中國礦業(yè)大學(xué)北京歷年真題與答案word

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)中國礦業(yè)大學(xué)(北京)二00二年碩士研究生入學(xué)試題科目名稱:礦山壓力及其控制 共1頁第1頁一名詞解釋(20分)礦山壓力顯現(xiàn)支承壓力老頂?shù)闹芷趤韷貉乜站蛳锒嗣婢喽L圖說明煤層開采后上覆巖層變形破壞縱向三帶和橫向三區(qū)。 （20分）三采煤工作面綜采液壓支架分幾類？簡述各類支架的結(jié)構(gòu)特點及適用條件。（20分）四試分析老頂初次來壓前和周期來壓后開采空間周圍巖體中的應(yīng)力分布特點。（20分）五、采區(qū)巷道有何特點，基本支架應(yīng)滿足那些基本要求？（20分）中國礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）二三年碩士生

2、人學(xué)試題科目名稱:礦山壓力及其控制命題時間:2002年11月25日一、解釋下列概念(30分) 1、礦山壓力;2、支承壓力;3、巖石碎脹系數(shù);4、頂板; 5、增載系數(shù);6、初次來壓步距;7,沖擊礦壓;8、支架初撐力;9、原巖應(yīng)力;10、冒落帶。二、繪圖解釋巖石應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)^程曲線(10分)。三、運用莫爾一庫侖強(qiáng)度曲線推導(dǎo)出以極限主應(yīng)力1和表3表示的莫爾一庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則(15分)。四、簡述巖體的基本特征(10分)五、繪圖說明雙向等壓作用下圓形巷道周邊應(yīng)力分布的基本規(guī)律，并加以解釋。(15分)六、繪圖說明采煤工作面前方支承壓力分布的基本規(guī)律及其分區(qū)(10分)。七、試述近水平工作面推進(jìn)過程中礦山壓力顯現(xiàn)

3、的一般規(guī)律。（15分）八、試述影響工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素（15分）九、試述采區(qū)巷道常用的支護(hù)形式(15分)十、試述采區(qū)巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律(15分)。試題和答卷一起交回中國礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）二五年碩士生人學(xué)試題科目名稱:礦山壓力及其控制命題時間:2004年11月30日解釋下列概念（30分）1巖體;2、礦山壓力；3、巖石碎脹系數(shù);4、原巖應(yīng)力;5、增載系數(shù);6、周期來壓;7、沖擊礦壓;8、支架工作阻力;9、巖石的三軸(向)抗壓強(qiáng)度;10,裂隙帶。二、繪圖解釋巖石蠕變(10分)。三、運用莫爾庫侖強(qiáng)度曲線推導(dǎo)出以極限主應(yīng)力1和3表示的莫爾一庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則（15分）四、簡述格里菲斯強(qiáng)度理論

4、及適用條件(10分)五、繪圖說明雙向等壓作用下圓形巷道周邊應(yīng)力分布的基本規(guī)律，并加以解釋（15分）六、繪圖說明采煤工作面前方支承壓力分布的基本規(guī)律及其分區(qū)(10分)。七、試述放頂煤開采礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律(15分)八、試述影響工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素(15分)九、試述發(fā)全沖擊礦壓的三個基本準(zhǔn)則(15分)十、試述采區(qū)巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律（15分)中國礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）二六年碩士生人學(xué)試題科目名稱:礦山壓力及其控制命題時間:2005年12月6日一、解釋下列概念(30分)1、周期來壓2、支撐壓力3、巖石殘余碎脹系數(shù)4、巖體變形能5、關(guān)鍵層;6、初次來壓步距;7、沖擊礦壓8、支架初撐力9

5、、原巖應(yīng)力;10、巷道松動圈。二、繪圖解釋巖石蠕變曲線(10分)。三、運用莫爾一庫侖強(qiáng)度曲線推導(dǎo)出以極限主應(yīng)力1和3表示的莫爾一庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則(15分)。四、論述頂板壓力估算的常用方法(10分)五、繪圖說明雙向等壓作用下圓形巷道周邊應(yīng)力分布的基本規(guī)律，并加以解釋。(15分)六、繪圖說明無煤柱護(hù)巷的基本原理(10分)。七、放頂煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)的基本特征(15分)八、試述影響工作面礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素（15分)。九、試述采區(qū)巷道常用的支護(hù)形式（15分)。十、試述采區(qū)巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律（15分)。(試題和答卷一起交回).z 中國礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）二七年碩士生人學(xué)試題科目名稱:礦山壓力及

6、其控制命題時間:2006年11月25日一、解釋下列概念(30分) 1、巖體彈性變形能;2,礦山壓力;3、巖石碎脹系數(shù);4、原巖應(yīng)力;5、增載系數(shù);6、巖石蠕變;7、巖體龜裂系數(shù);8、支架工作阻力; 9、巖石的線彈性;10、莫爾一庫侖強(qiáng)度理論。二、繪圖解釋巖石應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)^程曲線(10分)。三、簡述巖體的基本特征(10分)四、繪圖說明雙向等壓作用下圓形巷道周邊應(yīng)力分布規(guī)律，并加以解釋。（15分)五、繪圖說明采煤工作面前方支承壓力分布的基本規(guī)律及其分區(qū)(15分)。六、試述近水平工作面推進(jìn)過程中礦山壓力顯現(xiàn)的一般規(guī)律(10分)。七、論述項板壓力估算的常用方法(15分)八、簡述采場支架與圍巖石相互作用

7、原理(15分)九、試述區(qū)段巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律(15分)。十、試述發(fā)生沖擊礦壓的機(jī)理與主要防治措施(15分)。中國礦業(yè)大學(xué)（北京）二八年碩士生人學(xué)試題科目名稱:礦山壓力及其控制命題時間:2007年11月25日一、解釋下列概念（30分) 1、礦山壓力;2、巖石的強(qiáng)度理論;3、RQD指標(biāo);4、巖體的變形能; 5、原巖應(yīng)力;6、直接頂;7、碎脹系數(shù);8、周期來壓; 9、充分采動;10、沖擊礦壓。二、論述巖體的基本特征有哪些(5分)三、繪圖說明結(jié)構(gòu)面對巖體的強(qiáng)度影響。(10分)四、假設(shè)巖體為各向同性均質(zhì)連續(xù)的彈性體，巖體的泊松比=0.2，試估算埋深500米處巖體的自重應(yīng)力大小。(5分)五、繪圖論

8、述雙向等壓條件下圓形巷道周邊的應(yīng)力分布規(guī)律。(10分)六、已知煤層開采厚度M=3m，直接頂?shù)乃槊浵禂?shù)為1 .5，求出垮落后能夠充填滿采空區(qū)所需的最小直接頂高度。(5分)中國礦業(yè)大學(xué)（北京）二九年碩士生人學(xué)試題科目名稱:礦山壓力及其控制命題時間:2008年11月25日中國礦業(yè)大學(xué)（北京）二一二年碩士生人學(xué)試題科目名稱:礦山壓力及其控制命題時間:2011年11月25日一、解釋下列概念(30分)1、巖體2、頂板破碎度3、巷道松動圍巖應(yīng)力4、巖石殘余碎脹系數(shù)5、增載系數(shù)6、巖石蠕變7、地表傾斜變形8、井田9、近水平煤壁10、長壁工作面二、在均質(zhì)巖體中開掘巷道，已知巖體的內(nèi)摩擦角=30度，內(nèi)聚力C=40

9、M Pa，由實測知道巷道圍巖所受平均鉛垂應(yīng)力1=200MPa，這種情況下，至少巷道邊幫提供多大側(cè)應(yīng)力3才能維持巷道邊幫平衡?（10分)三、試述原巖應(yīng)力概念，主要組成部分及分布基本特點。(5分)四、繪圖說明采煤工作面前方支承壓力分布的基本規(guī)律。(10分)五、繪圖論述雙向等壓條件下圓形巷道周邊的應(yīng)力分布規(guī)律(20分)六、試述采場礦山壓力估算的常用方法(10分)七、試述影響采場礦山壓力顯現(xiàn)的主要因素(10分)八、試述一般情況下采場的支架工作阻力為什么會小于上覆巖層的重力(5分)九、繪圖解釋支架工作阻力與頂板下沉量是一條近似的雙曲線關(guān)系的實際含義(10分)十、試述錨桿支護(hù)常用的支護(hù)理論及適用條件(15

10、分)十一、試述沖擊礦壓發(fā)生的機(jī)理與理論判據(jù)（15分)十二、概述放頂煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)的基本特征(10分)中國礦業(yè)大學(xué)（北京）二一三年碩士生人學(xué)試題科目名稱:礦山壓力及其控制命題時間:2012年11月20日一、解釋下列概念(30分) 1、巖體2、巖石的強(qiáng)度理論3、 RQD指標(biāo)4、巖體的變形能5、原巖應(yīng)力6、直接頂 7、碎脹系數(shù)8、周期來壓9、充分采動10、沖擊礦壓二、繪圖說明結(jié)構(gòu)面對巖體強(qiáng)度的影響(10分)三、假設(shè)巖體為各向同性均質(zhì)連續(xù)的彈性體，巖體的泊松比=0.2，試估算埋藏深度500米處巖體的自重應(yīng)力大小(10分)四、繪圖論述雙向等壓條件下圓形巷道的應(yīng)力分布規(guī)律(30分)五、己知煤層開采厚

11、度M=3米，直接頂碎脹系數(shù)Kp=1.5，求出垮落后能夠充填采空區(qū)所需的最小直接頂高度(10分)六、繪圖解釋巖石蠕變曲線，及其有何應(yīng)用（10分)七、試述采場礦山壓力估算的常用方法(20分)八、繪圖說明支架工作阻力與頂板下沉量的關(guān)系(10分)九、試述沖擊礦壓發(fā)生的機(jī)理與理論判據(jù)(20分) 2003年真題答案一、1.礦山壓力:由于礦山開采活動的影響，在巷酮周圍巖體中形成的和作用在支護(hù)物上的力定義為礦山壓力。2.支承壓力:巖體內(nèi)開挖巷道后，巷道圍巖必然出現(xiàn)應(yīng)力重新分布，一般將巷道兩側(cè)改變后的切向應(yīng)力增高部分稱為支承壓力。3.巖石碎脹系數(shù):巖石破碎后處于松散狀態(tài)下的體積與巖石破碎前處于整體狀態(tài)下的體積之

12、比。4.頂板:賦存在煤層之上的巖層，稱為頂板，也稱為上覆巖層。5.增載系數(shù):支架來壓時的工作阻力與平時工作阻力之比。6.初次來壓步距:由開切眼到初次來壓時工作面推進(jìn)的距離稱為老頂?shù)某醮蝸韷翰骄唷?、沖擊礦壓:指聚積在礦井巷道和采場周圍巖體中的能量突然釋放，在井巷中發(fā)生爆炸性事故，產(chǎn)生的動力將煤巖拋向巷道，同時發(fā)生強(qiáng)烈聲響，造成煤巖體振動和破壞，支架與設(shè)備損壞人員傷亡，部分巷道垮落破壞等的動力現(xiàn)象。8.支架初撐力:支架支設(shè)時，將活柱升起，拖住頂梁，利用升柱工具和鎖緊裝置使支柱對頂板產(chǎn)生一個主動力。這個最初形成的主動力稱為支柱的初撐力。對于液壓支架，即是泵壓所形成的支柱對頂板的撐力。9.原巖應(yīng)力:

13、存在于地層中未受工程擾動的天然應(yīng)力稱為原巖應(yīng)力，包括自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力。10.冒落帶:破斷后的巖塊呈不規(guī)則垮落，排列也極不整體，松散系數(shù)比較大，此區(qū)域與所開采的煤層毗連，多數(shù)情況下由直接頂巖層冒落形成。二:答:（P16圖1-9 )巖石單軸受壓條件下的全程應(yīng)力應(yīng)變曲線可劃分為5個階段:0-A段，原始空隙壓密階段，巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上彎形。此階段變形模量較小且不是一個常數(shù)，相應(yīng)的A點為壓密極限。 A-B段，線彈性階段，巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線呈直線形，相應(yīng)的B點的應(yīng)力值為彈性極限。 B-C段，彈塑性過渡階段，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線從B點開始偏離直線，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到0.6 max時，巖石開始有微破裂不斷產(chǎn)生，巖石的

14、體積由壓縮轉(zhuǎn)向膨脹。對應(yīng)于曲線上的C點的應(yīng)力稱為屈服極限。 C-D段，塑性階段，當(dāng)應(yīng)力超過屈服應(yīng)力后接近0.95 max時，巖石破裂速度加快，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線繼續(xù)向右上方延伸，巖石的體積膨脹速度加快，變形也隨應(yīng)力增大而迅速增長，直至D點破壞。相應(yīng)于D點的應(yīng)力值稱之為巖石的強(qiáng)度極限。 D點以后為破壞階段，又稱為后破壞階段。這段峰后曲線說明，巖石達(dá)到強(qiáng)度極限后，破壞的發(fā)展要經(jīng)歷一個過程，最終達(dá)到完全破壞。后破壞階段的巖石仍有一定的承載能力，只是保持一較小值，相應(yīng)于曲線上E點對應(yīng)的應(yīng)力值稱為殘余強(qiáng)度。D點后的峰后區(qū)表現(xiàn)出應(yīng)變軟化特性。三:答:（P25圖1-22 )寫出莫爾應(yīng)力圓方程:一(1+3)

15、/22+2=( 1- 3)/22 最大主應(yīng)力1與外法線成角的斜切面上法向應(yīng)力和剪應(yīng)力 用斜直線強(qiáng)度曲線推導(dǎo)出其強(qiáng)度準(zhǔn)則的表達(dá)式:=C+tan 由圖知，00，=C*cot AB=1 / 2 (1- 3) ， OA=1 / 2 ( 1+ 3 ) 對于直角0 AB，有sin =AB/0 A=1/2(1- 3) C*cot +1/2(1+3)， cos =(1-sin2)解之得，1=2C (1+sin )/(1-sin )+3* (1+sin )/( 1-sin )。四:答:(1)概括來說，天然巖體與實驗室內(nèi)制作的巖石試件有顯著不同。巖體賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中，地應(yīng)力、地下水、地溫等因素對其物理力學(xué)性質(zhì)

16、有很大影響;而巖石試件己完全脫離了原有的地質(zhì)環(huán)境。巖體在自然狀態(tài)下經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)作用過程，其中存在著各種地質(zhì)構(gòu)造和弱面。一定數(shù)量的巖石組成巖體，且?guī)r體無特定的自然邊界。(2)從力學(xué)角度來看，巖體與巖石有許多區(qū)別，其中較為明顯的基本特征有:巖體的非均質(zhì)性。由多種巖石組成的巖體，因其結(jié)構(gòu)面方向、分布、密度以及在自然條件下組成巖體的物質(zhì)成分和組合狀況經(jīng)常變化，所以認(rèn)為巖體是非均質(zhì)的。巖體的各向異性。因巖體中結(jié)構(gòu)面的分布往往有一定的方向，隨受力巖體的結(jié)構(gòu)面趨向不同，其力學(xué)性質(zhì)也不同。巖體的非連續(xù)性。由于巖體被各種結(jié)構(gòu)面所切割，因此從總體上說巖體屬于非連續(xù)介質(zhì)，而巖塊則可作為連續(xù)介質(zhì)。五:答;(見附圖

17、1)(1)彈性變形區(qū)及應(yīng)力分布 巷道開掘后，原巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中，如果圍巖應(yīng)力小于巖體強(qiáng)度，則巷道距中軸線距離為r的任一點的應(yīng)力為:r= 1 (1-r21 / r2) t= 1 (1+ r21 / r2 )(其中r1為巷道半徑，1由自重應(yīng)力引起，且1=h 應(yīng)力分布如圖所示，且有以下特點: 巷道周圍巖體全部處于壓縮狀態(tài) 應(yīng)力大小與彈性常數(shù)E、u無關(guān) t與r分布與角度無關(guān)，皆為主應(yīng)力，即切向和徑向平面均為主平面 巷道周邊的切向應(yīng)力為最大應(yīng)力，其最大應(yīng)力集中系數(shù)k=2，且與巷道半徑大小無關(guān) 其它各點的應(yīng)力大小則與孔徑有關(guān) 巷道周圍任意點的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力之和為常數(shù)，且等于21

18、(2)塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布 如果圍巖應(yīng)力大于巖體強(qiáng)度，巷道圍巖產(chǎn)生塑性變形，并形成塑性變形區(qū)，即形成塑形圈，徑向應(yīng)力r與彈性條件下一致，但切向應(yīng)力由塑性變形而使其在巷道邊緣不為0，并在巷道邊緣到塑形圈是逐漸增大的，過了塑形圈規(guī)律與彈性條件下一致，其應(yīng)力分布如圖所示。六:答:（p60圖2-25)按切向應(yīng)力大小可分為:A:減壓區(qū):比原巖應(yīng)力小得壓力區(qū)B:增壓區(qū):比原巖應(yīng)力高的應(yīng)力區(qū)即通常所說的支撐壓力區(qū)C:穩(wěn)壓區(qū):處于穩(wěn)壓狀態(tài)的原巖應(yīng)力區(qū)按煤體性質(zhì)可分為:D:極限平衡區(qū)E：彈性區(qū)七:答:首先開切眼，隨著工作面的推進(jìn)，直接頂冒落，工作面再推進(jìn)，直接頂大面積冒落，老頂產(chǎn)生裂隙，并形成三鉸拱式平衡，工作

19、面再推進(jìn)，老頂平衡失穩(wěn)，老頂垮落，對工作面形成沖擊，這次沖擊叫初次來壓，此時工作面的推進(jìn)距離就是初次垮落步距。 初次來壓后，工作面再推進(jìn)，老頂又形成三鉸拱式平衡，再推進(jìn)三鉸拱式平衡失穩(wěn)，老頂垮落，周而復(fù)始，老頂由穩(wěn)定一失穩(wěn)一穩(wěn)定一失穩(wěn)的過程就形成了周期來壓，兩次來壓之間，工作面推進(jìn)的距離叫周期來壓步距。八:答:煤層采高及回采工作面控頂距 在一定的地質(zhì)條件下，回采工作面頂板下沉量與采高及控頂距成正比。采高越大，采出的空間越大，必然導(dǎo)致采場上覆巖層破壞越嚴(yán)重，從而礦山壓力顯現(xiàn)也越嚴(yán)重。采高越低，頂板活動越緩和，煤壁也較為穩(wěn)定?？仨斁嘣酱螅V山壓力顯現(xiàn)也越嚴(yán)重。 工作面推進(jìn)速度工作面推進(jìn)速度越慢，礦

20、山壓力顯現(xiàn)越嚴(yán)重。在工作面推進(jìn)速度較慢的情況下，加快工作面的推進(jìn)速度可以減少頂板下沉量，改善頂板狀況，但當(dāng)工作面的推進(jìn)速度提高到一定程度以后，頂板下沉量的變化將逐漸減小。因此用加快工作面推進(jìn)速度的辦法減少頂板下沉量是有一定限度的。 開采深度隨著開采深度的增加，一部分礦山壓力顯現(xiàn)增大，如煤壁上的支承壓力增大，沖擊地壓，煤壁片幫及底鼓等現(xiàn)象加劇。但對回采工作面頂板下沉量及支架上所承受的載荷并沒有顯現(xiàn)的影響，這是因為回采工作面空間總是在上覆巖層大結(jié)構(gòu)的保護(hù)之下的結(jié)果。 煤層的傾角由煤層傾角的變化，頂板巖層重量在垂直于巖層層面的分力也發(fā)生變化。煤層的傾角增大，垂直層面的分力減小，因而頂板壓力減小，頂板

21、的下沉量也減小。但煤層傾角的增大會使采空區(qū)內(nèi)的冒落研石傾斜向下滑動，因而會引起上覆巖層移動規(guī)律的變化。分層開采開采第一分層時，礦山壓力顯現(xiàn)與開采單一煤層時基本相同。開采下部分層時，工作面頂板為已冒落的破碎巖石，因而導(dǎo)致老頂來壓步距減小，來壓強(qiáng)度減弱;支架受載荷減小;頂板下沉量增大，頂板破碎且難于管理等現(xiàn)象。九:答:采取巷道常用的支護(hù)形式主要有:巷道內(nèi)基本支護(hù)，巷道內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)，巷旁支護(hù)，采區(qū)巷道加固和采區(qū)巷道聯(lián)合支護(hù)。其中，巷內(nèi)基本支護(hù):1.木材支架2.金屬支架3.錨桿 巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù):1.永久性加強(qiáng)支護(hù)，即在巷道內(nèi)安設(shè)支架以后不再拆除2.臨時性加強(qiáng)支護(hù)，一般采用易于拆裝和能及時承載的單體液壓支柱

22、或金屬摩擦支柱。 巷旁支護(hù):根據(jù)巷旁支護(hù)的力學(xué)特性和支護(hù)帶的寬度，可以將巷旁支護(hù)分為如下幾種:1.矸石帶2.木垛3.密集支護(hù)4.人工砌垛5.剛性澆注帶 采區(qū)巷道加固:1.錨桿，錨索技術(shù)的應(yīng)用2.注漿加固 采區(qū)巷道聯(lián)合支護(hù):指巷道同一地段內(nèi)采用兩種以上不同結(jié)構(gòu)的支護(hù)形式。如“錨桿+棚子”聯(lián)合支護(hù)、“錨桿十棚子+巷旁支護(hù)”等。十:答:(1)對水平工作面如圖所示， 巷道掘進(jìn)階段。煤體內(nèi)開掘巷道后，巷道圍巖出現(xiàn)應(yīng)力集中，在形成塑性區(qū)的過程中，圍巖向巷道空間顯著位移，但隨著巷道掘出時間的延長，圍巖變形速度逐漸衰減，趨向緩和。所以該階段礦山壓力顯現(xiàn)弱，顯現(xiàn)時間短。掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段。此階段采動對其無影響，而

23、且煤巖變形移動主要是由于本身的流變性所致，因此本階段礦山壓力顯現(xiàn)基本上是平衡的。采動影響階段。巷道受上區(qū)段工作面的回采影響后，在回采引起的超前移動支承壓力作用下，巷道圍巖應(yīng)力再次重新分布，頂?shù)装逡平吭龃?，礦壓顯現(xiàn)非常強(qiáng)烈。在工作面后方附近由于巷道上方和采空區(qū)一側(cè)頂板彎曲下沉和顯著運動使得支承壓力和巷道圍巖變形速度都達(dá)到最大值。遠(yuǎn)離工作面后方，變形速度減弱。采動影響穩(wěn)定階段?；夭梢鸬膽?yīng)力重新分布趨向穩(wěn)定后，巷道圍巖的變形速度降低，但仍高于掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段的變形速度，圍巖變形按流變規(guī)律緩慢增長。二次采動影響階段。巷道本段回采工作面的回采影響時，由于上區(qū)段殘余支承壓力，本區(qū)段工作面超前支承壓力相

24、互疊加，巷道圍巖應(yīng)力急劇增高，引起圍巖應(yīng)力重新分布，塑性區(qū)擴(kuò)大，應(yīng)力的反復(fù)擾動，使圍巖變形比受上一次采動影響更加劇烈。 2005年真題答案一:1.巖體:地質(zhì)體的一部分，并且是由處于一定地質(zhì)環(huán)境中的各種巖性和結(jié)構(gòu)特征的巖石組成的集合體，也可以看成是由結(jié)構(gòu)面所包圍的結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面共同組成的。2.礦山壓力:由于礦山開采活動的影響，在巷銅周圍巖體中形成的和作用在支護(hù)物上的力定義為礦山壓力。3.巖石碎脹系數(shù):巖石破碎后處于松散狀態(tài)下的體積與巖石破碎前處于整體狀態(tài)下的體積之比。4.原巖應(yīng)力:存在于地層中未受工程擾動的天然應(yīng)力稱為原巖應(yīng)力，包括自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力。5.增載系數(shù):支架來壓時的工作阻力與平時工作

25、阻力之比。6.周期來壓:在老頂初次來壓以后，工作面繼續(xù)推進(jìn)，由于裂隙帶巖層周期性失穩(wěn)而引起的頂板來壓現(xiàn)象稱之為工作面頂板的周期來壓。7.沖擊礦壓:指聚積在礦井巷道和采場周圍巖體中的能量突然釋放，在井巷中發(fā)生爆炸性事故，產(chǎn)生的動力將煤巖拋向巷道，同時發(fā)生強(qiáng)烈聲響，造成煤巖體振動和破壞，支架與設(shè)備損壞人員傷亡，部分巷道垮落破壞等的動力現(xiàn)象。8.支架的工作阻力:支架受頂板壓力作用而反映出來的力稱為支架的阻力，又稱為工作阻力。9.巖石的三向抗壓強(qiáng)度:巖石試件在三軸應(yīng)力作用下所能抵抗的最大軸向應(yīng)力。10.裂隙帶:巖層破壞后，巖塊仍能排列整齊的區(qū)域即為裂縫帶。位于冒落帶之上，由于排列比較整齊，因此碎脹系數(shù)

26、較小。二:答:(P18圖1-12)巖石的蠕變曲線如圖所示，它可以劃分為: O-A段:瞬時變形階段。在加載瞬間，試件立即產(chǎn)生一個瞬時彈性變形，此段所經(jīng)時間極短，可以認(rèn)為與時間無關(guān)。 A-B段;第一階段蠕變(又稱初始蠕變、過渡蠕變，阻尼蠕變)。此段應(yīng)變不斷增加，但增長速率卻隨時間降低，曲線呈下凹形。 B-C段:第二階段蠕變(又稱等速蠕變或定長蠕變)此段時間延續(xù)最長，應(yīng)變隨時間呈近似等速增長。 C-D段:第三階段蠕變(又稱加速蠕變)。當(dāng)應(yīng)變達(dá)到C點以后加速增長，曲線呈上凹形，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到某個數(shù)值D點時試件破壞。三: 寫出莫爾應(yīng)力圓方程:一(1+3) /22+2=( 1- 3)/22 最大主應(yīng)力1與外法

27、線成角的斜切面上法向應(yīng)力和剪應(yīng)力 用斜直線強(qiáng)度曲線推導(dǎo)出其強(qiáng)度準(zhǔn)則的表達(dá)式:=C+tan 由圖知，00，=C*cot AB=1 / 2 (1- 3) ， OA=1 / 2 ( 1+ 3 ) 對于直角0 AB，有sin =AB/0 A=1/2(1- 3) C*cot +1/2(1+3)， cos =(1-sin2)解之得，1=2C (1+sin )/(1-sin )+3* (1+sin )/( 1-sin )。四:答:格里菲斯強(qiáng)度理論認(rèn)為，任何材料內(nèi)部存在著各種細(xì)微的裂縫，當(dāng)材料處于一定的應(yīng)力狀態(tài)時，在這些裂縫的端部便會產(chǎn)生應(yīng)力集中，如果主應(yīng)力為壓應(yīng)力，在裂隙端部就產(chǎn)生幾倍于主應(yīng)力的拉應(yīng)力;如果

28、主應(yīng)力為壓應(yīng)力，在裂隙端部也產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)裂隙周圍拉應(yīng)力超過巖石的抗拉強(qiáng)度時，就會由于裂縫的擴(kuò)展而造成巖石的破壞。格里菲斯強(qiáng)度理論實質(zhì)是脆性拉斷破壞理論，它不僅能解釋巖石脆性破壞現(xiàn)象，還能解釋許多材料在遠(yuǎn)低于其強(qiáng)度極限時就能發(fā)生破壞的原因。五: (見附圖1)(1)彈性變形區(qū)及應(yīng)力分布 巷道開掘后，原巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中，如果圍巖應(yīng)力小于巖體強(qiáng)度，則巷道距中軸線距離為r的任一點的應(yīng)力為:r= 1 (1-r21 / r2) t= 1 (1+ r21 / r2 )(其中r1為巷道半徑，1由自重應(yīng)力引起，且1=h 應(yīng)力分布如圖所示，且有以下特點: 巷道周圍巖體全部處于壓縮狀態(tài) 應(yīng)力大

29、小與彈性常數(shù)E、u無關(guān) t與r分布與角度無關(guān)，皆為主應(yīng)力，即切向和徑向平面均為主平面 巷道周邊的切向應(yīng)力為最大應(yīng)力，其最大應(yīng)力集中系數(shù)k=2，且與巷道半徑大小無關(guān) 其它各點的應(yīng)力大小則與孔徑有關(guān) 巷道周圍任意點的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力之和為常數(shù)，且等于21 (2)塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布 如果圍巖應(yīng)力大于巖體強(qiáng)度，巷道圍巖產(chǎn)生塑性變形，并形成塑性變形區(qū)，即形成塑形圈，徑向應(yīng)力r與彈性條件下一致，但切向應(yīng)力由塑性變形而使其在巷道邊緣不為0，并在巷道邊緣到塑形圈是逐漸增大的，過了塑形圈規(guī)律與彈性條件下一致，其應(yīng)力分布如圖所示。六:答:(P60圖2-25 )按切向應(yīng)力大小可分為: A:減壓區(qū):比原巖應(yīng)力小得

30、壓力區(qū) B:增壓區(qū):比原巖應(yīng)力高的應(yīng)力區(qū)即通常所說的支撐壓力區(qū) C:穩(wěn)壓區(qū):處于穩(wěn)壓狀態(tài)的原巖應(yīng)力區(qū) 按煤體性質(zhì)可分為: D:極限平衡區(qū)E:彈性區(qū)七:答:放頂煤工作面具有單一煤層采面的一般礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，如初次來壓、周期來壓，其自身又具有新的特色。支承壓力分布范圍大。與單一煤層開采相比，在頂板以及煤層條件、力學(xué)性質(zhì)相同情況下，綜放開采的支承壓力分布范圍大，峰值點前移。而支承壓力集中系數(shù)沒有顯著變化。工作面支架載荷不大。工作面支架的受載并不因采高加大而增加，僅和煤的強(qiáng)度有關(guān)，煤的強(qiáng)度越大，頂煤的完整性越好，支架載荷稍大。另外，放頂煤工作面仍有周期來壓現(xiàn)象，但不明顯，初次來壓強(qiáng)度也不大。容易產(chǎn)生端部

31、冒頂。這是由于頂煤容易破碎，放頂煤工作面推進(jìn)速度較慢所致。所以放頂煤工作面的煤壁及端面頂板的維護(hù)特別重要。放頂煤工作面，端頭壓力和工作面兩端平巷壓力不大。由于是一次采全厚，所以回采巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律較分層多次開采緩和。支架前柱工作阻力大于后柱工作阻力。同時，支架受冒落煤研沖擊造成的動載荷影響明顯。下分層綜放開采時的礦壓顯現(xiàn)程度有所減弱。八:答:煤層采高及回采工作面控頂距 在一定的地質(zhì)條件下，回采工作面頂板下沉量與采高及控頂距成正比。采高越大，采出的空間越大，必然導(dǎo)致采場上覆巖層破壞越嚴(yán)重，從而礦山壓力顯現(xiàn)也越嚴(yán)重，采高越低，頂板活動越緩和，煤壁也較為穩(wěn)定?？仨斁嘣酱螅V山壓力顯現(xiàn)也越嚴(yán)重。 工

32、作面推進(jìn)速度工作面推進(jìn)速度越慢，礦山壓力顯現(xiàn)越嚴(yán)重。在工作面推進(jìn)速度較慢的情況下，加快工作面的推進(jìn)速度可以減少頂板下沉量，改善頂板狀況，但當(dāng)工作面的推進(jìn)速度提高到一定程度以后，頂板下沉量的變化將逐漸減小。因此用加快工作面推進(jìn)速度的辦法減少頂板下沉量是有一定限度的。 開采深度隨著開采深度的增加，一部分礦山壓力顯現(xiàn)增大，如煤壁上的支承壓力增大，沖擊地壓，煤壁片幫及底鼓等現(xiàn)象加劇。但對回采工作面頂板下沉量及支架上所承受的載荷并沒有顯現(xiàn)的影響，這是因為回采工作面空間總是在上覆巖層大結(jié)構(gòu)的保護(hù)之下的結(jié)果。 煤層的傾角由煤層傾角的變化，頂板巖層重量在垂直于巖層層面的分力也發(fā)生變化。煤層的傾角增大，垂直層面

33、的分力減小，因而頂板壓力減小，頂板的下沉量也減小。但煤層傾角的增大會使采空區(qū)內(nèi)的冒落研石傾斜向下滑動，因而會引起上覆巖層移動規(guī)律的變化。分層開采開采第一分層時，礦山壓力顯現(xiàn)與開采單一煤層時基本相同。開采下部分層時，工作面頂板為己冒落的破碎巖石，因而導(dǎo)致老頂來壓步距減小，來壓強(qiáng)度減弱;支架受載荷減小;頂板下沉量增大，頂板破碎且難于管理等現(xiàn)象。九:答:目前對沖擊礦壓機(jī)理的認(rèn)識可主要概括為:強(qiáng)度理論，能量理論和沖擊傾向理論。強(qiáng)度理論:該理論認(rèn)為巖體破壞的原因和規(guī)律，實際上是強(qiáng)度問題，即材料受載后，超過其強(qiáng)度極限時，必然要發(fā)生破壞。 強(qiáng)度準(zhǔn)則:i/R1(其中為i各種應(yīng)力總和;R為煤體與圍巖系統(tǒng)強(qiáng)度)能

34、量理論:礦體與圍巖系統(tǒng)的力學(xué)平衡狀態(tài)破壞后所釋放的能量大于消耗能量時，就會發(fā)生沖擊礦壓。 能量準(zhǔn)則:(dUe/dt)+(dUs/dt)/(dUp/dt)1(dUe/dt, dUs/dt分別表示圍巖系統(tǒng)、煤體內(nèi)的能量釋放速度;,分別為能量釋放的有效系數(shù))沖擊傾向理論:煤巖介質(zhì)實際的沖擊傾向度大于規(guī)定的極限值就會發(fā)生沖擊礦壓。 沖擊準(zhǔn)則:K/K* 1(K為煤巖的沖擊傾向度指標(biāo);k*為實驗室所確定的沖擊傾向度界限值)。十:答:(1)對水平工作面如圖所示， 巷道掘進(jìn)階段。煤體內(nèi)開掘巷道后，巷道圍巖出現(xiàn)應(yīng)力集中，在形成塑性區(qū)的過程中，圍巖向巷道空間顯著位移，但隨著巷道掘出時間的延長，圍巖變形速度逐漸衰減

35、，趨向緩和。所以該階段礦山壓力顯現(xiàn)弱，顯現(xiàn)時間短。掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段。此階段采動對其無影響，而且煤巖變形移動主要是由于本身的流變性所致，因此本階段礦山壓力顯現(xiàn)基本上是平衡的。采動影響階段。巷道受上區(qū)段工作面的回采影響后，在回采引起的超前移動支承壓力作用下，巷道圍巖應(yīng)力再次重新分布，頂?shù)装逡平吭龃螅V壓顯現(xiàn)非常強(qiáng)烈。在工作面后方附近由于巷道上方和采空區(qū)一側(cè)頂板彎曲下沉和顯著運動使得支承壓力和巷道圍巖變形速度都達(dá)到最大值。遠(yuǎn)離工作面后方，變形速度減弱。采動影響穩(wěn)定階段?；夭梢鸬膽?yīng)力重新分布趨向穩(wěn)定后，巷道圍巖的變形速度降低，但仍高于掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段的變形速度，圍巖變形按流變規(guī)律緩慢增長。二次采動

36、影響階段。巷道本段回采工作面的回采影響時，由于上區(qū)段殘余支承壓力，本區(qū)段工作面超前支承壓力相互疊加，巷道圍巖應(yīng)力急劇增高，引起圍巖應(yīng)力重新分布，塑性區(qū)擴(kuò)大，應(yīng)力的反復(fù)擾動，使圍巖變形比受上一次采動影響更加劇烈。 2006年答案 一:1.周期來壓:(P37)是鉆孔中直接獲取的巖心總長度L，扣除破碎巖心和軟弱夾泥的長度后長度，與鉆孔總進(jìn)尺H之比2.支承壓力:巖體內(nèi)開挖巷道后，巷道圍巖必然出現(xiàn)應(yīng)力重新分布，一般將巷道兩側(cè)改變后的切向應(yīng)力增高部分稱為支承壓力。3.巖石殘余碎脹系數(shù):巖石破碎后，在其自重和外加載荷的作用下逐漸壓實，體積隨之減小，碎脹系數(shù)比初始破碎時相應(yīng)的變小，這種壓實后的體積與破碎前原始

37、體積之比稱為巖石的殘余碎脹系數(shù)。4.巖體變形能:巖體受外力作用而產(chǎn)生彈性變形時，在巖體內(nèi)部所儲存的能量，稱為巖體的彈性變形能。5，關(guān)鍵層:對采場上覆巖層局部或者直至地表的全部巖層活動起控制作用的巖層稱為關(guān)鍵層。6.初次來壓步距:由開切眼到初次來壓時工作面推進(jìn)的距離稱為老頂?shù)某醮蝸韷翰骄唷?.沖擊礦壓:指聚積在礦井巷道和采場周圍巖體中的能量突然釋放，在井巷中發(fā)生爆炸性事故，產(chǎn)生的動力將煤巖拋向巷道，同時發(fā)生強(qiáng)烈聲響，造成煤巖體振動和破壞，支架與設(shè)備損壞人員傷亡，部分巷道垮落破壞等的動力現(xiàn)象。8.支架初撐力:支架支設(shè)時，將活柱升起，拖住頂梁，利用升柱工具和鎖緊裝置使支柱對頂板產(chǎn)生一個主動力。這個最

38、初形成的主動力稱為蜘蛛的初撐力。對于液壓支架，即是泵壓所形成的支柱對頂板的撐力。9.原巖應(yīng)力:存在于地層中未受工程擾動的天然應(yīng)力稱為原巖應(yīng)力，包括自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力。10.巷道松動圈:井巷開挖后，巷道周圍巖石產(chǎn)生裂隙，并逐漸被破壞，出現(xiàn)塑性變形，形成非彈性變形區(qū)，也稱為巷道松動變形區(qū)。二:答:(P18圖1-12)巖石的蠕變曲線如圖所示，它可以劃分為: O-A段:瞬時變形階段。在加載瞬間，試件立即產(chǎn)生一個瞬時彈性變形，此段所經(jīng)時間極短，可以認(rèn)為與時間無關(guān)。 A-B段;第一階段蠕變(又稱初始蠕變、過渡蠕變，阻尼蠕變)。此段應(yīng)變不斷增加，但增長速率卻隨時間降低，曲線呈下凹形。 B-C段:第二階段蠕變

39、(又稱等速蠕變或定長蠕變)此段時間延續(xù)最長，應(yīng)變隨時間呈近似等速增長。 C-D段:第三階段蠕變(又稱加速蠕變)。當(dāng)應(yīng)變達(dá)到C點以后加速增長，曲線呈上凹形，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到某個數(shù)值D點時試件破壞。三:答: 寫出莫爾應(yīng)力圓方程:一(1+3) /22+2=( 1- 3)/22 最大主應(yīng)力1與外法線成角的斜切面上法向應(yīng)力和剪應(yīng)力 用斜直線強(qiáng)度曲線推導(dǎo)出其強(qiáng)度準(zhǔn)則的表達(dá)式:=C+tan 由圖知，00，=C*cot AB=1 / 2 (1- 3) ， OA=1 / 2 ( 1+ 3 ) 對于直角0 AB，有sin =AB/0 A=1/2(1- 3) C*cot +1/2(1+3)， cos =(1-sin2)解

40、之得，1=2C (1+sin )/(1-sin )+3* (1+sin )/( 1-sin )。四:答: 1.經(jīng)驗估算法(1)直接頂載荷Q1 Q1= hL1,( h為直接頂厚;L1為懸頂距;為體積力) 懸頂距等于控頂距L，則Q1= hL，其載荷為q1= hL (2)老頂載荷Q2 以直接頂載荷的倍數(shù)估計老頂載荷 P=q1+q2=n h ( n為增載系數(shù)，取2) h= M/（K-1) (M為采高，k為碎脹系數(shù)取1.251.5 )，故P=2 M/ (K-1)=(48) M，周期來壓時頂板作用在支架上的載荷相當(dāng)于采高48倍的巖柱重量。 2.從老頂形成的平衡關(guān)系估算 此估算法認(rèn)為直接頂?shù)妮d荷應(yīng)由支架全部

41、承受，而老頂巖層由于能形成結(jié)構(gòu)，因此支架所承受的載荷僅是當(dāng)老頂巖層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時所形成的。(1)從老頂結(jié)構(gòu)的滑落失穩(wěn)估算頂板壓力 控制頂板滑落失穩(wěn)時，產(chǎn)生的力，即老頂對工作面支架的作用力， F=R。T(tan(一)(R。一老頂巖塊在煤壁前的剪力;T一老頂破裂巖塊之間的水平推力; ,一巖塊間的破斷角和內(nèi)摩擦角)(2)由老頂破斷巖塊結(jié)構(gòu)的變形失穩(wěn)估算頂板壓力 根據(jù)支架與工作阻力和頂板下沉量的關(guān)系，有人認(rèn)為支架工作阻力和頂板 下沉量的乘積為一個常數(shù)，為此，老頂對支架的作用載荷P=ko.(ho/hi)（h。一實測回采工作面頂板下沉量; hi一要求控制的回采工作面頂板下沉量;)k。=(Me. e.Le)/(

42、Kt.L) (Me一老頂巖梁厚度;e一老頂巖層體積力;Le一老頂巖梁跨度，L一控頂距;Kt一支架承擔(dān)巖梁重量的系數(shù)。) 3.威爾遜估算法 只考慮直接頂?shù)男螤钆c載荷，引出由于支架與圍巖相互平衡時產(chǎn)生的附加力概念，直接頂形狀由垮落角決定，因為直接頂形狀不同，頂板壓力為 Ql作用點就發(fā)生變化，(a)作用于前方，(b)于后方，整個支架可視為一個反作用力P。由于P ,Q1位置上的差異形成了Q3，關(guān)系為P=Q1+Q3, P. Lp=Q1.L1+Q3.L3五、(見附圖1)(1)彈性變形區(qū)及應(yīng)力分布 巷道開掘后，原巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中，如果圍巖應(yīng)力小于巖體強(qiáng)度，則巷道距中軸線距離為r的任一點

43、的應(yīng)力為:r= 1 (1-r21 / r2) t= 1 (1+ r21 / r2 )(其中r1為巷道半徑，1由自重應(yīng)力引起，且1=h 應(yīng)力分布如圖所示，且有以下特點: 巷道周圍巖體全部處于壓縮狀態(tài) 應(yīng)力大小與彈性常數(shù)E、u無關(guān) t與r分布與角度無關(guān)，皆為主應(yīng)力，即切向和徑向平面均為主平面 巷道周邊的切向應(yīng)力為最大應(yīng)力，其最大應(yīng)力集中系數(shù)k=2，且與巷道半徑大小無關(guān) 其它各點的應(yīng)力大小則與孔徑有關(guān) 巷道周圍任意點的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力之和為常數(shù)，且等于21 (2)塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布 如果圍巖應(yīng)力大于巖體強(qiáng)度，巷道圍巖產(chǎn)生塑性變形，并形成塑性變形區(qū)，即形成塑形圈，徑向應(yīng)力r與彈性條件下一致，但切向

44、應(yīng)力由塑性變形而使其在巷道邊緣不為0，并在巷道邊緣到塑形圈是逐漸增大的，過了塑形圈規(guī)律與彈性條件下一致，其應(yīng)力分布如圖所示。六:答:根據(jù)支承壓力沿煤層傾斜的顯現(xiàn)規(guī)律(如圖)，知與采空區(qū)相鄰的煤體邊緣存在一個應(yīng)力原巖應(yīng)力低的卸載帶，當(dāng)回采工作面采過相當(dāng)長時間以后，這個卸載帶仍能較穩(wěn)定地長期保持。卸載區(qū)載荷小，且為了避免支承壓力的作用，對巷道進(jìn)行無煤柱護(hù)巷，就是把巷道布置在卸載區(qū)，在這個地區(qū)掘進(jìn)和維護(hù)巷道，可減小頂板對巷道的壓力，達(dá)到容易支護(hù)的目的，主要無煤柱護(hù)巷的形式是沿空掘巷和沿空留巷兩種。七:答:放頂煤工作面具有單一煤層采面的一般礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，如初次來壓、周期來壓，其自身又具有新的特色。支承

45、壓力分布范圍大。與單一煤層開采相比，在頂板以及煤層條件、力學(xué)性質(zhì)相同情況下，綜放開采的支承壓力分布范圍大，峰值點前移。而支承壓力集中系數(shù)沒有顯著變化。工作面支架載荷不大。工作面支架的受載并不因采高加大而增加，僅和煤的強(qiáng)度有關(guān)，煤的強(qiáng)度越大，頂煤的完整性越好，支架載荷稍大。另外，放頂煤工作面仍有周期來壓現(xiàn)象，但不明顯，初次來壓強(qiáng)度也不大。容易產(chǎn)生端部冒頂。這是由于項煤容易破碎，放頂煤工作面推進(jìn)速度較慢所致。所以放頂煤工作面的煤壁及端面頂板的維護(hù)特別重要。放頂煤工作面，端頭壓力和工作面兩端平巷壓力不大。由于是一次采全厚，所以回采巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律較分層多次開采緩和。支架前柱工作阻力大于后柱工作阻力

46、。同時，支架受冒落煤研沖擊造成的動載荷影響明顯。下分層綜放開采時的礦壓顯現(xiàn)程度有所減弱。八:答:煤層采高及回采工作面控頂距 在一定的地質(zhì)條件下，回采工作面頂板下沉量與采高及控頂距成正比。采高越大，采出的空間越大，必然導(dǎo)致采場上覆巖層破壞越嚴(yán)重，從而礦山壓力顯現(xiàn)也越嚴(yán)重:采高越低，頂板活動越緩和，煤壁也較為穩(wěn)定?？仨斁嘣酱?，礦山壓力顯現(xiàn)也越嚴(yán)重。 工作面推進(jìn)速度工作面推進(jìn)速度越慢，礦山壓力顯現(xiàn)越嚴(yán)重。在工作面推進(jìn)速度較慢的情況下，加快工作面的推進(jìn)速度可以減少頂板下沉量，改善頂板狀況，但當(dāng)工作面的推進(jìn)速度提高到一定程度以后，頂板下沉量的變化將逐漸減小。因此用加快工作面推進(jìn)速度的辦法減少頂板下沉量是

47、有一定限度的。 開采深度隨著開采深度的增加，一部分礦山壓力顯現(xiàn)增大，如煤壁上的支承壓力增大，沖擊地壓，煤壁片幫及底鼓等現(xiàn)象加劇。但對回采工作面頂板下沉量及支架上所承受的載荷并沒有顯現(xiàn)的影響，這是因為回采工作面空間總是在上覆巖層大結(jié)構(gòu)的保護(hù)之下的結(jié)果。 煤層的傾角由煤層傾角的變化，頂板巖層重量在垂直于巖層層面的分力也發(fā)生變化。煤層的傾角增大，垂直層面的分力減小，因而頂板壓力減小，頂板的下沉量也減小。但煤層傾角的增大會使采空區(qū)內(nèi)的冒落研石傾斜向下滑動，因而會引起上覆巖層移動規(guī)律的變化。分層開采開采第一分層時，礦山壓力顯現(xiàn)與開采單一煤層時基本相同。開采下部分層時，工作面頂板為已冒落的破碎巖石，因而導(dǎo)

48、致老頂來壓步距減小，來壓強(qiáng)度減弱;支架受載荷減小;頂板下沉量增大，頂板破碎且難于管理等現(xiàn)象。九:答:采取巷道常用的支護(hù)形式主要有:巷道內(nèi)基本支護(hù)，巷道內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)，巷旁支護(hù)，采區(qū)巷道加固和采區(qū)巷道聯(lián)合支護(hù)。其中，巷內(nèi)基本支護(hù):1.木材支架2.金屬支架3.錨桿 巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù):1.永久性加強(qiáng)支護(hù)，即在巷道內(nèi)安設(shè)支架以后不再拆除2.臨時性加強(qiáng)支護(hù)，一般采用易于拆裝和能及時承載的單體液壓支柱或金屬摩擦支柱。 巷旁支護(hù):根據(jù)巷旁支護(hù)的力學(xué)特性和支護(hù)帶的寬度，可以將巷旁支護(hù)分為如下幾種:1.矸石帶2.木垛3.密集支護(hù)4.人工砌垛5.剛性澆注帶 采區(qū)巷道加固:1.錨桿，錨索技術(shù)的應(yīng)用2.注漿加固 采區(qū)巷道聯(lián)合

49、支護(hù):指巷道同一地段內(nèi)采用兩種以上不同結(jié)構(gòu)的支護(hù)形式。如“錨桿+棚子”聯(lián)合支護(hù)、“錨桿十棚子+巷旁支護(hù)”等。十:答:(1)對水平工作面如圖所示， 巷道掘進(jìn)階段。煤體內(nèi)開掘巷道后，巷道圍巖出現(xiàn)應(yīng)力集中，在形成塑性區(qū)的過程中，圍巖向巷道空間顯著位移，但隨著巷道掘出時間的延長，圍巖變形速度逐漸衰減，趨向緩和。所以該階段礦山壓力顯現(xiàn)弱，顯現(xiàn)時間短。掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段。此階段采動對其無影響，而且煤巖變形移動主要是由于本身的流變性所致，因此本階段礦山壓力顯現(xiàn)基本上是平衡的。采動影響階段。巷道受上區(qū)段工作面的回采影響后，在回采引起的超前移動支承壓力作用下，巷道圍巖應(yīng)力再次重新分布，頂?shù)装逡平吭龃螅V壓顯現(xiàn)非

50、常強(qiáng)烈。在工作面后方附近由于巷道上方和采空區(qū)一側(cè)頂板彎曲下沉和顯著運動使得支承壓力和巷道圍巖變形速度都達(dá)到最大值。遠(yuǎn)離工作面后方，變形速度減弱。采動影響穩(wěn)定階段?；夭梢鸬膽?yīng)力重新分布趨向穩(wěn)定后，巷道圍巖的變形速度降低，但仍高于掘進(jìn)影響穩(wěn)定階段的變形速度，圍巖變形按流變規(guī)律緩慢增長。二次采動影響階段。巷道本段回采工作面的回采影響時，由于上區(qū)段殘余支承壓力，本區(qū)段工作面超前支承壓力相互疊加，巷道圍巖應(yīng)力急劇增高，引起圍巖應(yīng)力重新分布，塑性區(qū)擴(kuò)大，應(yīng)力的反復(fù)擾動，使圍巖變形比受上一次采動影響更加劇烈。(2)對于傾斜工作面，礦壓顯現(xiàn)規(guī)律如圖所示。 2007年真題答案一:1.巖體彈性變形能:巖體受外力

51、作用而產(chǎn)生彈性變形時，在巖體內(nèi)部所儲存的能量，稱為巖體的彈性變形能。2.礦山壓力:由于礦山開采活動的影響，在巷銅周圍巖體中形成的和作用在支護(hù)物上的力定義為礦山壓力。3.巖石碎脹系數(shù):巖石破碎后處于松散狀態(tài)下的體積與巖石破碎前處于整體狀態(tài)下的體積之比4.原巖應(yīng)力:存在于地層中未受工程擾動的天然應(yīng)力稱為原巖應(yīng)力，包括自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力。5.增載系數(shù):支架來壓時的工作阻力與平時工作阻力之比。6.巖石蠕變:在應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象。7.巖體龜裂系數(shù):利用彈性波在巖體和巖石試件中的傳播速度之比，可反映巖體中裂隙發(fā)育程度，這個比值的平方稱為巖體的完整性系數(shù)，又稱龜裂系數(shù)。8.支架工作

52、阻力:支架受頂板壓力作用而反映出來的力稱為支架的阻力，又稱工作阻力。9.巖石的線彈性:巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈直線關(guān)系。10.莫爾一庫倫強(qiáng)度理論:認(rèn)為材料發(fā)生破壞是由于材料的某一面上剪應(yīng)力達(dá)到一定的限度，而這個剪應(yīng)力與材料本身性質(zhì)和正應(yīng)力在破壞面上所造成的摩擦阻力有關(guān)。即材料發(fā)生破壞取決于自身性質(zhì)和該點的正應(yīng)力。二:答:巖石單軸受壓條件下的全程應(yīng)力應(yīng)變曲線可劃分為5個階段: O-A段，原始空隙壓密階段，巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上彎形。此階段變形模量較小且不是一個常數(shù)，相應(yīng)的A點為壓密極限。 A-B段，線彈性階段，巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線呈直線形，相應(yīng)的B點的應(yīng)力值為彈性極限。 B-C段，彈塑性過渡階段，巖石的應(yīng)

53、力應(yīng)變曲線從B點開始偏離直線，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到0.6 max時，巖石開始有微破裂不斷產(chǎn)生，巖石的體積由壓縮轉(zhuǎn)向膨脹。對應(yīng)于曲線上的C點的應(yīng)力稱為屈服極限。C-D段，塑性階段，當(dāng)應(yīng)力超過屈服應(yīng)力后接近0.95 max時，巖石破裂速度加快，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線繼續(xù)向右上方延伸，巖石的體積膨脹速度加快，變形也隨應(yīng)力增大而迅速增長，直至。點破壞。相應(yīng)于D點的應(yīng)力值稱之為巖石的強(qiáng)度極限。D點以后為破壞階段，又稱為后破壞階段。這段峰后曲線說明，巖石達(dá)到強(qiáng)度極限后，破壞的發(fā)展要經(jīng)歷一個過程，最終達(dá)到完全破壞。后破壞階段的巖石仍有一定的承載能力，只是保持一較小值，相應(yīng)于曲線上點對應(yīng)的應(yīng)力值稱為殘余強(qiáng)度。D點后的峰后區(qū)

54、表現(xiàn)出應(yīng)變軟化特性。三:答:(1)概括來說，天然巖體與實驗室內(nèi)制作的巖石試件有顯著不同。巖體賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中，地應(yīng)力、地下水、地溫等因素對其物理力學(xué)性質(zhì)有很大影響;而巖石試件已完全脫離了原有的地質(zhì)環(huán)境。巖體在自然狀態(tài)下經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)作用過程，其中存在著各種地質(zhì)構(gòu)造和弱面。一定數(shù)量的巖石組成巖體，且?guī)r體無特定的自然邊界。(2)從力學(xué)角度來看，巖體與巖石有許多區(qū)別，其中較為明顯的基本特征有:巖體的非均質(zhì)性。由多種巖石組成的巖體，因其結(jié)構(gòu)面方向、分布、密度以及在自然條件下組成巖體的物質(zhì)成分和組合狀況經(jīng)常變化，所以認(rèn)為巖體是非均質(zhì)的。巖體的各向異性。因巖體中結(jié)構(gòu)面的分布往往有一定的方向，隨受力巖

55、體的結(jié)構(gòu)面趨向不同，其力學(xué)性質(zhì)也不同。巖體的非連續(xù)性。由于巖體被各種結(jié)構(gòu)面所切割，因此從總體上說巖體屬于非連續(xù)介質(zhì)，而巖塊則可作為連續(xù)介質(zhì)。四: (見附圖1)(1)彈性變形區(qū)及應(yīng)力分布 巷道開掘后，原巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中，如果圍巖應(yīng)力小于巖體強(qiáng)度，則巷道距中軸線距離為r的任一點的應(yīng)力為:r= 1 (1-r21 / r2) t= 1 (1+ r21 / r2 )(其中r1為巷道半徑，1由自重應(yīng)力引起，且1=h 應(yīng)力分布如圖所示，且有以下特點: 巷道周圍巖體全部處于壓縮狀態(tài) 應(yīng)力大小與彈性常數(shù)E、u無關(guān) t與r分布與角度無關(guān)，皆為主應(yīng)力，即切向和徑向平面均為主平面 巷道周邊的切向

56、應(yīng)力為最大應(yīng)力，其最大應(yīng)力集中系數(shù)k=2，且與巷道半徑大小無關(guān) 其它各點的應(yīng)力大小則與孔徑有關(guān) 巷道周圍任意點的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力之和為常數(shù)，且等于21 (2)塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布 如果圍巖應(yīng)力大于巖體強(qiáng)度，巷道圍巖產(chǎn)生塑性變形，并形成塑性變形區(qū)，即形成塑形圈，徑向應(yīng)力r與彈性條件下一致，但切向應(yīng)力由塑性變形而使其在巷道邊緣不為0，并在巷道邊緣到塑形圈是逐漸增大的，過了塑形圈規(guī)律與彈性條件下一致，其應(yīng)力分布如圖所示。五:答:按切向應(yīng)力大小可分為: A:減壓區(qū):比原巖應(yīng)力小得壓力區(qū) B:增壓區(qū):比原巖應(yīng)力高的應(yīng)力區(qū)即通常所說的支撐壓力區(qū) C:穩(wěn)壓區(qū):處于穩(wěn)壓狀態(tài)的原巖應(yīng)力區(qū) 按煤體性質(zhì)可分為:

57、D:極限平衡區(qū)E:彈性區(qū)六:答:首先開切眼，隨著工作面的推進(jìn)，直接頂冒落，工作面再推進(jìn)，直接頂大面積冒落，老頂產(chǎn)生裂隙，并形成三鉸拱式平衡，工作面再推進(jìn)，老頂平衡失穩(wěn)，老頂垮落，對工作面形成沖擊，這次沖擊叫初次來壓，此時工作面的推進(jìn)距離就是初次垮落步距。 初次來壓后，工作面再推進(jìn)，老頂又形成三鉸拱式平衡，再推進(jìn)三鉸拱式平衡失穩(wěn)，老頂垮落，周而復(fù)始，老頂由穩(wěn)定一失穩(wěn)一穩(wěn)定一失穩(wěn)的過程就形成了周期來壓，兩次來壓之間，工作面推進(jìn)的距離叫周期來壓步距。七：答: 1.經(jīng)驗估算法(1)直接頂載荷Q1 Q1= hL1,( h為直接頂厚;L1為懸頂距;為體積力) 懸頂距等于控頂距L，則Q1= hL，其載荷為q

58、1= hL (2)老頂載荷Q2 以直接頂載荷的倍數(shù)估計老頂載荷 P=q1+q2=n h ( n為增載系數(shù)，取2) h= M/（K-1) (M為采高，k為碎脹系數(shù)取1.251.5 )，故P=2 M/ (K-1)=(48) M，周期來壓時頂板作用在支架上的載荷相當(dāng)于采高48倍的巖柱重量。 2.從老頂形成的平衡關(guān)系估算 此估算法認(rèn)為直接頂?shù)妮d荷應(yīng)由支架全部承受，而老頂巖層由于能形成結(jié)構(gòu)，因此支架所承受的載荷僅是當(dāng)老頂巖層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時所形成的。(1)從老頂結(jié)構(gòu)的滑落失穩(wěn)估算頂板壓力 控制頂板滑落失穩(wěn)時，產(chǎn)生的力，即老頂對工作面支架的作用力， F=R。T(tan(一)(R。一老頂巖塊在煤壁前的剪力;T一老

59、頂破裂巖塊之間的水平推力; ,一巖塊間的破斷角和內(nèi)摩擦角)(2)由老頂破斷巖塊結(jié)構(gòu)的變形失穩(wěn)估算頂板壓力 根據(jù)支架與工作阻力和頂板下沉量的關(guān)系，有人認(rèn)為支架工作阻力和頂板 下沉量的乘積為一個常數(shù)，為此，老頂對支架的作用載荷P=ko.(ho/hi)（h。一實測回采工作面頂板下沉量; hi一要求控制的回采工作面頂板下沉量;)k。=(Mee.Le)/(Kt.L) (Me一老頂巖梁厚度;e一老頂巖層體積力;Le一老頂巖梁跨度，L一控頂距;Kt一支架承擔(dān)巖梁重量的系數(shù)。) 3.威爾遜估算法 只考慮直接頂?shù)男螤钆c載荷，引出由于支架與圍巖相互平衡時產(chǎn)生的附加力概念，直接頂形狀由垮落角決定，因為直接頂形狀不同

60、，頂板壓力為 Ql作用點就發(fā)生變化，(a)作用于前方，(b)于后方，整個支架可視為一個反作用力P。由于P ,Q1位置上的差異形成了Q3，關(guān)系為P=Q1+Q3, P Lp=Q1.L1+Q3.L3.八:答:采場支架與圍巖相互作用體系是由老頂一直接頂一支架一底板組成。在采場內(nèi)，由于煤壁支撐影響角的存在以及回采工作面不斷推進(jìn)的事實，使得老頂?shù)幕剞D(zhuǎn)是不可控的，因而其回轉(zhuǎn)變形為給定變形。因此，在支架與圍巖相互作用體系中，老丁的運動及作用是有主導(dǎo)性的。而且支架與圍巖是相互作用影響的。圍巖的運動狀態(tài)影響支架的工作狀況和承載特性，而支架的工作狀況反過來影響到對頂板的維護(hù)效果。 總的來說，回采工作面的支架與其支撐