矿山顶板事故防治-太原理工大学张百胜-顶板1..doc

一、基本概念： 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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) 。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 岩石碎胀系数：岩石破碎后与破碎前体积的比值。 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。 初撑力：支柱最初形成的主动力。 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。 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。 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。 应力集中系数；为支承压力与原岩应力的比值。 二、论述简答 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。 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