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杆杆休纵向收缩,使托盘对围岩产牛预紧力,以及描杆托扳阻止围岩向苍道内仿移时,对围岩施加的径向文护力。

2、粘锚力:粘结剂将围岩与锚杆粘结成整体,由于围片深部与浅部变形的差异,锚杆通过粘结剂对园岩施加粘结力来抑制围岩变形。粘锚力就是锚杆杆体的铀力。摩擦锚因式锚秆通过杆休与围岩之间摩擦力对围岩施加锚固力来抑制围岩变形。

3、切向锚固力:围岩的变形大多从岩体的弱面开始,在围压作用下围岩沿弱而滑动或张开。锚杆体贯穿弱面,限制围岩沿弱面滑动或张开,这种限制力称为切向锚固力。

27. 简述软岩巷道变形力学机制。(257)

从理论上分析软岩巷道围岩变形力学机制,可分为三种形式,即物化膨胀类型(也称低强度软岩)、应力扩容类型和结构变形类型。

(1)膨胀变形机制,膨胀岩含有蒙脱石、高岭土和伊利石等强亲水粘土矿物,这几类矿物由于其晶体结构特殊,能将水分子吸附在晶层表面和晶层内。既具有矿物颗粒内部分子膨胀,又具有矿物颗粒之间的水膜加厚的胶体膨胀。同时通过毛细作用吸水,使岩石体积膨胀。

(2)应力扩容变形机制,变形机制与力源有关,软岩在构造应力、地下水、重力、工程偏应力作用下。岩体产生破坏变形,微裂活动迅速加剧,形成拉伸破坏和剪切面,体积扩胀。工程偏应力即本书中的矿山压力、是应力扩容变形中不可忽视的力源。

(3)结构变形机制,变形机制与闹室结构和岩体结构匝的组合特征有关。结构面的成围类型.结构四的结合特征,结构面的力学性质,结构面相对十闲空的空间分布规律及它制约下形成的岩体结构控制着软岩变形、破坏规律。

28. 简述影响顶煤冒放性的主要因素,提高顶煤冒放性的主要措施。(272)

主要因素:煤体强度、煤体裂隙分布影响、放顶厚度、夹矸影响

主要措施:对于裂隙不发育的坚硬厚煤层(f>3.5),实施综放开采时,通常需采用顶煤爆破或注水方法改善顶煤的冒落形态和冒落块度。在工作面顶煤中沿顶板掘进两条平行煤巷,在巷内钻进平行于采面的深孔,在工作面支承压力区前方利用深孔实施顶煤预爆破,在顶煤中形成爆破裂隙和扩展煤体中的原有裂隙,增大裂隙密度,从而在整体上改变了顶煤的性质,衰减了顶煤整体强度,然后在支承压力作用下,对顶煤进行压裂和破碎,使之具有较好的冒落形态和冒落块度,易于顶煤放出。

在产量较低的工作面,也可在支架间向放顶煤钻空进行爆破,破碎支架上方顶煤。采用住水软化顶煤时,可在顶煤中开掘专用注水施工巷道,向两侧顶煤中钻进注水钻孔,也可利用工作面两巷道施工注水钻孔。

29. 试分析冲击矿压的实质和发生的基本条件。(课件303,304)

冲击矿压发生的物理过程,主要是说明煤、岩介质变形破坏的力学过程,称为冲击矿压的机理。

对冲击矿压的认识主要概括为:强度理论、能量理论和冲击倾向理论。 强度理论。煤岩体破坏的原因和规律,实际上是强度问题,即材料受载后,超过其强度极限时,必然要发生破坏。

能量理论。矿体与围岩系统的力学平衡状态破坏后所释放的能量大于消耗能量时,就会发生冲击矿压。

冲击倾向理论。条件是介质实际的冲击倾向度大于规定的极限值。 上述三种理论的成因和机理可用下列准则的表达式来表示 强度准则 能量准则 冲击准则

三个准则同时满足时,才能发生冲击矿压。

30. 简述大面积来压的机理和防治措施。(329)

顶扳大面积来压是由坚硬顶板岩层大面积冒落而形成的。目前较多的看法认为它的机理是,进行开采后,顶板大面积悬露而不垮落,在自重应力作用下,当弯曲应力值超过其极限强度时,出现断裂缝。当然断裂缝也可能是在原生裂隙上发展的。一旦这些裂缝贯穿岩层时,则发生断裂,从而引起大面积顶板垮落。也有另外一些看法,如认为顶板大面积悬空后,形成扁平狭条孔,在煤柱上的项板岩层内产生强大的切应力,导致顶扳被切断。

顶板大面积来压与冲击矿区的机理和成因不同,顶板大面积来压是顶板大面积恳霹到一定极限后,突然堵断的,它的动压显现是由于大面积培落形成的。当然,从能量积聚条件看,大面积坚硬顶板悬露弯曲变形时,也积聚弹性变形能,因此,有这种条件的矿井也可能出现冲击矿压现象,而且大面积来压的破断过程中,能量释放有时也伴随有煤的突出、弹射和破坏巷道等伴生的冲击矿压现象。

顶板大面积朱压的防治措施: (1)顶板高压注水

从工作面两巷向顶板打深孔,进行高压注水。顶板注水可以起软化顶板,增加和扩展裂隙,以及润滑弱面等作用,其主要机理是,注水后能溶解顶板岩石中的胶结物和部分矿物,减小层间粘结力;高压水可以形成水楔,扩大和增加岩石中的裂隙弱面。故注水后岩石的强度将显著降低。

(2)强制放顶

用爆破的方法人为地将顶板切断,并使顶板冒落形成歼石垫层。切断顶板可以控制冒落面积,减弱顶板压力和冒落时产生的冲击载荷;形成垫层可以缓和冒落时产生的暴风。为了形成垫层,放顶的高度可按形成垫层的厚度进行计算。强制放顶方法有以下几种:“循环式”浅孔放顶;“步距式”深孔放顶;台阶式放顶;超前深孔松动爆破。

(3)预防暴风措施

在有大面积来压危险的矿井或区域,可采取预防措施,以免对生产和安全造成危害。进行预防,一般是采用堵和泄的办法。堵,即用留置隔离煤柱和设置防暴风密闭.把已采区与生产区隔离起来。泄,即通过专门泄风道,使被隔离区域与地面相通,以便将形成的暴风引出地表。应当指出,这两种措施必须同时采用。隔离区域应根据顶板冒落性能划分,一般采空范围可控制在5万一10万m2。隔离煤柱的宽度为15—20m,煤柱中间尽量小掘联络通迈,如有通道,必须做好防暴风密闭。同时在被隔离的区域设有泄风道,才能有效地起到隔离作用。