的距离称为 周期来压步距 。

22矿压观测的“三量”是指：顶底板移量 、支架载荷 、支柱活柱下缩量 。 23原岩应力场的形成主要因素有 自重应力 和 构造应力 。 24 岩体 是自然界中各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体。

25岩体受外力作用而产生弹性形变时，在岩体内部所储存的能量，成为 岩体弹性应变能 。 26人为地调节、改变和利用矿山压力的各种措施，叫做 矿山压力控制 。 27采煤工作面的围岩，一般是 直接顶 、 基本顶 以及 直接底 的岩层。 28支柱对顶板的主动作用力称为支柱的 撑力。

29支柱受顶板压力作用而反应出来的力称为 工作阻力 。

30将支架底座对单位面积地板上所造成的压力称为底板载荷集度，即 底板比压 。 31节理裂隙分为 原生裂隙 、 构造裂隙 、压裂裂隙。 32岩石的破坏机理有 拉断 和 剪切 两种。

33适应于岩石的两种强度理论是 摩尔强度理论 和 格里菲斯强度理论

1. 底鼓及煤壁片帮是矿压显现的一种现象。 （√） 2. 存在于采掘空间围岩内的力叫矿山压力。（√） 3. 若支架密度小，间距大，就会产生支架应力集中。（√）

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.

采掘顺序对于矿山压力的大小和分布没有太大影响。（×） 底板岩层内应力的大小与煤柱上方的支撑压力成正比。（√）

由于岩层垮落，破碎体积膨胀，直接顶垮落后的堆接高度要大于原来的厚度。（√） 岩体中包含的气体或水不会影响岩体内的应力大小和分布。（×） 直接顶必须位于伪顶之上。（√）

支架的性能一般是指支架的支撑力与支架可塑量的关系特征。（√） 基本顶是指运动时对采场矿压显现有明显影响的传递岩梁的总和。（√） 基本顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现叫周期来压。（×） 所谓的支撑压力在切眼上方顶板中产生。（×） 冲击地压发生后的破坏性一般很小。（×）

冲击地压的形成是由于顶底板均为厚而坚硬的岩层，煤质很坚硬，开采深度又较大。（√） 基本顶周期垮落前的工作面压力显现加剧的现象叫周期来压。（×） 随着煤柱宽度减小，支撑压力在底板内的传递深度和应力值减小。（×） 在煤或岩层中形成空间叫采动空间。（√） 采动空间周围的岩体统称为围岩。（√）

直接顶是指在采空区已冒落，在采煤工作面内支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在推进方向上不能始终保持水平力的传递。（√）

20. 岩层形成后，经剧烈的地质运动而形成的弱面，称为构造裂隙（√） 21. 自重应力是由岩体自重而引起的。（√）

22. 位于直接顶上方的厚而坚硬的岩层称为基本顶。（√）

23. 顶板离层指示仪是检测顶板锚固范围内及锚固范围外离层值变化趋势的一种检测装置。（√） 24. 锚杆支护是以锚杆为基本支护形式的支护方式。（√） 25. 巷道一侧为采空区另一侧为煤体，称为煤柱—煤体巷道。（×） 三、名词解释

1．什么叫支撑压力？

答：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向应力增高部分称为支承压力。

2． 什么叫矿山压力？

答：地下煤层开采后，其周围岩体发生了变形和位移，同时围岩内的应力也增大和减小，甚至改变了原有的性质。这种引起围岩位移的力和岩体变化后的应力就叫矿山压力。 3.。何谓矿山压力显现？

答：因在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力所表现出的矿山压力现象叫矿压显现。如顶板下沉，产生裂隙冒顶，工作面支架变形折损，低鼓、煤壁片帮和冲击等。 4． 什么叫基本顶的初次来压？

答：基本顶初次垮落前的初次失稳或工作面矿压显现的加剧现象称初次来压。 5． 什么叫周期来压？

答：基本顶初次垮落前的工作面矿压呈现加剧现象叫周期来压。 6． 何谓矿山压力控制？

答：人为地调节、改变和利用矿山压力的各种措施，叫做矿山压力控制，简称矿压控制。 7． 何谓顶板破碎度？

答：顶板破碎度是指控顶区内，冒高超过10cm以上的顶板局部冒落面积占所监测范围内顶板面积的百分数。该指标反映了顶板的冒落程度。 8． 什么是岩石的碎胀性？

答：岩石在破碎以后的体积比整体状态下增大的性质，称为岩石的碎胀性。

四、简答题

1. 岩体的概念、基本特性有哪些？

答：岩体是自然界中由各种岩性和各种结构特性的岩石所组成的集合体。 岩体的基本特性：①非均质性②各向异性③非连续性

岩体的基本类型：①整体岩体②块状岩体③层状岩体④碎裂岩体⑤松散岩体 2. 影响回采工作面矿山压力显现的主要因素有哪些？

答：采高与控顶距，工作面推进速度，开采深度，煤层倾角。 3. 简述回采工作面支架与围岩关系的特点。

答：支架围岩是相互作用的一对力，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，支架结构及尺寸对顶板压力有一定影响。

4. 老顶的稳定性对工作面的支护原理有何影响？

答：老顶的稳定性对直接顶的稳定性有着直接影响，而且对支架的支护强度、支架的可缩量及采空区处理方法的选择都有决定性作用和影响。坚硬的老顶其周围来呀步距较大，来压强度较大，要求支架具有较大的支护强度，才能保证工作面安全。在采用垮落法处理采空区的情况下，对于周期来压比较强烈的顶板，其下沉量将会增大，所以，要求支架应有较大的可缩性。 5. 支架选型的基本原则是什么？

答：根据直接顶分类和基本顶分类确定所选择支架的类型，根据煤层的采高和顶板的类型确定支架对顶板的支护强度，再确定支架对顶板的工作阻力以及支架的最大、最小结构高度，根据煤层瓦斯涌出量，核算支架类型。

6. 回采工作面矿压现场观测的目的是什么？

答：其目的在于掌握工作面老顶来压显现、步距和强度；分析回采空间支架与围岩相互作用关系；为研制采煤机械和支护设备、合理的安排工序、合理的选择采煤参数、支护方式和顶板管理方法提出要求和提供科学依据

7. 采煤工作面支柱的特性有几种？试比较其优缺点？

答：目前所使用的支柱的工作特性有三种。分别为：急增阻式、微增阻式、恒阻式。

从支柱工作阻力适应顶板压力的特点进行分析，显然，恒阻性能的支柱较为有利。恒阻式：支柱安装后，很快达到工作阻力，随支柱的下缩，工作阻力保持不变。

急增阻式性能比较差，可缩量小，初期支撑力低。微增阻式介于恒阻式和急增阻式之间。 8. 简述综采工作面支护质量标准

答：综采工作面支护质量标准主要有以下几个方面：

（1）初撑力不低于规定值的80%（立柱和平衡千斤顶有压力表显示）

（2）支架要排成一条直线，其偏差不得超过±50mm，中心距按作业规程要求，偏差不超过±100mm；

。

（3）支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰俯角<7；

（4）相邻支架间不能有明显错差（不超过顶梁侧护板高的2/3）；支架不挤、不咬，架间空隙不超过规定（<200mm）

9. 锚杆的支护理论有哪些？ 答：（1）悬吊理论

悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，增强较软弱岩层的稳定性。

（2）组合梁理论

①组合梁理论认为锚杆的作用一方面提供锚固力增加各岩层见的摩擦力，阻止岩层沿层面继续滑动，避免出现离层现象；另一方面锚杆杆体可增加岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间的水平滑动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁成一个较厚的岩层 ②组合拱理论

组合拱理论认为：在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆，从杆体两端起形成圆锥形分布的压应力区，如果锚杆间距足够小，各个锚杆形成的压应力圆锥体相互交错，在岩体中形成一个均匀的压缩带，即压缩拱。

（3）最大水平应力理论

该理论有澳大利亚学者W.JJ.Gale提出。他认为矿井岩层的水平应力通常大于铅直应力，巷道顶板的稳定性主要受水平应力的影响。 （4）围岩强度强化理论

围岩强度理论是针对软岩煤巷特点提出的。其理论要点为：

① 巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的岩体相互作用形成统一的承载结构。 ② 巷道锚杆支护可以提高锚固体的力学参数（E、C、υ），改善被锚固岩体的力学性能 ③ 煤巷锚杆支护可以改变围岩的应力状态，增加围岩，从而提高围岩的承载能力 ④ 巷道围岩锚固体强度提高以后，可减少巷道周围破碎区、塑性区的范围和巷道的表面位移，控制围岩

破碎区、塑性区的发展，从而有利于保持巷道围岩的稳定。 10. 液压支架可分为哪几类？各适用于什么条件？ 答：

五、分析论述题

1. 试述莫尔强度理论和格里菲斯强度理论提出的基本思想是什么？他们本实质上有什么区别？

答：莫尔强度理论认为，材料破坏主要是由于破坏面上的剪切应力达到一定限度，但此剪应力还与破坏面上由于正应力造成的摩擦阻力有关。也就是说，材料某一点发生破坏，不仅取决于该点的剪应力，同时取决于正应力，即沿某一面剪断时剪应力与正应力存在着一定的函数关系，τ=f（σ）。

格离菲斯强度理论认为，任何材料内部都存在各种细微的裂缝，当材料处于一定的应力状态时，在这些裂缝的端部便会产生应力集中。如果主应力为拉应力，则在裂缝端部产生几倍于主应力的拉应力，如果主应力为压应力，在裂缝端部也产生拉应力。当裂缝周围拉应力超过岩石的抗拉强度时，就会由于裂缝的扩展而造成岩石的破坏。

莫尔强度理论的实质是剪破坏理论，而格里菲斯强度理论的实质是脆性拉断破坏理论，这就是它们本质上的区别。

2. 试述巷道“支护——围岩”相互作用关系的基本状态。 答：“支护——围岩”相互作用的状态比较复杂，其中最基本和最具有代表性的是以下两种。

（1）给定载荷状态。当巷道顶板岩石与上覆岩层里层或脱落时，支架仅受到里层或脱落岩石自重压力作用，支架处于给定载荷状态。支架载荷数值不大而且基本固定。

（2）给定变形量状态。当巷道顶板岩石与上覆岩层没有里层或脱落时，支架的受载和压缩变形将取决于上覆岩层的运动状态。这种情况下仅靠支架本身的支撑力无法阻止上覆岩层的运动，只有当上覆岩层下沉过程中受到采空区已冒落矸石或充填物阻挡时，支架的收缩变形才能停止，这是支架处于变形状态。这种情况下支架所受载荷较大。

3. 简述岩层移动引起的采动损害与煤岩绿色开采技术体系。 答：岩层移动引起的采动损害是： （1）形成矿山压力显现；（2）形成采动裂隙；（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷

绿色开采技术研究主要针对煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等问题而开展。绿色开采技术主要包括以下内容：

（1）水资源保护—形成“保水开采”技术；

（2）土地与建筑物保护—形成离层注浆、充填于条带开采技术； （3）瓦斯抽放—形成“煤与瓦斯共采”技术； （4）煤层巷道支护技术与减少矸石排放技术； （5）地下气化技术。

六、计算题

1． 计算只考虑自重引力情况下，赋存在600m深处岩体的原岩引力，假设岩层平均体积力为24.5kn/m，

泊松比μ=0.2

3

解：已知H=60mm，γ=24.5KN/m,υ=0.2

将已知代入垂直应力公式：σ1=γH=24.5×600=14.7MPa

侧向应力σ2=σ3=σ1υ/(1-υ)= 14.7MP ×0.2/(1-0.2) =3.7 MPa 2． 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Σh=8米，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？ 解：

Σh·Kp=8×1.4=11.2 Σh+M=8+2.5=10.5m

Σh·Kp>Σh+m 所以能充满采空区。