采矿学.docx

1、采矿学采矿学相关知识1.采矿学研究的基本内容是什么？答：采矿学是研究矿床开采的综合性技术学科。其基本内容主要是：理论结合实际地阐述适应不同矿床赋存条件的各种采矿方法、井田的开拓与准备方式及其设计等有关问题2.阶段：在井田范围内，沿着煤层的倾斜方向，按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的具有独立生产系统的长条，每个长条成为一个阶段3.水平：通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且负责全阶段运输任务的水平，称为“开采水平”，也简称“水平”。布置回风大巷的水平面称为回风水平,布置运输大巷的水平面又称之为运输水平，将布置有主要运输大巷和井底车场的水平称之为开采水平4.矿井开拓、准备及回采的含义：（1）为

2、全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道称为开拓巷道，如：井筒、主要石门、运输大巷和回风大巷（总回风道）、主要风井（2）为一个采区或数个区段服务的巷道称为准备巷道，如采区上（下）山、井底车场等（3仅为采煤工作面生产服务的巷道，叫做回采巷道，如区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼（形成初始采场的巷道）5.何谓采煤方法？答：采煤方法是采煤工艺与回采巷道布置及其在时间、空间上相互配合的总称 6放顶步距:最大控顶距与最小控顶距之差7煤壁至最后一排支柱的距离称控顶距。一般三道宽度之和称为最小控顶距，回柱前的控顶距为最大控顶距8矿山压力由于开采引起的工作面周围岩体内的力9支承压力采掘空间原被采物承受的载荷转移到

3、周围支承体上而形成的力周围支撑压力分布：前支承压力1(移动支承压力)最大值面中部前方，峰值点煤壁210 m，K达24H，范围面前方3060m内，最大达100m，近煤壁的压酥带宽度0.52 0m。后支承压力2侧向支承压力3（固定支承压力）范围一般3040 m内，峰值约为(23)H 残余支承压力4影响支承压力的主要因素：开采深度，开采深度越大，支撑压力越大；围岩性质，煤质愈硬，强度愈高，支承压力的峰值愈高，峰值距煤壁的距离愈近，分布范围愈小。硬煤工作面的片帮深度小，片帮率低，软煤片帮严重，片帮深度大。底板愈硬，角愈大，应力集中程度愈低。采空区残相留空间愈大，支承压力分布范围愈大，开挖空间愈宽，支承

4、压力峰值愈高。例如大孔对小孔的影响。相邻工作面回采，支撑压力的分布范围和峰值增大近距煤层回采影响，上层采空区对下层工作面前支撑压力有减小和均化作用；上层采空区的残留煤柱可使下层工作面前支撑压力峰值增大。10初次来压:通常把工作面基本顶第一次破断失稳的压力显现称初次来压。 初次来压步距:由开切眼到初次来压时工作面推进的距离 11周期来压基本顶周期性的折断在采煤工作面引起的矿压显现 周期来压步距 :两次周期来压时工作面之间的距离12长臂工作面支架围岩关系的特点（1）支架和围岩可看做是一对相互作用的力，围岩形成的压力是主动作用力、支架的支撑力往往是被动反力，二者相互适应，达到稳定平衡。（2）支架受力

5、大小与其在工作面的分布规律与支架性能有关。支架受力大小还与围岩性质有关。（3）支架结构参数对顶板压力有明显影响。支架架型选择合适时，可以用最小的工作阻力维护好整个顶板。（4）支架工作阻力与顶板下沉量有双曲线关系。13试述液压支架的分类：支撑掩护式（有掩护梁，支柱在顶梁上，有时掩护梁上也有支柱）， 掩护式（有掩护梁），支撑式（没有掩护梁）14采空区处理的方法有哪几种？答：(a)刀柱(留煤柱); (b)顶板缓慢下沉法;(c)充填法; (d)全部垮落法15采煤机开机率：采煤机开机率是指采煤机运转时间占每日可利用的采煤作业时间百分比16循环作业图是以工作面长度为纵坐标，以昼夜24h时间为横坐标，在图上

6、表示出工作面各工序在时间和空间上的关系17矿压显现要经历的五个阶段：（1）巷道掘进阶段（2）无采掘影响阶段（3）采动影响阶 段（4）采动影响稳定阶段（5）二次采动影响阶段18回采巷道支护有哪些类型？ 答：（1）可缩金属支架 拱形可缩金属支平顶形可缩金属支架 （2）回采巷道锚杆支护19沿空掘巷：在上一工作面区段运输平巷被废弃之后，经过一段时间，等待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被废弃的巷道边缘，掘进下一个工作面的区段回风平巷，称为沿空 掘巷20沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用巷旁支护等有效方法，将区段运输平巷保留下来，供下区段工作面开采时作回风平巷使用21沿空留巷与沿空掘巷的

7、区别：沿空留巷一般适用于开采缓斜和倾斜、厚度在2m一下的薄及中厚煤层，下一区段回采时只需掘一条巷道，并且从根本上消除了沿空掘巷需要滞后掘进的缺点。不仅可以减少区段煤柱损失，而且可大量减少平巷掘进量沿空掘巷多用于缓斜，倾斜，厚度较大的中厚煤层或厚煤层，虽然没有减少区段平巷的数目，但是不留或者少留煤柱，可减少煤炭损失，减少区段平巷之间的联络巷道，对巷道支护要求也不太严格，易于推广。与留煤柱巷道相比，可提高煤炭采出率；与沿空留巷相比，可缩短巷道维护时间22倾斜长臂与走向长臂采煤法矿压显现区别：基本顶垮落步距及其压力显现特征基本相近，只是倾斜长臂比走向长臂工作面的压力显现强度略微减弱23厚煤层采煤方法

8、(一)大采高:工艺特点初采高度较小，直接顶初次垮落后采至全高控 制煤壁片帮关键支架防滑，防倒端头支护及超前支护比一般综采更重要一次采全厚比分层开采具有很多优点适用条件：地质构造简单、煤层厚度3.56.0 m、赋存稳定、倾角小于12和顶板较稳定的煤层 优点：工作面产量和效率大幅度提高；回采巷 道的掘进量比分层减少了一半；减少了假顶的铺设；减少了综采设备搬迁次数，节省搬迁费用，增加了生产时间；设备投资比分层综采大，其综合经济效益明显高于分层综采；提高了资源的采出率。 不利因素：采高越大，支架重量越大 （二）倾斜分层采煤法：开采顺序：下行式 先采顶分层，依次按下行顺序回采各分层，垮落法管理顶板 分层

9、同 采：随着机械化水平提高，综采放顶煤出现，以及非放顶煤单层工作面生产能力加大，支护条件改善，分层同采的优点已逐渐弱化，缺点已日趋明显，分层同采渐少用。分层分采优点： 1）有效解决中倾斜以下厚煤层开采时顶板支护和采空区处理问题；顶分层以下各分层矿压显现缓和。2）安全；3）采出率高。缺点1）铺假顶工作量大；2）巷道维护较困难；3）掘进巷道多；4）工作面接替较复杂；3）生产组织管理工作较复杂；4）开采易自燃煤层，防自燃的难度大 适用条件：煤层顶板不太坚硬，易于垮落、直接顶有一定厚度的缓、中倾斜厚煤层，且不能或不宜采用放顶煤开采。（三）放顶煤采煤法：工艺基本特点：1、采面采煤：同综采、普采、炮采。2

10、、增加了放顶煤工序。3、采煤循环 完成采、放全部工序过程。 按回采巷道的布置方式，分：1）缓倾斜特厚煤层一次采全高放顶煤采煤法2）缓倾斜特厚煤层预采顶分层（网下）放顶煤采煤法3）缓倾斜特厚煤层多次（倾斜分层）放顶煤采煤法4）缓倾斜特厚煤层预采中分层放顶煤采煤法 综采放顶煤矿压显现规律 ：矿山压力比想象的缓和，周期来压不明显，支架载荷没有随采厚加大而大副度增加，支架的工作阻力多未达到额定工作阻力，开采引起的支承压力对两巷的影响距离增加，影响程度降低。综采放顶煤与厚煤层分层开采相比（1）有利于合理集中生产，单产高，效率高,巷道少，系统简单（2） 对煤层厚度变化适应性强（3）经济效益好（4）煤损大5

11、）采空区丢煤后易发火，易自燃；防火的难度较分层开采小；（6）瓦斯隐患较大，要求管理严格（7）煤尘大 适用条件 ：1、煤层厚度M = 5-12m 为佳，过小易超前冒顶，过大破坏不充分。2、煤层的可放性：煤质松软，层理 节理发育容易 放出3、煤层倾角不宜太大，缓倾斜煤层中一般 10时，采煤机偏离煤壁，减少截深输送机，煤滚入下侧，易断链。当17时，采煤机不稳定，易翻倒。 （2）、俯斜开采 采面沿倾斜自上向下推进采煤。适用：煤厚， 大，煤松软易片帮，CH4大。工艺特点水流入采面，工作条件差； 顶板相对稳定；煤壁相对稳定，但装煤效果变差； 机组不稳定，易掉道。34简述长壁工作面顶板来压的一般规律：答：（

12、1）初次放顶的矿山压力显现特点：顶板悬露较完整，支架载荷小，稳定性较差；回柱或移架后，仅少部分直接顶冒落，大部分顶板悬空不冒。随工面推进，一旦顶板大块垮落，转矩较大，易推倒不太牢固的工作面支架。 直接顶的第一次大面积垮落。（2）基本顶初次来压及其显现规律 初次来压:基本顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现。基本顶初次来压时，工作面矿压显现特征：顶板剧烈下沉 支架载荷突增煤壁片帮严重 采空区有顶板断裂的闷雷声有时伴随基本顶岩块的滑落失稳，导致顶板台阶下沉（3）基本顶周期来压及其显现规律：基本顶周期性的折断在采煤工作面引起的矿压显现。与初次来压相似，较初次来压小35简述炮采、普采、综采的选择依据：

13、炮采优点：技术装备投资少，适应性强，操作技术容易掌握，生产技术管理比较简单。 普采：设备价格便宜，对地质条件适应性强，工作面搬迁容易，对推进距离短、形状不规则、小断层和褶曲较发育的工作面，综采的优势难以发挥，用普采效果好综采：有高产，高效，安全，低耗以及劳动条件好，强度小的优点，但设备昂贵，综采生产地优势有赖于全矿井良好的生产系统，较好的赋存条件以及较高的操作和管理水平倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法分层同采采区巷道布置运煤系统：分层工作面分层区段超前回风平巷14（或20）溜煤眼12区段运输集中平巷10区段溜煤眼18运输上山4采区煤仓19大巷装车外运。在平巷10与车场7的交汇处，需抬高输送机以便

14、矿车从其下方通过材料运输系统：采煤工作面所需的材料运输路线为：材料和设备自采区下部车场3轨道上山5上部车场6回风大巷2回风小石门13区段超前回风平巷15（或21）送至分层工作面区段分层超前运输平巷14和掘进时所需的材料，自轨道上山5中部车场7轨道集中平巷9联络斜巷11运至掘进工作面区段运输集中平巷10所需的材料，有轨道上山5经中部甩车场7运入排矸系统及掘进出煤系统：分层超前运输平巷14及20在掘进时所出的煤，经溜煤眼12和运输集中平巷10与工作面回采出煤一道运出。分层回风平巷15和21超前掘进时所出的煤在装入矿车后，经上部车场6、轨道上山5至下部车场3运出准备第二区段工作面时所出的煤和矸石，一

15、律装矿车经轨道上山和下部车场运出通风系统：采区内采掘地点及其他工作地点的通风路线为：新鲜风流由运输大巷1下部车场3轨道上山5中部车场7运输集中平巷10和轨道集中平巷9联络巷11（有两个溜煤眼12与分层运输平巷14相通，其中一个溜煤眼可进风）分层运输平巷14（或20）采煤工作面 污风由采煤工作面分层回风平巷15（或21）回风小石门13至回风大巷2排入大气二. 1水平运输巷 2水平回风大巷 3采煤工作面4运输斜巷5工作面回风斜巷6煤仓7进风、行人斜巷 单一倾斜长壁采煤法巷道布置煤的运输系统：自工作面3运输斜巷4带区煤仓6运输大巷1外运通风系统：运输大巷1进风行人斜巷7运输斜巷4采煤工作面3回风运料

16、斜巷5回风大巷2排出运料：1 5 3第一章 粉尘相关概念（2）粉尘：是指能够较长时间呈悬浮状态存在于空气中的固体微小颗粒（3）生产性粉尘：在生产过程中产生并形成的，能够较长时间呈悬浮状态存在于空气中的固体微粒（4）矿尘：指在采矿过程中所产生的细小矿物颗粒,是煤矿在建设和生产过程中所产生的煤尘、岩尘和其他有毒有害粉尘的总称。（5）煤尘：一般指粒径在0.751mm以下的煤炭微粒（6）岩尘：一般指粒径在1045m以下的岩粉尘粒（7）产生矿尘的工序：（1）各类钻眼作业（2）炸药爆破（3）采煤机割煤、装煤和掘进机掘进（4）采场支护、顶板冒落和冲击地压（5）各类巷道支护，特别是锚喷支护（6）各种方式的装载

17、、运输、转载、卸载和提升（7)通风安全设施的构筑等（8）矿尘生成量的影响因素：（1）地质构造及煤层赋存条件（2）煤岩的物理 性质（3）环境的温度和湿度（4）采煤方法（5）产尘点的通风状况（6）采掘机械化程度和生产强度（9）矿尘尘源分布：采煤工作面产尘量占 45%80%，掘进工作面产尘量占20%38%，锚喷作业点产尘量占 10%15%，运输通风巷道产尘量占 5%10%，其他作业地点占2%5%（10）矿尘分类：（1）按矿尘粒径划分粗尘：粒径大于40m，在空气中极易沉降。细尘：粒径为1040m，肉眼可以看到，在静止空气中作加速沉降运动微尘：粒径为0.2510m，用光学显微镜可以看到，在静止空气中作等

18、速沉降运动超微尘：粒 径小于0.25m，要用电子显微镜才可以看到，在空气中作扩散运动。（2）按矿尘成因划分：原生矿尘：在开采之前因地质运动和地质变化等原因而生成的矿尘。次生矿尘：在采掘、装载、转运等生产过程中,因破碎煤岩而产生的矿尘。（3）按矿尘的存在状态划分：浮游矿尘：悬浮于矿井空气中的矿尘，简称浮尘。沉积矿尘：从矿井中沉降下 来的矿尘，简称落尘（4）按矿尘的粒径组成范围划分：全尘（总粉尘）：粉尘采样时获得的包括各种粒径在内达到矿尘的总和。呼吸性粉尘：主要指粒径在5m以下的微细尘粒（5）按矿尘中游离的SiO2含量划分：硅尘：游离SiO2 含量在10%以上的矿尘。非硅尘：游离SiO2含量在10

19、%以下的矿尘。（6）按矿尘有无爆炸性划分：有爆炸性煤尘无爆炸性煤尘惰性粉尘：能够减弱和阻止有爆炸性粉尘爆炸的粉尘（11）矿尘浓度：单位体积矿井空气中所含悬浮粉尘量（12）矿尘浓度的表示方法：（1）质量法：每立方米空气中所含浮尘的毫克数。（2）计数法：每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数（13）产尘强度：指生产过程中，采落煤中所含的粉尘量。（14）相对产尘强度：指每采掘1t或1m3 矿岩所含的矿尘量（15）矿尘沉积量：单位时间内在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量（16）矿尘的危害（1）污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。（2）矿尘危害的另一个表现是燃烧和爆炸。（3）除此之外，矿尘能加速机械的磨损

20、，减少精密仪表的使用时间（4）能降低工作场所的能见度，使工伤事故增多（17）矿尘中游离的SiO含量2：矿尘中的Si游离O2含量是危害人体的决定因素，其含量越高，危害越大。游离的SiO2是许多矿业的组成部分，如页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离的SiO2含量通常在20%50%之间，煤尘中含量一般不超过5%（18）矿尘的真密度：排除矿尘间空隙以纯矿尘体积计量的密度。（19）堆积密度：用包括矿尘间空隙在内的体积计量的密度（20）矿尘的真密度是一定的，而堆积密度则与堆积状态有关，其值小于真密度（21）矿尘的比重：是指粉尘的质量与同体积标准物质的质量之比（22）矿尘的粒度：是指矿尘颗粒的平均直径（23）矿

21、尘的比表面积：是指单位质量矿尘的总表面积（24）矿尘的比表面积与粒度成反比，粒度越小，比表面积越大，这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小（25）矿尘的分散度：是指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比（26）矿尘分散度的两种表示方法：（1）质量百分比：各粒级尘粒的质量占总质量的百分比称为质量分散度。（2）数量百分比：各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分比称为数量百分比（27）矿尘分散度的重要意义：矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小组成的一个重要指标，是研究矿尘性质与危害的一个重要参数（1）矿尘的分散度直接影响着它的比表面积的大小，矿尘分散度越高，其比表面积越大，矿尘的溶解性、化学活性和吸附能力等也愈

22、强（2）矿尘分散度对尘粒的沉降速度有显著的影响（3）矿尘分散度 对尘粒在呼吸道中的阻留有直接影响。综上所述，矿尘分散度愈高，危害性愈大，而且愈难捕捉。（28）矿尘的性质：（1）矿尘的湿润性：指矿尘与液体的亲和能力。容易被水湿润的矿尘称为亲水性矿尘，不容易被水湿润的矿尘称为疏水性矿尘（2）矿尘的荷电性：悬浮于空气中的尘粒，因空气的电离作用和尘粒之间或尘粒与其他物体碰撞、摩擦、吸附而带有荷电。可能带正电荷，也可能带 负电荷（3）矿尘的光学特征：包括对光的反射、吸收和透光强度等特征（4）矿尘的燃烧性和爆炸性有些矿尘在空气中达到一定浓度时。在高温热源的作用下，能发生燃烧和爆炸。（29）煤尘爆炸的机理：

23、（1）煤本身是可燃物质，当煤炭被破碎成微细的煤尘后，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源,氧化过程迅速展开。（2）当温度达到300400时，煤的干流现象急剧增强，放出大量的可燃性气体。（3）形成的可燃气体与空气混合，在高温的作用下吸收能量，发生了尘粒的闪燃。（4）闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，反应速度急剧增加，导致燃烧过程急剧地循环进行。当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒百米后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。从燃烧转变为爆炸的必要条件是由化学反应产生的热能必须超过热传导和辐射所造成的热损失。（30）煤尘爆炸的特征：（1）形成高温、高压

24、、冲击波。（2）煤尘爆炸具有连续性。（3）煤尘爆炸的感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间，一般为40280ms。（4）挥发分减少或形成“粘焦”。（5）产生大量的CO。（31）煤尘爆炸的条件：（1）煤尘的爆炸性：是指悬浮在空气中的微细（0.751mm）的煤粒，在着火火源的作用下参与爆炸的性能。（2）悬浮煤尘的浓度：煤尘爆炸的下限浓度为3050g/m3，上限浓度为10002000g/m3，其中爆炸力最强的浓度范围为300500g/m.3(3)引爆煤尘的高温热源：我国煤尘爆炸的引爆温度在6101050之间，一般为 700800。煤尘爆炸最小点火能为4.140MI。（32）煤尘爆炸与瓦斯爆炸的区别：煤尘爆炸比瓦斯爆炸复杂。煤尘与瓦斯在参与爆炸时表现出各自不同的特点。（1）存在状态不同。矿井巷道中的瓦斯通常完全混合与空气中；而煤尘有浮尘和落尘之分。（2）发现的难易程度不同。瓦斯在巷道中的浓度在比它的爆炸下限浓度低几倍时就能发现，而落尘厚度小于1mm时很难判断其是否具有爆炸的危险性。（3）爆炸倾向性不同。矿井瓦斯的燃烧性与爆炸性在所有的瓦斯矿井内实际上都是相同的，而煤尘的爆炸倾向程度各矿不尽一致。（4）荷电性不同：尘云很容易带有静电荷，而瓦斯则不具有这种特性。（5）产生CO量多少不同。瓦斯爆炸时，若氧气不足，则产生少量CO；而煤尘爆炸时由于部分