開采方法與頂板災害防治考試試題

開采方法與頂板災害防治
填空題（每空1分）
1、造成頂板事故的原因主要是 技術 方面的原因和 管理 方面的原因；
2、煤層頂板分為偽頂、 直接頂 和 老頂 ；
3、巷道頂板事故發生地點一般主要是在 掘進面 及 交叉點 ；
4、工作面的特殊支架有叢柱 、排柱（密集支柱）、 木垛 和戧柱（斜撐）幾種。
5、懸臂式支護單體支架的布置形式有 齊梁齊柱 、錯梁齊柱和錯梁錯柱 三種；
6、有效防止復合頂板的離層，應盡量提高支架的初撐力 ;
7、按力學原因采場頂板事故分為壓垮型 、推垮型 和漏冒型 三類
單項選擇題
1、有效防止復合頂板的離層，應盡量提高支架的（ B ）
A、工作阻力 B、初撐力 C、可縮量 D、支護密度
2、傾斜長壁是指（ A ）
A、工作面沿走向布置、沿傾向推進 B、工作面沿傾向布置、沿走向推進
C、工作面沿走向布置、沿走向推進 D、工作面沿傾向布置、沿傾向推進
3、上山階段是指（ A ）的階段
A、位于開采水平以上，煤炭自上向下運 B、位于開采水平以下，煤炭自上向下運
C、位于開采水平以上，煤炭自下向上運 D、位于開采水平以下，煤炭自下向上運
多項選擇題
1、懸臂式支護單體支架的布置形式有（ A、C、D ）三種
A、齊梁齊柱 B、齊梁錯柱 C、錯梁齊柱 D、錯梁錯柱
2、回采工作面的主要工序有（ A、B、C、D、E ）
A、落煤 B、裝煤 C、運煤 D、支護 E、采空區處理
3、有效控制采場頂板，采場支架對頂板應能（ A、B、C、D ）
A、支得起 B、護得好 C、穩得住 D、保證支護密度
4、造成頂板事故的原因主要是 A、B 方面的原因
A、技術 B、管理 C、工人違章 D、煤層賦存
5、采空區上方巖層分為 A、B、C
A、冒落帶 B、裂隙帶 C、彎曲下沉帶 D、破碎帶
6、巷道頂板事故發生地點一般主要是在 A、C
A、掘進工作面 B、回采工作面 C、巷道交叉點 D、采空區
名詞解釋
1、復合頂板——復合頂板指采煤后特別容易離層的頂板。
2、開采水平——通常將設有井底車場、運輸大巷并且擔負該水平運輸任務的水平，稱“開采水平” 。
3、頂板——位于煤層上面的巖層叫頂板，分為偽頂、直接頂和老頂。
4、巖石抗拉強度——巖石試件在拉伸時所能承受的最大拉應力值。
5、初次來壓——直接頂的第一次大面積垮落稱直接頂的初次垮落。
6、煤田——在地質歷史發展的過程中，含碳物質沉積形成的基本連續的大面積含煤地帶稱為煤田。
7、井田——劃歸一個礦井開采的那部分煤田。
8、井底車場——連接井筒與井下大巷之間的一組巷道和硐室的總稱。
9、回采工藝：工作面落煤（破煤）、裝煤、運煤、支護、頂板管理等工序在時間和空間上的安排與配合。
10、炮采：打眼放炮落煤、爆破及人工裝煤、刮板輸送機運煤、單體支架支控頂板
判斷題
1、井田和煤田實際上是一個概念 （ × ）
2、根據服務年限的計算公式可知，大型礦井的服務年限應越小越好，反之小型礦井的服務年限應越大越好；（ × ）
3、巖石的破壞總是被拉壞或剪壞（ √ ）
4、巖體的強度大于巖石的強度（ × ）
5、直接頂初次垮落時的跨距稱初次垮落步距（√）
6、老頂巖梁周期斷裂的距離，稱為老頂的周期來壓步距（√）
簡答題
1、偽頂、直接頂、老頂的主要特點是什么？
[要點]
1、偽頂——緊貼煤層，隨采隨落，厚度一般0.3m～0.5m。
2、直接頂——位于偽頂或煤層（無偽頂時）之上，由一層或幾層巖層組成，一般能隨回柱放頂及時垮落。
3、老頂——位于直接頂之上（有時直接位于煤層之上）厚而堅硬的巖層。能維持很大的懸露面積而不隨直接頂垮落。
2、采空區上方巖層根據其破壞特征及結構特點分為哪三個帶，各個帶的特征是什么？（6分）
[要點]
（1）自下而上分為冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。
（2）特征：①冒落帶：下部冒落的塊度較小，而且呈雜亂無章的堆積，上部巖層塊度較大，而且呈規則的排列。②裂隙帶：巖層中出現許多垂直或斜交于層面的裂隙以及順層的離層裂隙，但不冒落。③彎曲下沉帶：巖層整體彎曲，可能有少許裂隙，影響范圍可波及到地表。
3、何為巖石的碎脹性，如何表示巖石的碎脹性，并分析碎脹性在煤礦頂板災害防治中的作用？（8分）
[答題要點]
碎脹性——巖石破碎后體積比破碎前體積增加的性質。
表示：用碎脹系數K表示，（其中V’和V分別表示碎脹后和碎脹前的體積）
作用：（1）利用巖石破碎后體積膨脹的性質，采動后頂板破碎充填采空區從而進一步減小頂板垮落高度，減少上部巖層的垮落的下沉；
（2）利用巖石碎脹性系數可用來預測或計算采空后頂板垮落高度；從而進一步預測和計算采場頂板壓力，給采場支護設計提供依據。
4、采場頂板事故按力學原因可分為哪三大類，分別敘述各類冒頂事故的特點？（6分）
[答題要點]
（1）壓垮型冒頂。特點：①壓垮型頂板是由垂直于層面方向的頂板力壓壞采場支架而導致的冒頂；②壓垮型頂板事故通常壓力大，對工作面和支架的破壞嚴重，多數事故傷亡大；③壓垮型頂板事故通常發生突然。④要求支架具有足夠的初撐力和工作阻力。
（2）推垮型冒頂。特點：①是由垂直于層面方向的頂板力推倒采場支架而導致的冒頂；②易發生在傾角比較大的煤層中；③要求支架有足夠的穩定性。
（3）漏冒型冒頂。特點：①漏冒型冒頂是因已破碎頂板沒有得到有效防護受重力作用而導致的冒頂；②在采場中部、工作面前端、上下兩端、采場后排等均可能發生；③要求支架對頂板控制盡量或少出現漏頂。
簡述題
1、試說明我國煤礦頂板災害事故發生的特點及頂板災害防治的重要性和必要性？（6分）
[答題要點：]
特點：
（1）頂板事故點煤礦事故比例大（約占45%，其中采場占3／4，巷道占1／4）；
（2）絕大多數事故發生在使用摩擦式金屬支柱和木支柱工作面；
（3）直接頂事故所占比例較大（約占93%）；
（4）按冒頂類別：局部冒頂占70%，大型垮落占30%；
（5）從冒頂地點：機炮道占26%，放頂線占15%，上下兩口占15%，其他44%；
重要性和必要性：
（1）從頂板事故所占煤礦事故比例可看出，頂板事故的防治在煤礦安全事故的防治中占有重要位置；
（2）根據頂板事故發生的特點和機理，采取必要的防治措施，針對性的防治頂板事故，減少煤礦頂板事故的發生，保證安全生產是非常有必要的。
2、結合直接頂的初次垮落、老頂的初次來壓及老頂的周期來壓簡述采場上覆巖層的活動規律？（6分）
[答題要點]
（1）回采工作面自開切眼開始向前推進，直接頂懸露面積增大，當達到其極限跨距時形成工作面第一次大面積的垮落——直接頂的初次垮落；
（2）直接頂初次垮落后，回采工作面繼續向前推進，將有2種情況：①若直接頂垮落后通過其碎脹能充滿采空區，則老頂將只產生彎曲下沉，即彎曲下沉法管理頂板時的情況；②若直接頂垮落后不能充滿采空區，則老頂將懸露，形成懸梁或懸板結構，當其垮度增大到其極限跨距時老頂斷裂、下沉、最終垮落——老頂的初次來壓；
（3）老頂初次來壓后，隨著回采工作面的繼續推進，老頂將形成懸梁或懸板結構，當達到其極限跨度時老頂將折斷，此后將產生周期性的老頂斷裂、來壓，稱周期來壓。
（4）學生展開分析上述三種情況時直接頂或老頂在橫向和縱向的變形、下沉、破壞規律。
3、說明復合頂板推垮型冒頂的特點、機理及防治措施？（16分）
[答題要點]
（1）特點：①冒頂前采場頂板壓力不大，支架沒有變形、損壞、金屬支柱沒有明顯的下縮；②多數情況下，冒頂前復合頂板已沿煤幫斷裂；③冒頂后支柱沒有折損只是傾倒，多數是沿煤層傾斜方向向下傾倒，也有向采空區傾倒的；④冒頂后上部巖層大面積懸露不冒，個別情況是冒落幾下大塊；⑤冒頂在任何工序都有可能發生，但多數是發生在回柱放頂過程；⑥冒頂多發生開切眼附近；⑦多數情況是冒頂前沒有明顯征兆，推垮發生時速度來勢猛，人力無法抗拒；有時推垮前有征兆，能發現靠采空區支柱向下傾斜，沿煤幫及采空區邊頂板掉碴，因而來不及撤人。
（2）機理：① 離層：由于支柱初撐力小而導致復合頂板與上部巖層離層；②斷裂：復合頂頂離層后斷裂成大塊游離巖塊；③去路和傾角：斷裂巖塊出現某個方面的自由空間，使其產生易推垮的去路，煤層傾角較大時更危險；④推力大于阻力：游離巖塊所產生的推力大于阻止其推倒的阻力，穩定性系數降低，使其產生失穩。
（3）措施：①支柱有足夠的初撐力，盡量使其不產生離層；②調整工作面為偽俯工作面，增加其阻力；③掘進上下順槽時不破壞復合頂板；④工作面初采時不要反推；⑤控制采高，盡量使采后垮落的頂板能充滿采空區；⑤增加支架的穩定性如采用整體支架。
4、根據預防冒頂事故類型的不同說明對采場支架的基本要求是什么（從支架的初撐力、工作阻力、可縮量進行分析）？（6分）
[要點]
采場支架對頂板應能支得起——壓垮型
采場支架對頂板應能穩得住——推垮型
采場支架對頂板應能護得好——漏冒型
（1）要有足夠的初撐力，保證下位巖層與上位巖層不離層；
（2）要有足夠的工作阻力，能支撐住工作空間及采空區上方垮落巖層的重量；
（3）要有足夠的可縮量，能夠適應裂隙帶老頂的下沉；
（4）要保證支護密度，防止破碎頂板漏冒（有時需增加頂梁、背板）