矿业科技攻关辽宁工程技术大学3.docx

1. 国内外煤矿深井开采的现状怎样?答：煤矿深井开采是世界上大多数主要采煤国家目前和将来要面临的问题在世界主要 采煤国家中，德国、英国、波兰、俄罗斯、日本等都有深部开采矿井英国煤矿平均采深为 700m，最深的达到1000m，德国煤矿矿井的平均采深为947m，最深的达1713m上述的一 些国家同时也是对深矿井开采研究较早、较多的国家在深矿井开采的地压控制、制冷降温 以及瓦斯管理等方面做了大量研究，并取得了许多成功的经验我国国有煤矿生产矿井中，采深大于700m的有50多处，采深已超过800m的有25处， 分布在开滦、北京、鸡西、沈阳、抚顺、新汶和徐州等开采历史较长的老矿区，特别是东部 矿区，预计10~20年后，开采深度大于700m的矿井将不断增加开采深度的加大，带来了 如地压增大、岩温升高、矿井提升、排水支护等一系列问题，因此，深井开采必须从工艺技 术和设备等方面来解决一系列技术难题2. 煤矿深井开采的主要特征有什么？答：主要特征是“三高一扰动”三高即高地应力，高地温，高岩溶水压一扰动主要 是指强烈的开采扰动主要表现在深部岩体动力响应的突变性，深部岩体的大变形和强烈变 形，深部岩体的脆性一延续转化，深部岩体开挖岩溶水的瞬时性。

3. 煤矿深井存在的问题有哪些？答：地压增大，岩温增高；矿山的提升，排水，支护通风等，主要灾害形式岩爆，大 面积冒顶，高地温导致煤层自燃，炸药爆炸，人的生理承受压力增大，高岩溶水压导致突水 事故严重等4. 煤矿深井巷道矿压显现有什么特点？答：1巷道变形量大2掘巷初期变形速度大3变形趋于稳定的时间长和长期蠕变4巷道底鼓量大5冲击地压发生的频率和强度增大5煤矿深井回采工作面矿压显现有什么特点？① 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来压称为老顶的初次来压当老顶岩块失稳 时，形成岩块滑落，工作面顶板下沉，回采工作面煤壁上所承受的支承压力将随着老顶跨度 的加大而增加老顶初次来压比较突然，来压前回采工作空间上方的顶板压力比较小初次 来压时，老顶跨距比较大，影响的范围也比较广，工作面易出现事故② 老顶的周期来压由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压主要 表现形式为：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱所受的载荷普遍增加;有时 还可能引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象如果支柱参数选择不合适或者 单体支柱稳定性较差，则可能导致局部冒顶、甚至顶板沿工作面切落等事故。

6采取什么措施才能进行煤矿深井巷道的矿压控制？①优化巷道布置采取巷道的布置应避开煤柱集中应力、构造集中应力、采动应力的影响，选择在岩性较 为稳定的岩石中深部采取主要准备巷道应以岩巷为主或至少布置一条岩巷随着深度增加， 工作面回风（运输）平巷宜采用无煤柱护巷的形式遇到以压应力为主的褶曲、逆断层时， 巷道方向尽量与褶曲轴或断层走向垂直或斜交；遇到以拉应力为主的正断层时，巷道方向则 与断层走向一致或斜交，从而减小矿压显现回采巷道布置的方位应使工作面离开断层推进， 使采区一翼内工作面同向推进避免巷道相向掘进和巷道近距离平行布置，减少相交巷道（或 避开锐角），从而减小应力集中，减少发生冲击地压的危险性②改革巷道支护形式目前，深井巷道应采用的主要支护及控制措施有以下几方面a、 在采准巷道中发展多种形式的U钢可缩性支架，是解决围岩高应力、大变形 的有效支护形式提高支架架设质量，加强壁后充填，改善支架受力状况b、 发展以锚杆为主体的新型支护，即锚喷支护、锚梁网组合支护、锚杆与可缩性 支架联合支护以及可缩性锚杆等c、 针对采准巷道不同时期，采动影响引起的不同围岩移动特征，采用改变巷道支 护方式、调节巷道支护强度的非等强多次支护工艺，对改善深井巷道的技术经济效益有 重要意义。

d、 锚喷网联合支护在服务年限长，围岩较稳定的深井巷道中广泛应用，这一支护 形式能充分发挥围岩自承能力，防止水及空气对围岩的风化作用7. 采取什么措施才能进行煤矿深井回采工作面的矿压控制？a、 对工作面前方已产生裂隙的煤、岩体，超前工作面注浆，注入树脂类粘结剂， 使其固化，提高煤岩体自身强度，保证其稳定性；也可采用深孔树脂锚杆加固顶板和煤 壁b、 尽量缩小端面空顶距，减小无支护面积若液压支架前探梁有伸缩功能，更有 利于新暴露顶板的及时维护，特别有利于片帮后裸露顶板的管理c、 提高前梁支撑力，及早地使支撑力与顶板压力取得平衡，减小新暴露顶板的离 层、挠曲机率加强移架工序的管理，尽力减少破碎顶板的活动程度d、 对单体支柱工作面，顶梁上尽量铺笆或金属网，若有漏顶，应及时构顶填实， 以防顶板失控，导致支架的失稳e、 要有合理的开采顺序和回采方向，避免应力叠加造成煤壁压酥，顶板破坏f、 工作面上、下出口及上、下顺槽超前支承压力的应力叠加带，应优先选用稳定 性较好的十字铰接顶梁支护系统g、 要踏实做好测压工作，掌握初次跨落、初次来压、周期来压步距、超前支承压 力的有害影响范围、支柱载荷及巷道围岩变形规律，以便针对性的做好量化管理。

8. 巷道支护的基本原则和巷道支护的主要形式有哪些？答：I.巷道支护的基本原则：① 深井巷道的开拓，为了最大限度的控制变形破坏，巷道的布置必须选在稳定和较稳定的岩 层中，这是因为靠围岩的自身强度，是保证巷道不变形的首要条件② 巷道支护形式上，一是必须有良好的可缩性，同时又能对巷道围岩的松弛部分能够有效地 控制，使围岩不无限的向深部扩大转移；二是具有较强初撑力，由被动受压变为主动支护， 以防止顶板离层③ 宜首先采取以高柔性、高强度的锚喷（锚网）支护或与u型可伸缩支架的内外联合支护方 式，即达到控制围岩松动范围的扩展，又能适应在高低压作用下的巷道围岩所产生的塑性变 形④ 在无法躲避的极软围岩中及困难条件下的特殊工程，断面的形状，以圆形、马蹄形为主要 形式，采取全断面封闭措施II：巷道支护的主要形式可缩性金属支架；锚杆支护；锚索支护；锚杆喷射混凝土支护（简称锚喷支护）；锚杆、金 属网支护（简称锚网支护）；锚杆、金属网、喷射混凝土支护（简称锚喷网支护）锚杆、金 属网、钢架、喷射混凝土支护（简称锚网喷架支护）；锚杆、喷射混凝土和锚索联合支护（简 称锚喷索支护）；锚杆、金属网和锚索联合支护（简称锚网索支护）锚杆、梁、金属网联合 支护（锚梁网支护）；锚杆、金属网和可锚性金属支架联合支护（简称锚网架支护）；锚杆、 金属网和桁架支护（简称锚网桁支护）；锚、梁、网、喷、注浆联合支护；锚、网、喷、碹 联合支护等。

9. 开拓巷道支护、采区巷道支护、采区工作面巷道支护、回采工作面开切眼支护 应注意哪些问题？采取哪些技术措施？A开拓巷道支护应注意：巷道布置层位、开采时动压作用影响和支护形式等问题措施：1、巷道布置应选在稳定和较稳定岩层中2、开采时为避免围岩二次变形破坏，在巷道掘进前或掘进后先采出个位于巷道上的 一煤层或亚阶段，达到卸压目的对其他区段无较大影响，周围岩层保持稳定3在稳定或较稳定岩层中，以锚、网、喷结构形式支护最理想4在不稳定和极不稳定的岩层中，因地制宜的采取不同形式进行加固或联合支护B采区巷道支护应注意的问题：无煤柱开采，多回收煤柱带来的动压破坏变形措施：1拱形断面为宜，留一定的可缩系数2支护上采用锚、网、喷支护，上部回采跨采前上山采用锚梁、u型钢可缩支架、锚 索等加固3矩形断面超过3m时在锚、背、网基础上加外部支架进行支护C回采工作面巷道支护应注意:采区工作面受回采工作面采动压力作用破坏变形最严重，它的支护好坏直接影响生 产和安全措施：1以沿空擦边送巷，取消保护煤柱，将对巷道起到巨大作用2在支护上采用组合式锚杆支护10. 有哪些可伸缩性金属支架？各有什么特点？适宜什么条件？U型钢拱形可缩性支架该支架结构比较简单，承载能力大，可缩性较好。

优点：a、 支架受力均匀，特别是对非均匀载荷，不稳定围岩和动压巷道有良好的适应性b、 由于支架铰接处弯矩较小，从而使支架承载能力提高了 2~3倍c、 支架可缩性较好，支护效果好缺点：a、在煤层开采厚度较小的情况下掘进巷道时，不利于保持巷道顶板的的完整性和稳 定性a、在非机械化掘进的条件下，拱形巷道施工也比较困难U型钢环形可缩性支架优点：由于支架本身是个闭合体，其承载能力较拱形、梯形支架有较大的提高，支架变形损 坏小；由于支架底部封闭，对巷道底鼓有良好的控制作用，对巷道两帮也有较强的控制能力 缺点：结构复杂、钢材消耗多、成本高适用于围岩松软、采深大压力大的、底鼓严重、两帮移近量很大的巷道T型可缩性支架特点:掘进施工简便，断面利用率高，有利于保持顶板完整性，巷道与工作面连接处支护作 业简单，但支架承载能力较小适用于开采深度不大、断面较小、压力不太大的巷道，也可用在围岩变形较大的巷道中11. 谈一谈锚杆支护原理锚杆的悬吊作用锚杆的悬吊作用是用锚杆将软弱的危岩、伪顶或直接顶悬挂于上方坚固的岩层之中组合梁作用层状顶板中，较薄的顶板岩层容易发生离层开裂破坏，锚杆支护的组合梁作用是 通过锚杆的锚固力把数层岩层组合起来，增大了岩层间的摩擦力，同时锚杆本身也提供一定 的抗剪力，组织岩层间的相对移动从而形成类似铆钉加固的组合梁。

压缩拱”作用理论破裂围岩双峰作用最大水平应力理论b、 矿井岩层的水平应力通常大于垂直应力，水平应力具有明显的方向性c、 直观性较差12. 简述锚喷支护方法，锚喷支护的特点是什么？支护作用主要表现在哪些方 面？答：方法：锚喷支护是指联合使用锚杆和喷混凝土或喷浆的支护（不确定）特点：锚喷支护能大量节约原材料，且简单、易行、易机械化施工，施工速度快其主 要特点有a） 支护及时迅速，在松软岩层或松破碎的岩层中，能较好的提供支护抗力，有效地防 止围岩松动、失稳b） 保证支护结构与围岩相互作用，共同承载，改善载荷分布，防止围岩松动、恶化c） 锚喷支护可以增加支护结构的软性和抗性，有利于控制围岩的变形和压力d） 锚喷支护可以及时封闭围岩，有利于防水，防风化，也可以填塞裂缝，从而减小应力 集中，增强岩体强度作用：a） 加固作用巷道掘进后及时喷上混凝土，封闭围岩暴露面，防止风化;在有张开型裂隙的围岩中， 喷射混凝土充填到裂隙中起到粘结作用，从而提高了裂隙性围岩的程度b） 改善围岩应力状态由于喷射混凝土层与围岩全面紧密接触，缓解了围岩凹凸表面的应力集中程度；围岩 与喷层形成协调的力学系统，围岩表面由支护前的双向应力状态，转为三向应力状态，提高 了围岩的稳定程度。

13. 简述锚索支护方法，锚索支护作用机理是什么？锚索支护特点有哪些？答：方法：锚索支护是指在巷道围岩钻孔中安设锚索，并给锚索预加拉力的一种支护方法机理：单体锚索是通过固定在岩体内的内锚头和锁定的外锚头对锚索施加预应力，锚 索产生拉张弹性变形当围岩有变形时，锚索的预拉力通过内、外锚头以拉力方式作用在围 岩上，平衡围岩的变形力，来维护巷道的稳定在煤矿巷道，锚杆、锚索大部都是配合使用 当锚杆、锚索及时支护之后，形成锚杆、预应力锚索的加固群体这样，相邻的锚杆、锚索 作用力相互叠加，组合成一个“承载层”，这个新的承载层厚度比单用锚杆成倍增加，能使 围岩发挥出更大的承载作用特点：a） 锚索的锚固深度大，承载能力强，支护效果好b） 锚索的补强作用，在复合顶板、大断面硐室、交岔点处的支护中更明显，尤其在顶板 来压大，层理发育的采准巷道中使用效果更佳此种支护使用范围非常广c） 支护材料重量轻，体积小，工人劳动强度低d） 锚索支护可大大减少巷道维修量，节。