采矿概论复习.docx
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采矿概论复习
一、名词解释
1.成煤作用:
从植物死亡、堆积到转变为煤的演变过程，以及在这个演变过程中经受的各种作用，称为成煤作用。
P4
2.煤化作用:
煤的成岩作用和变质作用合称煤化作用。
P4
3.基本顶：
位于煤层或伪顶之上具有一定的稳定性，采煤时移架或回柱后能自行垮落的岩层。
多为粉砂岩、泥岩等。
有时煤层之上无直接顶而为基本顶。
P7
4.逆断层：
上盘相对上升，下盘相对下降。
P10
5.单斜构造：
在一定范围内，煤（岩）层大致向一个方向倾斜的构造形态，称为单斜构造。
P8
6.褶皱构造：
煤层及岩层受到水平挤压力后，变成弯曲形状，但仍保持其连续性的构造形态称为褶皱构造。
P8
7.断裂构造：
煤（岩）层受地壳运动作用力，作用力超过煤（岩）层的强度，就产生断裂，失去了连续性和完整性的构造形态称为断裂构造。
P9
8.落差：
断层两盘相对移动的距离的垂直分量。
P10
9.中厚煤层：
中厚煤层厚度为1.3~3.5m。
P11
10.井田：
煤田：
同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。
统一规划和开发的煤田或其一部分，称为矿区。
划归一个矿井开采的部分煤田，称为井田。
P26。
11.工业储量：
是在划定的井田范围内，根据地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前即可供利用的可列入平衡表内的储量。
P29
12.能利用储量：
在当前煤矿开采技术经济条件下，可以利用的煤炭储量。
P16
13.井型：
矿井井型是按矿井设计年生产能里划分的矿井类型。
一般分大型、中型、小型矿井三种。
13.大型矿井：
生产能力为120、150、180、240、300、400、500万t/a及500万t/a以上的矿井；习惯上称300万t/a以上的矿井为特大型矿井。
中型矿井：
生产能力为45、60、90万t/a。
小型矿井：
生产能力为9、15、21、30万t/a。
P29
14.阶段：
沿一定标高划分的一部分井田称为阶段。
P32
15.采区：
在阶段或开采水平内，沿走向划分为具有独立生产系统的开采块段。
P33
16.矿井生产能力：
矿井生产能力一般是指矿井的设计生产能力。
以万t/a表示。
P29
17.开采水平：
阶段运输大巷及井底车场所在的水平位置及服务的开采范围，称为开采水平，也简称“水平”P33
18.盘区：
开采近水平煤层时，煤层沿倾斜高差较小。
通常，根据煤层延展方向布置大巷，在大巷两侧划分为具有独立生产系统的若干块段，每一块段称为盘区。
P33
19.平硐：
服务于地下开采，在地层中开凿的直通地面的水平巷道，称为平硐。
P34
20.大巷：
与地面不直接相通的水平巷道，其长轴方向与煤层走向平行。
为整个开采水平或阶段服务的平巷称为大巷。
P35
21.石门：
与地面不直接相通的水平巷道，其长轴线与煤层走向正交或斜交的岩石水平巷道，称为石门P35
22.上山：
位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜巷道，称为上山。
反之称为下山。
将开采水平运输大巷设在上山阶段的下部，煤炭沿运输上山向下运输，风流上行，称为上山开采。
P35
23.开拓方式：
在某一井田地质、地形及开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，开拓巷道的布置方式称为开拓方式。
24.立井开拓：
主井、副井均采用立井的开拓方式，称为立井开拓。
P38
25.井底车场：
井底车场是位于开采水平，井筒附近的巷道与硐室的总称。
P51
26.锚喷支护：
采用锚杆支护与喷浆支护相混合的直呼方法P62
27.立井：
服务于地下开采，在地层中开凿的直通地面的竖直通道。
立井从上到下是由井颈、井身和井窝组成。
P63
28.走向长壁采煤法：
采煤工作面沿煤层倾向布置，沿走向推进，这种采煤方法称为走向长壁采煤法。
P71
29.准备巷道：
为了形成，煤矿完整的生产系统，必须开掘开拓巷道、准备巷道、回采巷道。
准备巷道包括采区上（下）山、采区车场、区段集中平巷等。
30.准备方式：
准备巷道的布置方式。
P71
31.俯斜开采：
不论采煤工作面处于上山阶段或下山阶段，只要工作面沿倾斜方向是由下向上推进的就成为仰斜开采，而由上向下推进是则称为俯斜开采。
P74
32.采区采出率:
采出率是指工业储量中，设计或实际采出的那一部分储量，约占工业储量的比例，以百分数表示。
采区采出率=（采区工业储量-开采损失）/采区工业储量*100%P83
33.采煤方法：
采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合叫采煤方法。
P86
34.周期来压：
基本顶周期折断在采煤工作面引起的矿压显现称为周期来压。
P88
35.支承压力：
采煤后，由于采掘空间原被采物承受的荷载转移到周围支撑体上而形成的压力。
P89
36.采煤工作面：
煤矿开拓和掘进必须的巷道之后，形成了进行采煤作业的场所称为采煤工作面。
P85
37.回采巷道：
形成采煤工作面及其服务的巷道。
P104
38.水力采煤：
利用水利或水力—机械开采和运输提升的采煤技术。
P117
39.矿井通风系统：
矿井通风是指将空气输入矿井下，以增加矿井中氧气的浓度并排除矿井中有害的气体。
矿井通风系统是由通风机和通风网络两部分组成。
风流由入风井进入矿井后，经过井下各用风场所，然后由回风井排出矿井，风流所经过的整个路线为矿井通风系统。
40.抽出式通风：
将风机安装在出风井口附近，风机工作时将污浊风流抽出地面，新鲜风流则由进风井流入并流经各用风地点。
这种方法称为抽出式通风
41.风桥：
风桥是将两股平面交汇的新、污风流隔成立体交汇的新、污风分开的一种通风设施。
风桥可分为绕道式风桥、混凝土风桥、铁筒风桥三种。
42.矿井瓦斯：
矿井瓦斯是指井下以甲烷为主的各种气体总称。
其成分除甲烷外，还有CO2、N2及少量H2S、H2、稀有气体等。
43.矿井粉尘：
矿井生产过程中产生的固体物质细微颗粒的总称。
44.矿井火灾：
指发生在矿井内的或者虽发生在井口附近、煤层露头上但有可能威胁井下安全的火灾。
二、填空题
1.岩石分类：
岩浆岩、沉积岩、变质岩。
P5
2.我国的聚煤期：
我国在石炭纪、二迭纪、侏罗纪和第三纪等地质年代中均有煤层形成。
P5
3.煤（岩）层的产状要素：
产状要素——走向、倾向及倾角P8
4.断层分类：
根据断层上下盘相对移动的方向，可分为：
正断层、逆断层、平推断层；根据断层走向与岩层走向的关系，断层可分为：
走向断层、倾向断层、斜交断层。
P10
5.煤层按倾角分类：
根据当前开采技术，我国将煤层按倾角分为四类：
近水平煤层<8°
缓（倾）斜煤层8°~25°
中斜煤层25°~45°
急（倾）斜煤层>45°P11
6.煤层按厚度分类：
根据当前开采技术，我国将煤层按厚度分为三类：
薄煤层<1.3m
中厚煤层1.3~3.5m
厚煤层>3.5mP11
7.评价煤质的常用指标：
水分（W）、灰分（A）、挥发分（V）和固定碳（FC）、发热量（Q）、胶质层厚度（Y）、粘结指数（GR.l.）、含矸率。
P13
8.煤田勘探阶段：
煤田勘探分为煤田普查、矿区详查和井田精查三个阶段P15
9.开采水平大巷布置：
阶段运输大巷和阶段水平大巷。
P49
10.井巷断面形状考虑的因素：
井巷所处围岩的物理力学性质；矿山压力大小及作用方向；井巷服务年限和用途；支护方式及支护材料及施工技术及装备。
P55
11.准备巷道种类：
采区上（下）山、采区车场、区段集中平巷。
P71
12.采区硐室种类：
煤仓、绞车房、变电所及信号硐室。
P79
13.采区主要参数：
采区倾斜长度、采区走向长度、采区生产能力、采区采出率。
P81
14.回采主要工序：
破煤、装煤、运煤、支护和处理采空区等五道主要工序。
P85
15.采煤工艺种类：
爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺、综合机械化采煤工艺。
P85
16.综采液压支架种类：
支撑式、支撑掩护式、掩护式。
P98
17.矿井通风系统的类型：
根据井筒与采区的布置位置分为3个类型：
中央式、对角式和混合式。
矿井通风的方法有两种：
自然通风和机械通风。
18.矿井通风设施：
风硐、风桥、风窗、挡风墙、风门、反风装置、风障、风筒、防爆门（帽）。
19.矿井瓦斯的涌出形式：
普通涌出、异常涌出（瓦斯喷出、煤（岩）与瓦斯突出）
20.矿井瓦斯等级：
低瓦斯矿井：
矿井相对瓦斯涌出量不大于10m3/t的矿井且矿井绝对瓦斯涌出量≤40m3/min。
高瓦斯矿井：
矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t的矿井h或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。
21.矿井火灾类型：
矿井火灾按引火热源的不同可分为外因火灾和内因火灾两类。
22.工作面顶板事故类型：
按冒顶的力学原因，将工作面顶板事故分为漏垮型、压垮型、推垮型及综合型冒顶四大类。
三、简答题
1、形成有开采价值煤层的条件。
P5
①温暖潮湿利于植物生长和繁殖的适宜的气候条件。
②植物的大量繁殖是成煤的必要条件。
③大面积沼泽化的自然地理条件。
④地壳运动的良好配合。
2、煤田划分为井田的原则。
P26
（1）井田境界、储量及开采条件与矿井生产能力相适应。
（2）保证井田有合理的尺寸。
规定：
中型矿井约为4km，大型矿井约为8km。
（3）充分利用自然条件划分井田
（4）要处理好相邻矿井之间的关系。
要全面规划，处理好浅部与深部矿井、新矿井与老矿井之间的关系，为矿区的建设和发展创造好条件。
3、影响矿井生产能力的因素。
P30
矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存状况、储量、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。
（1）地质条件及开采技术条件
如何确定矿井的生产能力?
首先，确定采煤工作面的生产能力。
其二，确定采区生产能力。
其三，确定同时生产的采区数目。
（2）矿井各生产环节通过能力。
主要是提升、运输、通风、大巷、及井底车场的通过能力。
（3）储量条件。
矿井的生产能力应与其储量相适应，以保证矿井和水平有足够的服务年限。
（4）安全生产条件。
主要是指瓦斯、通风、水文地质等影响因素的影响。
（5）经济条件。
在确定矿井的生产能力时，应以原煤成本最低为准则。
4、巷道按其作用及服务年限可分为哪几类？
各类巷道的含义是什么？
并各举两例。
开拓巷道：
为井田开拓而开掘的基本巷道。
如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷、回风大巷、主要风井等，开拓巷道是自地面到采区的通路。
这些井巷为全矿井或开采水平服务，服务期一般为10～30a。
准备巷道：
为准备采区而掘进的主要巷道。
如采区上山、下山、采区车场、采区硐室等。
准备巷道是在采区范围内从已开掘好的开拓巷道通达区段的巷道。
准备巷道为采区服务，服务期一般为3～5a。
回采巷道：
形成采煤工作面及为其服务的巷道。
如开切眼、区段运输平巷、区段回风平巷等。
回采巷道的作用在于形成新的采煤工作面并进行生产。
5、斜井开拓的适用条件。
P40
主要优点：
⑴井筒施工技术和设备较简单，掘进速度快，地面工业广场构筑物、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，初期投资少，建井工期短；
⑵多水平开拓时，斜井的石门总长度较用立井开拓时为短，掘进石门的工程量和沿石门的运输工作量较少；
⑶延深井筒施工方便，对生产干扰少；
⑷采用新型强力胶带运输机，增加了斜井开拓的应用范围，可以布置中央采区，可以节省初期建井工程量，加快矿井建设。
胶带机可同时提升几个水平的煤，对上下水平过渡期提煤，或多水平同时生产时提煤都有利。
主要缺点：
⑴相同条件下，井身长；
⑵沿井筒敷设的管线长度大；围岩不稳固时，井筒维护费用高；
⑶当采用绞车提升时，能力低、费用较高；
⑷通风线路长、风阻大、费用高；
⑸为斜井留保安煤柱，煤炭损失大；
⑹当表土层厚或有流砂层时，斜井井筒施工技术复杂，有时难以通过。
适用条件：
煤层埋藏较浅、表土层不厚、水文地质情况简单，无流砂层、井筒不需特殊施工的缓斜和中倾斜煤层。
6、上、下山开采的应用条件。
P47
下山开采的主要优点:
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，延长水平服务年限。
上、下山开采应用条件当煤层倾角小于16°、瓦斯涌出量低、涌水量较小时，可采用上下山开采。
7、简述阶段垂高与开采水平高度的关系。
P47
运输大巷和井底车场所在的水平位置及所服务的开采范围，称为开采水平。
开采水平上下边界之间的垂直距离，称为开采水平垂高。
沿一定标高话跟的一部分井田，称为阶段。
阶段上下边界之间的垂直距离称为阶段垂高。
一般情况下，一个开采水平只采上山阶段，水平垂高就是阶段垂高。
若一个开采水平既采上山阶段，又采下山阶段时，开采水平高度为上、下山阶段高度之和。
8、简述井巷断面形状所要考虑的因素P55
（1）井巷所处围岩的物理力学性质；
（2）矿山压力大小及作用方向；
（3）井巷服务年限和用途；
（4）支护方式及支护材料及施工技术及装备。
9、简述锚杆支护的基本原理。
P62
1.层状岩层的悬吊作用。
在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上，锚杆所受拉力来自被悬吊的岩层。
2.锚杆组合梁作用：
在没有稳固岩层的薄岩层中，安装锚杆后就会使层面间的摩擦力增大，这种摩擦力可以阻止岩石沿层面继续滑动，从而将整个薄岩层通过锚杆锁成一个较厚的岩层。
这种厚岩梁内的最大弯曲应力和应变与梁的厚度的平方成反比，集成的岩粱越厚，最大弯曲应力和应变就越小。
同时，锚杆本身的强度也增加了梁的整体抗剪能力。
3.锚杆组合拱作用：
在拱形巷道围岩的劈裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥体形式分布的压应力。
若在沿顶板布置锚杆群，各个锚杆形成的压应力圆锥体将交错重叠，形成一个放置破裂区扩展的承压拱，这个组合拱可以承受其上不破碎岩石施加的径向载荷。
沿锚杆轴向的预紧力在组合拱中产生环向应力，从而明显的改善承压拱的应力状态，使围岩应力状态由单轴、双轴变为三轴承压，这样在围岩中形成一个均匀压缩的连续承压区，从而大大提高组合拱的承载能力。
10、倾斜长壁采煤法的优缺点及适用条件。
P77
优点：
（1）巷道布置简单，巷道掘进及维护费用低，投产快。
（2）运煤系统简单，占用设备少，费用低。
（3）对某些地质条件和回采工艺条件适应性强。
（4）技术经济效果比较显著。
缺点：
长距离的倾斜巷道，是掘进及腐竹运输、行人比较困难；现有设备不能完全适应倾斜长壁工作面的要求；大巷装车点较多，使调运、装车互相影响；存在污风下行问题。
使用条件：
（1）按目前的机械设备条件，倾斜长壁采煤法主要适用于倾角在12°以下的煤层，当对回采设备采区有效措施后，可使用与倾角为12°-17°
的煤层。
（2）对于倾斜和斜交断层较多的区域，可采用倾斜长壁采煤法。
11、上山运输设备与上山倾角的关系。
（1）胶带运输机：
生产能力大，运输可靠，运输费用低，当采区生产能力大，上山倾斜角在15°下山17°以下时可广泛采用。
当煤层倾角稍大，采用岩石上山时，可按胶带输送机要求，调整上山倾角。
（2）自溜运输设备简单，运输费用低，生产能力较大，但要求采区上山的倾角应大于30°，因此多用于倾角大的煤层。
对于开采倾角接近于25°左右的煤层，当采区上山布置在煤层底板岩石中，也可适当加大上山的倾角，当自溜运输采用铁溜槽、铸石溜槽时采区上山的倾角取30°—35°为宜。
采用搪瓷溜槽时，上山倾角可取30°。
（3）采区上山采用绞车串车或无极绳牵引的矿车运煤，仅使用工作面产量低，采区生产能力小、煤层倾角不大的采区。
12、综采工作面的采煤工艺过程及设备。
综合机械化采煤。
简称“综采”。
在长壁工作面用机械方式破煤和装煤、输送机运煤和液压支架支护顶板的采煤工艺。
综采工作面配备的主要设备有：
双滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、自移式液压支架
13、矿井瓦斯爆炸的条件。
P137
①一定的瓦斯浓度即井下混合气体中，瓦斯浓度在爆炸界限范围内（通常为5～16%）。
②具有高温热源点燃瓦斯的最低温度一般为650～750℃。
③足够的氧气即含瓦斯的混合气体中氧气浓度必须大于12%，否则，混合气体就会失去爆炸性。
在上述三个必要条件中，只要能消除和控制其中之一，即可防止瓦斯爆炸。
14、产生煤尘爆炸必须具备的条件。
P142
产生煤尘爆炸必须同时具备三个条件：
（1）煤尘本身具有爆炸性。
（2）煤尘必须悬浮在空气中并达到一定浓度。
我国煤尘爆炸的下限浓度：
褐煤为45～55g/m3；烟煤为110～335g/m3。
上限浓度一般为1500～2000g/m3。
（3）具有高温热源。
能引起煤尘爆炸的温度一般为700～800℃以上。
而井下的明火、电火花、机械摩擦火花、违章放炮产生的火焰及瓦斯燃烧或爆炸等都会达到此温度而引爆煤尘。
15、形成煤炭自燃火灾必须具备的条件。
P145
形成自燃火灾必须同时具备三个条件：
①具有自燃倾向性的煤呈破碎状态存在；
②连续供氧；
③氧化生成的热量易于积聚。
16、井下防治水的主要措施。
P148
井下防治水主要采取探水、放水、隔水、截水、堵水等综合措施。
当采掘工作面遇有下列情况之一时，必须探水前进：
①接近水淹的井巷、采空区或小煤矿；
②接近含水层、导水断层、溶洞或陷落柱；
③接近河流、湖泊、水库、池塘等相连通的漏水通道；
④接近有出水可能的钻孔；
⑤接近其他可能出水的地区。
17、回采工作面顶板事故防治的主要措施
1、支架性能应与煤层顶板、倾角等开采条件相适应
为防止各类顶板事故，支架的基本性能应具备支、护、稳三个方面，即“支得起”、“护得好”、“稳得住”。
“支得起”，要求支架具有一定支撑能力和一定的可缩性，保证支架能撑得住在直接顶和老顶来压时所施加的压力，不致因支架被压垮而导致冒顶。
“护得好”，要求支架能及时有效地防护好已破碎的直接顶，不致因碎岩下漏而导致冒顶。
“稳得住”，要求支架具备抵抗沿层面方向推力的能力，不致因推倒支架而导致冒顶。
2、提高采煤机械化程度。
炮采、普采、综采比较
3、推行工作面支护质量与顶板动态监测技术
四、按图回答问题
下图为某矿开拓图。
图示为第一开采水平，开采单一中厚缓斜煤层，试回答：
1、在图下方注明各标号井巷的名称；
2、以标号写出矿井的运煤、运料及通风系统。
走向长壁采煤法
1—主井；2—副井；3—井底车场；4—主要运输石门；5—运输大巷；6—风井；7—回风石门；8—回风大巷；9—采区运输石门；10—采区下部车场；11—采区煤仓；12—行人进风巷；13—采区变电所；14—采区轨道上山；15—采区运输上山；16—绞车房；17—采区回风石门；18—采区上部车场；19—采区中部车场；20—区段运输平巷；21—下区段回风平巷；22—联络巷；23—区段回风平巷；24—开切眼；25—采煤工作面
（1）运煤系统
采煤工作面25采下的煤→20→15→11→5→4→3→1→地面。
（2）通风系统
新鲜风流自地面→2→3→4→5→9→10→14→19→21→22→20→25采煤工作面。
污风：
采煤工作面25→23→17→8→7→6排出井外
（3）运料排矸系统
采煤工作面所需材料、设备，用矿车经副井下2→3→4→5→9→10→14→18→23→25。
立井水平开拓
1—主井；2—副井；3—井底车场；4—阶段运输石门；5—阶段运输大巷；6—采区运输石门；7—采区回风石门；8—阶段回风大巷；9—风井；10—采区运输上山；11—采区轨道上山；12—采区下部车场；13—采区变电所；14—采区绞车房；15—采区上部车场；16、16’—采区中部车场；17—区段运输平巷；18/18’—区段回风平巷；19—采煤工作面；20—开切眼；21—采区煤仓；22—联络巷
（1）运煤系统
采煤工作面19采下的煤→17→10→21→5→4→3→1→地面。
（2）通风系统
新鲜风流自地面经副井2→3→4→5→6→12→11→16→18’、22、17→采煤工作面。
污风：
采煤工作面18→7→8→9→排出井外
（3）运料排矸系统
采煤工作面19所需材料、设备，自地面经副井2→3→4→5→6→11→15→18→工作面19。
斜井水平上山式开拓
1—主井；2—副井；3—井底车场；4—阶段运输石门；5—采区运输石门阶；6—采区回风石门；7—风井；8—采区运输上山；9—采区轨道上山；10—采区上部车场；11--采区中部车场；2—采区变电所；13—采区煤仓；14—采区绞车房；15—区段运输平巷；16—采煤工作面；17—区段回风平巷；18—开切眼；19—；联络巷；20、20’—区段回风平巷；21—井底煤仓
（1）运煤系统
采煤工作面16→15→8→13→5→4→21→1→地面。
（2）通风系统
新鲜风流自地面经副井2→3→4→5→9→11→20→19→15→16。
污风：
采煤工作面16→17→6→7→排出井外
（3）运料排矸系统
采煤工作面19所需材料、设备，自地面经副井2→3→4→5→9→10→17→16工作面。
第二个图，通风系统那个污风系统，在采煤工作面和18之间加个箭头，采煤工作面的代号是19
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