一名解1.冲击矿压:是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放。
2.煤矿动压现象:煤矿开采过程中,在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体,在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出,使能量突然释放,呈现声响、震动以及气浪等明显的动力效应。
这些现象统称为煤矿动压现象。
3.关键层:将对岩体活动的全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。
4.直接顶初次垮落:直接顶第一次大面积垮落,其垮落高度超过1~1.5m,范围超过全工作面长度的一半。
5.老顶初次来压:老顶平衡结构第一次失稳而施加给工作面以大型压力的过程。
6.顶板下沉量:一般指煤壁至采空区边缘范围内顶、底板相对移近量。
在开采缓(倾)斜煤层的工作面底鼓量较小,常忽略不计,因此顶、底板移近量又称顶板下沉量。
一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。
7.老顶周期来压:随着工作面推进,上覆岩层的结构经历“稳定-失稳-再稳定”的变化,在这种周而复始的过程中,老顶岩层的周期性破断致使“砌体梁”结构的周期性失稳,由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。
8.沿空留巷:工作面采煤后沿采空区边缘维护原回采巷道。
9.沿空掘巷:完全沿采空区边缘或仅留很窄煤柱掘进巷道。
10.矿山压力:这种由于地下进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围的煤、岩体中和支护物上所引起的力称为矿山压力。
11.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。
12.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。
13.砌体梁:在老顶岩层达到断裂步距随工作面推进,岩梁将会折断,但断裂后的岩块由于排列整齐,在相互回转时能够形成相互挤压,由于岩块间的水平力以及相互间形成的摩擦力的作用,在一定条件下,能够形成外表似梁实为半拱的结构,这种结构称为砌体梁。
14.围岩压力:围岩变形受阻而作用在支护结构物上的挤压力或塌落岩石的重力,统称为围岩压力。
15.顶板大面积来压:由于坚硬顶板被采空的面积超过一定的极限值,引起大面积冒落而造成的剧烈动压现象。
围岩压力分类: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。
4.回采工作面支柱的工作特性共有急增阻式、微增阻式、恒阻式。
5.厚煤层分层开采时,开采下分层采取的顶板管理措施:煤皮护顶、人工假顶、再生顶板。
6.简述开采后引起的上覆岩层的破坏方式及其分区横三区:煤壁支撑区、离层区、重新压实区;竖三带:垮落带、裂缝带、弯曲下沉带7.锚杆支护机理:悬吊理论,组合梁理论,组合拱(压缩拱)理论,最大水平应力理论,围岩强度强化理论;锚杆分类:机械式锚固锚杆(胀壳式、倒楔式、楔缝式),摩擦式锚固锚杆(缝管式、水胀式),黏结式锚固锚杆(树脂、快硬水泥卷、水泥砂浆)。
8.沿空巷道巷旁支护的类型,传统的巷旁支护:木垛支护、密集支柱支护、矸石带支护、混凝土砌块支护。
现代的巷旁支护:整体浇注巷旁充填技术(高水材料巷旁充填。
中低水材料巷旁充填)。
11.上覆岩层的支撑体系为“煤壁--工作面支架--采空区冒落矸石”。
三简答1.煤开采时,影响顶煤冒放的因素并分析?(1)煤体强度顶煤硬度系数越大,其冒落角越小。
软媒易于冒放,坚硬顶煤不易冒放,生产中需人工软化。
(2)煤体裂隙分布的影响裂隙密度越大,顶煤破裂的块度越小,易于冒放。
顶煤中贯通裂隙会成为顶煤破裂的块度边界;非贯通裂隙裂隙尖端应力集中,成为分割块体的边界。
(3)顶煤厚度过薄的顶煤随采随冒,无规律,增加了出煤口的含矸率;过厚的顶煤很难充分松动,至使其冒落在采空区难以回收。
(4)夹矸影响0.3m以下的夹矸对顶煤冒放影响不大;0.4m以上厚夹矸有时堵塞放煤口,影响冒放,且顶煤受夹矸支托冒落在采空区无法回收。
2.巷道围岩控制的基本途径和具体方法?基本途径:降低巷道围岩应力,提高围岩稳定性、合理选择支护。
具体方法:巷道布置避开采掘活动,将巷道布置应力降低区域内;避免支承压力叠加,缩短支承压力影响时间;选择稳定的煤岩层布置巷道;垂直通过断层构造带或向、背斜构造;选择合理的岩柱宽度;避免与构造应力方向垂直。
巷道保护及支护(1)钻孔卸压、切槽卸压、宽面掘巷卸压以及在巷旁留专门的卸压空间等方法。
(2)注浆、锚杆支护、锚索支护、巷道周边喷浆、支架壁后充填、围岩疏干封闭等方法。
(3)架设支架加大巷道的围压,保持围岩三向受力状态。
3.简述岩层移动引起的采动损害与煤矿绿色开采体系?采动损害:(1)形成矿山压力显现,引起采场和巷道的下沉、垮落、来压,甚至冲击矿压。
(2) 形成采动裂隙,会引起周围岩体中的水与瓦斯的运移,导致井下瓦斯及突水事故。
(3) 引起地表沉陷,导致农田、建筑设施的毁坏,造成沉陷盆地等。
煤矿绿色开采及绿色开采技术,从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水、土地等一切可以利用的各种资源。
基本出发点:从开采的角度防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响;目标:取得最佳的经济效益、环境效益和社会效益。
绿色开采体系以关键层理论为指导,通过对岩层控制解决煤矿开采带来的损害。
主要内容有:①水资源保护—形成“保水开采”技术;②土地与建筑物保护—形成离层注浆充填与条带开采技术;③瓦斯抽放一形成“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。
4.影响矿山压力显现的主要因素有哪些?影响矿压显现的最主要因素是围岩性质。
(1)采高与空顶距采高越大,导致采场上覆岩层破坏严重,工作面易片帮;回采工作面的顶板下沉量与采高、控顶距的大小成正比。
(2)工作面推进速度的影响加快工作面推进速度,减小顶板下沉量,但顶板下沉速度加剧。
(3)开采深度的影响开采深度对巷道矿压显现明显,对采场顶板矿山压力显现不明显。
(4)煤层倾角的影响煤层倾角增大,顶板下沉量变小,支架压力减小,支架稳定性降低。
(5)分层开采时的矿山压力显现开采第一分层时,矿压显现与普通单一煤层开采时相同;开采下分层时,上分层岩石垮落起支撑作用,因此老顶来压步距小,强度低。
5.简述关键层的特征及其在岩层控制研究中的意义?(1)特征:①几何特征,较厚;②岩性特征,坚硬;③变形特征,下沉量同步协调;④破断特征,引起较大范围内的岩层移动且同步破断;⑤承载特征,由“板”结构转变为“砌体梁”结构,继续成为承载主体。
(2)意义:关键层理论的提出实现了矿山压力,岩层移动与地表沉陷,采动煤岩体中水与瓦斯流动研究的有机统一,为更全面,深入地解释采动岩体活动规律与采动损害现象奠定了基础,为煤矿绿色开采技术研究提供了新的理论平台。
6.简述巷道围岩稳定性分类指标?(1)巷道顶板岩石单向抗压强度(2)煤层单向抗压强度(3)巷道底板岩石单向抗压强度(4)围岩岩体完整性指数(5)巷道埋深(6)本区段采动影响指标(7)护巷煤柱宽度7.试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响?开采深度对巷道矿压、冲击地压影响显著。
采深对采场矿压显现影响并不显著,只是煤壁片帮现象将加剧,支架载荷有可能增加。
这是由于老顶岩层形成的“砌体梁”大结构对采场支护“小结构”起到了保护作用。
采深对“砌体梁”结构的稳定性影响不大。
采深增加,使岩体内积聚弹性能急剧增大,其能量值与采深的平方成正比。
所以对有冲击矿压危险的矿井,发生冲击矿压的次数和强度将显著增加。
8.什么叫支架的初撑力?支架初撑力的大小对顶板管理有何影响?支架支设时最初形成的主动力叫支架的处撑力。
影响:(1)提高支架初撑力可以减少顶板离层,增强顶板自身强度,增加顶板的稳定性;(2)提高支架对机道顶板的支撑力,减少工作面顶板端面破碎度及煤壁片帮;(3)压实顶梁上及底座下浮矸,提高支撑系统刚度;(4)充分利用支架额定支撑能力,减少顶板相对移近量。
9.简述巷道跨采卸压的基本原理?根据采面不断移动的特点以及巷道系统优化布置的原则,可在巷道上方的煤层工作面行跨采,使巷道经历一段时间的高应力作用后,长期处于降低区内。
四判断1.分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系?(1)减少控顶时间,可以改善顶板状况缩短洛煤和放顶的时间间隔,减少顶板下沉量。
(2)增加工序影响次数,会使顶板下沉速度加剧。
(3)加快推进速度,减少顶板下沉量,是有一定限度的,仅在工作面推进速度较慢情况下有效。
(4)加快工作面推进速度对于防止自然发火,减少瓦斯涌出量是有利的。
2.简述实际生产中,习惯上常用哪些矿山压力现象作为衡量矿山压力显现的指标,并阐明它们的各自的含义?(1)顶板下沉:一般指煤壁至采空区边缘范围内顶、底板相对移近量。
在开采缓(倾)斜煤层的工作面底鼓量较小,常忽略不计,因此顶、底板移近量又称顶板下沉量。
顶板绝对下沉量不易获得,一般以距煤壁4m处下沉量为工作面顶板下沉量。
常以每米采高、每米推进度下沉量(S/L·M)作为衡量顶板状态的一个指标。
(2)顶板下沉速度:指单位时间内的顶底板移近量。
它表示顶板活动的剧烈程度。
(3)支柱变形与折损:随着顶板下沉,回采工作面支柱受载也逐渐增加,一般可以用肉眼观察支柱下缩,剧烈可以观察到支柱的折损。
(4)顶板破碎度:常以单位面积中冒落面积所占的百分比来表示顶板破碎情况,常用来衡量顶板管理好坏的质量标准之一。
一般以冒落敏感度E表示。
(E>30%高敏感度顶板;E=11~30%中灵敏度顶板;E=0~10%低灵敏度顶板。
)(5)局部冒顶:回采工作面顶板形成局部塌落,它影响回采工作面正常进行。
(6)大面积冒顶:指回采工作面由于顶板来压导致顶板沿工作面切落,常常对工作面产生严重影响。
(支架可能会被压死)。
(7)煤壁片帮:煤壁因支承压力作用发生的剪切坍塌破坏。
(8)底鼓:底板鼓起,发生塑性变形。
(9)支柱钻底:底板较软,压力较大,支柱插入底板致使支柱初撑力或工作阻力减小。
3.解释支撑式、掩护式、支撑掩护式液压支架结构特征及适用范围?答:(1)支撑式:在结构上没有掩护梁,起支撑顶板的作用。
适应于直接顶比较完整、老顶有明显周期来压或者是直接顶比较坚硬,在采空区有较大的悬顶距的顶板。
(2)掩护式:指在结构上有掩护梁,单排立柱连接掩护梁或直接支撑顶梁对顶板起支撑作用的支架。
适用于直接顶破碎,来压不明显的条件。
(3)支撑掩护式:具有双排或多排立柱及掩护梁结构的支架,支架大部分或全部通过顶梁对顶板起支撑作用,可能有部分支柱是通过掩护梁对顶板起作用。
适用范围较宽,一般适用于I~IV级老顶,2~4类直接顶顶板工作面。
对底板的强度不限。
4.简述煤层倾角变化对回采工作面矿山压力显现的影响?(1)随着倾角的增大,顶底板移近量逐渐变小,上覆岩层重力沿层面切向下滑力随着增大,而作用于层面的垂直力则减小,即顶板对支架的压力减小。
(2)下滑力的增大,垂直压力的减小,降低了支架的稳定性,为防止支柱的倾倒,在大倾角工作面,往往在只设支柱时有一个迎山角。