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山东科技大学

2008年山东科技大学研究生考试真题

一、简答题（共7小题，每小题8分，共56分）

1、阶段内划分有几种方法，各有什么特点？

答：

阶段内划分有三种方式：

采区式、分段式、带区式。

采区式划分：

在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干具有独立生产系统的块段，每个块段称为采区。

特点：

采区的倾斜长度与阶段斜长相等，采用走向长壁采煤法时，沿煤层倾向将采区划分为若干长条部分，每一块长条部分称为区段。

每个区段下部边界开掘区段运输平巷，上部边界开掘区段回风平巷；各区段平巷通过采区上山与开采水平大巷连接，构成生产系统。

分段式划分：

在阶段范围内不划分采区，而是沿倾向将煤层划分为若干平行于走向的长条带，每个长条带称为分段，每个分段斜长布置一个采煤工作面，这种划分称为分段式。

特点：

采煤工作面沿走向连续推进，各分段平巷通过主要上（下）山与开采水平大巷联系，构成生产系统。

与采区式相比，减少了采区上（下）山及硐室工程量；采煤工作面可以连续推进，减少了搬家次数，生产系统简单。

仅适用于地质构造条件简单、走向长度较小的井田。

带区式划分：

在阶段内沿煤层走向划分为具有独立生产系统的带区，带区内又划分成若干个倾斜分带，每个分带布置一个采煤工作面。

特点：

分带内，采煤工作面沿煤层倾向推进，一般2~6个分带组成一个带区；分带布置工作面适用于倾斜长壁采煤法，巷道布置系统简单，但是分带工作面两侧倾斜回采巷道掘进困难、辅助运输不便。

在煤层倾角<12°的条件下，带区式的应用正在扩大。

2、矿井巷道分那几类？

并举例说明。

煤矿地下开采中，为了提升、运输、通风、排水、动力供应等需要而开掘的井筒、巷道和硐室总称矿山井巷。

巷道可按两种方法分类：

（1）根据井巷的长轴线与水平面的关系，可分为直立巷道、水平巷道、倾斜巷道三大类。

直立巷道：

主要有立井、暗立井及溜井等。

水平巷道：

主要有平硐、平巷、石门、煤门等。

倾斜巷道：

主要有斜井、采（盘）区上、下山、斜巷等。

（2）按巷道的用途和服务范围分类，可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三大类。

开拓巷道：

指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道。

如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷、主要风井等。

服务年限一般在1030a以上。

准备巷道：

指为一个采区或数个区段服务的巷道。

如采区上下山、采区车场、采区硐室。

服务年限一般在35a以上。

回采巷道：

仅为采煤工作面生产服务的巷道。

如区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼。

服务年限一般在0.51.0a左右。

2、选择采煤方法应考虑哪些因素？

答：

地质因素

（1）煤层倾角。

它不仅会影响到采煤工作面的落煤方法、运煤方式等选择，而且直接影响巷道的布置、通风等各种参数的确定。

（2）煤层厚度。

应根据煤层厚度选择不同的采煤方法。

此外，煤层厚度还会影响到采空区处理方法的选择。

（3）煤层及围岩特征。

煤层的软硬度及结构特征、围岩的稳定性等都直接影响到采煤方法的选择，并会影响到采区中的各种参数的确定。

（4）煤层的地质构造情况。

在选择采煤方法之前，应当充分掌握开采范围内的地质构造情况，以便正确地选择相应的采煤方法。

（5）煤层的含水性、瓦斯涌出量及煤的自燃情况。

技术发展及装备水平的影响

技术发展及装备水平也会影响采煤方法的选择，其中主要是机械装备水平及生产中的设备供应条件。

管理水平因素

管理水平及职工素质有时对选择采煤方法产生一定影响。

在管理水平较差的条件下，开采一些难度较大的开采技术和工艺时，应有计划的逐步推广，先易后难掌握规律和经验后，待成熟再推广应用。

矿井经济效益

4、选择开拓延深方案的原则和要求是什么？

（1）保持或扩大矿井生产能力；

（2）充分利用现有井巷、设施、设备，减少临时辅助工程量，降低投资；

（3）积极采用新技术、新工艺和新设备，选择更合适的采煤方法、改革开

拓和准备方式；

（4）加强生产、技术管理，减少延深对生产的影响；

（5）尽可能缩短新、旧水平同时生产时间。

5、采煤作业规程一般包括哪些内容？

答：

工作面的位置、范围、与相邻工作面的关系及地面概况等一般情况;

地质情况，包括可采储量、煤层厚度和倾角、顶底板岩性、水文情况等；

采煤方法有关内容，包括巷道及工作面布置图、有关参数、机械设备、工艺方式、各生产系统；

绘制循环图表、劳动组织和技术经济图表；

安全技术措施。

6、正确合理的准备方式应遵循哪几项原则？

答：

①有利于矿井合理集中生产，使采准巷道系统有合理的生产能力和增产潜力;

②保证具备完善的生产系统，有利于充分发挥机电设备的效能，并为采用新技术、发展综合机械化和自动化创造条件:

③力求在技术和经济上合理，尽量简化巷道系统，减少巷道掘进及维护工程量，减少设备占用台数和生产费用，便于采掘正常衔接;

④煤炭损失少，有利于提高采出率;

生产安全条件好，符合《煤矿安全规程》的有关规定。

7、矿井技术改造的目的是什么？

其内容包括那几个方面？

答：

目的：

改变落后的技术面貌，提高矿井产量、劳动效率、资源采出率，降低成本，减轻工人体力劳动，改善劳动条件，使生产建立在更加安全的基础上，全面提高技术经济指标。

内容：

、矿井改扩建

主要方式：

直接扩大井田范围

相邻矿井合并改造

结合矿井开拓延深进行合并改扩建

二、合理集中生产

水平集中

采区集中

工作面集中

3、矿井主要生产系统的环节改造

矿井提升系统的改造

大巷运输系统改造

辅助运输环节的改造

井底车场的改造及设置井底缓冲煤仓

二、论述题（共4小题，共54分）

1、试述下山开采的主要特点及其应用条件。

（14分）

上下山开采的比较

1、上山开采时,煤向下运输,上山的运输能力大,输送机的铺设长度较长,倾角较大时还可用自溜运输,运输费用较低,但从全矿看,它有折返运输。

下山开采时,向上运煤,没有折返运输,总的运输工作量较少。

2、上山开采时,井下涌水可直接流人井底水仓,排水系统简单。

下山开采时,各采区都要解决采区内的排水问题。

3、下山开采时,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。

4、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；而下山开采时,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,在通风最困难时,约比上山采区长一倍。

且进风下山和回风下山相距一般约20一30m,下山之间有巷道连通,用风门控制风流,两下山之间的风压差较大,漏风较大,通风管理比较复杂,当瓦斯涌出量较大时,通风更困难。

下山开采主要优点：

是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深的期限。

下山开采一般的适用条件：

（1）倾角小于16°的缓斜煤层，瓦斯及涌水量不大；

（2）煤层倾角不大，采用多水平开拓的矿井，开拓延深后提升能力降低的；

（3）由于开采强度加大、水平服务年限缩短，造成水平接替紧张，可布置一个或几个下山采区；

（4）当井田深部受自然条件限制，储量不多、深部境界不一，设置开采水平有困难或不经济时，可在最终开采水平以下设一部分下山采区。

2、论述倾斜长壁采煤法的特点及使用条件。

（14分）

1、答：

⑴倾斜长壁采煤法主要优点：

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，运费低。

通风路线短，风阻小。

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。

⑵存在的主要问题有：

①长距离的倾斜巷道，使掘进及辅助运输、行人比较困难；

②现有设备不能完全适应倾斜长壁工作面的要求；

③大巷装车点较多，使调运、装车相互影响；

④存在污风下行问题。

上述问题采取措施后可以逐步得到克服,例如,采用先进的辅助运输设备,改进现有工作面设备以适应倾斜推进和较大倾角时的需要,加强对瓦斯的检查等。

适用条件：

1、按目前的设备条件,倾斜长壁采煤法主要适用于倾角在12°以下的煤层。

应做为推广应用的重点；

2、当对采煤工作面设备采取有效的技术措施后,可应用于12°-17°的煤层。

当煤层倾角在20°左右时,现只有少数矿井应用,总的也有待于改进；

3、对于倾斜和斜交断层较多的区域,能大致划分成较为规则分带的情况下,可采用倾斜长壁采煤法或伪斜长壁采煤法

3、论述采区设计的依据、程序和步骤。

（12分）

答：

（一）采区设计的依据：

1、已批准的采区地质报告

地质报告主要包括地质说明书和附图两部分。

2、根据矿井生产、接替和发展对采区设计采区的要求

主要是生产矿井提出的对设计采区的生产能力、采煤工艺、采准巷道布置及生产系统改革等方面的要求，以适应生产技术不断发展的需要。

（二）采区设计的程序

一般是根据矿井设计和矿井改扩建设计及生产技术要求，由矿主管单位提出设计任务书，报局批准，而后由矿或局有关部门、单位根据批准的设计任务书进行设计。

采区设计通常分为两个阶段进行，即确定采区主要技术特征的采区方案设计和根据批准的方案设计而进行的采区单位工程施工图设计。

（三）采区设计的步骤

（1）认真学习有关煤矿生产、建设的政策法规，收集有关地质和开采技术资料，掌握上级管理部门对采区设计的具体规定。

（2）明确设计任务，掌握设计依据。

（3）深入现场，调查研究。

（4）研究方案，编制设计。

（5）审批方案设计。

（6）进行施工图设计。

4、论述如何确定合理的采区走向长度。

（14分）

答：

地质因素

煤层的地质构造，如断层、褶曲以及煤层倾角或厚度的急剧变化等地质因素对采区走向长度有重要影响。

对于落差较大的断层，要留一定尺寸的保护煤柱，可利用这些地带作为采区边界，以减少回采工作面的困难及煤柱损失。

当由于构造及留设保安煤柱等原因使采区走向长度较短时可在采区一侧布置上山，成为单翼采区。

煤层顶底板的岩性对采区走向长度也有影响，当煤层顶底板很破碎时，如果采区走向长度很大，又缺乏有效支护或不宜布置岩石集中巷时，就要适当缩短采区走向长度。

技术因素

技术上的因素主要考虑区段巷道的运输、掘进和供电问题

区段平巷铺设刮板输送机时，采区走向长度不能太大，一般为1000~1200m。

这时采区一翼为500~600m，需要4--5台输送机串联使用。

当区段平巷采用胶带输送机运煤时，一台输送机铺设长度可达500一1000m,所以采区每翼长度可达500-1000m，双翼采区的走向长度可达1000~1200m,甚至2000m以上。

区段平巷采用单巷掘进时，受掘进通风影响，采区一翼长度不宜超过1000m。

采区供电是影响采区走向长度的又一个因素。

采区走向长度太大将使供电距离增加，电压降会加大，影响工作面设备正常运转。

采用660V供电系统时，采区一翼供电距离可达700m。

综采时，平巷内设置可伸缩胶带输送机，采区一翼可达1000m以上。

经济因素

在经济上，采区走向长度的变化将引起掘进费、维护费和运输费的变化，在客观上必然存在一个经济合理的采区走向长度。

采区上（下）山、采取车场和硐室的掘进费及相应的机电设备安装费将随采区走向长度的增加而减少；区段平巷的维护费和运输费将随采区走向长度的增大而增大；而区段平巷的掘进费与采区走向长度无关。

缓斜、倾斜煤层采区走向长度，普采、炮采双翼采区不小于1000~1200m,综采跨上山连续回采不小于1000~1200m,不能跨上山则不小于2000m.

三、绘图说明题（共4小题，每小题10分，共40分）

1、绘图说明普采面单体支架布置方式的种类和特点。

答：

按悬臂顶梁与支柱的关系,可分为正悬臂与倒悬臂两种,如下图所示。

正悬臂支悬臂的长段在立柱的煤壁侧,有利于支护机道上方顶板；短段在立柱的采空侧,故顶梁不易被折损；

倒悬臂支架则相反,由于其长段伸向采空区,立柱不易被碎矸石埋住,但易损坏顶粱。

2、绘图并说明开采水平大巷布置的种类及特点。

答：

1、分煤层大巷和主要石门（主要溜井）

特点：

是在各可采煤层中都布置大巷,相应地在各煤层单层准备采区,就每一个采区来说,工程量较小,各分煤层大巷之间只开一条主石门。

石门工程量不大,由于建井时可首先进行上部煤层的开拓和准备,初期工程量较少,加以沿煤层掘进、施工技术及装备均较简单,初期投资较少,建井速度较快。

这种布置方式的缺点是：

每个煤层均布置大巷,总的开拓工程量较大,相应的轨道、管线的占用量也较多；各煤层布置采区、总的采区数目多．生产采区比较分散,因而井下运输、装载也分散,占用辅助生产人员多,生产管理也不方便。

由于大巷的数目多,总的维护工作量大,如大巷沿煤层布置,维护大巷较困难；每条大巷均需留设护巷煤柱,故煤柱损失大。

因此,目前对于单产较低,采采区数较多条件下,一般不宜采用这种布置方式。

只有当煤层间距大,集中布置在技术有困难、经济上不合理时,才考虑采用这种方式。

2、集中大巷和采区石门

特点：

是开采水平内只布置一条或一对（采用胶带机时）集中运输大巷,故总的大巷开拓工程量、占用的轨道管线均较少；大巷一般布置在煤组底板岩层或最下部较坚硬的薄及中厚煤层中,维护较易,维护的大巷少,总的开拓巷道维护工作量较少；生产区域比较集中,有利于提高井下运输效率；由于以采区石门贯穿各煤层,可同时进行若干个煤层的准备和回采,开采顺序较为灵活,开采强度可较大。

这种布置方式的主要问题是矿井投产前要掘主石门、集中运输大巷、采区石门,才能进行上部煤层的准备与回采,煤组厚度大时,初期建井工程量较大、建井期较长；每一采区要掘采区石门,如煤层的间距大,采区石门就很长,总的石门工程量就更大,可能造成经济上的不合理。

故这种方式适用于煤层层数较多、层间距不大的矿井。

3、分组集中大巷和主要石门

这种方式可看做是前两种方式的综合,它兼有前两种方式的部分特点。

当井田内各煤层的间距有大有小,全部煤组用单一的集中运输大巷有困难或不经济时,可以根据各煤层的远近及组成,将所有的煤层分为若干煤组,每一煤组布置分组集中运输大巷。

3、绘图说明回采顺序的几种方式和应用情况。

答：

工作而回采顺序一般有：

后退式、前进式、往复式和旋转式等几种

后退式：

由采区边界附近向采区上山方向推进采煤。

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，准各时间长，采掘无干扰，漏风少，巷道弃易维护。

我国广泛应用

前进式：

工作面背向采区运煤上山方向推进的回采顺序。

其区段平巷不需要预先掘出，只需随工作面推进在采空区中留出，即所谓沿空留巷。

准备时间短，采掘干扰大，漏风多，巷道不易维护

适用：

一般宜在地质构造简单时使用，这种方式日前在我国采用较少。

往复式回采：

前进式和后退式回采相结合的方式。

上采面前进式，沿空留巷；下采面后退式，沿空留巷。

优点：

缩短搬家距离；采出率高；少掘巷道。

适用:

在采区边界布置有边界上山时应用更为有利。

旋转往复式回采：

使采煤工作面旋转180度，并与往复式回采相结合，实现工作面不搬迁而连续回采。

适用：

旋转式回采时边角煤损失较多，回采技术和管理较复杂，旋转时产量、效率较低，因此我国应用较少。

4、绘图并说明单一走向长壁采煤法的主要生产系统

1、运煤系统

在运输上山和运输巷内均铺设有刮板输送机。

其运煤路线为：

工作面运出的煤炭,经运输巷、运输上山到采区煤仓上口,通过采区煤仓在采区运辖石门装车外运。

最下一个区段工作面运出的煤,则由区段运输巷至运输上山,在运输上山铺设一台短刮板输送机,向上运至煤仓上口。

2、运料排矸系统

运料排矸采用600mm轨距的矿车和平板车。

物料自下部车场3,经轨道上山到上部车插6,然后经回风巷10送至采煤工作面。

区段回风巷8,8´,和运输巷9,9´,所需的物料,自轨道上山4经中部车场7,7´送入。

掘进巷道时所出的煤和矸石,利用矿车从各平巷运出,经轨道上山运至下部车场。

3、通风系统

采煤工作面所需的In鲜风流,从采区运输石门进入,经下部车场、轨道上山、中部车场7,分成两翼经乎巷8、联络眼11、运输巷9到达工作面。

从工作面出来的污风,经回风巷10,右翼直接进入采区回风石门,左翼侧需经车场绕道6进入采区回风石门。

掘进工作面所需的新鲜风流,从轨道上山经中部车场7,分两翼送至平巷8´。

在乎巷内由局部通风机送往掘进工作面,污风流则从运输巷9´经运输上山回人采区回风石门。

采区绞车房和变电所需要的新风是由轨道上山直接供给的。

采区绞车房的回风是经联络小巷处的调节风窗回人采区回风石门；变电所的回风是经输送机上山进入回风石门；煤仓不通风,煤仓上口、上山刮板输送机机头硐室的新风直接由石门1通过联络巷中的调节风宙供给。

为使风流能按上述路线流通,在相应地点需设置风门。

四、供电系统

高压电缆由井底中央变电所,经大巷,采区运输石门,下部车场,运输上山至采区变电所。

经降压后的低压电,由低压电缆分别引向回采和掘进工作面附近的配电点以及上山输送机、绞车房等用电地点。