礦山壓力與巖層控制模擬試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.原巖應(yīng)力分布的主要規(guī)律，表述錯誤的是（）A.實測鉛直應(yīng)力基本等于上覆巖層重量B.水平應(yīng)力普遍大于鉛直應(yīng)力C.平均水平應(yīng)力與鉛直應(yīng)力的比值隨深度增加而增大D.最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力一般相差較大答案：C解析：平均水平應(yīng)力與鉛直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小，并非增大，所以C選項表述錯誤。A選項，實測表明鉛直應(yīng)力基本等于上覆巖層重量；B選項，水平應(yīng)力普遍大于鉛直應(yīng)力是原巖應(yīng)力分布的一個常見規(guī)律；D選項，最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力一般相差較大也是符合實際情況的。2.巷道圍巖的穩(wěn)定性主要取決于（）A.巷道的埋深B.巷道的斷面尺寸C.巷道的支護方式D.圍巖的強度和地應(yīng)力的大小答案：D解析：圍巖的強度和地應(yīng)力的大小是決定巷道圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。巷道埋深、斷面尺寸和支護方式等都會對巷道圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，但不是主要決定因素。當圍巖強度高、地應(yīng)力小時，巷道圍巖相對穩(wěn)定；反之則容易失穩(wěn)。3.采煤工作面初次來壓步距的大小主要取決于（）A.直接頂?shù)暮穸菳.老頂?shù)暮穸群土W性質(zhì)C.煤層的厚度D.采煤工藝答案：B解析：老頂?shù)暮穸群土W性質(zhì)是影響采煤工作面初次來壓步距大小的主要因素。老頂越厚、強度越大，其初次來壓步距通常越大。直接頂?shù)暮穸戎饕绊懼苯禹數(shù)目迓淝闆r；煤層厚度和采煤工藝對初次來壓步距有一定影響，但不是主要因素。4.以下哪種支護方式屬于主動支護（）A.木棚支護B.砌碹支護C.錨桿支護D.工字鋼支架支護答案：C解析：錨桿支護通過錨桿將圍巖錨固在一起，使圍巖自身形成承載結(jié)構(gòu)，屬于主動支護。木棚支護、砌碹支護和工字鋼支架支護都是在圍巖變形后提供被動的支撐力，屬于被動支護。5.巖層移動引起的地表移動盆地的范圍主要取決于（）A.開采深度B.開采面積C.開采厚度D.以上都是答案：D解析：開采深度、開采面積和開采厚度都會影響巖層移動引起的地表移動盆地的范圍。開采深度越大，地表移動盆地的范圍可能越大；開采面積越大，地表移動的范圍也會相應(yīng)增大；開采厚度越大，巖層移動的程度可能越劇烈，地表移動盆地的范圍也會受到影響。6.下列關(guān)于支承壓力的說法，正確的是（）A.支承壓力是由于開采活動引起的B.支承壓力只存在于煤壁前方C.支承壓力的大小與開采深度無關(guān)D.支承壓力不會對巷道產(chǎn)生影響答案：A解析：支承壓力是由于開采活動破壞了原巖應(yīng)力的平衡狀態(tài)而引起的，A正確。支承壓力不僅存在于煤壁前方，在采空區(qū)周圍等部位也存在，B錯誤。支承壓力的大小與開采深度有關(guān)，一般開采深度越大，支承壓力越大，C錯誤。支承壓力會對巷道產(chǎn)生很大影響，可能導(dǎo)致巷道變形、破壞等，D錯誤。7.放頂煤開采時，頂煤的破碎主要依靠（）A.礦山壓力B.爆破C.采煤機切割D.以上都不是答案：A解析：放頂煤開采時，頂煤的破碎主要依靠礦山壓力。隨著工作面推進，上覆巖層壓力作用于頂煤，使其產(chǎn)生裂隙并破碎。爆破一般是在特殊情況下輔助破碎頂煤；采煤機主要是切割煤層，而非破碎頂煤。8.采場老頂初次破斷在采煤工作面引起的礦壓顯現(xiàn)，稱為（）A.初次來壓B.周期來壓C.頂板離層D.頂板冒落答案：A解析：采場老頂初次破斷在采煤工作面引起的礦壓顯現(xiàn)稱為初次來壓。周期來壓是老頂周期性破斷引起的礦壓顯現(xiàn)；頂板離層是頂板巖層之間出現(xiàn)分離的現(xiàn)象；頂板冒落是頂板巖體失去平衡而垮落的現(xiàn)象。9.巷道圍巖的松動圈是指（）A.巷道周圍未受采動影響的巖體B.巷道周圍產(chǎn)生塑性變形的巖體C.巷道周圍產(chǎn)生彈性變形的巖體D.巷道周圍巖石應(yīng)力為零的區(qū)域答案：B解析：巷道圍巖的松動圈是指巷道周圍產(chǎn)生塑性變形的巖體。在巷道開挖后，圍巖應(yīng)力重新分布，當應(yīng)力超過巖石的強度極限時，圍巖會產(chǎn)生塑性變形，形成松動圈。未受采動影響的巖體是原巖；產(chǎn)生彈性變形的巖體不會形成松動圈；巷道周圍巖石應(yīng)力為零的區(qū)域只是松動圈的一部分特征，不能完全代表松動圈。10.以下哪種礦壓觀測方法屬于直接測量法（）A.頂板動態(tài)儀觀測B.壓力盒測量C.聲波儀測量D.位移計測量答案：B解析：壓力盒測量是直接測量巖體或支護結(jié)構(gòu)所受壓力的方法，屬于直接測量法。頂板動態(tài)儀觀測主要是觀測頂板的位移等動態(tài)變化；聲波儀測量是通過測量聲波在巖體中的傳播特性來推斷巖體的完整性等；位移計測量是測量巖體或結(jié)構(gòu)的位移，它們都不是直接測量壓力，不屬于直接測量法。二、多項選擇題（每題3分，共15分）1.影響原巖應(yīng)力分布的因素有（）A.地形B.地質(zhì)構(gòu)造C.巖體的物理力學性質(zhì)D.地下水答案：ABCD解析：地形會影響原巖應(yīng)力的分布，如在山區(qū)等地形起伏較大的地方，原巖應(yīng)力分布會更復(fù)雜；地質(zhì)構(gòu)造如斷層、褶皺等會改變原巖應(yīng)力的大小和方向；巖體的物理力學性質(zhì)不同，其承載能力和應(yīng)力傳遞特性也不同，會影響原巖應(yīng)力分布；地下水會對巖體產(chǎn)生孔隙水壓力等影響，進而影響原巖應(yīng)力分布。2.采煤工作面礦壓顯現(xiàn)的主要指標有（）A.頂板下沉量B.支架工作阻力C.煤壁片幫程度D.采空區(qū)冒落情況答案：ABCD解析：頂板下沉量反映了頂板的變形情況，是礦壓顯現(xiàn)的重要指標之一；支架工作阻力體現(xiàn)了支架承受的壓力大小，能反映礦壓對支架的作用；煤壁片幫程度與煤體所受應(yīng)力有關(guān)，是礦壓顯現(xiàn)的直觀表現(xiàn)；采空區(qū)冒落情況反映了頂板的垮落特征和礦壓作用下的穩(wěn)定性。3.巷道支護的作用有（）A.控制圍巖變形B.防止圍巖風化C.提高圍巖的強度D.改善巷道的通風條件答案：ABC解析：巷道支護可以通過提供支撐力來控制圍巖變形，A正確。支護結(jié)構(gòu)可以防止圍巖直接暴露在空氣中，從而防止圍巖風化，B正確。錨桿等支護方式可以將圍巖錨固在一起，提高圍巖的整體強度，C正確。巷道支護主要是針對圍巖穩(wěn)定性方面的作用，對改善巷道通風條件沒有直接作用，D錯誤。4.巖層移動的形式有（）A.彎曲B.垮落C.片幫D.滑動答案：ABD解析：巖層移動的形式主要有彎曲、垮落和滑動。在開采影響下，巖層會發(fā)生彎曲變形；當巖層強度不足以承受上覆巖層壓力時，會發(fā)生垮落；在一定條件下，巖層還可能沿著某一滑動面發(fā)生滑動。片幫主要是指煤壁或巖壁的局部垮落，不屬于巖層移動的主要形式。5.礦壓控制的基本方法有（）A.合理布置巷道和采煤工作面B.選擇合適的支護方式C.采用卸壓措施D.加強頂板管理答案：ABCD解析：合理布置巷道和采煤工作面可以減少礦壓對巷道和工作面的影響，如避免巷道處于高應(yīng)力區(qū)等，A正確。選擇合適的支護方式可以有效控制圍巖變形，保證巷道和工作面的穩(wěn)定性，B正確。采用卸壓措施如鉆孔卸壓、爆破卸壓等可以降低支承壓力，減小礦壓危害，C正確。加強頂板管理，如及時支護、監(jiān)測頂板狀況等，能防止頂板事故發(fā)生，也是礦壓控制的重要方面，D正確。三、判斷題（每題1分，共10分）1.原巖應(yīng)力是指地下巖體在未受開采影響時所具有的應(yīng)力。（）答案：正確解析：原巖應(yīng)力就是地下巖體在未受開采等人為活動影響時所具有的應(yīng)力，它是巖體自身的應(yīng)力狀態(tài)。2.巷道圍巖的變形主要是彈性變形。（）答案：錯誤解析：巷道圍巖在開采影響下，不僅會產(chǎn)生彈性變形，更主要的是會產(chǎn)生塑性變形，形成松動圈等，所以該說法錯誤。3.采煤工作面周期來壓的步距是固定不變的。（）答案：錯誤解析：采煤工作面周期來壓的步距不是固定不變的，它會受到多種因素影響，如老頂?shù)膸r性、開采條件等，所以該說法錯誤。4.錨桿支護的作用原理之一是懸吊作用。（）答案：正確解析：錨桿支護的作用原理包括懸吊作用，即將不穩(wěn)定的巖層懸吊在穩(wěn)定的巖層上，防止其垮落，所以該說法正確。5.地表移動盆地的中心部位下沉量最大。（）答案：正確解析：在地表移動盆地中，中心部位通常是下沉量最大的地方，隨著距離中心的距離增加，下沉量逐漸減小，所以該說法正確。6.支承壓力會隨著開采活動的結(jié)束而立即消失。（）答案：錯誤解析：支承壓力不會隨著開采活動的結(jié)束而立即消失，在開采活動結(jié)束后，支承壓力會逐漸調(diào)整和消散，需要一定的時間，所以該說法錯誤。7.放頂煤開采時，頂煤回收率越高越好。（）答案：錯誤解析：放頂煤開采時，頂煤回收率并不是越高越好。如果為了追求高回收率而采取不合理的開采工藝等，可能會導(dǎo)致煤炭損失增大、開采成本增加、安全隱患增多等問題，需要綜合考慮各方面因素來確定合理的頂煤回收率，所以該說法錯誤。8.采場礦壓顯現(xiàn)只與頂板巖層有關(guān)，與煤層無關(guān)。（）答案：錯誤解析：采場礦壓顯現(xiàn)不僅與頂板巖層有關(guān)，也與煤層有關(guān)。煤層的厚度、硬度、傾角等因素都會影響采場的礦壓顯現(xiàn)，如煤層較軟時可能更容易發(fā)生片幫等現(xiàn)象，所以該說法錯誤。9.巷道圍巖的松動圈越大，巷道越穩(wěn)定。（）答案：錯誤解析：巷道圍巖的松動圈越大，說明圍巖的破壞程度越嚴重，巷道越不穩(wěn)定。一般需要采取措施減小松動圈，保證巷道的穩(wěn)定性，所以該說法錯誤。10.礦壓觀測可以為礦壓控制提供依據(jù)。（）答案：正確解析：通過礦壓觀測可以了解礦壓的大小、分布和變化規(guī)律等，從而為合理的礦壓控制措施提供依據(jù)，如選擇合適的支護參數(shù)等，所以該說法正確。四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述原巖應(yīng)力的組成及分布規(guī)律。答：原巖應(yīng)力主要由自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力組成。自重應(yīng)力是由上覆巖層的重量引起的，其大小與上覆巖層的厚度和巖石的容重有關(guān)，鉛直方向的自重應(yīng)力可近似用公式$\sigma_{v}=\gammaH$計算，其中$\gamma$為巖石容重，$H$為深度。構(gòu)造應(yīng)力是由于地殼運動等地質(zhì)構(gòu)造作用在巖體中產(chǎn)生的應(yīng)力，其大小和方向比較復(fù)雜。原巖應(yīng)力的分布規(guī)律如下：（1）實測鉛直應(yīng)力基本等于上覆巖層重量，即$\sigma_{v}=\gammaH$。（2）水平應(yīng)力普遍大于鉛直應(yīng)力，水平應(yīng)力與鉛直應(yīng)力的比值$\lambda$一般大于1。（3）平均水平應(yīng)力與鉛直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小。（4）最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力一般相差較大，且主應(yīng)力的方向在不同地區(qū)可能不同。2.說明采煤工作面初次來壓和周期來壓的概念及特點。答：初次來壓是指采場老頂初次破斷在采煤工作面引起的礦壓顯現(xiàn)。其特點如下：（1）來壓步距大，一般為2035m甚至更大，這是因為老頂初次破斷前積累了較大的變形能。（2）來壓強度大，頂板下沉速度快、下沉量大，支架所受壓力明顯增大，煤壁片幫嚴重，有時還會出現(xiàn)頂板臺階下沉等現(xiàn)象。（3）影響范圍廣，不僅影響采煤工作面，還會對巷道等周邊區(qū)域產(chǎn)生較大影響。周期來壓是指老頂周期性破斷引起的礦壓顯現(xiàn)。其特點如下：（1）周期來壓步距小于初次來壓步距，一般為初次來壓步距的1/22/3。（2）來壓強度較初次來壓有所降低，但仍會導(dǎo)致頂板下沉速度加快、支架工作阻力增大等礦壓顯現(xiàn)。（3）周期來壓具有一定的周期性，隨著工作面的推進，老頂會周期性地破斷，礦壓顯現(xiàn)也會周期性地出現(xiàn)。3.分析巷道圍巖變形的三個階段及相應(yīng)的支護原則。答：巷道圍巖變形一般分為三個階段：（1）圍巖彈性變形階段：在巷道開挖初期，圍巖應(yīng)力重新分布，圍巖產(chǎn)生彈性變形。此階段圍巖變形量較小，變形速度較慢。支護原則是及時支護，防止圍巖表面風化，可采用噴漿等簡單支護方式封閉圍巖表面，保持圍巖的完整性。（2）圍巖塑性變形階段：隨著時間推移，圍巖應(yīng)力超過巖石的彈性極限，開始產(chǎn)生塑性變形。此時圍巖變形速度加快，變形量逐漸增大。支護原則是增強支護強度，控制圍巖塑性變形的發(fā)展。可采用錨桿、錨索等主動支護方式，提高圍巖的自身承載能力，也可配合使用金屬支架等被動支護方式。（3）圍巖破裂失穩(wěn)階段：如果圍巖塑性變形得不到有效控制，圍巖會進一步破裂，出現(xiàn)松動圈擴大、頂板冒落等失穩(wěn)現(xiàn)象。此階段圍巖變形速度急劇增大，巷道破壞嚴重。支護原則是采取強力支護措施，如加強錨桿錨索支護、進行注漿加固等，修復(fù)和加固圍巖，恢復(fù)巷道的穩(wěn)定性。五、論述題（每題15分，共15分）論述放頂煤開采的優(yōu)缺點及礦壓顯現(xiàn)特點。答：優(yōu)點（1）高產(chǎn)高效：放頂煤開采一次采出厚度大，可實現(xiàn)集中生產(chǎn)，減少了分層開采的巷道掘進量和工作面搬家次數(shù)，提高了采煤效率，產(chǎn)量大幅增加。（2）成本低：由于減少了巷道掘進和設(shè)備搬家等費用，降低了噸煤生產(chǎn)成本。（3）對煤層地質(zhì)條件適應(yīng)性強：可用于開采厚度較大、傾角變化范圍較廣的煤層，特別是對于一些較難開采的煤層，如厚煤層中的軟煤層等，放頂煤開采具有較好的適應(yīng)性。缺點（1）煤炭損失大：頂煤在放出過程中，會有一部分殘留于采空區(qū)，造成煤炭資源損失，特別是在煤層厚度變化較大、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的情況下，煤炭損失更為明顯。（2）煤塵大：放頂煤過程中，頂煤破碎和放出會產(chǎn)生大量煤塵，對工作環(huán)境和工人健康造成危害，同時也增加了煤塵爆炸的危險。（3）自然發(fā)火隱患大：采空區(qū)遺留的大量煤炭容易發(fā)生自燃，尤其是在高瓦斯煤層中，自然發(fā)火與瓦斯爆炸相互影響，安全隱患極大。（4）瓦斯治理難度大：放頂煤開采時，采空區(qū)空間大，瓦斯積聚現(xiàn)象較為嚴重，瓦斯涌出量也較大，瓦斯治理難度增加。礦壓顯現(xiàn)特點（1）初采期礦壓顯現(xiàn)不明顯：在放頂煤開采初采階段，由于頂煤的放出，頂板垮落高度較小，老頂?shù)倪\動和破斷對工作面的影響相對較小，礦壓顯現(xiàn)不如分層開采明顯。（2）周期來壓