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采矿学大题

9. 试分析影响采煤工作面合理长度的主要因素.？

①地质因素:

地质构造,顶板类型,瓦斯涌出量,煤的自燃性；

②技术因素:

设备能力，如刮板机铺设长度为150-200米；技术管理水平等；

③经济因素：

吨煤费用最低的最优工作面长度。

20.根据煤层底板等高线求取煤层倾角，在图1上标出煤层的倾角的求取过程，并写出倾角的表达式。

（设煤层倾角为α）。

图1煤层底板等高线

tanα＝h/L

24．斜井开拓与立井开拓相比较有哪些优点和缺点？

优点：

与立井相比，井筒掘进技术和施式设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑、井筒装务、井底车场及硐室都比立井简单，一般无须大型提升设备，同类井型的斜井提升绞车也较立井需用的绞车型号小，因而初期投资少，建井期较短（2分）；在多水平开采时，斜井的石门总长度较用立井开拓时为短，因而掘进石门的工程量和沿石门的运输工作量较少；延深斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰少。

（4分）

缺点：

在自然条件相同进，斜井要比立井长得多（5分）；围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高；采用绞车提升时，提升速度较低、能力小，钢丝绳磨损严重，提升费用高（7分）；斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力大（8分）。

29.

32.采区内采煤工作面的开采顺序、特点及我国常用的开采顺序？

（3分）工作面后退式：

回采巷道先开掘出来，工作面由采区边界附近向采区上山方向推进采煤，准备时间长，采掘无干扰，漏风少，巷道容易维护。

我国广泛应用。

（3分）采面前进式：

工作面由采区上山附近向采区边界方向回采，区段平巷沿空留巷，准备时间短，采掘干扰大，漏风多，巷道不易维护。

我国少用。

（2分）采面往复式

上采面前进式，沿空留巷；下采面后退式，沿空留巷。

特点：

缩短了工作面搬家距离；采出率高；少掘巷道，维护困难。

33.斜井开拓和立井开拓的优缺点？

1）斜井的优缺点（4分）

井筒施工工艺、施工设备和工序简单，掘进快，单价低；

地面设施和装备简单

井底车场设施和装备简单

延深方便，相互干扰小；

采用胶带机的主斜井能力大，不受长度限制

初期投资少

井身长，绞车（串车）提升能力受限制；

通过井筒的各种管线长，通风、动力供应、排水等生产经营费较高；

井筒维护工程量大；

对地质条件适应性差

2）立井的优缺点（4分）

同样采深条件下，井身短，通过井筒的各种管线短；

提升速度快，机械化程度高，易自动控制；对辅提有利，人员提升快；对深井开采有利；

井筒断面大，通风阻力小，提升，排水、动力供应等生产经营费用低；

井筒易维护；

对各种地质条件适应性强，技术可靠，不受煤层，CH4、水文等限制。

井筒施工复杂，需较高技术、较多设备、速度慢；

井筒装备复杂，基建投资大；

井筒延深困难。

34.综采放顶煤技术的适用条件（15分）

（3分）煤层厚度：

M=512m为佳，过小易超前冒顶，过大破坏不充分。

（3分）煤层的可放性：

煤质松软，层理节理发育，煤质中硬，f2最好。

（2分）煤层倾角：

不宜太大，缓倾斜煤层中一般α<15°太大影响支架的稳定性。

（2分）煤层结构：

过厚过硬的夹矸影响顶煤放落，单层夹矸厚大于0.5m或f大于3时要采取措施，顶煤中的夹矸总厚度不宜大于顶煤厚度的1015%。

（3分）顶板条件：

顶板岩性最理想的条件是基本顶I、II级，直接顶有一定厚度，采空区不悬顶，冒落后松散体基本充满采空区。

（2分）地质构造：

煤层厚度变化大，地质构造复杂，断层切割块段，阶段煤柱等，无法应用分层长壁采煤法时，可放顶煤。

35.运输大巷的断面要求。

断面要求（4分）：

要满足运输、通风、行人、安全和铺管线的要求。

（1分）大中型矿井一般为双轨巷道断面；中小型井一般为单轨巷道断面。

（1分）大巷采用胶带运输的矿井一般设双大巷，胶带运输大巷的一侧可以设检修道，要留出胶带与检修道之间的安全距离。

（2分）矿车运输大巷的风速V≯8m/s,设计时最大用6m/s，胶带运输大巷的风速V4m/s。

36.上山运输方式类型及运输设备对上山倾角的要求。

运输上山运输方式类型（4分）：

胶带输送机，分吊挂式，落地式；

铸石溜槽上链式刮板输送机；

自溜运输；

绞车和矿车运输。

轨道上山运输方式类型：

主要是绞车和矿车运输。

运输设备对上山倾角的要求（4分）：

一般胶带输送机α；

大倾角新型胶带机α=28；

自溜运输α=30；

铸石溜槽上链式刮板输送机α=1828；

绞车和矿车运输α2。

37.

38.倾斜长壁采煤法的优点、缺点及适用条件（6分）：

（1）巷道布置简单，巷道掘进工程量及维护费低，投产快。

（2）运输系统简单，占用设备少。

（3）回采巷道沿煤掘进，易固定方向，采面可等长布置，利于生产管理。

（4）通风系统简单，风路短，通风构筑物少。

（5）对淋水和瓦斯大的地质条件适应性强。

（6）技术经济效益显著，单产、巷道掘进率、采出率和工效等指标好。

倾斜长壁采煤法的问题（6分）：

（1）长距离倾斜巷道辅运和行人困难。

（2）当前采掘运机械设备不完全适应倾斜长壁工作面开采的要求。

（3）大巷装车点较多。

倾斜长壁采煤法的适用条件（3分）：

（1）煤层倾角小于时效果最好。

（2）采取一定技术措施，可适用于1217的煤层。

39．准备方式的概念及分类？

（1）准备巷道的布置方式称为准备方式。

（2）按井田再划分方式可分为分区式、盘区式、分带式及条带式准备；按开采方式可分为上山采（盘）区、下山采（盘）区；按采区布置方式可分为单翼采区、双翼采区及跨多上山采区；按层间联系方式可分为单层准备和联合准备。

40．

41．何为采区生产能力，其计算方法、影响因素、提高措施？

（1）采区生产能力即采区内同时生产的采面生产能力的总和再加上掘进出煤。

（2）其计算方法：

AB=k1k2∑Aoi，式中AB为采区生产能力，万t/a；k1为采区掘进出煤系数，取1.1左右；k2为工作面之间出煤影响系数，n=2时k2=0.95，n=3时k2=0.9；Aoi为第i个采面产量，万t/a。

（3）影响因素包括：

1、地质因素，如煤层厚度、倾角及其他地质构造；2、机械化程度及工艺水平；3、工作面长度及单面产量；4、同采面数；5、采区内运输通风环节能力。

（4）提高措施主要有：

1、提高工作面单产Ao；2、增加工作面长度；3、提高机械化水平；4、增加同采面数；5、提高运输、通风环节能力；6、运用联合布置。

42．解释采煤系统、采煤工艺、采煤方法。

采煤系统：

采准巷道在时间上的配合及在空间上的相互位置关系和机械设备称为采煤系统；

采煤工艺：

采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合称为采煤工艺；

采煤方法：

研究采煤系统和采煤工艺的技术科学，是采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间和空间上的配合。

44.何为矿压、矿山压力显现、支承压力？

（1）矿压：

由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力叫矿山压力，即矿压。

（2）矿山压力显现：

由于矿压作用使围岩、煤体和各种支撑物产生的种种力学现象称为矿山压力显现。

（3）支承压力：

在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分，称为支承压力。

45．何为老顶的初次来压和周期来压？

（1）老顶的初次来压：

由于老顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压称为老顶初次来压；

（2）周期来压：

随工作面推进，在老顶初次来压以后，由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称为顶板周期来压。

46．区段无煤柱护巷方法及应用条件？

（1）区段无煤柱护巷方法有沿空留巷和沿空掘巷两种方法。

a沿空留巷就是在上区段工作面采过后，通过加强支护等有效方法，保留和维护上一区段运输巷作为下区段的回风巷，达到巷道二次利用的目的，有前进式沿空留巷和后退式沿空留巷之分，我国多用后者；b沿空掘巷就是沿上区段运输巷靠近煤体边缘掘下区段回风巷，按巷道具体布置位置有完全沿空掘巷、留小煤墙沿空掘巷及保留老巷部分断面的沿空掘巷之分。

（2）应用条件：

按方法不同分述如下：

a沿空留巷的应用条件为：

缓斜和倾斜，厚度在2～3m以下的薄及中厚煤层，顶板居于宜冒落和中等冒落程度，且底板不发生严重底鼓；b沿空掘巷多用于开采缓斜、倾斜、厚度较大的中厚煤层或厚煤层，其中完全沿空掘巷适用于顶板宜冒落和宜胶结、采空区内无积水及煤层倾角不大的条件，留小煤墙的沿空掘巷用于顶板不能充分冒落、煤层倾角较大及采空区有积水的情况，保留老巷部分断面的沿空掘巷适用于煤层瓦斯含量大、沿空掘巷不允许独头通风的情况。

48．急倾斜煤层在开拓和开采上的特点？

（1）开拓特点：

a一般都是立井多水平上山式开拓；b阶段内采用分区式开采，与常规煤层相比，分区范围小。

（2）开采特点：

a煤块能自溜，简化了装运工作，但下滑的煤块和矸石容易冲倒支架，砸伤人员，给生产带来不安全因素；b顶板压力垂直作用于支架或煤柱上的分力比缓斜煤层小，而沿倾斜作用的分力要大，顶底板都有可能沿倾向滑动，支架稳定性差，因而增加了回采和支护工作的复杂性；c工作面行人、运料、落、支、处等工序操作困难，增加了机采的难度；d以溜煤眼代替缓斜煤层运输上山，以运料眼代替轨道上山，为了安全分设行人眼疾溜矸眼；e采区走向长度比缓斜煤层小。

49．放顶煤采法的评价?

（1）优点：

a单产高，工作面内出煤点多，可实行分段平行作业；b效率高，生产集中，经济效益好；c成本低，比分层开采减少了铺网工序；d巷道掘进量小，掘进率和巷道维护费减少，便于采掘接替；e减少了搬家倒面次数，节省了采面安装搬迁费用；f对煤层厚度变化和地质构造的适应性强。

（2）缺点：

a煤损多，回采率低；b易发火；c煤尘大；d瓦斯易积聚。

（3）适用条件：

a煤层厚度，一般认为一次采出的煤层厚度以6～10m为准，预采顶分层综放开采时，最小厚度为7～8m；b煤层硬度，放顶煤开采时煤的坚固性系数一般应小于3，煤层层理，节理发育可适当增大，但一次开采厚度也不宜过大；c煤层倾角，缓斜煤层采用放顶煤开采时，煤层倾角不宜过大；d煤层结构，每一加矸层厚度不宜超过0.5m，其f<3，顶煤中加矸厚度不超过煤层厚度的10%～15%；e顶板条件，直接顶应具有随顶煤下落的特性，冒落高度不小于煤层厚度的1.0～1.2倍，老顶悬露面积不易过大；f地质构造，适应地质构造变化能力强；g自然发火，瓦斯及水文地质条件，对于自然发火期短，瓦斯量大，及水文地质条件复杂的煤层，先要调查清楚，并有相应措施后才能采用放顶煤开采。

50．煤田、矿区、井田概念及其三者的关系？

煤田：

在地质历史发展过程中，同一地质时期形成并大致连续发育的含煤岩系分布区称为煤田。

矿区：

统一规划或开发的煤田或其一部分称为矿区。

井田：

划分给一个矿井（或露天矿）开采的那部分煤田，谓之井田。

三者关系：

煤田范围很大，储量也很高，但是根据我国国民经济发展需要和行政区域的划分，往往将一个大煤田划归几个矿区来开发；比较小的一个煤田也可作为一个矿区开发，也有一个大矿区开发几个小煤田的情况。

一个矿区由很多个矿井（或露天矿）组成，以便有计划、有步骤、合理的开发整个矿区，为了配合矿井（或露天矿）的建设和生产，还要把煤田划分为井田，煤田划分为井田，应根据矿区总体设计任务书的要求，结合煤层的赋存情况，地质构造，开采技术条件，保证各井田都有合理的尺寸和边界，使煤田的各部分都能合理开发。

51．举例说明根据岩性、倾角对井巷的分类？

（1）根据岩性可将井巷分为岩巷、煤巷和半煤岩巷。

（2）根据井巷的长轴线和水平面的关系，可分为直立巷道，水平巷道和倾斜巷道三类：

a巷道的长轴线与水平面垂直称直立巷道；b巷道的长轴线与水平面近似平行称水平巷道；c巷道的长轴线与水平面有一定的夹角的巷道称为倾斜巷道。

（3）举例说明：

a直立巷道：

立井、暗井；b水平巷道：

平硐、平巷、石门等；c倾斜巷道：

斜井、上山、下山、斜巷等。

52．井田境界的人为划分方法？

井田境界的划分方法有垂直划分、水平划分、按煤组划分及按自然条件形状划分几种：

（1）垂直划分：

相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱，称为垂直划分，井田沿走向两端，一般采用沿斜倾线、勘测线或平行勘测线的垂直面划分。

（2）水平划分：

以一定标高的水平面为界，即以一定标高的煤层底板等高线为界，并沿该煤层顶板等高线留置边界煤柱，这种方法称为水平划分，该方法多用于划分倾斜和急倾斜煤层以及倾角较大的缓斜煤层、井田的上下部边界。

（3）按煤组划分：

按煤层（组）间距的大小来划分矿界，即煤层间距较小的相邻煤层划归一个矿区采，把层间距较大的煤层划归另一个矿井采，这种方法一般用于煤层或煤组间距较大、煤层赋存浅的矿区。

应当注意，无论用何种方法划分井田边界，都应力求做到井田边界整齐，避免犬牙交错，造成开采上的困难。

53．

54．说明井田内再划分方式？

一个井田的范围相当大，必须将井田划分为若干个更小的部分，才能有规律的进行开采，井田内再划分的方式主要有阶段式划分和盘区式划分两种：

（1）井田划分为阶段和水平：

在井田范围内，沿着煤层的走向，按一定标高把每次划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分称为一个阶段，阶段的走向长度为井田在该处的走向全长，每个阶段所对应的水平标高称为水平；

（2）井田划分为盘区和带区：

开采倾角很小的近水平煤层，井田沿倾向的高差很小，可以将井田直接划分为盘区或带区，划分为具有独立生产系统的块段，称为盘区或带区。

55．阶段、上山阶段、水平、开采水平的概念，阶段与水平的关系?

（1）阶段：

在井田范围内，沿着煤层的倾向，按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分称为一个阶段。

（2）水平：

布置大巷的某一标高水平面。

（3）上下山阶段：

如果一个水平为两个阶段服务，则沿倾向向上的阶段称为上山阶段，沿倾向向下的阶段称为下上阶段。

（4）开采水平：

通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全部阶段运输任务的水平，称为“开采水平”，简称“水平”。

（5）阶段与水平的关系：

阶段表示井田的一部分范围，水平指布置大巷的某一标高水平面，但是，广义的水平不止表示一个水平面，同时也是指一个范围，即包括所服务的相应阶段，换句话说，水平是服务于阶段的，可以为一个阶段服务，也可以为两个阶段服务。

56．分析影响矿井生产能力A的因素？

（1）矿井生产能力是矿井生产建设的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌，是井田开拓的重要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。

（2）矿井生产能力主要根据国家需要，结合该矿的地质和技术条件，煤层赋存情况，开拓、准备和通风方式以及设备供应和机械化水平等因素，在保证安全经济的条件下，综合计算开采能力和各生产环节所能保证的能力，并根据矿井储量验算是否能达标。

（3）矿井生产能力的影响因素主要有以下几点：

a开采能力，即按矿井开采条件所能保证的原煤生产能力，主要是同时生产的采区生产能力的总和；b各生产环节的能力，即主要提升、运输和通风能力，大巷和井底车场通过能力；c储量条件，矿井生产能力应与其储量想适应，以保证有足够的矿井和水平服务年限；d安全生产条件，主要是指瓦斯、通风、水文地质等因素的影响。

57．分析矿井开采储量（Z）、矿井生产能力（A）、矿井设计服务年限（P）三者之间的关系？

（1）在划定的井田范围内，当矿井生产能力A一定时，可计算出矿井的设计服务年限P=Z/A

（2）矿井在投产以后往往会出现以下各种情况导致矿井的实际产量增加，矿井和水平的可采储量减少，矿井第一水平服务年限大大缩短到结果，如：

矿井各生产环节有一定储备能力，矿井投产后迅速突破设计能力，提高了平产量；矿井投产后新发现不少小断层，增加了此层煤柱损失；煤层经井巷揭露，实际煤层露头风化带或小煤窑开采深度较设计资料深，可采储量减少；投产初期缺乏经验，采出率低，增加煤损失，鉴于上述原因，应考虑矿井储量备用系数K，即P=Z/（AK）

（3）对于K的大小，矿井设计一般取1.4，地方小煤矿可取1.3，地质条件复杂的矿区或矿井总体设计可取1.5。

58．

61．斜井的提升方式如何选择？

斜井不同，提升方式的运煤能力及要求的倾角不同，故可按井型大小及井筒倾角的不同来选择斜井的提升方式：

（1）当矿井的生产能力比较小时，主斜井可采用单钩串车提升，可兼作运煤运料，中小型矿井主斜井可用双钩串车，副斜井可用单钩串车提升，中型矿井主斜井可用箕斗、皮带提升，副斜井可用串车提升；大型矿井主井则用皮带，副井可用双钩串车提升；特大型矿井主井可用强力皮带输送机提升，一般主斜副立辉副井一立一斜，用双钩串车提升。

总之根据井型大小选择提示方式的原则是：

充分利用不同能力的运输提升设备，提高生产率。

（2）根据井筒倾角大小及不同运提方式的特点，当井筒倾角α在250～350时适宜采用箕斗提升，串车提升的倾角要求是α<250，皮带运输要求α<170，而无极绳要求是α<100。

62．上下山开采的比较，下山开采优缺点及应用条件？

（1）上山开采与下山开采的比较指的是：

利用原有开采水平进行下山开采与深部另设开采水平进行山上开采的比较，主要体现在采区运输、提升、通风、排水和上下山掘进等方面。

a运输提升方面：

上山开采煤向下运输，运输能力大，倾角大时还可以自溜，运输费用低，但从全矿看，它有折返运输；下山开采，向上运煤，无折返运输，总运输工作量少。

b通风方面：

上山开采，新鲜风流由进风上山进入采区，清洗工作面污风经回风上山流入回风巷，新风和污风均向上流动，经倾斜方向的风路较短；而下山开采新鲜风流经进风下山进入采区，清洗工作面后污风经回风下山到回风道，风流在进风下山与回风下山流向相反采区沿倾斜方向风路长并且上下山之间巷道联通，风压差较大，漏风少，通风管理复杂。

c排水方面：

上山开采时井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统简单，下山开采时，各采区都要解决采区内排水问题，掘排水硐室、水仓、安装排水设备，增加了排水工作量和排水费用，且排水系统发生故障全程向下山采区生产。

d下山掘进工序复杂，速度慢、效率低、成本高，上山掘进方便。

（2）下山开采的优点：

充分利用原有开采水平的井巷和设施，节省开拓工程量和基建投资，可延长水平服务年限，推迟矿井下一水平延伸到期限。

（3）下山开采的应用条件：

a倾角小于160的缓斜煤层，瓦斯及水的涌出量不大；b井田深部守自然条件限制，储量不多，设置开采水平有困难或不经济，可在最终水平以下设一部分下山采区；c多水平开采的矿井，由于开采强度大，井田走向长度短，水平接替紧张，原有生产水平保证不了矿井产量时，可在井筒附近设置几个下山采区以缓解水平接替紧张；d煤层下有含水层不利于开拓新的水平时。

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64．大巷轨道运输和皮带运输的评价？

（1）巷道运输的特点：

能统一解决煤、矸、物料和人员运输问题，能适应两翼生产的不均衡性，能满足井下不同煤种分采分运的要求，对巷道弯曲无限制，运煤过程中产生的煤尘少，有利于通风安全，另外方便于长距离运输。

（2）皮带运输的特点：

运煤时连续运输，运量大，效率高，易于实现自动化，对巷道坡度没有严格要求，但要求巷道直。

因考虑两翼产量分配不均，每翼设备要有能力，使设备利用不充分，另外为解决辅助运输问题，还需另开一条轨道辅助运输大巷。

66．煤层和岩层大巷的评价？

（1）煤层大巷的优点：

掘进施工容易，掘进速度快，有利于采用综掘，并且有探巷之用。

（2）煤层大巷的缺点：

巷道维护困难，维护费用高，防护煤柱多，回收困难，资源损失大，当煤层有自然发火危险时，一旦发火必须封闭大巷，导致全矿停产，而且煤柱守采动影响，封闭效果不好，较难处理火灾，另外煤层起伏、褶皱较多时，大巷掘进不灵活。

（3）煤层大巷应用条件：

a煤层赋存不稳定，地质构造复杂的小型矿井；b井田走向短、储量有限的单个薄或中厚煤层；c不适合布置岩层大巷的地质条件，如岩层富含溶解水而煤层有较坚硬顶板；d煤组底部煤质坚硬，围岩稳固无自然发火危险。

（4）岩层大巷优点：

能适应地质构造的变化，便于保持一定的方向和坡度，可在较长距离内直线布置，弯曲转折少，利用提高列车运行速度和大巷通过能力；巷道易维护，维护费用较低，并可少留或不留煤柱，有利于预防火灾，大巷布置较灵活。

（5）岩层大巷的缺点：

岩石掘进工程量大，要求掘进设备多，掘进速度慢。

68．矿井开拓延伸的概念？

多水平开拓的矿井，为了保持正常接续和均衡生产，需要每隔一定时期延伸井筒，开拓新水平，在生产水平投产前必须完成。

69．掘进率的概念?

是生产矿井在统计时期内每产一万t煤所分摊的掘进生产巷道总进尺数和开拓总进尺数，包括生产掘进率、开拓掘进率、生产矿井全部掘进率。

70．三量及三量可采期？

（1）按开采准备程度，将可采储量中已经进行开拓准备的那部分储量分为开拓煤量、准备煤量、回采煤量，即“三量”。

开拓煤量：

指井田范围内已掘进开拓巷道所圈定的尚未采出的那部分可采储量，即Zd=（Zog-Zg-Pdd）C

准备煤量：

指采区上山及车场等准备巷道所圈定的可采煤量，即Zp=∑（Zpg-Zg-Zd）C

回采煤量：

是准备煤量范围内已有回采巷道及开切眼所圈定的可采煤量。

（2）开拓煤量可采期（年）、准备煤量可采期（月）、回采煤量可采期（年）。