采矿学重点精华.doc

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《采矿学》精华总结

1.我国旱采采煤方法一般分为壁式体系采煤法和柱式体系采煤法，我国常用是壁式　体系采煤法。

2．区段分层平巷的布置有倾斜、水平和　垂直　三种基本形式。

3．根据装车地点位置的不同采区下部车场可分为大巷装车、石门装车、绕道装车三种方式。

4.按轨道上山与上部区段回风平巷的连接方式不同，上部车场分为　平车场、甩车场和转盘三种。

5．按照矿车在井底车场内的运行特点，折返式井底车场可分为　梭式　　和尽头式两大类型。

2．综采液压支架的三类架型是支撑　、掩护和支撑掩护。

3．我国旱采采煤方法一般分为壁式体系采煤法和柱式体系采煤法，我国常用是壁式　体系采煤法。

5．按照矿车在井底车场内的运行特点，井底车场可分为环形式和折返式两大类型。

1、石门：

垂直于煤层走向的水平岩石巷道。

3、沿空掘巷：

沿采空区的边缘掘进区段平巷。

2、开采水平：

布置有主要运输大巷和井底车场，并担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平，称为开采水平。

4、井底车场：

连接井筒和运输大巷或主要石门的一组巷道和硐室的总称。

它是井下运输和井筒提升两大环节之间的枢纽工程，担负煤炭、材料、设备及人员的转运，并为矿井的供电、排水、通风等服务。

1、采煤方法：

采煤方法包括两项主要内容：

巷道系统和回采工艺。

巷道系统：

是指与回采有关的巷道布置方式、掘进和回采工作的安排顺序，以及由此建立的通风、运输、供电、排水等生产系统。

回采工艺：

是指回采工作面内所进行的落煤、装煤、运煤、支护和采空区处理等工作、及其相互配合方式。

不同的巷道系统和回采工艺相配合，就可形成不同的采煤方法。

3、无人工作面采煤：

工人不在采煤工作面内采煤，而是在回采巷道或其他安全地点操纵和控制工作面的机械设备，完成采煤、装煤、运煤和顶板管理等工序。

1、简述综采工作面采煤机的进刀方式分哪几种？

答：

直接推入法进刀、工作面端部斜切进刀、中部斜切进刀、滚筒钻入法进刀。

2．简述对拉工作面的优点。

答：

工作面等长布置，便于综采；降低了掘进工程量；减少了运输设备；生产比较集中等。

3．普采工作面端头支护应满足的要求是什么？

答：

要有足够的空间保证工作面端部出口的安全；支架跨度要大，不影响机头面尾的正常运行，并为设备维护和操作留出空间；要能够保证机头和机尾的快速移置，缩短端头作业时间，提高开机率。

4、解释道岔型号DK615—4—12的含义是什么？

答：

单开4号道岔，600mm轨距，15kg/m钢轨，转弯半径12m。

1．道岔型号DX930—5—1519表示的含义？

答：

渡线道岔，900mm轨距，30kg/m道轨，5号道岔，15m半径，1900mm轨道中心距。

5、按照矿山压力诱发底板突水的理论，井下何时何地易发生底板突水事故？

答：

初次来压或周期来压期间、工作面后部采空区边缘附近、开切眼附近、停采线附近、区段煤柱附近。

36、斜井开拓和立井开拓的优缺点

1）斜井的优缺点：

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。

缺点：

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：

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。

缺点：

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。

37、综采放顶煤技术的适用条件

煤层厚度：

M=5~12m为佳，过小易超前冒顶，过大破坏不充分。

煤层的可放性：

煤质松软，层理节理发育，煤质中硬，f<2最好。

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。

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10~15%。

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。

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。

1、采煤机选型的主要依据和应确定的主要参数有什么？

答：

主要依据是采高、煤层硬度（f值）、地质条件等；主要参数是：

采高、牵引速度和电机功率等。

2、区段平巷沿中线掘进或挂腰线掘进的目的或原因是什么？

答：

沿中线掘进，是为了取直巷道，便于铺设输送机，或使工作面等长；挂腰线掘进是为了保证巷道水平，便于矿车运输和通行。

2．简述上山开采和下山开采的优缺点。

（1）运煤：

上山开采时，煤向下运输，运输能力大，输送机辅设长度较长，倾角大时还可采用自溜运输，运输费用低。

但从全矿看，它有折返运输；下山开采时，向上运煤，运输能力低，没有折返运，总的运输工作量较小。

（2）通风：

上山开采时，新鲜风流由进风上山进入采区，清洗工作面后的污风经回风上山流入回风道，新风和污风均向上流动，沿倾斜方向的风路较短；下山开采时，新鲜风流由进风下山进入采区，清洗采煤工作面后的污风经回风下山到回风道，风流在进风下山和回风下山内流动的方向相反，采区范围内沿倾斜方向的风路长，通风困难。

（3）排水：

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，各采区都要用动力解决采区内的排水问题。

（4）掘进：

下山掘进的装载、运输、排水等工序比较复杂，因而掘进速度较慢、效率较低、成本较高，尤其当下山坡度大，涌水量大时，下山掘进更为困难，而上山掘进则方便得多。

3、下图为某采区平面图的局部，图中为某层煤的底板等高线，煤厚5米，巷道为矩形断面，宽3米，高2米。

轨道上山和运输上山均在煤层中，沿底布置。

大巷标高为－150米。

图中尺寸均用字母表示。

请绘制I－I和II－II剖面图（30分）

3、下图为立井单水平上下山开拓示意图，请参照该图的表示方式，示意立井多水平上山及上下山混合式开拓图。

答：

2、下图为某层煤的底板等高线，煤厚5米，煤层厚度无变化。

要求：

（1）做出图示位置的剖面。

（15分）

（2）在平面图中画出该层煤顶板等高线。

（15分）

3、下图为采场上覆岩体示意图，请说明Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示什么带，A、B、C、D、E分别表示什么区。

答：

Ⅰ－垮落带、Ⅱ－断裂带、Ⅲ－弯曲下沉带

A－原始应力区　B－煤壁支撑区　C－离层区　D－重新压实区　E－稳定区

2、甩入石门式中部车场平、剖面示意图如下：

主要巷道标注：

1-运输上山；2-轨道上山；3-区段运输石门；4-区段轨道石门；5-区段运输平巷；6-区段轨道平巷

1、对角式矿井通风方式平、剖面示意图如下：

通风系统标注在平面示意图上。

主要巷道名称：

1-主井；2-副井；3-运输大巷；4-回风大巷；5-回风井。

进风、回风井位置：

进风井为副井，位于井田中央；回风井位于井田上部两翼。

一、填空（20分，每空1分）

1、采煤工作面循环作业图表由、和等组成。

2、综采液压支架的三种架型是、和。

3、区段分层平巷与区段集中平巷的联系方式主要有、和。

4、采区下部车场一般主要由和两部分构成。

5、综采放顶煤采煤法主要有、和等类型。

6、平硐可分为、和三种。

7、阶段内再划分的三种方式为、和等。

1、循环作业图、劳动组织表、技术经济指标表2、支撑式、掩护式、支掩式液压支架3、石门、斜巷、溜煤眼（立眼）4、采区下部装煤车场、绕道辅助车场5、一次采全厚、预采顶分层、倾斜分段放顶煤采煤法6、走向平硐、垂直走向平硐、阶梯平硐7、采区式、分段式、带区式

二、简述与计算（20分，每小题5分）

1、说明道岔DX624—4—1213（左）的含义。

2、矿井开采设计中方案比较法比较的步骤与主要内容是什么？

3、作图并简述采煤工作面沿走向推进方向矿山压力显现规律（曲线）。

4、某矿井可采储量60Mt，矿井地质条件比较复杂（选定K），试计算确定矿井设计生产能

力与服务年限（中型矿井服务年限应大于50年，大型矿井应大于60年）。

1、渡线道岔、600mm轨距、24kg/m轨型、4号道岔、曲线半径12m、双轨中心距1300mm。

2、方案比较法比较的步骤：

（1）提出可行方案进行技术比较

（2）经济比较（3）综合比较确定合理方案。

主要内容：

（1）工程量

（2）基建投资（3）生产经营费用（4）建设工期等。

4、选择矿井设计生产能力90万t，则服务年限为6000/（1.5×90）=44年，不满足矿井设计规范要求。

矿井地质条件比较复杂，选定K=1.5。

选择矿井设计生产能力60万t，则服务年限为6000/（1.5×60）=67年，满足矿井设计规范要求。

因此矿井设计生产能力60万t，服务年限67年。

三、论述（30分，每小题10分）

1、试述主斜井—副立井综合开拓方式有哪些优越性？

适用于什么条件？

主斜井—副立井综合开拓方式的优越性：

（1）主斜井井筒掘进技术和施工设备简单，掘进速度快

（2）副立井断面大，通风阻力小，通风能力强，辅助提升能力强，管线用量少（3）主斜井延伸方式简单、方便，对生产干扰少（4）主斜井强力胶带输送机生产能力大，其应用扩大了斜井应用的范围主斜井—副立井综合开拓方式的适用条件：

大型或特大型矿井、水文地质条件比较简单、主斜井井筒不需要特殊施工法的缓斜和倾斜煤层。

2、试述采区式准备方式的类型，如何选择应用？

采区式准备方式主要类型：

煤层群单层准备方式、采区多煤层联合准备方式、煤层群分组集中采区联合准备方式。

主要类型的特点：

煤层群单层准备方式：

各煤层各自布置采区，采区石门贯穿若干采区

采区多煤层联合准备方式：

各煤层采用采区集中上山联合准备，区段石门或斜巷或溜煤眼贯穿各煤层并与采区集中上山联系，可共用或不共用区段集中平巷煤层群分组集中采区联合准备方式：

是上述2者的结合，兼具2者特点。

3、试述开采水平大巷有哪几种布置方式？

分别说明其适用条件？

开采水平大巷布置方式有：

分煤层大巷和主要石门布置方式、集中大巷和采区石门布置方式、分组集中大巷和主要石门布置方式。

开采水平大巷布置方式适用条件分别为：

当煤层层间距大于50m时一般采用分煤层大巷和主要石门布置方式；当煤层层间距小于50m时一般采用集中大巷和采区石门布置方式；当某2个煤层层间距大于70m时，该处可作为分组间距，一般采用分组集中大巷和主要石门布置方式。

主要类型的选择应用：

采区式准备方式的选择，主要取决于煤层层间距。

当层间距较大（如大于30m），各煤层采用各自布置采区的单层准备方式。

当层间距较小（如小于20—30m），各煤层采用共用集中上山的联合准备，当层间距进一步减小（如小于10—15m），可进一步采用共用区段集中平巷的联合准备方式。

当煤层群层间距大小不一时，相距较近的几层煤层可划为一组，采用分组集中采区联合准备方式。

四、作图（30分，每小题15分）

1、画出对角式矿井通风方式平、剖面示意图，标注主要巷道，说明进风、回风井位置

（采用立井单水平上下山开拓方式，平面图用单线、剖面图用双线表示）。

2、某采区开采两层中厚煤层，层间距10m，倾角15°，上山位于煤层底板岩层中，与各

煤层平巷采用石门联系。

试画出甩入石门式中部车场平、剖面示意图，标注主要巷道

（注意上山、石门、煤层平巷的空间关系，各巷道用双线表示）。

1、对角式矿井通风方式平、剖面示意图如下：

通风系统标注在平面示意图上。

主要巷道名称：

1-主井；2-副井；3-运输大巷；4-回风大巷；5-回风井。

进风、回风井位置：

进风井为副井，位于井田中央；回风井位于井田上部两翼。

2、甩入石门式中部车场平、剖面示意图如下：

主要巷道标注：

1-运输上山；2-轨道上山；3-区段运输石门；4-区段轨道石门；5-区段运输平巷；6-区段轨道平巷

一、填空（30分，每空1分）

1、阶段可以划分为、、。

2、直接顶可分为、、、四类。

3、我国常用采煤工艺可分为、、等类型。

4、矿井开拓方式主要有、、和等类型。

5、区段平巷无煤柱护巷的两种方法为_______和。

6、采区下部车场一般可分为__________和__________等类型。

7、采煤工艺生产过程主要有、、、和等。

8、采煤工作面一般有、、和等回采顺序。

9、矿井通风方式主要有、、等五种。

1、采区、分段、分带2、不稳定、中等稳定、稳定、坚硬顶板3、炮采、普采、综采采煤工艺4、立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓5、沿空掘巷、沿空留巷6、顶板绕道式、底板绕道式采区下部车场7、落煤、装煤、运煤、支护、采空区处理8、前进式、后退式、往复式、旋转式9、中央并列式、中央边界式、对角式、分采区式、分区域式通风（任选3个）

二、简述与计算（20分，每小题5分）

1、说明道岔DK624—3—15（左）的含义:

单开道岔、600mm轨距、24kg/m轨型、3号道岔、曲线半径15m、左向道岔。

2、矿井开采设计中方案比较法比较的主要内容是什么？

（1）基建、生产经营工程量

（2）基建投资（3）生产经营费用（4）建设工期等。

3、作图并简述采煤工作面沿倾向方向矿山压力显现规律（曲线）。

4、某矿井可采储量80Mt，矿井地质条件比较简单（选定K），试计算确定矿井设计生产能力与服务年限（中型矿井服务年限应大于50年，大型矿井应大于60年）。

三、论述（30分，每小题15分）

1、试述斜井开拓方式有哪些优缺点？

适用于什么条件？

1、斜井开拓方式的优点：

（1）井筒掘进技术和施工设备简单，掘进速度快，井筒装备、井底车场简单，无需大型提升设备，初期投资少，建井期短

（2）斜井石门长度短，石门掘进工程量小，沿石门运输工程量小（3）斜井延伸方式简单、方便，对生产干扰少（4）强力胶带输送机的应用扩大了斜井应用的范围斜井开拓方式的缺点：

（1）斜井比立井长的多

（2）斜井井筒维护费用高（3）斜井提升速度小、能力低、钢绳磨损大、提升费用较大（4）井筒中管线长（5）斜井井筒风路长、断面较小、通风阻力较大（6）斜井井筒通过流沙层困难斜井开拓方式的适用条件：

煤层埋藏不深、表土层不厚、水文地质条件简单、斜井井筒不需要特殊施工法的缓斜和倾斜煤层。

2、试述带区式准备方式的类型，如何选择应用？

类型：

相邻分带的带区准备方式（包括单层准备、集中斜巷联合准备）、多分带的带区准备方式。

带区式准备方式主要类型的选择应用：

带区式准备方式的选择，主要根据地质构造影响和带区准备巷道服务范围的不同。

一般情况，或设计带区准备巷道服务范围较小时，可以选择相邻分带的带区准备方式；受地质构造影响，或设计带区准备巷道服务范围较大时，可以选择多分带的带区准备方式。

四、作图（20分，每小题10分）

1、画出中央并列式矿井通风方式平面示意图，标注主要巷道，说明进风井、回风井位置（采用立井上山开拓方式，可用单线表示）。

2、画出立井立式井底车场平面示意图，标注井筒及主要巷道、硐室（井筒、巷道用双线表示）。

4、矿井设计生产能力A=90万t，储量备用系数K=1.3，则矿井服务年限T=8000/（90*1.3）=68.4年。

因此矿井设计生产能力90万t，服务年限68年。

四、作图（20分，每题10分）

1、中央并列式矿井通风方式平面示意图如下：

主要巷道名称标注：

1-主井；2-副井；3-运输大巷；4-回风大巷；5-回风石门。

进风、回风井位置：

进风井为副井，回风井为主井,皆位于井田中央。

2、立井立式井底车场平面示意图如下：

主要巷道及硐室名称标注:

1-主井；2-副井；（3-翻笼硐室）；4-井底煤仓；（5-箕斗装载室；

6-清理井底斜巷）；7-中央变电所；8-水泵房；10-运输大巷；（9-等候室；11-人车场；12-工具室）；

13-水仓；14-主井重车线；15-主井空车线；16-副井重车线；17-副井空车线；（18-材料车线）；

19-绕道《煤矿安全规程》采掘部分问答

1、采掘工作面为什么不能空顶作业？

（第41、54条）

开采过程中矿山压力活动导致冒顶、片帮等事故的发生。

支护的作用在于加强巷道附近围岩的强度，防止破坏岩石的脱落，且支护的阻力越大，强度越大，越及时，就越能加强巷道围岩的强度，限制破碎区的扩展。

2、炮掘锚杆支护时，为什么必须采用光面爆破？

（第44条）

成形好，减轻围岩因炮震产生的裂隙并保持围岩基本稳定，人利于提高围岩自身的稳定性。

如何实现光面爆破？

3、采、掘工作面为什么必须执行敲帮问顶制度？

（第44、55条）

用工具敲击巷道已经暴露而未支护的岩石（煤体）表面，利用其发出的回声来探明巷道周围岩体内是否松动、断裂和离层。

4、为什么要对锚杆做拉力试验？

（第44条）

目前，支护设计还不能全过程用理论计算的方法进行。

锚喷支护可根据实测数据进行调整。

检验工程实体的稳定性和工程质量。

5、为什么一个采区内同一煤层不得布置3个以上回采工作面和5个以上掘进工作面同时作业？

（第48条）点多线长，人员集中。

通风系统复杂、漏风多、管理困难。

采区内事故率高。

一旦发生事故，易扩大影响，加重损失。

6、为什么采掘过程中严禁任意扩大和缩小设计规定的煤柱？

不得在采空区内任意留设煤柱？

（第48条）

任意扩大煤柱，在采空区内任意留设煤柱将造成以下危害：

打乱设计布置，降低回收率。

工作面搬家次数增多，成本增加。

留设煤柱，应力集中，煤炭破碎，易自然发火。

“孤岛”，应力向下传递，影响下部近百米深的巷道和硐室。

7、严禁破坏工业场地、矿界、防水和井巷等的安全煤柱？

（第48条）

工广煤柱：

影响地面建筑物、构筑物，影响安全生产。

矿界煤柱：

矿井之间的安全隔离煤柱，双方都必须留。

防水煤柱：

地面水体、基岩水体、老空水、溶洞水、断层水体。

8、为什么突出矿井、高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域，不得采用前进式采煤方法？

（48条）

漏风严重，大量的风流进入采空区，不仅供风少，且瓦斯易积聚，回风巷瓦斯超限。

一旦发火，根本无法封闭。

9、为什么采煤工作面所有安全出口与巷道连接处20米范围内必须加强支护？

安全出口必须设专人维护？

（50条）

采煤工作面至少应有2个安全出口。

安全出口是采煤工作面的咽喉，担负运输煤炭、物料，进、回风、行人、供电、灭尘洒水等任务。

工作面煤壁内形成超前支承压力带，最大值约在煤壁前方2－15米处。

架抬棚、打密集支柱、端头支架等。

10、为什么工作面不得任意丢失顶煤和底煤？

（51条）

浪费资源，降低煤炭回收率。

自然发火，引起内因火灾。

降低“顶板＋支架＋底板”组成的支护系统的风度。

11、同一采煤工作面，为什么不得使用不同类型和不同性能的支柱？

（53条）

支柱的三种类型：

刚性支柱、摩擦式金属支柱、恒阻式支柱。

支护质量与支柱的性能有很大关系。

支柱易被分别破坏。

12、为什么在软岩条件下，初撑力确实达不到要求时，在制定措施、满足安全的条件下，企业技术负责人审批后，支柱初撑力可以小于规定值？

（54条）

单体液压支柱，100mm，P＞90KN；80mm，P＞60KN；

软岩条件下，系统刚度降低，P不易达到。

P过大时，造成穿顶、穿底现象，使P丧失，顶板条件恶化。

13、为什么在采煤工作面初次放顶及收尾时，必须制定安全措施？

（57条）

工作面初次放顶：

直接顶初次垮落到老顶初次来压这段时间。

是控制顶板的关键。

表现：

老顶的剧烈运动，迫使顶板下沉量和下沉速度急剧增加；支架受力猛增，顶板破碎，煤壁片帮，顶板台阶下沉；采空区深处先产生沉闷雷鸣声，继而发生剧烈响动，采空区顶板掉碴严重，煤尘扬起。

措施：

加强支护，保证支护质量；提高支架的稳定性，加木垛和斜撑；采取小进度，多循环作业方式，加快工作面推进速度，以保持煤壁的完整性；落煤后及时支架，保证数量和质量。

收尾要求：

保持一定的拆除空间，有安全畅通的通道，保证通风、运输和拆除人员的使用。

收尾措施：

回采到停采线时，要留出最小控顶距；回柱的次序为由采空区向煤壁，由下往上。

回柱时必须指定专人观察顶板，将采空区支架回收干净。

14、采用分层垮落法开采时，为什么必须向采空区注水或注浆？

（59条）

有利于再生顶板的形成。

有利于灭火、除尘，防止自然发火。

15、开采近距离煤层，上一煤层采用刀柱法、条带法或带状充填控制顶板，下一煤层采用垮落法控制顶板时，为什么必须制定控制顶板的安全措施？

（62条）

出现一个应力集中带，其下压力大、顶板易破碎；不利于下煤层瓦斯的释放，易造成瓦斯事故。

16、对于综采工作面，为什么煤壁、刮板运输机、支架必须保持直线？

（67条）

刮板运输机弯曲易造成采煤机掉道、刮板掉链；

支架交错处端面距过大，易引起冒顶；

造成煤壁片帮；矸石易窜入支架内。

17、采用放顶煤开采时，大块煤（矸）卡住放煤口时，为什么严禁爆破处理？

（68条）

易造成瓦斯爆炸。

上方空洞，瓦斯包。

易损坏放煤口插板、液压千斤顶顶梁等。