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矿业工程工程概论课后习题答案第一章 一、名词解释 标准煤：发热值为7000大卡/的任何能源可折算1KG标准煤 标准油：发热值为10000大卡/(41.8MJ)的任何能源均可折算1kg标准油。 能源折算系数为E为：E=某种燃料的实际发热值/标准燃料发热值 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过的各种作用。 煤化作用：泥炭或腐泥被掩盖后、在压力、温度等因素作用下，转变成褐煤的作用成为成岩作用和褐煤在地下受温度、压力、时间等因素的影响，转变为烟煤或无烟煤、石墨等的地球化学作用的称为变质作用，合称为煤化作用。 基本顶：位于直接顶或煤层之上，通常由厚度及岩石强度较大，难于垮落的岩层。通常由砂石、石灰岩、砂砾岩组成。 伪顶：位于煤层之上随采随罗的极不稳定岩层、其厚度一般在0.5m以下。大多由松软的碳质页岩、泥页岩组成。并非所有煤层都有伪顶。 逆断层：上盘相对上升、下盘相对下降。 近水平煤层：根据当前开采技术，我国将煤层按倾角 将小于8°的煤层称为近水平煤层。 中厚煤层：根据当前开采技术，我国将煤层厚度为1.3-3.5m的煤层称为中厚煤层。 能利用储量：在当前煤矿开采技术经济条件下，可利用的煤炭储量。曾称“平衡表内储量”。 工业储量：根据勘探和地质研究程度，将煤炭储量按精度分为A、B、C、D四级。其中A、B级储量之和为高级储量，A、B、C级储量之和为工业储量。 原煤：指从地上或地下采掘出的毛煤经筛选加工去掉矸石、黄铁矿等后的煤。 二、简答题 简述成煤的必要条件：第一、温暖潮湿利用植物生长和繁殖的适宜的气候条件。第二、植物的大量繁殖是成煤的必要条件。第三、大面积沼泽化的自然地理条件。第四、地壳运动的良好配合。 简述煤层按厚度是怎样划分的 根据当前开采条件，我国将煤层按厚度分为三类:薄煤层<1.3m 中厚煤层1.3-3.5米 厚煤层 >3.5m 简述煤层按顶角是如何划分为4类： 根据当前开采技术，我国将煤层按倾角分类为4类 近水平煤层<8°缓斜煤层8°-25°中斜煤层25°-45°急斜煤层>45° 第二章 一、名词解释 对于富量煤田划分为若干免面积较小的部分，每一部分由一个矿井开采。这样划归一个矿井开采的部分煤田。称为井田。 井型：按矿井设计生产能力大小划分的矿井类型，一般分为大型、中型、小型矿井三类。 矿井开拓：有地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和开拓工程。 阶段：沿一定标高划分的一部分井田称为阶段。 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。 回风平巷：为采煤工作面服务的煤层平巷，称为回风平巷。 带区：根据煤层延展方向布置大巷，在大巷两侧划分为若干具有独立生产系统块段，每一块段称为带区。 煤门：在厚煤层内，与煤层走向正交或斜交的水平巷道。 矿井生产能力：指矿井的设计生产能力，以万t/a表示。 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”。 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称为采区。 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、回风大巷、主要风井等，称为开拓巷道。 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，称为准备巷道。 井底车场：位于开采水平、井筒附近的巷道与硐室的总称，是连接井筒提升与大巷运输的枢纽。 回风大巷：为采煤工作面通风服务的平巷称为回风大巷。 运输大巷：为采煤工作面服务，担当运输的水平大巷。 二、简答题 我国煤矿井型分为哪几种类型？矿井生产能力分别为：30、45/60/90/120/300，说明它们各属何类矿井？ 井型：大型矿井：生产能力为120、150、180、240、300、400、500万t/a，及500万t/a以上的矿井中型矿井：生产能力45/60/90万t/a小型矿井9/15/21/30万t/a 29、31页有两个公式，各字母的含义 巷道按服务年限可分为哪几类？各类巷道含义是什么？并各举两例 为井田开拓二开掘的基本巷道，称为开拓巷道，如井筒、井底车场、运输大巷、回风大巷 服务年限一般为10-30a 为准备采区而掘进的主要巷道，称为准备巷道，如采区上山、下山 采区车场、采区硐室，服务年限一般为3-5a 形成采煤工作面及为其服务的巷道，称为基础巷道，称为回采巷道，如开切眼、区段运输平巷、区段回风平段等。 简述上下山开采的优缺点及适用条件 掘进方面：上山掘进时，煤、矸装载、运输机排水等工序简单，掘进速度快。下山掘进时，煤、矸装载、运输排水等工序较复杂，掘进速度慢、成本高，尤其在下山角度较大及淋水量较大时，掘进更困难。 运输方面：上山开采时，煤矸向下运输，运输能力大，当顶角较大时，还可采用自溜运输，运费低。下山开采时，向上运煤，随运输能力较低，但无这番运输，总的运输工作量较少。 排水方面：上山开采时，采区内涌水可直接进入井底水仓，排至地面，无需设置采区水仓和泵房。下山开采时，将增加硐室、设备和工作人员。 通风方面：上山开采时，新风流和污风流均向上流动，沿倾斜方向的风路较短。下山开采时，风流在进风下山与回风下山内流动，方向相反，通风线较长，相距较远，风压差大，故漏风大，通风效率低；进风和回风线路交叉点多，通风设备多，管理困难。 基建投资方面：下山开采充分利用原有开采水平的井巷和设施，用一个开采水平为两个阶段服务，减少了开采水平数目，节省开拓工程量和基建投资，延长水平服务年限 使用条件：当煤层倾角水平16°瓦斯涌出量较小时，开采用上下山开采。 何为井型？简述我国煤矿井型是如何确定的 按矿井实际年生产能力大小划分的矿建类型为井型 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 几种井田开拓方式的优缺点： 平硐优点：开拓、运输、排水等系统简单，省去提升、排水等环节及设备；平硐施工技术简单，施工速度快，建井期短，井筒延伸方便。 缺点：平硐开拓受地形条件限制。 适宜条件：地形条件适合，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区。 斜井优点：施工简单，掘进速度快，费用低，工业广场、井筒装备、井底车场及硐室简单，斜井用胶带运输机提煤提升能力大 ，可多水平同时提煤。 缺点：在开采程度相同的情况下，井筒长，维护难，通风阻力大，辅助提升能力小；井筒保护煤柱大，过表土层、流沙层时困难。 适宜条件：埋藏浅，水文地质情况简单的煤层。 立井优点：井筒短，管线浅，人员材料升降速度快、提升能力大，通风阻力小，适应能力强。 缺点：井筒施工复杂，掘进速度慢，费用高，工业广场、井筒设备、井底车场及硐室复杂，水平提煤困难。 适宜条件：适用性强，不适于斜井和平硐开采的都行，埋藏深、水文条件复杂的均可。 三、看图回答问题 36页那个图，矿井生产系统 第三章 一、名词解释 锚喷支护 立井：服务于地下开采，在底层中开凿的直通地面的竖直通道。 井巷断面形状：常用的井巷断面形状有梯形，拱形，矩形和圆形等。 服务年限很长的开拓巷道，例如立井，一般采用混凝土砌壁支护，其断面形状为圆形。 对服务年限较长的开拓巷道，一般采用光爆锚喷支护或混凝土支护，断面形状常为拱形。 准备巷道服务年限短，多采用梯形断面，一般用锚网支护，或用可缩性金属支架。 回采巷道沿煤层掘进，服务年限短，常采用矩形或梯形断面，一般采用锚网支护或可缩性金属支架。 岩巷的掘进工艺包括破岩，装岩，运岩及支护等主要工序；辅助工序有通风，铺设轨道，挖水沟，敷设管线等。 二、简答题 简述井巷端面形状所需要考虑的因素 井巷所处周围岩石的物理化学性质，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装备 试述公式hD=h0+hZ-hb中，各个符号所表示的意义。 hD巷道净高度，h0拱的高度，mm，若为三心拱，则h0为B/3；半圆拱则h0为B/2；hZ巷道的墙高，mm；hb道底板至道渣的高度。 简述岩巷掘进的各个工序 破岩 装岩 运岩 支护 通风 铺设轨道 挖水沟 铺设管线 简述普通凿井法和特殊凿井法 普通凿井法：准备工作及表土施工 基岩施工阶段 特殊凿井法 沉井法 注浆法 冻结法 第四章 一、名词解释 走向长臂采煤法：采煤工作面沿煤层倾向布置，沿走向推进的这种采煤方法 倾斜长臂采煤法：采煤工作面岩煤层走向布置，沿倾向推进，称为倾斜长壁采煤法 俯斜长壁采煤法：工作面岩倾斜方向向上向下推进的采煤方法 准备方式：准备巷道的布置方式 采区出采率：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，以半分比表示：采区采出量=/采区工业储量*100% 二、简答题 试述采区式准备和带区式准备的适用条件。 简述倾斜长臂采煤法的优缺点及适用条件。 优点：巷道布置简单，巷道掘进及维护费用低运煤系统简单，占用设备少，运费低对某些地质条件和回采工艺条件适应性强技术经济效果比较显著 缺点：长距离的倾斜巷道，使掘进及铺设运输、行人比较困难；就有设备不能更完全适应倾斜长臂工作面的要求；大巷装车点较多，使调用装车相互影响；存在污风下行问题。 适用条件：按目前的机械设备条件，主要适用与倾角在12°以下的煤层，当回采设备采取有效措施后，可应与倾角12°-17°的煤层对于倾斜和倾交断层较多的区域，可采取倾斜长壁采煤法。 简述煤层上山与岩石上山的主要优缺点及适应性。 煤层上山：优：沿煤层布置，掘进容易，费用低，速度快，联络巷道工程量少。 缺：煤层上山工作面采动影响较大，生产期间上山的维护比较困难；溜煤上山保护使煤炭损失增加。 适用条件：1、开采薄或中厚煤层的采区，采区服务年限短。2、开采分层数少的厚煤层，煤层顶底板岩石比较稳固，煤中硬以上；3、煤层群联合准备的采区，下部有维护条件好的薄及厚煤层 岩石上山：优：受采动影响较小，维护状况良好，维护费用低。缺：掘进不容易，速度慢。 使用条件：要部署在比较硬的岩石中，与煤层底板保持一定的距离，但也不宜退远。 设计采区运输上山时应考虑哪些因素？ 采区运输量 上山角度 运输设备性能。 确定采区走向长度的技术因素有哪些？ 地质因素：煤层的地质构造，顶板岩石厚度 技术因素：考虑区段巷道的运输，掘进和供电等问题经济因素：采区走向长度的变化引起掘进费，维护费和运输费变化。 第五章 一、名词解释 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区方法。采煤工艺方式：爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺和综合机械化采煤工艺三类。 采煤工艺：采煤工作面各工作程序所用方法、设备及其在时间、空间上的相互配合，称为采煤工艺。 回采工艺过程：在一定时间内，按照一定顺序完成回采工作各项工序的过程，称为回采工艺过程。 炮采工艺：制在长壁工作面用爆破方法破煤和装煤、人工装煤、输送机或溜煤眼运煤和单体支柱支护采空区的采煤工艺。 普采工艺：用机械方法破煤和装煤、输送机运煤、单体支柱和铰接顶梁支护采空区顶板的采煤工艺。 综采工艺：在长壁工作面用机械方法破煤和装煤、输送机运煤和液压支架支护的采煤工艺。 走向长壁采煤法：长壁工作面沿煤层走向推进的采煤方法。 倾斜长壁采煤法：长壁工作面沿煤层倾斜推进的采煤方法。 采煤循环：完成落煤、装煤、运煤、支护和处理采空区的全过程。 围岩：矿体或采掘空间周围的岩体。 原岩应力：天然存在于原岩内的应力叫做原岩应力。 支承压力：采煤后，由于采掘空间被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力叫做支承压力。 矿山压力：存在于采掘空间围岩内的力叫矿山压力。 二、简答题 1 简述采动后顶板活动的一般规律？ 长壁工作面从开切眼开始采煤后，随着采煤工作面的前移，直接顶从工作面至开切眼的跨度不断增大，其弯曲下沉也不短增大，当跨度超过一定距离时，直接顶岩层就开始垮落，直接顶的初次跨落后，随着采煤工作面的不断推进和工作面的不断移架或回柱放顶，踩空区的直接顶要不断的跨落下来。 2 叙述爆破采煤法由哪些主要方法组成？ 打眼、装药、填炮泥、联炮线及放炮、装煤、运煤、支护、处理采空区。 3 普采面单体支架有哪几种布置方式？ 正悬臂齐梁支线柱、正悬臂错梁三角柱 4 简述普采工作面的工艺过程？ 使用滚筒采机由一端向另一端沿煤层顶板割顶煤，紧随采煤机后挂梁，到工作面另一端后，翻转弧形当煤板，下放滚筒沿煤层底板反向割低煤、清理浮煤，滞后采煤后2030m依次顺序推移输送机支设单体支柱，直至工作面起始处切眼位置。 使用双滚筒采煤机由一端向另一端沿煤层底板割煤，紧随采煤机清理、顶煤、挂梁、滞后采煤机2030m依次顺序推移输送机，同时铲装浮煤，接着支设单体液压支柱，直到另一端切口位置。 6 什么叫放顶采煤法？简述其破碎过程？ 在采煤层的底部布置一个采煤工作面，用常规的机械化采煤法进行回采，工作面上方的顶煤，利用矿山压力的作用或辅以人工松动的方法使其破碎，并随工作面推进在后方放出，这种采煤法称为放顶采煤法。 破碎过程：首先在支撑压力的作用下，是煤壁前方由弹性变形进入塑性变形状态而产生位移和破坏，称为一次破坏或预破坏作用；但这时顶煤仍处于三向应力状态，不会发生冒落，此后煤体进入工作面支架上部，即进入低应力区，应力状态发生变化，使其积蓄的能量进一步释放，加上工作面支架的反复支撑作用，从而使顶煤进一步松碎，称为二次破碎现象。 7 回采巷道？回采巷道由哪些巷道组成？ 形成采煤工作面及为其服务的巷道叫做回采巷道。 主要有开切眼、工作面运输巷、工作面回风巷等组成。 8 什么叫岩石碎胀系数？它在采矿过程中的作用是什么？ 岩体破碎垮落后体积增大，岩石破碎后与破碎前体积的比值叫岩石碎胀系数。 作用：如果直接顶垮落后把采空区填满：随着基本顶岩石的弯曲下沉与断裂，基本顶得到采空区直接顶破碎岩石的支撑，因而基本顶的弯曲下沉与断裂幅度小，对采煤工作面影响很小。如果直接顶垮落后不能填满工作面采空区：工作面从开切眼开始回采时，基本顶岩梁将自身及上部岩层的重量主要加到采空区空间周围的煤体上，这时基本顶不会对工作面造成很大压力。 9 走向长壁采煤法的优缺点及适用条件 走向长臂采煤工作面运输设备由于重力作用易往下滑，在使用过程中需采取防滑措施，倾斜长壁采煤工作面运输设备一般处于水平状态，不会出现滑移现象。 走向长壁采煤工作面采空区的矸石不易窜入工作面，煤层倾角较大时倾斜长壁采煤工作面采空区的矸石易窜入采煤工作面。 走向长壁采煤工作面的水易排出工作面，煤层倾角较大时倾斜长壁采煤工作面的水不易排出工作面。 泡采走向长壁采煤工作面落煤时崩到采空区的煤较少，煤层倾角大的倾斜长壁采煤工作 面落煤时煤易崩到采空区。 走向长壁采煤工作面运输负荷轻，倾斜长壁采煤工作面运输负荷相对较重。 走向长壁采煤工作面支柱易滑到，在使用过程中需采取滑到措施，倾斜长壁采煤工作面支柱一般不易滑倒。 相对工作面而言，走向长壁采煤工作面需要布置运输上山和回风上山或运输下山和回风下山，而倾斜长壁采煤工作面则无需布置。 走向长壁采煤法的使用条件： 主要用于顶板易垮落的缓斜、倾斜薄及中厚煤层或缓斜3.5-5.0m厚煤层，其采煤系统比较简单。急斜煤层应用较少。 倾斜长壁采煤法：长壁工作面沿煤层倾斜推进的采煤方法，即为倾斜长壁采煤法。 10 倾斜长壁采煤法的优缺点及适用条件 倾斜长壁采煤法主要优点： 巷道布置简单，巷道掘进及维护费用低，投产快。 运煤系统简单，占用设备少，运费低。通风路线短，风阻小。 对某些地质条件和回采工艺条件适应性强。 技术经济效果比较显著。 主要缺点有： 长距离的倾斜巷道，使掘进及辅助运输、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、装车相互影响； 存在污风下行问题。 倾斜长壁采煤法的适用条件： 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,当对回采设备采取有效措施后,可应用于12°17°的煤层。 对于倾斜和斜交断层较多的区域，可采用倾斜长壁采煤法。 12 爆破采煤工艺，又称“炮采”，指在长壁工作面用爆破方法破煤和装煤、人工装煤、输送机或溜槽运煤和单体支柱支护采空区的采煤工艺。 破煤 装煤：爆破装煤、人工装煤和机械装煤三种。 运煤：可弯曲刮板输送机和溜槽运煤。 支护：单体液压支柱和铰接顶梁支护采空区。 处理采空区：全部垮落法、充填法和煤柱支承法等三种。 13 普通机械化采煤工艺，简称“普采”，是用机械方法破煤和装煤、输送机运煤、单体支柱和铰接顶梁支护采空区顶板的采煤工艺。 工作面主要设备：采煤机、输送机、单体液压支柱、铰接顶梁。 采煤工艺： 采-破、装、运：由采煤机和输送机完成。 控-支护、处理采空区。 14 普采工作面的采煤工艺过程为：单滚筒采煤机斜切进刀的工艺过程 。 15 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。 综采工作面使用的液压支架有：支撑式、支撑掩护式、掩护式等三种。 16 放顶煤采煤工艺：在开采煤层的底部布置一个采煤工作面，用常规的机械化采煤方法进行回采，工作面上方的顶煤，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法使其破碎，并随工作面推进在后方放出。 根据采煤和放煤之间的工序配合关系，放顶煤综采工作面常有三种方式：一刀一放、两刀一放、三刀一放。 放顶煤综采工作面放顶煤支架类型 A 高位放顶煤单输送机支架 B 中位放顶煤双输送机支架 C 低位放顶煤双输送机支架 第九章 1 何谓矿井瓦斯？矿井瓦斯等级是如何划分的？ 矿井瓦斯是指井下以甲烷为主的各种气体的总称。 矿井瓦斯等级根据矿井相对涌出量和涌出形式划分为：底瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量不大于10立方米每吨的矿井。高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10立方米每吨的矿井。煤与瓦斯突出矿井：经鉴定，在采掘过程中发生过煤与瓦斯突出的矿井。 2 简述防治瓦斯爆炸的主要技术措施？ (1)防止瓦斯积聚 加强矿井通风； 及时处理局部积存瓦斯对井下易于积存瓦斯的地点； 加强瓦斯检查，并推广建立瓦斯自动检测监控系统； 瓦斯抽放。 (2)防止瓦斯引燃 严禁携带烟草及引火物品入井； 在有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井中，必须使用煤矿安全炸药；不准使用不合格或变质的炸药；严格执行打眼、装药、放炮的有关规定，严禁采用“糊炮”或明火放炮； 井下使用的机电设备及供电网路都必须符合规程的要求；电气设备的防爆性能处于完好状态，并要经常检查与维护；井下供电应有过电流保护；局扇和掘进工作面的电气设备，必须装有延时的风电闭锁装置； 防止机械摩擦火花和摩擦发热引燃瓦斯。 (3)限制瓦斯爆炸范围扩大 实行分区通风； 通风系统力求简单，不用的巷道要及时封闭； 装有扇风机的井口，必须设置防爆门，防止爆炸波冲毁扇风机而影响矿井救灾和恢复生产； 矿井主要扇风机必须装有反风设备，要能在10分钟内改变巷道中的风流方向； 在连接矿井两翼、相邻采区、相邻煤层之间的巷道中，设置岩粉棚或水槽棚等，以防止瓦斯爆炸火焰的传播和煤尘参与爆炸； 编制周密的预防和处理灾害计划。 3 何为矿井粉尘？简述防治煤尘爆炸的主要技术措施？ 矿井粉尘是矿井生产过程中产生的固体物质的微颗粒的总称。 防治技术措施：降低煤尘浓度消除引爆热源限制煤尘爆炸范围扩大 4 何为矿井火灾、自燃火灾？简述矿井灭火的常用方法？ (1)矿井火灾是指发生在矿井内的或虽发生在井口附近、煤层露头上但有可能威胁井下安全的火灾。 自燃火灾是指由于煤炭或其他易燃物自身氧化积热，发生燃烧引起的火灾。 灭火方法：直接灭火法：水灭火、砂子或干粉灭火、泡沫灭火、挖出火源灭火。隔热灭火法综合灭火法 5 简述井下防治水的主要技术措施 探水放水隔水截水墙水 6 简述采煤工作面顶板事故防治的主要技术实施 支架性能应与煤层顶板、倾角的开采条件相适应。 提高采煤机械化程度 推行工作面支护质量与顶板动态监测技术 7. 矿井灭火 1.直接灭火法：(1)水灭火、(2)砂子(或干粉)灭火、(3)干粉灭火、(4)泡沫灭火、(5)挖除火源灭火；2.隔绝灭火法；3.综合灭火法 8. 井下防治水 井下防治水主要采取探、放、隔、截、堵等综合措施。 探水 当采掘工作面遇有下列情况之一时，必须探水前进： 接近水淹的井巷、采空区或小煤矿； 接近含水层、导水断层、溶洞或陷落柱； 接近河流、湖泊、水库、池塘等相连通的漏水通道； 接近有出水可能的钻孔； 接近其他可能出水的地区。 放水 隔水 截水 堵水 第十一章 矿产：矿产是指在各种地质作用下，形成于地壳内的能被国民经济利用的矿物资矿石：矿石是指在目前的技术经济条件下，在质和量两方面都能为国民经济所利用的矿物集合体。 矿石品位：矿石中有用成分(元素、化合物或矿物)的单位含量。 工业品位：指在当前的技术经济条件下可以开采利用的矿石中有用成分的最低平均含量。 矿床：矿体及其围岩的集合体叫做矿床，矿床可由一个矿体或多个矿体组成。 矿石损失：矿床开采过程中，造成矿石数量减少的现象。 矿石损失率：开采过程中损失的矿石量与工业储量的百分比。 矿石贫化：矿床开采过程中采出矿石品位降低的现象。矿石贫化的程度一般用矿石贫化率来表示。