导图社区 矿山压力与岩层控制
这是一篇关于矿山压力与岩层控制 (题型)3的思维导图,构建了矿山岩石和岩体的基本性质、矿山岩体的原岩应力及其重新分布、采场围岩活动规律、采场矿山压力显现规律、采场岩层移动与控制、采场顶板支护方法、巷道维护原理和支护技术、煤矿动压现象及其控制等八大板块,全面覆盖矿山压力与岩层控制的理论基础、分析方法与工程应用。在内容框架上,模板从基础理论入手,梳理了岩石力学性质、原岩应力分布、采场围岩活动规律,进而延伸至矿山压力显现规律、岩层移动控制技术、顶板支护方法、巷道维护技术及动压现象控制等工程实践内容,涵盖了从理论到现场应用的完整知识链条,帮助学习者建立系统的专业知识框架。层次分明、逻辑清晰,将复杂的采矿工程理论与技术体系转化为直观的框架指引,既便于学生复习备考、梳理知识脉络,也为矿山技术人员现场应用提供了清晰的参考依据。无论是采矿工程专业学生系统学习课程知识、矿山技术人员提升专业能力,还是安全管理人员掌握岩层控制要点,都能通过这份模板高效构建矿山压力与岩层控制的知识体系。
编辑于2026-05-08 16:47:05GOD高 矿山压力与岩层控制 (题型)3
绪论
名词解释2
矿山压力 1-2
矿山开采活动的影响- 在巷硐 周围形成的和 作用在巷硐支护体上 的力
矿山压力显现 1-2
矿山压力作用-使 井巷和周围支护体 产生 力学现象
矿山压力控制
所有 减轻 调节 改变 利用 矿山压力的方法
研究方法
理论分析
数值模拟
实验室研究
现场实测
矿山岩石和岩体的基本性质
矿山岩体的原岩应力及其重新分布
名词解释
原岩
未受到人类活动干扰的岩体
原岩应力
未受工程 扰动的 天然应力
原岩应力场
天然 存在于 原岩内的应力场
自重应力场
由地心引力 引起的应力场
构造应力场
地质构造运动 引起的应力场
围岩
采掘活动 引起的 应力重新分布的岩石
支承压力
开挖巷硐后-围岩应力重新分布-巷硐围岩应力 改变后的切向应力 称之为支承压力
简答
双向等压圆形 6
围岩 全应力压缩
应力大小 与 岩体性质无关
R T 均为主应力
孔周边T最大 最大应力集中系数等于2
巷道影响圈半径 3-5倍
R+T=2 1
双向不等压
围岩顶底出现拉应力区
两侧应力集中系数最大 达到3
影响圈半径3-5R
采场周围应力分布特点
采场顶板活动规律
名词解释
回采工作面
直接进行采煤或采其他矿物的工作空间
顶板与底板
赋存在煤层之上的岩层为顶板
位于煤层下方的岩层为底板
直接顶与基本顶
直接位于煤层上方的岩层为 直接顶
对 采场矿山压力 造成影响的岩层为基本顶-坚硬的岩层
伪顶
随采随冒得软弱岩层
直接顶初次垮落
第一次 垮落高度超过1-1.5M 范围超过全工作面全长一半
简答
上覆顶板假说及优缺点 7
压力拱假说
悬臂梁假说
铰接岩块假说
预成裂隙假说
砌体梁假说
关键层理论
传递岩梁理论
试分析采场上覆岩层所形成的结构的失稳条件 4
T 岩块之间应有足够的 水平推力 切不可过大
岩块顶板 下沉量要小 厚度要大 S1远小于H
岩块间的 断裂角要小于岩块间的摩擦角
岩块间的 剪切力要小于岩块间的摩擦力
老顶破断时 在岩体内将引起什么性质的扰动?其特点是什么?有何实用意义?
性质
弹性基础上的 反弹 和 压缩
特点
老顶断裂位置 在煤壁前方
老顶断裂后在一定区域出现 反弹现象 另一些区域出现 压缩现象
老顶 反弹量 随着M0,E,I,及K的数值变化而变化
直接顶垫层系数 K越大 反弹区域与反弹值 越小
意义
反弹效应在采场上下两巷同样有所反应 利用这种效应可以预测老顶断裂
采场矿山压力显现基本规律
名词解释
顶板下沉与速度
顶底板相对移近量
单位时间内移近量
支柱变形与折损
随顶板下沉增加 的支柱载荷
顶板破碎情况
冒落面积 所占百分比
局部冒顶
工作面顶板 局部塌落
老顶初次来压4
从开切眼开始采煤 采空区范围变大
当老顶悬露达到极限跨距时-断裂形成 三段铰拱 的平衡
已破断的岩块变性失稳 滑落失稳
顶板急剧下沉 工作面压力显著 增大
预防初次来压
加强支护
来压的预测支护
工作面与开切眼斜交
周期来压
老顶岩层 周期性断裂 - 引起砌体梁 结构周期性失稳-引发顶板压力周期性变化
简答
试分析周期来压的形成原因及表现形式
形成原因 3
回采工作面 推进,老顶初次来压后,裂隙带 岩层 结构 稳定-失稳-再稳定
结构失稳导致 工作面顶板来压 周期性变化
裂隙带岩层周期性失稳的现象引起顶板来压的现象
表现形式 4
顶板下沉量变大
支柱载荷普遍增加
有可能引发 煤壁片帮 支柱折损 顶板台阶下沉
若 参数选取不当 局部冒顶或工作面切落
矿山压力大是否矿山压力显现也必然强烈?试举例说明之。
深部开采的矿山 地应力大
支护到位,矿山压力显现不明显
试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响。3
开采深度影响原岩应力值和支承压力值 有着 绝对的影响 矿山压力显现 则不尽相同
对采场顶板压力的 影响不突出 矿山压力 显现影响不大 对顶板下沉量影响不大
对巷道矿压、冲击地压的影响显著 次数、强度显著增加
试分析 厚煤层分层开采 采场矿山压力显现特点。2
第一分层
与 普通的 单一 中厚 煤层开采 没有任何区别 全部垮落法 自上而下
第二分层
以第一分层回采冒落的矸石 岩块作为顶板 顶板管理困难
老顶来压步距较小 强度较低
支架载荷小 静载荷
顶板下沉量变大
影响因素
采高 采深 推进速度 分层开采
采场顶板支护方法
名词解释
端面破碎度
支架前梁到顶板-冒落高度超过 50-100mm 所占的面积比例
支架分类
支撑式
通风断面大 行人方便 结构简单 重量轻
稳定性差
适用于 采高1.5M以下 直接顶 3,4类 底板3类 倾角小于20
支掩式掩护式
缩小控顶距 减少反复支撑速度
可以承受一定推力 可以承载前移
挡矸性能好
工作面空间小 通风断面小 行人不便 重量大
适用于直接顶破碎 来压不明显的工作面
支顶式掩护支架
取消三角区 提高掩护梁坡度
缩短掩护梁长度 改善受力
适用于 直接顶 老顶123 级 底板2类以上
支撑掩护
较高支撑能力 控顶距大 支撑效率高
支撑利用率低 操作调架不变
支架与围岩相互作用关系
分析围岩性质受力 确定最合理的支架结构和参数
理想: 维护住顶板 支撑力最小
特点
作用力和反作用力
对顶板压力 顶板稳定性影响大
与围岩性质 支架受力形成的总特性有关
支护阻力
受顶板压力作用反映出来的力
始动阻力
活支柱瞬间下缩产生的力
初撑力
升柱工具 和 锁紧装置提供的主动力
简答
试从掩护式液压支架的结构特征及受力分析简述其适用条件
结构特征
托梁、掩护梁、支柱、底座四个部分组成
受力特征
对巷道上面的顶板进行支撑 对采空区冒落的矸石采取掩护的方法
使用条件
直接顶破碎,来压不明显的条件 不适用于直接顶坚硬 老顶周期来压强烈的条件
试比较单铰式掩护支架与双铰式掩护支架的支撑效率
结构
托梁铰接点
单铰(圆周运动)
采高不同时, 断面距 变化较大,不利于顶板控制
双铰(双纽线运动)
铰点在采高的变化范围内作近于垂直顶板的运动 保证断面距不变
掩护梁上 杠杆比 进一步缩小,有利于提升支撑效率
简述直接顶的刚度特性对采场支架工作状态的影响
直接顶的刚度反映了其承载特性 力学性能
大于0.8
系统的变形由支架变形决定
直接顶(似刚性体)
支架(给定变形)
小于0.2
系统的变形由直接顶变形决定
直接顶(零刚性体)
支架(给定载荷)
0.2-0.8
系统的变形由两者变形决定
均为中间型刚度
怎样理解支架合理的工作阻力 3
估算法
支架合理的工作阻力 P能承受Q1+Q2
实测统计法
支架 额定工作阻力 略大于 平衡时 所需的工作阻力
保证 绝大部分时间里 相对平衡 有效控制顶板
理论分析法
砌体梁学说
足够支撑控顶距内的直接顶岩层 避免离层破碎
提供作用力 给上覆可能形成砌体梁结构的岩层 避免工作面切顶及大量台阶下沉
采场岩层移动与控制
名词解释
关键层
对 岩体活动局部 或 全部 起控制作用的岩层
充分采动与非充分采动
采空区长度相当大 地表最大下沉值达到最大
简答
简述岩层移动引起的采动损害与煤矿绿色开采技术体系
采动损害
形成 矿山压力显现
形成 采动裂隙
发展到 地表
技术体系
煤炭开采
排放矸石
占用农田 污染环境
煤巷支护
矸石井下处理
岩层移动
地表塌陷
充填开采
瓦斯事故 卸压流动
煤与瓦斯共采
放水
地下水资源流失
保水开采
简述岩层采动裂隙分布规律 5
关键层 对 离层及裂隙 的 产生 发展 时空分布 起控制作用
沿工作面推进方向 关键层下离层方向分布 两阶段规律
关键层初次破断前,最大离层位置位于采空区中部
关键层初次破断后,采空区中位置趋于压实 采空区两侧有离层区 最大高度与宽度为 初次的1/3
沿顶板高度方向,随工作面推进呈跳跃式由下而上发展
贯通的竖向裂隙是水和瓦斯的涌入通道 导水导气裂隙
实测证明 主关键层位置影响 顶板导水裂隙带的高度
巷道矿压显现规律
名词解释
围岩压力类型
松动围岩压力
由于巷道开挖松动的岩体-以重力的形式作用与支架结构物上
变形围岩压力
围岩位移挤压支架而产生的压力
膨胀围岩压力
围岩膨胀崩解施加在支护上的力
冲击和撞击围岩压力
弹性变形能/上覆岩层剧烈运动
简答
采区平巷在其整个服务期内沿走向的矿压显现有哪些基本规律?3
煤体-煤体巷道
煤体-煤柱/无煤柱 (采动稳定)巷道
煤体-煤柱/无煤柱 (正采动)巷道
采动影响带的前影响区和后影响区内矿压显现的特点和机理有何不同? 2
超前移动支撑应力作用下-围岩压力重新分布-塑性区扩大-变形急剧增大
工作面后方附近-因顶板弯曲下沉和运动-支撑压力和围岩变形速度达MAX-变形速度衰减 变形量受围岩性质 支护 护巷煤柱 宽度 顶板岩层性质岩层显著
区段巷道主要布置方式有哪几种
位于未经采动的煤体内
煤体-煤体巷道
巷道一侧为煤体 另一侧为保护煤柱
煤体-煤柱(采动稳定)巷道
煤体-煤柱(正采动)巷道
巷道一侧为煤体 另一侧为采空区
煤体-无煤柱(沿空掘进)巷道
煤体-无煤柱(沿空保留)巷道
试述巷道稳定性指数及巷道稳定程度的关系
稳定性指数
巷道开掘前所处位置的最大主应力 与 巷道 围岩 岩石单轴抗压强度 的比值
关系
小于0.25 稳定
0.25-0.4 中等稳定
0.4-0.65 不稳定
巷道维护原理和支护技术
名词解释
沿空留巷
上区段工作面采过后 通过加强支护 等 将上区段的工作面运输平巷保留下来作为下区段回风
沿空掘巷
沿相邻区段采空区边缘掘进 巷道顶板岩层处于 大结构固支与铰接边之间
锚杆
悬吊理论
锚杆将软弱岩层悬吊在稳定岩层上
组合梁理论
锚杆增加岩层间摩擦力和抗剪刚度
组合拱理论
预应力锚杆形成压缩拱提高围岩强度
最大水平应力理论
巷道顶底板稳定性受水平应力影响
围岩强度强化理论
锚杆与围岩相互作用形成承载结构
简答
沿空留巷矿压显现的基本特征与沿空掘巷矿压显现的主要区别有哪些
基本特征
顶板规律下沉
回采工作面推进 - 上覆岩层运动-发展自下而上-上部具有明显的滞后现象
顶板在很长时间内受到老顶上覆岩层运动的影响
区别
沿空留巷经历两次采动影响 且留巷需要巷旁支护
巷道围岩周边卸压的方式有几种?简达其各自的优缺点
跨巷回采进行巷道卸压
通过回采相邻区域转移应力 降低主巷应力
施工复杂可能干扰生产 控制回采顺序避免应力集中
巷道围岩 开槽卸压 及 松动卸压
施工简单 快速的释放围岩应力
卸压效果短期 可能削弱围岩强度 频繁维护
利用卸压巷硐进行巷道卸压
针对性引导压力 长期稳定性好
额外掘进卸压巷 增加成本工程量
掘前预采巷道卸压
提前释放地压 降低后续开采风险
提前规划复杂 工期长 投入大
试述巷道“支架一围岩”相互作用原理及其实际应用
作用原理 4
支架的工作阻力 尤其是初撑力 在一定程度上 抑制顶板的离层--控制 围岩塑性区的再发展 持续变形
合理的 支架-围岩 相互作用关系 充分利用围岩天然的 自承力 和 承载力
人为的支护作用,在围岩 结构 强度 受力 环境等方面创造条件 促进围岩形成 自稳和承载结构
巷道支护-提供支护阻力-控制围岩塑性区的持续发展-减小围岩移近量
应用
实行二次支护
采用柔性支护
强调主动支护
分析软岩巷道最佳支护时间的意义 3
高应力软岩巷道而言-要允许出现 稳定塑性区 - 严格 限制非稳定塑性区的扩展
其宏观标志为 最佳支护时间
可以最大限度的发挥塑性区承载能力而又不出现松动破坏的时刻
煤矿动压现象及其控制
名词解释
煤的冲击倾向性
煤岩介质 产生冲击破坏 的能力
冲击矿压
煤岩体中聚集的 弹性变形能 大量释放的 矿井动力灾害
简答
简述煤 冲击倾向性 的描述指标
弹性变形 指数
破坏速度 指数
极限刚度 比
有效 冲击能量 指数
简述按 不同时间,不同区域预测冲击矿压的方法
时间维度 6
实时(短期)
地音 法
电磁辐射 法
钻屑法
微震 法
中长期
综合指数 法
计算机模拟 法
空间维度
局部法
地音法
电磁辐射法
钻屑法
区域法
微震法
综合指数法
计算机模拟法
简述 冲击矿压防治措施 的基本原理和主要方法
基本原理
发生条件
高应力或集中高能量
由于岩体自重在开采条件下形成的应力集中
构造应力的积累
煤岩本身具有冲击倾向性
主要方法
降低应力集中
开采解放层 (根本)
推行无煤柱开采
合理安排采掘顺序
合理的开拓和布置方式 (根本)
改变煤岩的物理性质
高压注水
放松动 振动炮
钻孔卸压
定向裂缝
水力
爆破
解危措施