2G311040　矿业工程稳定

一、单项选择题（每题的备选项中，只有1个最符合题意）

1．按普氏岩石分类，普氏系数f＝21的岩石应为（　　）。[2016年真题]

A．较软的岩石

B．软的岩石

C．中等坚固的岩石

D．一级最坚固岩石

【答案】D

【解析】原苏联学者普罗托季亚科诺夫于1926年提出的“岩石坚固性系数”（即普氏系数），是指岩石饱和单轴抗压强度的折算值，被用来评价岩石可钻性和稳定性。普氏系数将岩石分为10个名义级，加上5个半级，即Ⅲa、Ⅳa、Ⅴa、Ⅵa、Ⅶa，共有15级。如f＝20以上的岩石皆为一级最坚固岩石，f＝3～4（分别列为5级和5级半）属于中等坚固岩石，f在2以下（分别为6～10级）时为较软和软的岩石，最弱的为流沙、含水黄土等。该题中，普氏系数f＝21的岩石为一级最坚固岩石。

2．根据锚喷支护巷道围岩分类，属于Ⅱ类围岩特性的是（　　）。[2012年10月真题]

A．岩石单轴饱和抗压强度达62MPa

B．围岩很容易发生冒顶

C．可有5～10d的稳定时间

D．不支护会出现小块掉落

【答案】D

【解析】锚喷支护巷道围岩可分为5类，其中Ⅱ类围岩是稳定性较好的岩层。该岩层的特性包括：①完整比较坚硬岩层，R_b＝40～60MPa；②层状岩层，胶结较好；③坚硬的块状岩层，裂隙面闭合，无泥质填充物，R_b﹥60MPa。巷道开挖后围岩的稳定状态为基本稳定，较长时间不支护会出现小块掉落。一般由胶结好的砂岩、砾岩、大冶薄层灰岩等岩种构成。

3．矿业工程施工中，影响井巷周围岩体稳定性的主要因素是（　　）。[2010年真题]

A．岩体本身的特性

B．巷道断面大小和形式

C．井巷开挖方法

D．井巷支护方法

【答案】A

【解析】围岩自身稳定是决定井巷稳定的基本因素。B项，巷道断面大小和形式是通过对围岩应力状态的影响而影响围岩稳定。C项，井巷如采用爆破开挖和机械开挖，或者光面爆破与普通爆破方法开挖，对围岩稳定的影响也不一样，但是这也是因为不同方法对围岩的损害程度不同的结果。D项，井巷支护也是一种平衡围岩受力条件的方法；所有方法都是通过作用围岩来促进围岩的稳定状态，而围岩在这些作用下的稳定状态却是由其自身因素所决定。由此，岩体本身的特性是影响围岩稳定的主要因素。

4．矿山井下巷道在开挖后不需要支护即可保持自身稳定，说明（　　）。[2010年真题]

A．井巷地压为零

B．巷道围岩的承载能力大于井巷地压

C．巷道周围岩石的抗压强度较大

D．巷道能形成稳定的压力拱

【答案】B

【解析】地压有两种概念，一种是广义的地压，它泛指围岩应力的状态，如开挖后造成变形大、破碎严重，这就说明地压较大；另一种是狭义地压，指围岩对支护的作用。井巷在开挖后，其围岩的应力状态就会发生变化。这种变化是或者原岩应力出现应力集中现象，或者原岩应力发生应力转移的情况，就是说，原岩应力不能消失。如果最终应力状态没有超过围岩的强度，也即围岩承载能力较井巷地压更大，围岩不会发生大的变形或破坏。

5．具有主动支护作用的巷道支护形式是（　　）。[2015年真题]

A．砌碹支护

B．现浇混凝土支护

C．拱形可缩性金属支架支护

D．锚索支护

【答案】D

【解析】井下巷道（或井筒）支护形式虽然很多，但它们或属于主动支护或属于被动支护的性质。主动支护作用是支护在安设过程中就施加对围岩的作用，并形成为提高围岩稳定、抵抗围岩变形的主要内容（而不是等待围岩变形后形成对围岩的作用）。D项，锚索支护结构最主要的作用特点就是具有预应力。预应力是锚索对围岩的主动作用。

6．矿井锚喷支护的喷射混凝土等级通常为（　　）。[2014年真题]

A．C15～C20

B．C25～C30

C．C35～C40

D．C45～C50

【答案】A

【解析】锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。二者可单独使用，分别为锚杆支护与喷射混凝土支护。喷射混凝土支护可以有两种支护作用形式，即单独支护和与锚杆的联合支护（或锚喷网联合支护），单独支护主要应用于围岩稳定的巷道。喷射混凝土强度等级多采用C15～C20。

7．下列巷道支护形式，属于积极支护的是（　　）。[2013年真题]

A．可缩性金属支架

B．锚杆支护

C．砌碹支护

D．现浇混凝土支护

【答案】B

【解析】锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。二者可单独使用，分别为锚杆支护与喷射混凝土支护。B项，锚喷支护与支架的重要区别主要是它通过围岩内部的加固作用提高围岩自身的稳定能力，故可认为是一种积极支护。但它仍然是被动地由围岩的变形或位移引起对围岩的支护作用。

8．岩石工程分类中的岩石质量内容通常采用（　　）指标来评价。

A．岩石抗拉强度

B．岩体抗压强度

C．岩石单轴饱和抗压强度

D．岩石三轴抗压强度

【答案】C

【解析】岩石强度指标岩体质量评价最基本指标就是岩石单轴抗压强度，且通常采用饱和强度值，如在国标《工程岩体分级标准》GB/T 50218—2014、煤矿《锚喷支护巷道围岩分类》等分类。

9．按照普氏系数的岩石分级方法，f值在（　　）以下的属于软岩和较软岩石。

A．1

B．2

C．3

D．4

【答案】B

【解析】常使用的普氏系数f公式为：f＝，式中R_c为岩石饱和单轴抗压强度，MPa；卜岩石坚固性系数，即普氏系数。普氏系数将岩石分为10个名义级，加上5个半级，即Ⅲ_a、Ⅳ_a、Ⅴ_a、Ⅵ_a、Ⅶ_a，共有15级。如f＝20以上的岩石皆为一级最坚固岩石，f＝3～4（分别列为5级和5级半）属于中等坚固岩石，f在2以下（分别为6～10级）时为较软和软的岩石，最弱的为流沙、含水黄土等。

10．当岩石工程分类中的若干分类条件有不同评价结果时，下列结论正确的是（　　）。

A．无法评价该岩石工程分类的等级

B．需要重新验证不同评价参数值

C．以其中最低评价的结果为准

D．以各项评价等级的平均值为准

【答案】C

【解析】岩石工程具体的稳定状况与分类条件往往是不完全一致的，因此一般要根据实际情况调整选择分类，通常会取较低类别。其实判别类别并不是主要的，关键是通过分类能合理确定维护围岩稳定的合理方案和措施。

11．抗滑桩作为边坡稳定的方法，适用于（　　）条件。

A．存在大范围滑动隐患的边坡

B．存在浅层滑坡隐患的边坡

C．滑动面不明确的边坡

D．具有多滑动面的边坡

【答案】B

【解析】滑坡的防治主要方法见表2G311041－1。

表2G311041－1  滑坡防治的主要方法

12．支架拉杆的作用是（　　）。

A．增加支架的整体稳定性

B．提高支架的抗变形能力

C．提高支架的承压能力

D．使荷载平均到支架上

【答案】A

【解析】支架支护主要为保证支架受力合理稳定，支架必须架设规整，支架的立柱应安设牢固，支架间应有拉杆或撑杆保持支架整体牢稳；为及早作用于围岩、避免围岩过早断裂，支架应与岩面尽量背紧。

13．矿山巷道支护中，下列适合木支架应用情况的是（　　）。

A．地压较大

B．巷道服务年限较长

C．掘进巷道的临时支架

D．断面较大的巷道

【答案】C

【解析】木支架通常采用梯形棚子的结构形式，由一根顶梁、两个棚腿以及背板、木楔等组成。木支架一般使用在地压不大、服务年限不长、断面较小的巷道里，有时也用作巷道掘进的临时支架。

14．施工要求支架与围岩背紧主要是为了（　　）。

A．形成支架对围岩的作用

B．限制围岩产生无限制变形

C．提高支架承受能力

D．减少围岩的变形压力

【答案】B

【解析】支架属于被动支护，就是被动地承受围岩的重力作用，有时也承受变形压力的挤压作用。为保证支架受力合理稳定，支架必须架设规整，支架的立柱应安设牢固，支架间应有拉杆或撑杆保持支架整体牢稳；为及早作用于围岩、避免围岩过早断裂，支架应与岩面尽量背紧。

15．支架拉杆的作用是（　　）。

A．增加支架的整体稳定性

B．提高支架的抗变形能力

C．提高支架的承压能力

D．使荷载平均到支架上

【答案】A

【解析】支架支护主要为保证支架受力合理稳定，支架必须架设规整，支架的立柱应安设牢固，支架间应有拉杆或撑杆保持支架整体牢稳；为及早作用于围岩、避免围岩过早断裂，支架应与岩面尽量背紧。

16．在井巷施工中，如果石门巷道部分地段围岩压力大且不稳定，变形难以控制，可考虑采用（　　）。

A．木支架进行支护

B．混凝土支架进行支护

C．拱形可缩性金属支架进行支护

D．石材砌碹进行支护

【答案】C

【解析】在井巷施工中，如果石门巷道部分地段围岩压力大且不稳定，变形难以控制，可考虑采用拱形可缩性金属支架进行支护。A项，木支架一般使用在地压不大、服务年限不长、断面较小的巷道里，有时也用作巷道掘进的临时支架。B项，现浇混凝土支护主要用于软岩不稳定巷道、井筒及各类重要的硐室支护工程。D项，砌碹支护目前主要用于服务年限较长的主要巷道。

17．喷射混凝土的强度等级一般为（　　）。

A．C15～C20

B．C15～C30

C．C20～C30

D．C20～C35

【答案】A

【解析】喷射混凝土强度等级多采用C15～C20。喷射混凝土支护的作用主要体现在加固与防止围岩风化的作用，从而可提高围岩的强度；改善围岩的应力状态，消除因岩面不平引起的应力集中，避免过大的集中应力造成围岩的破坏，并使巷道周边围岩由两向受力状态变成三向受力状态，可提高围岩的强度。

18．关于锚喷网联合支护的特点，下列说法不正确的是（　　）。

A．联合支护可同时发挥锚杆与喷混凝土两种支护的优点

B．喷混凝土还可改善围岩整体性而提高锚杆的支护效果

C．锚杆是决定支护控制围岩深度范围的主要因素

D．钢筋网的作用是提高喷混凝土的刚性

【答案】D

【解析】A项，锚喷支护和锚喷网支护都是联合支护，锚喷支护可同时发挥锚杆与喷混凝土两种支护的长处。B项，利用喷混凝土支护防止围岩破碎的作用可以提高锚杆支护的整体作用及其可靠性。C项，锚杆托盘紧贴岩面是发挥锚杆支护效果的另一个重要条件，采用对锚尾施加较高的预紧力，使锚杆的支护作用有明显的提高。当预紧力达到一定水平后，就相当于通过锚杆给围岩施加了预应力作用，这时的锚杆就具有了类似锚索的主动作用性质了。D项，当加设金属网构成锚喷网支护时，不仅可提高喷混凝土的承载能力，还可进一步增加喷混凝土的柔性支护作用。

19．锚索与锚杆的最大区别，也是其最主要的作用特点就是具有（　　）。

A．拉伸力

B．抗压力

C．预应力

D．抗冲击力

【答案】C

【解析】锚索与锚杆的最大区别，也是其最主要的作用特点就是具有预应力，预应力是锚索对围岩的主动作用。

20．关于收敛变形测量的功能和特点，下列说法不正确的是（　　）。

A．收敛计可以测量巷道内任意两点间的相对位移

B．收敛测量可以获得巷道表面位移的速率

C．当巷道表面位移大小不再变化时说明围岩开始稳定

D．当围岩变形曲线开始平缓则就可以考虑二次支护

【答案】C

【解析】收敛测量是指对井巷表面两点间的相对变形和变形规律的量测，如监测巷道顶底板或两帮移近量等。这一监测结果可以确定围岩收敛情况或最终收敛量，以此判断围岩的稳定状况或确定二次支护的时间。巷道稳定状况较好时，收敛曲线表现为变形速率迅速减小，后期变形曲线收敛，最终变形有限；二次支护通常在变形曲线趋于平缓时进行。C项，如果变形（速率）不收敛或在规定时间里不收敛，则可能就需要加强支护能力或采取其他措施。

21．关于多点位移计的特点，下列说法正确的是（　　）。

A．多点位移计也可以判断围岩松动范围

B．多点位移计是测量巷道表面多个测点位移的仪器

C．多点位移计布设需要弹簧张紧

D．围岩是否有离层现象不能用多点位移计测定

【答案】A

【解析】A项，多点位移计是深部围岩位移测量的常用仪器，通过监测布置在钻孔内不同深度的测点，确定这些测点位移和位移规律。一般将孔底点设为基点，然后确定其他点相对于此基点的位移。只有当基点位于井巷影响圈以外，可以认为基点是不动点时，其他相对于该基点的位移就是绝对位移。多点位移计可以监测围岩内部岩体的位移状况，判断岩体位移范围、监测围岩变形稳定快慢等。巷道稳定状况较好时，围岩内部变形的影响范围小，随时间推移变形速率迅速降低，且曲线规律性好，没有异常状态。

二、多项选择题（每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项）

1．巷道喷射混凝土支护施工时，配制混凝土可选用（　　）。[2013年真题]

A．硅酸盐水泥

B．普通硅酸盐水泥

C．矿渣硅酸盐水泥

D．粉煤灰水泥

E．火山灰质水泥

【答案】AB

【解析】井下巷道锚喷支护中，混凝土支护要求混凝土喷层凝结硬化快，早期强度高，混凝土硬化后的收缩变形小，因此应当选用快硬且抗变形能力强的水泥。当混凝土工程有快硬要求时应优先选用硅酸盐水泥和快硬硅酸盐水泥，可以选用普通硅酸盐水泥，不宜选用矿渣水泥、火山灰质水泥、粉煤灰水泥和复合水泥。

2．在巷道支护施工中，有利于及时、充分发挥支护能力的措施有（　　）。[2012年6月真题]

A．支架设置棚间拉杆

B．保证锚杆预紧力

C．支架用背板背实

D．选用砂浆锚杆

E．拱碹壁后充填密实

【答案】BCE

【解析】巷道支护可采用支架支护、锚喷支护和衬砌支护方式。其中，保证锚杆预紧力、支架用背板背实、拱碹壁后填充密实等方法可以起到及时、充分发挥支护能力的作用。

3．可以用于测定井巷围岩内部或表面变形量的监测仪器有（　　）。[2014年真题]

A．多点位移计

B．离层仪

C．松动圈测定仪

D．收敛计

E．压力枕

【答案】ABD

【解析】围岩变形监测包括巷道表面位移监测和深部围岩位移监测。巷道表面位移监测包括收敛测量、导线测量和高程测量，收敛测量是指对井巷表面两点间的相对变形和变形规律的量测，收敛测量一般采用各种收敛计进行。导线测量和高程测量是由不动基点放线测量围岩表面点的绝对位移。深部围岩位移监测包括多点位移计测量和离层仪测量。多点位移计是深部围岩位移测量的常用仪器，通过监测布置在钻孔内不同深度的测点，确定这些测点位移和位移规律。多点位移计可以监测围岩内部岩体的位移状况，判断岩体位移范围、监测围岩变形稳定快慢等。离层仪的原理和多点位移计相同，可以确定两点或几个点间的相对位移，相对位移过大，说明岩层发生离层（分离）。

4．通常，在岩石工程分类表中常采用的指标有（　　）。

A．岩体结构类型

B．岩石单轴抗压强度

C．巷道开挖后的围岩稳定状况

D．地下岩石工程跨度或断面大小

E．影响岩石强度性质的参数

【答案】ACDE

【解析】根据分类形式，可以有单因素分类和多因素分类；根据分类目的，有岩体质量分类、岩体结构分类和岩体工程分类等，岩体工程分类又分用于岩石坚固性（为钻眼爆破）、稳定性等目的的工程评价，稳定性方面又有铁路隧道、公路隧道、水电工程以及煤矿、冶金矿山井巷工程等等的不同分类。岩体性质（质量）、岩体结构又是影响工程围岩稳定的重要因素，因此一些工程分类常常又结合了岩体质量、岩体结构的分类内容，造成了各种岩体分类的交叉。

5．水对岩体边坡稳定主要存在有（　　）的影响。

A．水对结构面有腐蚀作用

B．水的浮力改变结构面受力情况

C．水的渗流影响

D．受水的浸泡会软化岩石

E．雨水冲刷造成的岩体滑动

【答案】BCDE

【解析】水会软化岩石；静止的自由水改变岩石的重度（饱和重度）。在结构面上形成浮力；渗透流水对渗透岩石有动水压力作用。有几种情况会同时影响坡度稳定，例如雨天时，边坡受雨水冲刷，既弱化了岩石结构面的力学性质，又受到结构面里流水的静、动力作用，经常是成为边坡严重塌方事故的直接原因。

6．矿业工程边坡加固的常用方法包括（　　）。

A．滑面加固

B．锚杆加固

C．锚索加固

D．抗滑桩加固

E．滑面爆破加固

【答案】BCDE

【解析】矿业工程边坡加固的常用方法包括：①锚杆加固；②锚索加固；③抗滑桩加固；④滑面爆破加固。

7．下列对防治滑坡方法的评价，合理的是（　　）。

A．当滑床含水多时采用疏干排水方法

B．采用爆破滑动面法最简单也效果最好

C．对于浅层滑动面可以采用回填岩石

D．压坡脚就是靠若干桩柱压住坡底不滑动

E．当裂隙较发育时可以采取注浆方法

【答案】ACE

【解析】滑坡防治的主要方法如下表。

滑坡防治的主要方法

8．巷道的支护形式包括有（　　）。

A．支架支护

B．锚杆支护

C．二次支护

D．联合支护

E．临时支护

【答案】ABD

【解析】掌握巷道支护形式主要包括：①支架支护，含木支架、梯形金属支架、拱形可缩性金属支架；②锚喷支护，含喷射混凝土支护、锚杆支护、锚索支护、锚喷支护和锚注支护；③衬砌支护，含砌碹支护和现浇混凝土支护；④联合支护，在软岩工程中，为使支护方式更为合理或因施工工艺的需要，往往同时采用几种支架的联合支护，如锚喷与U型钢支架、锚喷与砌块衬砌、U型钢支架与砌块衬砌等联合支护。

9．锚索与锚杆之间的区别有（　　）。

A．锚索是绳式结构而锚杆是杆件结构

B．锚索的承载能力更高

C．锚索长度更长

D．锚索对围岩施加预应力

E．锚杆靠群体作用而锚索靠单一作用

【答案】BCD

【解析】锚索支护结构和锚杆具有相似的形式，与锚杆的最大区别，也是其最主要的作用特点就是具有预应力。预应力是锚索对围岩的主动作用。井下锚索常采用12.7～28.6mm的单束钢绞线，其破断力可达160～1200kN，甚至更高；锚固的方式包括有端头锚固与全长锚固，采用树脂或水泥砂浆固结。锚索的预应力要等锚固端有足够的强度后施加。井下锚索的预应力一般采用为破断力的30％～50％，约80～130kN。为避免预应力的损失，施加的预张力应达到设计值的105％～115％。因为锚索有锚固力大、索体长度长，因此它有控制作用强、深度深（井下一般采用5～8m，有的可达10m）、范围宽的特点，一般采用在压力大、围岩严重破碎等难支护的巷道中。

10．关于锚索施工，下列做法正确的是（　　）。

A．井下锚索常采用单束钢绞线

B．锚索可以采用端头锚固或全长锚固的锚固方式

C．锚索的预应力要等锚固端有足够的强度后施加

D．锚固的方式包括机械锚固、树脂或水泥砂浆粘结

E．施加的预张力应达到设计值的105％～115％

【答案】ABCE

【解析】井下锚索常采用12.7～28.6mm的单束钢绞线，其破断力可达160～1200kN，甚至更高；锚固的方式包括有端头锚固与全长锚固，采用树脂或水泥砂浆固结。锚索的预应力要等锚固端有足够的强度后施加。井下锚索的预应力一般采用为破断力的30％～50％，约80～130kN。为避免预应力的损失，施加的预张力应达到设计值的105％～115％。D项，锚固的方式包括有端头锚固与全长锚固，采用树脂或水泥砂浆固结。

11．关于衬砌支护的特点，下列说法正确的是（　　）。

A．目前所有衬砌支护都需要人工砌筑

B．衬砌支护具有通风性能良好的特点

C．衬砌支护具有坚固耐久和良好的防火性能

D．一般永久性支护采用衬砌支护形式

E．壁后充填是保证衬砌支护施工质量的重要内容

【答案】BCE

【解析】衬砌支护包括：①砌碹支护：砌碹支护主要是采用砌块砌筑成连续的支护结构，多采用拱形结构，一般包括拱、墙和基础等组成。砌碹支护具有坚固耐久、防火阻水、通风阻力小、材料来源广等优点，缺点是施工复杂、工期长、成本高，目前主要用于服务年限较长的主要巷道。②现浇混凝土支护：现浇混凝土支护，是在巷道内借助模板浇灌混凝土而实施的整体式支护结构，它作为一个支护结构，支撑着巷道围岩。这种支护对地质条件适应性强，按需要成型，服务年限长，而且可以适合多种施工方法。但由于其施工成本高，目前在矿山巷道中应用较少，主要用于软岩不稳定巷道以及各类重要的硐室支护工程。

12．下列对于松动圈的测量意义，下列说法正确的是（　　）。

A．松动圈通常指围岩中破裂比较严重的区域

B．松动圈越大则就是围岩的压力越大

C．圆形巷道的围岩松动圈也是圆形

D．测量围岩松动范围的唯一方法是电磁雷达测定

E．松动圈大小是选择锚杆支护参数的一项依据

【答案】ACE

【解析】松动圈通常指围岩中破裂比较严重的区域。引起围岩破裂的主要原因是围岩内的应力较高而围岩的承载能力不足。判别松动圈大小、分布及其状态，主要通过破裂围岩的物理性质（如声速、电阻、渗透性、电磁波等）变化或是通过直接观测（钻孔取芯、钻孔潜望、钻孔电视或摄影、多点位移测量分析）围岩的破裂与裂隙发育状况来确定。目前应用较多的是用超声波波速和电磁雷达的方法。通过松动圈测定，可以获得围岩状态及其变化信息，选择锚杆支护设计参数，比较地压影响大小。通过松动圈测定，可获得围岩的状态及其变化信息，比较地压影响大小，选择锚杆支护设计参数。