山东科技大学采矿工程研究生试题答案.docx

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山东科技大学采矿工程研究生试题答案

1、壁式体系采煤法与柱式体系采煤法的主要特点？

（1）壁式体系采煤法的特点：

1　通常具有较长的采煤工作面长度，一般是80~240m（或更长），我国一般120~180m。

2　在采煤工作面两端至少各有一条巷道，用于通风和运输。

3　随采煤工作面推进，应有计划地处理采空区。

4　一般顶板暴露面积大，矿山压力显现较为强烈。

5　工作面运煤的刮板输送机与工作面平行，采下的煤沿平行于采煤工作面的方向运出采场。

（2）柱式体系采煤法的特点：

6　一般工作面长度不大但数目较多，采房和回收煤柱设备合一。

7　矿山压力显现较弱，在生产过程中支架和处理采空区工作比较简单，有时还可以不处理采空区。

8　采场内煤的运输方向是垂直于工作面的，采煤诶套设备均能自行行走，灵活性强。

9　工作面通风条件较壁式采煤法差，采出率也较低。

2、采场的支护图3-7（P30）

3、综采面的移架方式有哪几种？

（P46）

（a）（b）（c）（d）（e）

液压支架的移架方式

（a）单架依次顺序式（b）（c）分组间隔交错式（d）（e）成组整体依次顺序式

我国采用较多的移架方式有三种：

1、单架依次顺序式，又称单架连续式，如图a，支架沿采煤机牵引方向依次前移，移动步距等于截深，支架移成一条直线，该方式操作简单，容易保证规格质量，能适应不稳定顶板，应用较多；2、分组间隔交错式，见图b和c，该方式移架速度快，适用于顶板较稳定的高产综采面；3、成组整体依次顺序式，见图d和e，该方式按顺序每次移一组，每组二三架，一般由大流量电液阀成组控制，适用煤层地质条件好、采煤机快速牵引割煤的日产万吨综采面。

4、工作面生产能力的计算？

（P73）

5、画图4-1及说明？

（P80）

单一煤层采区巷道布置

6、沿空留巷和沿空掘巷的含义及理论依据？

（P88）

采用区段无煤柱护巷，使区段平巷沿采空区布置，可避开或削落固定支撑压力的影响，能改善巷道维护状态，减少煤炭损失，技术经济效益显著。

区段无煤柱护巷有沿空留巷和沿空掘巷两种方法。

（1）沿空留巷：

它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。

这种方法与留煤柱时相比，不仅可以减少区段煤柱损失，而且可大量减少平巷掘进工作量。

沿空留巷时区段平巷布置主要有三种：

前进式沿空留巷，后退式沿空留巷和往复式沿空留巷。

（2）沿空掘巷：

即沿着已采工作面的采空区边缘掘进区段平巷。

这种方法利用那个采空区边缘压力较小的特点，沿着上覆岩层已垮落稳定的采空区边缘进行掘进，有利于区段平巷在掘进和生产期间的维护。

它多用于开采缓斜、倾斜厚度较大的中厚煤层或厚煤层。

按具体巷道位置，沿空掘巷有完全沿空掘巷和留窄小煤柱沿空掘巷两种，位置的确定主要考虑便于掘进施工等因素。

7、放顶煤的优缺点及其评价？

（P138-139）

1、优点：

（1）单产高工作面内具有多个出煤点，而且在工作面内可实行分段平行作业，即在不同地段采煤和放煤同时进行，因而易于实现高产。

（2）效率高由于放顶煤工作面的一次采出厚度大，生产集中，放煤工艺劳动量小以及出煤点增多等原因，其生产效率和经济效益大幅度提高。

（3）成本低放顶煤采煤法比分层开采减少了分层数目和铺网工序，由此节省了铺网费用以及其他相关费用也都相应减少。

（4）巷道掘进量小掘进率和巷道维护费用减少，便于采掘接替。

（5）减少了搬家倒面次数，节省了采煤工作面的安装和搬迁费用根据煤层厚度的不同，可减少1~3次工作面的安装和搬迁。

（6）对煤层厚度变化及地址构造的适应性强。

2、缺点：

（1）煤损多其工作面煤炭采出率一般比分层开采低10%左右。

（2）易发火由于煤损较多，在回采期间采空区就可能发生自燃。

（3）煤尘大在放顶煤工作面，采煤机割煤、支架操作时的架间漏煤及放煤均为粉尘来源。

比分层采高1~2倍以上。

（4）瓦斯易积聚与分层开采相比，放顶煤开采的产量集中，瓦斯散发面大，采空区高度达，易于积聚。

3、适用条件：

（1）煤层厚度一次采出的煤层厚度以6~10m为佳，顶煤厚度过小易发生超前冒顶，增大含矸率；煤层太后破坏不充分，降低采出率。

（2）煤层硬度放顶煤开采时，煤的坚固性系数一般应小于3。

若煤层层理、节理发育，可适当增大，但一次开采的厚度也不宜过大。

（3）煤层倾角缓斜煤层中采用放顶煤开采，煤层倾角不宜过大，一般小于15°，太大影响支架的稳定性。

25°~30°煤层中也试验成功。

（4）煤层结构煤层中含有坚硬夹矸会影响顶煤的放落；或者因放落大块夹矸堵住放煤口。

单层夹矸不宜超过0.5m，其坚固性系数也应小于3。

放顶煤中夹矸层厚度占煤层厚度的比例也不宜超过10%~15%。

（5）顶板条件直接顶应具有随顶煤下落的特性，其冒落高度不宜小于煤层厚度的1.0~1.2倍，老顶悬露面积不宜过大，以免受冲击。

（6）地质构造地质破坏较严重、构造复杂、断层较多和使用分层长壁综采较困难的地段，上下山煤柱等，适合使用放顶煤开采。

（7）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，以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。

一、综采放顶煤与厚煤层分层开采相比（优/缺）

（1）有利于合理集中生产，单产高，效率高（兖州矿区综放面产量已超过500万t/a，工效已超过200t/工）。

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

减少了巷道掘进费、维护费、分层开采的设备占用费、材料消耗费，工作面安装费和工作面拆迁费，工资。

（4）煤损大：

比分层开采多10%以上；

（5）易发火，易自燃；

（6）瓦斯隐患较大，要求管理严格；

瓦斯聚积：

顶煤空间聚积瓦斯。

当顶板垮落、硬岩块摩擦冲击，火星——爆炸

（7）煤尘大：

比分层采高12倍以上。

1、 煤层厚度

M=512m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。

煤质中硬，f2最好。

个别f=3.13.9，层理节理发育亦可

3、煤层倾角

不宜太大，缓倾斜煤层中一般<15o，太大影响支架的

稳定性，25o30o煤层中也试验成功

4、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要采取措施。

顶煤中的夹矸总厚度不宜大于顶煤厚度的1015%

5、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。

6、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。

采面短，亦可放顶煤。

如：

回采鸡窝煤。

8、煤层群区段集中的布置及联系方式？

上山的布置类型？

（219）

1.机轨分煤岩巷布置布置特点：

运输集中平巷置于煤层底板岩石内；轨道集中平巷置于煤层内。

区段集中平巷与工作面超前平巷联系方式：

石门斜巷溜眼

机轨分煤岩布置—区段集中平巷与工作面超前平巷斜巷联系

溜眼>30°，煤自溜，少占设备；斜巷20~25°，施工条件差；辅运和行人不便（设绞车）。

适用：

a<15°，层间距10—15m。

机轨分煤岩布置区段集中平巷与工作面超前平巷石门联系

特点：

施工方便；利用石门布置中部车场，辅运环节少；行人方

便。

当a很小时，石门长，工程量大；运煤占设备多。

适用：

a>15~20°的煤层；层间距10~15m。

区段集中平巷与采区集中上山的联系方式

一般考虑：

运输方式；

（1）集中“轨上”与集中“轨巷”联系—石门、斜巷

（2）集中机巷—溜煤眼—集中“运上”。

集中轨巷沿煤层布置：

探煤层走向的变化，为集中机巷定向；采掘互不干扰，利于接替，便于在上分层采空区后反向掘进下分层的超前机巷泄水；易于掘进；受多次采动影响，维护困难。

机轨分煤岩布置适用煤层多，A大；层间距10~15m。

2。

机轨双岩巷布置a.双岩巷相同标高布置布置图中：

3—集中机巷，4—集中轨巷

平行布置于同水平底板岩层中，掘进联系方便。

联系方式各分煤层超前平巷—平石门—9—3—平石门和溜煤眼—运输上山1

各分煤层超前平巷—4—平石门——轨道上山2

b.双岩巷不同标高布置3—集中机巷，4—集中轨巷布置于不同水平的底板岩层中—主、辅运干扰小

联系方式:

煤：

各分煤层超前平巷—平石门—3—溜煤眼—运输山1

料、矸：

各分煤层超前平巷—平石门—4—平石门—轨道上山2

机轨双岩巷布置优缺点分析：

利于上、下区段同采，分层同采，A大；岩石工程量大，准备时间长；

机轨双岩巷布置适用：

煤层数多，生产时间长，煤巷难以维护。

3.机轨合一巷布置

布置特点：

胶带机和轨道布置在同一大断面岩巷内。

布置方式：

1）机轨合一巷的轨道置于远离煤层一侧，轨上通过中部车场直接与集中巷道的轨道相连，不穿越输送机；但采用平石门与各分层平巷联系时，则需穿输送机，抬高输送机。

（2）轨道置于靠近煤层一侧时，中部车场通达集中巷的轨道则需穿越输送机，并抬高输送机。

机轨合一巷分析：

少一条岩巷，省工程量；易维护；设备集中，易管理；断面大，施工定向困难；中部车场轨道与输送机交叉，交叉点施工复杂；上、下区段不能同采、通风难解决。

适用：

煤层多，A大的采区。

当前，应用较少。

近水平煤层机轨合一巷布置：

机轨合一集中巷置于底板岩层中采用立眼与斜巷联系方式

立眼—溜煤，斜巷—辅运。

轨道布置在靠近煤层一侧

4.机轨双煤巷布置

布置特点：

运输集中巷和轨道集中巷均置于下部薄及中厚煤层中。

机轨双煤巷布置分析：

岩巷工程量小，掘进速度快，缩短准备时间；利于上、下区段回采，分层回采，A大；受采动影响大，维护量大。

机轨双煤巷布置适用：

煤层多，下部有薄及中厚煤层、围岩稳定。

一、上山位置

单一煤层：

布置岩层中，煤层中

煤层群联合布置：

煤组上部、中部和下部岩层中，煤层中

上山布置类型：

（1）双煤上山布置特点：

双上山置于下部薄及中厚稳定煤层中；走向间距2025m，两侧煤柱30m

适用：

1）下部有薄及稳定的中厚煤层。

2）单一薄及中厚煤层。

（2）一煤一岩上山布置特点：

轨上沿煤层顶板布置；运上沿底板岩层布置。

上山错距：

运上距煤层10~12m运上、轨上走向距20m

（3）双岩上山布置特点:

两条上山置于底板岩石中轨上距煤层8~10m运上距煤层12~14m走向间距：

20~25m

适用：

1）开采单一厚煤层采区；

2）煤层群最下一层为厚煤层；

3）CH4小的联合布置采区普遍采用。

（4）  双岩一煤上山

布置特点：

走向间距1-3和3-210~15m

层位上：

1距煤层8~10m，

2距煤层12~14m，

3—沿煤顶

此种方式：

3—先掘，超前勘探，为1和2取直定向；

3用于通风行人

适用：

1）开采煤层数目多，厚度大，储量丰富的采区。

2）瓦斯、水大的采区。

（5）三岩上山

布置特点：

三岩上山均置于底板岩层中；

走向间距：

10~15m

层位上：

1和3同层位2低2~4m

9、井田境界的划分方法？

（P294）

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：

相邻矿井以某垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱。

井田沿走向两端，一般采用沿倾斜线、勘探线或平行勘探线的垂直面划分。

近水平煤层无论是沿倾向还是沿走向皆采用垂直划分法。

2、水平划分：

以一定标高的煤层底板等高线为界，并沿此留边界煤柱。

多用于倾斜、急斜煤层或倾角较大的缓斜煤层。

3、按煤组划分：

将煤层（组）间距的大小来划分矿界，即把煤层间距较小的相邻煤层划分为一个矿开采。

把煤层间距较大的煤层（组）划归另一个矿开采。

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。

4、另外，还可以按地质构造条件划分。

应该指出，无论用何种方法划分井田境界，都应力求做到井田境界整齐。

10、K——矿井储量备用系数的选取？

为什么这么选？

（P298）

11、斜井开拓与立井开拓的比较？

（P314-315）

（1）斜井与立井比较

斜井的优点

1）井筒施工工艺、施工设备和工序简单，掘进快，单价低；

2）地面设施和装备简单

3）井底车场设施和装备简单

4）多水平开拓时，石门总长度短，沿石门的运输工作量较少

5）延深方便，生产和延深相互干扰小；

6）采用胶带机的主斜井能力大,不受长度限制

7）初期投资少

斜井的缺点

1）井身长，绞车（串车）提升能力受限制；

2）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；

3）井筒维护工程量大；

4）对地质条件适应性差。

斜井的适用条件

适应大中小矿井；煤层埋藏浅；表土层不厚，水文地质条件简单，不需特殊施工法施工的缓斜和倾斜煤层；胶带机可长；串车提升不宜超过三段提升。

（2）立井与斜井比较

立井的优缺点与斜井相反

立井的优点

1、同样采深条件下，井身短，通过井筒的各种管线短；

2、提升速度快，机械化程度高，易自动控制；对辅助提升有利，人员提升快；对深井开采有利；

3、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；

4、井筒易维护；

5、对各种地质条件适应性强，技术可靠，不受煤层倾角，CH4、水文等限制。

立井的缺点：

1）井筒施工复杂：

需较高技术、较多设备、速度慢；

2）井筒装备复杂，基建投资大；

3）井筒延深困难。

立井的适用条件

1）煤层埋藏深、表土厚或水文情况复杂，井筒需特殊施工；

2）开采煤层受倾角、厚度、CH4、水文等条件限制；

3）多水平开采的急斜煤层。

凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时，均可采用立井开拓。

12、上下山开采的比较？

下山开采的应用条件？

（P323）

总的看来，下山开采在经济上有利，上山开采在技术上优越。

下山开采的应用条件：

（1）对于倾角小于16°的缓斜煤层，瓦斯及水的涌出量不太大，最优。

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

（3）一些多水平开采的矿井，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，可在井田中央部分（靠近井筒部分）布置一个或几个下山采区，安排一部分生产任务。

（1）煤层小于16°，CH4低，涌水量小，最优。

（2）井田深部边界不一，储量不足，不宜再延深或设水平。

（3）多水平开采矿井，开采强度大，井田走向短，上下水平接替紧张，可用上水平巷道，在井田中央划下山采区（设剃头下山采区）担负生产任务。

（4）通过下山掘一部分下水平的大巷、车场、水仓等，加快下水平开拓延深。

（5）煤系底板为奥灰岩（富含水），井筒不能延深，有时不得不开下山。

（6）井田深部境界煤层勘探程度低，需补充勘探又困难，可用下山开采，起勘探煤层作用。

13、车场形式（环形车场的分类）？

（P345）

1、立井卧式环形井底车场

特点：

主、副井存车线与主要运输巷道5（大巷或石门）平行，并利用主要运输巷道作为绕道回车线及调车线。

优缺点：

a、利用主要运输巷作绕道及调车线，开拓工程量小;

b、调车较方便，通过能力大；

c、安全性差：

机车在弯道上顶车，减速，不安全；

d、交叉点及弯道多，施工不便；

e、机车不过翻车机硐室，安全；

适用条件：

适应用于主井筒距主要运输巷道很近（约一列车长）的条件下。

2、立井斜式环行井底车场

特点：

主副井存车线与主要运输巷道斜交，并利用主要运输巷道作为调车线及部分回车绕道，但专开绕道线5。

优缺点：

a、开拓工程量小；

b、调车方便，通过能力较大；

c、安全性好些，弯道角度小，顶推车有利，机车不过翻车机硐室；

d、巷道交叉点较少，施工较易。

适应条件：

井筒距大巷较近（小于一列车长）且地面出车方向a、也要求大巷斜交时采用。

3、立井立式环行井底车场

特点：

主副井存车线与主要运输巷道垂直，并利用主要运输巷道作为调车线，但专开绕道线5。

优缺点：

a、开拓工程量大；

b、交叉点及弯道多；

c、 在大弯道上顶推车不够安全，但机车不过翻车机硐室。

d、调车较方便，通过能力大；

适用条件：

当井筒距主要运输大巷较远时（大于一列车长）采用。

4、斜井刀式环行井底车场

特点：

存车线与主要运输巷平行

14、方案比较法的实质、内容、步骤？

（P377）

实质：

对不同的方案进行技术经济分析和对比，从中选出在一定偏好准则下最优的方案。

内容：

由于煤矿开采的影响因素很多，需解决问题的性质和涉及的范围不尽相同，在进行开拓方案设计时，应根据参加比较的方案特点、差别和复杂程度，确定方案比较的具体项目、内容和重点。

在通常情况下，应比较的主要项目和内容有以下几类。

1、工程量应分别按实物单位计算。

其中包括：

（1）井巷工程量（井巷长度或掘进体积，硐室掘进体积）；

（2）地面建筑工程量（厂房及其他建筑物的建筑面积和结构物，轨道、管线、线路长度）；（3）机电设备的安装工程量（设备台数或成套设备套数、管路和线路的长度）；（4）其他工程量（占用的农田面积、平整土地石方数量）。

2、基本建设投资可分别按价值单位计算井巷和地面建筑、机电设备安装及其他工程的费用。

在计算基建投资时，应当特别注意初期投资。

3、基本建设工期。

4、机电设备及主要材料需用量。

5、生产经营费用，可按矿井生产过程计算生产经营费用，其中包括巷道维护费，运输提升费，通风费和排水费。

6、其他矿井生产能力，煤炭采出率，巷道掘进率，生产过程机械化程度等。

步骤：

1、提出可行方案并进行技术比较首先要明确设计的内容、性质、要求，已经设计要达到的目标等；熟悉和掌握设计任务或设计所要解决的总体或局部课题中的内部条件，如井田的地质地形条件，交通情况及与邻近井田的关系等；根据井田的自然地质条件和采矿技术条件，深入细致地分析和研究设计中的有关问题，提出若干个在技术上可行的方案；对提出的可行方案进行技术经济分析，否定一些技术经济上比较容易鉴别的不合理方案；将剩余的凉两三个方案取长补短，使其更加完善；如果能够明显地判定出哪一个方案最好，就可以确定其为最终采用的方案；如果不能明显地判定各方案在经济上的优劣，则必须对这两三个方案进行经济比较。

2、经济比较将上述的两三个详细地进行经济计算与比较。

进行开拓方案的经济比较时，要考虑下列费用：

（1）基本建设费，其中有：

井巷开凿费，建筑物及结构物的修建费及一些特殊的设备费等。

（2）生产经营费，其中有巷道维护费、运输提升费、排水费、通风费等等。

3、综合技术经济比较结果，确定合理的矿井开拓方案在方案比较后，应对技术分析和经济比较的结果进行综合分析评价，权衡各方案的利弊，抓住关键问题，选择一个确实是各方案中能够较好地体现党的方针政策，技术上合理、经济效益高的方案。

但是，应当指出，如将各方案的生产费用和基本建设费用相加简单相比，以方案总额最小确定为经济上最有利的方案，这无形中就突出了生产经营费用的作用（因为它与基本建设费用相比，生产经营费用的比重很大），还不能够反映出方案中的投资效果。

因此，必须进行综合分析评价，将有关因素都考虑进。

例如，在某些情况下，虽然某一方案费用略高，但是初期投资少，建井工期短，可以早出煤，就可能是一个最优方案。

所以，对某一矿井设计方案的最后确定，还必须根据具体情况做出全面的综合分析比较，而后做出决定。

4、最后按设计任务的要求，编写出方案的详细文字说明，绘出说明方案的相关图纸。

15、主要费用参数计算？

（P384）

（一）掘进费用

1、巷道：

CJ=L·j

式中：

CJ——巷道掘进费用，元；

L——巷道长度，m；

j——单位长度掘进费用，根据岩层性质、断面大小、支护形式、施工管

理等因素确定。

2、井底车场：

Cch=jdVd

式中：

Cch——井底车场掘进费用，元；

jd——井底车场掘进单价，元/m3；

Vd——井底车场掘进工程量，m3.

（2）运输提升费用

1、运输费用

Cy=QbLbyb

式中：

Cy——沿该巷道的运输费用，元；

Qb——货载运输量，t；

Lb——巷道长度，km；

yb——运输单价，元/（t·km）。

2、提升费用

Ct=Qt1H1Y1+Qt2H2Y2+…

式中：

Ct——提升费用，元；

Qt1、Qt2、……Qtn——1、2、…n水平的提升煤量，t；

H1、H2、……Hn——1、2、…n水平的提升距离，km；

Y1、Y2、……Yn——1、2、…n水平的提升单价，元/（t·km）；

（3）巷道维护费用

提升费用

Cw=LwTwYw

式中：

Cw——巷道维护费用，元；

Lw——巷道长度，m；

Tw——巷道维护时间，a；

Yw——维护单价，元/（a·m）；

（4）排水费用

排水费用可分两种情况计算

1、已知含水系数：

按斜井或立井提升费用计算

2、已知涌水量：

Cp=365×24（T1H1Q1Yp1+T2H2Q2Yp2+……）

式中：

Cp——矿井排水费用，元；

T1、T2、……Tn——1、2、…n水平的服务年限，a；

H1、H2、……Hn——1、2、…n水平的排水距离，km；

Q1、Q2、……Qn——1、2、…n水平的涌水量，m3/h；

Yp1、Yp2、……Ypn——1、2、…n水平的排水单价，元/（m3·km）；

16、发挥题：

（主要靠知识面）如：

国家的煤炭发展趋势？