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在支架上的载荷分布也不同。反映在支架前后柱上的受力也就不同，可能会出现下列三种情况：
1.P2／P1=0。这只有在前柱的载荷P2=0的情况下才有可能。也就是只有直接顶在采空区的悬顶较大，顶板对支架的作用力作用在后柱上或作用在后柱靠采空区的一侧时才有可能。这种情况对Ⅰ、Ⅱ级顶板是不可能发生的。只有在直接顶破断角比较小的坚硬顶板才会出现。
这种情况下，一般顶板对支架的压力都较大。往往对支架产生较大的水平力，对支架的稳定性非常不利。如大同的坚硬顶板常出现这种情况。
2. P2／P1=1。此时前柱受力等于后柱即P2=P1。也就是说顶板对支架作用力的合力在前后柱之间。这种情况只有在岩层破断角a=60°左右的中等稳定顶板中才能出现。显然，这对支撑式液压支架的受力是最好的。
3. P2／P1>1。这种情况只有在前柱受力大于后柱即P2>P1,顶板对支架作用力的合力作用在前柱上或前柱前端时才有可能出现。这时，顶板岩层的破断角a>60,直接顶比较破碎，在移架过程中，支架后部的顶板因破碎而冒落，形成切顶线前移，因而导致前柱受力大于后柱，有时出现后柱提起的现象。这种情况对支撑式液压支架的受力是极为不利的。所以说支撑式液压支架不适合在破碎顶板的条件下使用。
三、试从掩护式液压支架的结构特征及受力分析，简述其适用条件。 掩护式液压支架托梁较短，立柱向煤壁方向倾斜，并支撑在掩护梁的前端，因此，掩护式支架缩小了控顶距，减少了对顶板的反复支撑次数，支架的支撑力靠近煤壁，提高了对机道上方顶板的支撑力。支架后部的掩护梁只对采空区冒落矸石起掩护作用。一般掩护式支架的掩护部分大于支撑部分。由于支架的立柱倾斜地支撑在掩护梁上以及冒落矸石对掩护梁的作用，所以，支架的支撑效率较低。掩护式支架为四连杆机构，可以承受一定的水平力，因而可以实现带压移架，避免了反复支撑对顶板完整性的进一步破坏。这种支架的架间密封性能好，采空区的破碎矸石不易窜入工作空间。但这种支架的有效工作空间小，因而通风断面小，行人不便。
由于掩护式液压支架在结构上的这些特点，来自工作面机道上方，顶板破碎的工作面。
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四、回采工作面“支架与围岩关系”及其特点是什么？
采场支架和地面建筑中的支撑构件不同。在地面建筑中，支撑构件要支撑其上部所有重物的全部重量，而回采工作面上覆岩层的全部重量是通过老顶岩层所形成的结构（梁或拱）由工作面前方的煤壁、工作面支架和采空区的冒落矸石（充填物或煤柱）这个支撑体系共同支撑的。而且，三者的特性是完全不同的，煤壁是一个强支撑物，采空区冒落矸石（充填物或煤柱）是次强支撑物，而采场支架是一个较弱的支撑物。为了开采工作的需要，必须用支架来维护一定的开采工作空间。但是，支架又不能受力过大，否则就要在经济上付出更大的代价。因此，支架在这个支撑体系中，只能支撑部分顶板岩石的重量，并不能从根本上改变上覆岩层的总体活动规律。
所谓“支架与围岩关系”就是工作面支架和工作面顶、底板之间的相互作用和相互影响，即支架对围岩既要支撑又要适应的关系。
总的来说，研究支架与围岩关系就是研究支架性能与结构对支架受力和对围岩运动的影响。
从自前掌握的资料来看，采场支架与围岩关系有如下几个特点：
1.回采工作面支架与围岩是一个相互作用和相互矛盾的统一体，他们之间的相互用是一对力，其大小相等，方向相反。
2.支架受力的大小与支架的特性及围岩的运动规律有关。
3.支架的结构和尺寸对工作面顶板矿山压力显现特点有着重要的影响。如，有的条件选用掩护式支架比选用支撑式支架能更好地维护顶板。
第六章 采区巷道矿山压力及其维护
一、采区平巷矿压显现有哪些规律？研究这些规律对维护好采区平巷有什么实际意义？
采区平巷是与工作面开采的推进方向平行的巷道（指沿走向推进时），主要包括工作面两侧的区段运输平巷和区段回风平巷。采区平巷从开始掘进直到废弃的整个过程中，巷道内矿压显现的剧烈程度有明显差别。以保留作下区段回风平巷的运输平巷为例，根据与工作面回采的关系，可以明显地分为六个不同的矿压显现带。
第1 带内的围岩移动主要是由于掘进引起围岩应力重新分布后造成支护
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后支架与围岩趋于相对平衡状态；第2带为无采掘影响带，巷道处于相对稳定状态，巷道的变形主要是由于和时间有关的变形压力引起的。第1带和第2带巷道压力和变形特点与一般矿山巷道相似，当然，采区平巷大都是开在煤层中；第3 带为工作面前方采动影响带，是由于工作面前方超前支承压力引起的，影响的范围和程度取决于采深、采高、采空区处理方式、围岩性质等，一般影响范围在30 m以上。由于超前支承压力为原岩应力的1～3倍（K=2～4) ，这一带矿山压力显现急剧增长，顶底板移近速度可达每天几毫米到几十毫米；第4带为工作面后方采动影响带，主要受开采后老顶岩梁即裂隙体梁的破坏与平衡规律的影响，由于工作面支架不可能阻止老顶裂隙体梁的回转，因此，它的影响是不可避免的，在采区平巷矿压显现极为明显，通常在工作面后方15～20m处，顶底板移近量可达20～30mm/d，以至50～60mm/d，影响范围一般在60～100m以上，剧烈的程度取决于顶板类型、开采厚度等，第5带在工作面后方100m 后，移近速度降至1～2mm/d以下，巷道可保持较长时间稳定；第6带是当该平巷作为下一区段回风平巷使用时，受二次采动影响，在工作面超前支承压力影响下造成的。由于巷道一侧为上一区段的采空区，故矿压显现较第3 带剧烈。
图6-1为采区平巷不同矿压影响带内顶底板移近典型曲线，可以看出受回采影响最为严重的是工作面后方采动影响带，此带内巷道顶底板移近量，约占移近总量地50～60％。
研究采区平巷矿压显现的上述特点对巷道经济有效的合理支护有十分重要的意义，如：
1.认识到工作面前方超前支承压力的影响和范围，就可以在工作面接近时，从支承压力影响区外开始对巷道采取加强支护措施，如架设加强支柱等；
2.后方采动影响带是矿压显现最为剧烈的地带，造成的顶底板移近量最大。因此，
必须根据围岩赋存情况和开采条件，以及对工作面矿压显现基本规律的观测，预计后方采动影响的大小，选择是否采用沿空巷道，是采用沿空留巷还是沿空掘巷，巷道内采用何种支护方式等。
图6-1 采区平巷不同矿压影响带内顶底板移近典型曲线
二、试说明巷道支架与围岩相互作用及共同承载的原理。它能否很好地说明
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受采动影响下巷道中支架与围岩的相互作用？
能较好地说明巷道支架与围岩相互作用及共同承载原理的支架围岩-相互作用关系图6-2，也就在新奥法中用于阐述其原理地围岩收敛与支架约束的“收敛-约束图”。
由图可知，如果想依靠支架的支承力完全阻止围岩移动，所要求的支架的支承力将为最大值Pmax，相当于开巷前的原岩应力。但只要围岩产生少量位移，P值就会急剧减少，围岩也迅速释放一部分弹性能。例如在A 点处支架与围岩相对平衡时，支架支承力PA将比Pmax小，而围岩的变形仍在弹性范围内。但这种情况不能无限制地继续下去，因为随支架支承力减小，围岩移动量会随之增加，当移动量增大到一定程度，围岩将产生松动破坏，这时支架所受松动压力就会加大（曲线2）。
图6-2 支架与围岩相互作用关系图
从理论上讲，在曲线1 与曲线2 的交点B 处，围岩最大限度地发挥了自承能力，B 点支架的支承力最小为Pmin，它是支架最佳受载点，该点的位移ΔUmax则是允许的最大位移量。实际上，为保证有一定安全储备，通常不允许支架在B点工作，比较理想的情况是使工作点保持在离B点不远的地方。
支架与围岩相互作用及共同承载原理无疑对于指导采区平巷的支护是有用的。但由于采区平巷等要受到采动影响，该图对这些情况则不能予以说明。如采区平巷掘进后，支架和围岩达到相对平衡，进入工作面前方采动影响区时，就要受到比原岩应力大2～4倍的支承压力的影响，支架与围岩已形成的平衡结构就要受到形响，甚至破坏。而当进入后方采动影响区时，由于采空区上方老顶的失稳与平衡，又使巷道再次承受动压影响。图6-2 所反映的关系这时就不适用了，有待进一步研究。
第七章 煤矿动压现象及其控制
一、什么叫煤矿动压现象，它有几种形式？这几种形式的主要特征有何区别? 井下开采过程中，高应力状态下积聚大量弹性能的煤或岩体在一定条件下突
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然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现巨大的声响、震动以及气浪等明显的动力效应，这些现象统称为煤矿动压现象。它具有突然发生的特点，在地下开采过程中往往造成严重的井下灾害。
煤矿动压现象按成因、机理和表现形式综合分析可归纳为三类即冲击矿压、顶板大面积来压、煤及瓦斯突然喷出。
冲击矿压是煤或岩体在高应力作用下，聚集了大量弹性变形能，其中部分岩体接近极限平衡状态，当采掘工程接近该处时由于爆破等诱发因素使力学平衡系统突然遭到破坏，煤、岩体瞬时发生脆性破坏，积聚的弹性变形能突然释放，其中相当一部分转化为动能，产生声响，冲击波，抛出大量煤或岩块等动压现象。
顶板的大面积来压则是指坚硬顶板在其下部煤体采空区，暴露面积达到一定程度时，由于自重作用，使弯曲应力超过极限应力而引起坚硬顶板原有裂隙扩展到贯穿该岩层时所发生的大面积顶板突然垮落。顶板跨落时由于其重量产生冲击力，也由于把已采空间气体瞬时排出形成的“暴风”，还由于坚硬顶板在弯曲变形时积聚的一部分弹性变形能释放，造成瓦斯和煤的喷出。
可以看出，上述三种动压现象都是在一定条件下积聚能量后而在采掘工作接近时发生的突然破坏现象，是由于能量释放造成的动压显现。前两种是由于矿山压力的作用；后一种不仅有矿山压力的作用，也有承压气体的作用。
二、试述冲击矿压按原岩应力状态和显现强度的分类。 1.冲击矿压按原岩体应力状态不同，可分为三类：
1）重力型冲击矿压。主要是由于重力作用而产生，即当开采深度达到一定临界深度后，由岩体自重的作用而引起的冲击矿压；
2）构造应力型冲击矿压。即当岩体处于地质构造影响下，构造应力远远超过自重应力时，由于构造应力的作用而引起的冲击矿压；
3）中间型或称“重力-构造型”冲击矿压。是受重力和构造力的共同作用所引起的冲击矿压。
2.根据冲击矿压的显现强度，一般可以分为四类：
1）弹射。单个碎块从处于高应力状态下的煤或岩体上弹射出来，并伴有强烈声响，属于微冲击现象；
2）矿震。它是岩体内部或其深部的冲击矿压，即深部的煤和岩体发生破坏，
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矿山压力及其控制习题及解答
