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—1—一、基本概念：1.矿山压力：由于在地下进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和支护物上所引起的力，就叫做矿山压力。2.矿山压力显现：矿山压力显现是指在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象。3.矿山压力控制：人为地调节、改变和利用矿山压力作用的各种措施，叫做矿山压力控制，简称矿压控制。4.矿山压力显现基本形式：如围岩变形、顶板下沉、岩体离层、破坏和冒落、煤体压酥、片帮和突出、支架受载、变形、折断以至大规模岩层移动、“放炮”等现象，均称之为“矿山压力显现”。所以，矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现。4.伪顶：在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3～0.5m、极易垮落的软弱岩层。随采随冒，一般炭质页岩、泥质页岩等。5.直接顶：直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层。通常由具有一定稳定性且易于随工作面回柱放顶而垮落的页岩、砂页岩或粉砂岩等岩层组成。6.老顶（基本顶）：位于直接顶(有时直接位于煤层)之上对采场矿山压力直接造成影响的厚而硬的岩层。一般是由砂岩、石灰岩及砂砾岩等岩层组成。7.孔隙度（空隙度）：指岩石中各种裂隙、孔隙的体积之和与岩石整体体积之比。8.岩石视密度；岩石空隙中的液体全部被蒸发，试件中仅有固体和气体状态下，其单位体积的质量。9.直接顶的初次垮落：采煤工作面自开切眼开始推进后，直接顶岩层一般并不立即垮落。待推进一定距离后，直接顶悬露面积超过其允许值，才会大面积垮落下来，称为直接顶的初次垮落(初次放顶)。10.初次垮落距：工作面自开切眼推过一段距离后，直接顶悬露达到一定跨度，采空区进行初次放顶，直接顶开始垮落，此时直接顶的跨距成为初次垮落距。11.老顶的初次来压：由于老顶第一次失稳而产生的工作面顶板压力突然增大的现象称为老顶的初次来压。12.老顶的初次垮落（来压）步距：由开切眼到老顶初次垮落（来压）时工作面推进的距离称为老顶的初次垮落步距。13.老顶的周期来压：老顶的初次来压以后，随工作面推进老顶岩层形成的裂隙体梁结构由稳定到失稳而导致回采工作面顶板压力周期性增大的现象。14.周期来压（垮落）步距：相邻两次周期来压（垮落）之间回采工作面推进的距离。15.煤矿冲击地压：煤矿冲击地压是指在矿井开采过程中，井巷或采场周围岩体在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能突然释放而产生的急剧、猛烈的动力现象。16.岩石的单向抗压强度：岩石试件在单向压缩时，单位面积所能承受的最大应力值称为岩石的单向抗压强度。17.岩石的单向抗拉强度：岩石试件在单向拉伸时能承受的最大拉应力值，称为单向抗拉强度。18.岩石碎胀系数：岩石破碎后与破碎前体积的比值。19.岩石的容重；岩石的容重是指单位体积（包括孔隙体积)岩石的重量。20.初撑力：支柱最初形成的主动力。21.砌体梁：老顶岩层达到极限跨距以后，老顶岩层就要断裂、形成所谓的裂隙体，但断裂后的岩块由于向下回转时产生相互挤压和摩擦而不发生垮落，这是断裂岩块间形成外表似梁，实则为拱的平衡结构，这种结构称之为砌体梁。22.钻屑法；钻屑法又称钻粉率指数法或钻孔检验法。钻屑法是通过在煤层中钻小直径钻孔（直径42mm～50mm），根据钻孔在不同深度排出的煤粉量及其变化规律以及有关动力现象判断冲击危险的一种方法。23.复合顶板；复合型顶板的一般特征是下软上硬。下部软岩层一般是泥岩、页岩、砂页岩，上部硬岩层一般是中粒砂岩、细粒砂岩、火成岩等，在软硬岩层之间存在有弱面和光滑面，粘结力很小，极易分离。24.应力集中系数；为支承压力与原岩应力的比值。二、论述简答1.矿山顶板事故防治的工程意义安全生产，减少事故，预防顶板事故方面阐述就行了，自己发挥。2.岩体受力后产生变形和破坏的过程（图示并说明岩石全程应力应变曲线力学特性。）(1)压密阶段。岩石受力后，首先出现的是压密阶段I。此时，变形主要是由岩体内的结构面(节理、裂隙等)被闭合和—2—裂隙中充填物受到压密而造成的。其特点是：随着应力的增长，变形增长率逐渐减小，故应力一应变曲线呈上凹状。(2)弹性阶段。岩体经过压缩以后，即由非连续介质转化为连续介质。在载荷的持续作用下将进入第二阶段—弹性阶段II。在这个阶段中，结构面和结构体的性质共同起作用，但主要是结构体开始承载和产生变形，这时弹性变形是岩体变形的主要组成部分。其特点是：随载荷增加，变形基本上按比例增长，即应力—应变曲线表现为直线型。(3)塑性阶段。当变形继续发展到屈服点以后，就进人岩体变形的第三阶段—塑性阶段III。在这个阶段中，与结构体变形同时伴随有结构面的剪切滑移变形，且变形成分主要是沿结构面滑移，岩体的扩容现象也越来越明显。其特点是：随载荷增加，其变形增长率不断增加，即应力—应变曲线呈弯曲状。(4)破坏阶段。当应力增加到极限强度时，使岩体沿着某些破损面滑动而导致岩体破坏，于是进入第四阶段—破坏阶段IV。在变形全过程中，无法严格区分岩体的变形和破裂，实际上岩体在变形过程中包含着破裂的成分，破裂的出现反映着变形积累的突变。因此，变形和破裂没有明显的界限，这是岩体变形性质区别于其他材料的最主要的特点。画图说明3.影响矿山压力显现的因素1．深度越大，巷道越难维护，但维护费用的增加并不与深度成正比。浅部巷道的矿压主要表现在顶部，深部巷道的矿压则来自四周，并有冲击地压现象。2．岩层性质的影响岩体内摩擦角小，结构面发育，则矿压显现显著。在缓倾斜岩层中矿山压力主要来自顶板；急倾斜岩层中矿山压力来自顶底板，在巷道中表现为两帮压力较大。在强度较大的岩体中，顶压较明显；在强度低的岩体中，四周压力较明显，底鼓影响严重。遇水膨胀的岩体最难维护。3．地质构造的影响在向斜轴、背斜轴、压应力断层或剪应力断层附近等应力集中区，矿山压力较大。因为构造应力的最大主应力垂直于巷道轴向，平行于这些构造走向的巷道更难维护。4．巷道尺寸和形状的影响巷道的矿山压力与巷道尺寸成正变关系。巷道的形状对弹性状态的周边应力影响较大，对塑性区的大小影响较小，巷道形状对支架的受力情况有较大的影响，曲线形巷道断面易于维护。5．时间影响由于岩石不断移动，塑性区将不断扩大，岩体强度又逐渐削弱，矿山压力也将随时间而增加。如果维护措施得当，强度较大的岩体将在短时间内趋于稳定，软弱岩体则将持续很长时间。6.其它采掘工程的影响采掘工程将引起周围岩体中应力重新分布及岩体移动。凡处于这一影响范围的巷道，矿压显现将加剧。4.简述采煤工作面上覆岩层移动及其破坏特征在采用长壁采煤法时，随着采煤工作面的不断向前推进，暴露出来的上覆岩层在矿山压力的作用下，将产生变形、移动和破坏。根据破坏状态不同，上覆岩层可划分为三个带。冒落带。指采用全部垮落法管理顶板时，采煤工作面放顶后引起的煤层直接顶的破坏范围。该部分岩层在采空区内已经垮落，而且越靠近煤层的岩石就越紊乱、破碎。在采煤工作面内这部分岩层由支架暂时支撑。裂隙（缝）带。指位于冒落带之上的岩层。这部分岩层的特点是岩层产生垂直于层面的裂缝或断开，但仍能整齐排列。弯曲下沉带。一般是指位于裂隙带之上的岩层，向上可发展到地表。此带内的岩层将保持其整体性和层状结构。裂隙带岩层在水平方向上可以分为3个区：煤壁支撑区、离层区和重新压实区。(1)煤壁支撑影响区：它是由于工作面煤壁支撑而使顶板呈拉伸变形形成的。范围从工作面前方30—40m一直到工作面后方4—8m，该区内顶板水平移动较为剧烈，垂直移动则甚微，在有些场合垂直位移还会出现负值（即岩层上升现象）。(2)离层区：范围从工作面后方4—8m至30m左右，该区内顶板急剧下沉、断裂，且各层下沉的速度由下向上逐渐减少，并且层间的离层现象随着距煤层距离的增加而愈多。(3)重新压实区：位于工作面后方30m以外，该区内已断裂的岩层又重新被采空区冒落的矸石支撑，由下向上各岩层的下沉速度逐渐增大，层间进入相互压实的过程。—3—5.采煤工作面前后方支承压力分布的特点采煤工作面前后方支承压力分布形态如图所示。可将其分为应力降低区、应力增高区(支承压力区)和应力不变区(原岩应力区)。其分布特点是：(1)采煤工作面前方煤壁一端几乎支承着采煤工作空间上方裂隙带及其上覆岩层大部分重量，即工作面前方支承压力远比工作面后方支承压力大。(2)工作面前后方支承压力带随工作面的推进向前移动。(3)由于裂隙带内形成了以煤壁及采空区垮落带为前后支承点的拱式平衡结构，所以，采煤工作空间是处于减压带范围内。6.影响采煤工作面矿山压力显现的主要因素一、顶板岩层组成1．直接顶的影响直接顶的完整程度将直接影响工作面的安全及生产效率，同时也将影响到支护方式的选择。直接顶的完整程度取决于两个因素：一是岩层的力学性质；二是直接顶岩层内各种原因造成的层理和裂隙的发育情况。2．老顶的影响老顶的运动及来压强度不仅对直接顶的稳定性有直接影响，而且对确定支护强度、支架的可缩量以及选择采空区处理方法等都起着决定性的作用。老顶对工作面顶板压力的影响主要决定于直接顶的厚度。显然，直接顶越厚，老顶离煤层越远，破断后形成平衡结构或呈缓慢下沉式平衡的可能性越大，来压强度也将较弱。二、采煤工作面推进速度采煤工作面推进速度对矿山压力的影响主要表现为对顶板下沉量、煤壁片帮、煤壁前方支承压力的影响。顶板下沉量随时间的延长会相应增加。加快推进速度能够避免一些矿山压力现象。加快工作面推进速度只是缩短了落煤与放顶两个生产过程的时间间隔，能够减小一部分顶板下沉量。但不会消除由于落煤、放顶剧烈影响所造成的部分顶板下沉。只有在工作面推进速度比较缓慢的情况下，加快工作面推进速度才能使顶板下沉量明显降低，从而使支架受力减少。当工作面推进速度达到一定程度后，加快工作面推进速度对顶板下沉量的影响将逐渐减少。三、开采深度开采深度直接影响原岩应力的大小。开采深度对矿山压力具有绝对影响，但对矿山压力显现的影响则不尽相同。开采深度对巷道矿山压力显现的影响比较明显。如在松软岩层中开掘巷道，随着开采深度的增加，巷道围岩的“挤、压”现象将更为严重。随着开采深度的增加，具有岩石冲击的矿井，形成岩石冲击的次数及强度将显著增加。开采深度对工作面矿山压力显现的影响，尤其是对顶板下沉量的影响，并不明显。随着开采深度的增加，工作面前方支承压力的增加及底板臌起等情况也可能导致工作面支架受载的增加。四、采高与控顶距在一定条件下，采高是影响上覆岩层破坏状况的重要因素。采高越大，采出的空间越大，工作面上覆岩层破坏也越严重。在同样位置的老顶岩层取得平衡的机会就越小，而且在支承压力的作用下，工作面煤壁也越不稳定，易于片帮。采高越大，工作面中矿压显现越严重；采高越小，顶板活动越缓和，煤壁也较为稳定。五、煤层倾角煤层倾角对采煤工作面的矿压显现有着较大的影响。急斜长壁工作面顶板下沉量比缓斜工作面要小得多。这主要是随煤层倾角的增大，上覆岩层作用于层面上的压力减小，而沿层面的切向滑移力增大。随倾角的增大，采空区冒落的矸石不一定能在原地留住，很可能沿底板滑移，从而改变了上覆岩层的运动规律。由于采空区冒落矸石的滑移，使采空区上形成了上部冒空而下部冒实的情况，导致工作面支架受力不均衡。—4—另外，在同样生产条件下，采用沿倾斜向下推进的长壁工作面布置与沿走向推进的工作面布置相比，其上覆岩层更容易形成平衡“结构”。7.初撑力定义及对顶板控制的影响支柱最初形成的主动力称为支柱初撑力（指移架后的支架初始阻力。它的大小取决于泵站的工作压力，并受管路损失和操作等因素的影响。）工作面；巷道分述。初撑力是指支柱通过泵压而给予顶板的主动支撑力，较大的初撑力能使支柱较快达到工作阻力，减小顶板下沉量，防止顶板早期离层破碎。等根据自己理解详细论述。8.影响采区巷道变形与破坏的因素(一)自然因素(1)岩石性质及构造特征。在巷道掘进遇到强度较低的软弱岩层时很容易发生冒顶，但一般情况下规模及强度比较小，如泥质胶结的页岩等。对于坚硬岩层，受力后不易变形和破坏，巷道掘进过程中也不易发生冒落，然而一旦发生冒落，其规模及强度可能较大，例如砂岩等。岩石的构造持征对巷道变形破坏性质和规模也有影响，如巷道顶板中有弱面(煤线、弱层理面等)时，就容易引起顶板岩层的离层甚至冒顶。