带目录完美版《矿山压力与压力控制》课后习题答案 - 下载本文

第3章 采场围岩支承压力及矿压显现与上覆岩层运动间的关系

1、工作面支架对基本顶有哪几种工作方案?各种工作方案有什么特点?

答:工作面支架对基本顶有“给定变形”、“限定变形”两种工作方案。 各种工作方案的特点是: “给定变形”特点: “限定变形:特点:

2、位态方程式有哪几种表达方式(写出公式)?各种表达式的位态常数如何计算?

答:(1)位态方程式有极限位态方程式和相对位态方程式两种。 极限位态方程式:PT?A?KA??hA ?hi10

相对位态方程式:PT?A?K0??h0 ?hi(2)位态常数计算表达式分别为: 极限位态常数:KA?mE?EC KTLK 相对位态常数:K0?P0?A

3、在现场如何建立位态方程?

答:生产现场建立位态方程的方法与步骤为: ① 实测参数

岩梁步距参数:b、c

'、P0、h'、△h0 来压前后支架承载值及顶板下沉量:p00② 确定直接顶厚度mZ及支架支撑直接顶必需的承载值A。 ③ 确定位态常数

(a)已知岩梁厚度mE,运动步距C等,则:

KA?(b)根据实测的P0值反推

h?mz(KA?1)mE?EC?LK ?hA?CKTLK 若实测P0值满足下式: P0>Pmin=A+K0 则位态常数: K0?P0?A ④写出位态方程

?hA ?hi?h0 (b)PT?A?K0?

?hi(a)PT?A?KA?4、支承压力的概念?单一重力场的支承压力表达式?

答:(1)概念

煤层采出后,在围岩应力重新分布的范围内,作用在煤层、岩层和矸石上的垂直压力称为“支承压力”。

(2)单一重力场的支承压力表达式为:

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?y??mi?i??mi?iLiCix

i?1i?1nn式中 σy—距煤壁x处煤层上的支承压力,Pa;

n—直接作用于该处的传递岩梁数目(或称为直接覆盖岩梁数),也就是在该处上方未出现离层

的岩梁数;

mi—各传递岩梁厚度,m;

γi—各传递岩梁的平均容重,N/m; Li —各传递岩梁的跨度,m;

Cix—各传递岩梁至该处的重量比例(传递比率)。

35、采场支承压力在推进方向上的发展变化分为哪几个阶段?各阶段支承压力与支承压力显现的发展规律如何?

答:(1)以初次运动阶段为例:支承压力分布与显现变化划分为三个阶段。 (2)第一阶段:采场开始推进到煤壁支承能力改变之前。 煤体特点:煤体没有破坏,弹性压缩;

压力分布:一条高峰在煤壁上的单调下降曲线(负指数); 显现分布:与压力分布曲线相同。

第二阶段:从煤壁支承能力改变到老顶岩梁端部断裂前为止。

煤体特点:煤体支承能力降低,随老顶岩梁的离层发展,其作为载荷与传递上部岩重的作用将逐步下降。

压力分布:塑性区(包括煤体已完全破坏部分)压力逐渐上升。 弹性区内则单调下降,其压力高峰在交界处。

显现特点: 总体仍为单调下降曲线,但是具体讲则是塑性 区内与压力分布相反,弹性区内与压力分布相同。

第三阶段:从老顶岩梁端部断裂到岩梁中部触矸为止。

特 点:压力分布与显现变化剧烈,压力与显现分布总体一致。

压力特点:a、断裂线附近应力集中;b、以断裂线为界分为两个应力场;c、两个应力场中压力分布背向发展。

显现特点:a、岩梁断裂时,伴随压力的集中,该部位移近速度突增;b、断裂扩展或显著沉降,顶底板移近出现停滞甚至反弹; c、断裂结束后,内外应力场中的压力显现以断裂线为界呈背向转移变

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化。

6、工作面两侧支承压力发展规律与推进方向有哪些区别?

答:1)两个方向上单一弹性分布存在的时间,即塑性区及出现塑性区时工作面推进的位置都相同; 2)尽管老顶断裂在两个方向上略有先后,但其发展进程却是同步的,两个方向上支承压力分布和显现规律基本相同;

3)与推进方向相比的最大差距:

① 侧向不存在内应力场分布范围收缩的情况,外应力场的扩展是通过内应力场扩展和煤层再度压缩破坏而实现的;

②老顶中每一“岩板”运动的影响,对于任意部位来说都只有一次。

7、已知某工作面顶板来压前夕,顶板下沉量为200mm,来压结束时顶板下沉量为500mm,相对稳定步距为6m,来压步距为8m,控顶距为4.5m,采高为2.2m,KA=1.25, 试求直接顶厚度?

答:

8、已知某矿直接顶厚度为3m,悬顶距为2m,控顶距为4m,平均比重为γE=γz=25KN/m3,实测得到两次老顶来压完成时支护强度及顶板下沉量分别为(见表)。顶板无阻碍最大下沉量值为600mm,试分别用两次来压实测数据建立为态方程。

序 号 最终下沉量 支护强度

1 400mm 282KN 2 500mm 259.3KN 13

第4章 回采工作面顶板控制设计 1、简述回采工作面顶板事故的类型。 答:回采工作面顶板事故的类型大致可分为:小范围局部冒顶、大面积切顶和局部冒落或切顶。以表表示如下: 回采工作面顶板事故小范围局部冒顶大面积切顶局部冒落或切顶直接顶破碎直接顶运动老顶运动高位覆岩运动底板运动应力集中推垮型压垮型煤壁线附近两放顶地质破坏带坚硬顶板大面积冒顶倾角较大直接顶推垮金属网下推垮复合顶板突变运动大块游离岩块旋转推垮冲击推垮型压浅埋长壁浅部煤柱支撑顶板压垮复杂地质采矿条件压垮急倾斜煤层底板失稳软深埋采场底板变工作面煤柱集中端线附垮采动压砸垮型型对采应力头近垮底形 2、简述厚层坚硬顶板大面积来压的预防方法。 答:大面积来压的预测、预报和处理方法 大面积切冒可以采用顶板动态监测法,或用微震仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行预测。因为厚层坚硬岩层的破坏过程,长的在冒顶前几十天就出现声响和其他异常现象,短的在冒顶前几天,甚至几小时也会出现相应的矿压显现,因此,根据仪器测量的结果,再结合历次冒顶预兆的特征,可以对大面积切冒进行准确的预报,包括顶板来压时间、地点和强度,避免造成灾害。 防止和减弱大面积切冒危害的原则是:改变岩体的物理力学性质,以减小顶板悬露及垮落面积,减小顶板垮落高度,降低空气排放速度。具体的做法有下列几种。 (Ⅰ)顶板高压注水。从工作面平巷向顶板打深孔,进行高压注水,注水泵最大压力达15MPa。顶板注水可起弱化顶板和扩大岩层中的裂隙及弱面的作用。 (Ⅱ)强制放顶。所谓强制放顶,就是用爆破的方法人为地将顶板切断,使顶板垮落一定厚度形成14