煤矿围岩控制与检测复习试题.doc

### 知识点总结 #### 一、支承压力及其分布规律 - **定义**：支承压力是指在采矿过程中，由于煤炭被采出后，原本由煤炭承载的上覆岩层压力转移至周围的支承体（如煤壁、支架等）上形成的压力。 - **前支承压力**： - 应力集中系数K=2.5～3 - 峰值位置：工作面前方4～8m - 影响范围：可达工作面前方40～60m，甚至90～100m - **侧支承压力**： - 应力集中系数K=2～3 - 峰值位置：离采空区边缘15～20m - 影响范围：距采空区边缘15～30m - 应力降低区宽度：一般在10m以内 - **采空区支承压力**： - 应力增高系数通常小于1，特殊情况下可达1.3 #### 二、采煤工作面压垮型事故及预防 - **概念分类**： - **压垮型事故**：由于垂直于煤层方向的顶板压力过大导致采场支架破坏。 - 具体分为： - 老顶岩块压垮支架 - 老顶岩块冲击压垮支架 - 裂隙带老顶岩块压垮支架 - **预防措施**： - 支架支撑力需平衡垮落带直接顶与老顶岩层的压力 - 支架初撑力需保证直接顶与老顶之间不离层 - 支架可缩量需满足裂隙带老顶下沉需求 #### 三、采煤工作面顶板运动规律 - **直接顶初次垮落**：直接顶垮落厚度达1米以上，垮落长度达采煤工作面长度一半时发生。 - **老顶初次来压**：随着采煤工作的推进，老顶逐渐弯曲下沉，当达到极限跨距时断裂下沉，伴随顶板下沉加快、煤壁片帮严重等现象。 - **老顶周期来压**：初次来压后，随着采煤工作面继续推进，老顶周期性断裂下沉，表现出周期性的顶板下沉加快等现象。 #### 四、综采工作面顶板支护设计初撑力计算依据 - **平衡上方岩层重量**：初撑力需平衡直接顶岩层重量（含采空区上方将被切断的悬顶）。 - **平衡悬顶岩重**：支架后端初撑力需平衡采空区上方将要被切断的直接顶悬顶岩重。 - **平衡力矩**：初撑力产生的主动力矩需平衡上方岩层所产生的力矩。 - **防止推垮型顶板事故**：初撑力需防止下位岩层（直接顶岩层）发生推垮型顶板事故。 #### 五、巷道破坏变形的影响因素和形式 - **变形形式**：顶底板移近（顶板下沉、底板鼓起）、两帮移近。 - **破坏形式**：顶板冒落、底板鼓起、两帮收缩。 - **影响因素**：地应力状态、是否受采动影响、围岩性质与强度、支护对策与支护方式、支架围岩关系。 #### 六、巷道围岩压力的概念、分类和影响因素 - **概念**：围岩变形受阻而作用在支护结构上的挤压力或塌落岩石的重力。 - **分类**：松动围岩压力、变形围岩压力、膨胀围岩压力、冲击和撞击围岩压力。 - **影响因素**：围岩压力因素、地质因素、巷道支护方法、开采技术。 #### 七、巷道围岩控制的原理和方法 - **控制原理**：根据巷道围岩应力、围岩强度及其相互关系，选择合适的巷道布置与保护支护方式。 - **控制方法**： - 尽量避开采掘活动的影响，布置在应力降低区域。 - 避免支撑压力叠加的作用。 - 选择稳定岩层或煤层布置巷道。 - 巷道通过地质构造带时，轴向应尽量垂直断层构造带或背斜构造。 - 合理选择相邻巷道或硐室之间的岩柱宽度。 - 巷道轴线方向尽量与构造方向平行。 #### 八、锚杆支护巷道冒顶的特点及预防 - **特点**： - 多发生在地质条件变化地点。 - 冒顶宽度小于巷道宽度，高度是巷道高度的1～2倍，呈现顶板整体冒落状态。 - 多为瞬间发生，随机性强。 - **预防措施**： - 掌握地质资料与开采条件。 - 确保锚索施工质量。 - 形成稳定的压缩拱岩梁。 #### 九、垮落带岩层厚度计算示例 - **已知条件**：煤层厚度2.5米，顶板分层自下而上为不同岩层。 - **计算步骤**： - 计算理想直接顶厚度。 - 实际直接顶厚度=各层岩层厚度之和。 - 直接顶垮落厚度不能完全覆盖采空区上方的岩层。 煤矿围岩控制与检测是煤矿安全开采的关键环节之一，涉及到复杂的地质力学过程和多方面的工程技术问题。通过对支承压力的理解、采煤工作面的顶板运动规律掌握以及合理有效的巷道支护设计与实施，可以有效预防各种类型的顶板事故，保障煤矿安全生产。