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采煤概论期末复习题


采煤概论复习思考题
第一章 煤矿地质知识

1.什么叫地质作用?内、外力地质作用有哪几种作用形式? 内力地质作用 由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地表形态发生变化的 地质作用, 它包括地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震作用等。 外力地质作用 它作用在地壳表层, 主要是由地球以外的太阳辐射能、日月引力能等引 起。 按其作用方式可分为:风化和

剥蚀、搬运和沉积 、固结成岩 。 2.自然界的岩石按其生成原因可以分成哪几类? 岩浆岩、沉积岩、变质岩 3.简述煤的形成过程? 煤层的形成受古植物、古气候、古地理及古构造等条件的控制。 我国最主要的三个聚煤时期为:石炭二迭纪、侏罗纪和第三纪。 古植物从死亡、堆积到转化为煤的演化过程,称为成煤作用。 分为泥炭化阶段 和煤化阶段 。 4.反映煤层赋存状态的指标主要有几种?煤层按厚度和倾角如何分类? 指标:煤层的厚度、结构、倾角及稳定性 薄煤层 煤层厚度从最小可采厚度至 1.3m 中厚煤层 煤层厚度 1.3m 至 3.5m 厚煤层 煤层厚度 3.5m 以上 煤层的倾角 缓斜煤层 0°~25° 倾斜煤层 25°~45° 斜煤层 45°~90° 通常又把 8°以下的煤层称为近水平煤层 5.反映煤岩层产状要素是什么?掌握产状要素计算。 产状要素有走向、倾向和倾角。 6.影响煤层的主要构造有哪几种? 单斜构造、褶曲构造和断裂构造。 7.断层的要素有哪几部分?什么叫正断层、逆断层、平推断层? 断层面、断层线、断盘、断距 正断层:上盘相对下降,下盘相对上升。 逆断层:上盘相对上升,下盘相对下降。 平推断层:断层两盘沿水平方向相对移动。 8.煤田地质勘探的任务是什么?煤田地质勘探划分为哪几个阶段?煤田地质勘 探有哪几种方法?P18 了解矿井资源/储量、井田地质条件、煤层赋存条件、水文地质条件、开 采技术条件、煤种煤质等矿井的资源条件。

煤田地质勘探工作划分为煤田普查、矿区详查和井田精查三个阶段依次 进行。 地质测量法、探掘工程法、钻探工程、地球物理勘探法 9.矿井储量是如何分类的? 矿井储量分为:矿井地质资源量 、矿井工业储量 、矿井设计储量 、矿 井设计可采储量 。

第二章

煤矿地质图

1.地质图件中采用什么表示方向?什么是等高线?各种地形在等高线图上有什 么特点? 在煤矿地质图件中,通常采用方位角和象限角表示煤层、断层、巷道的 走向和倾向。 方位角是从子午线的北端开始沿顺时针方向计算,它的范围从 0°到 360° 。 象限角以地面上某一点为中心,用通过这一点的子午线和纬线把大地划 成四个象限。 象限角的读法是以北或南开头, 以东或西结尾, 它的范围从 0° 到 90°。 等高线是地面上高程相同的若干点联接而成的曲线,或者说是水平面与 地表面相截的交线。将高程不同的等高线投影到平面上,则得到等高线图。 等高线具有下列特点: (1)等高线是连续的闭合曲线,如果不在图内闭合,就一定要在图外闭 合。所有等高线在一般情况下,不能相交或重合。 (2)等高线上任一点向相邻等高线可以作很多线段,投影到水平面后, 其中最短的一条线段称为最大倾斜线。等高线与最大倾斜线成直交。 (3)等高线稠密表示陡坡,等高线稀疏表示缓坡,等高线间距均匀表示 坡度一致。 2.试述根据等高线图作地形剖面图的步骤? (1)根据工程需要在地形图上画出剖面位置线 AB (2)将 AB 线与等高线相交的个点编号,注明各点标高。 (3) 在图的下方或另用一张纸绘地形图剖面。在这纸上先作一条水平直 线,以地形图等高线图上所作剖面位置的最低标高为此水平线的标高。 (4) 根据等高线图的比例尺和等高距做出平行于该直线的水平线,并注 明标高。 (5)过等高线图上各交点,向剖面图上的水平线作垂直引线,根据各点 的标高在剖面图上确定各点的位置,并编号 1′、2′、3′??。 (6)用圆滑的曲线连接这些实际位置点,即绘成地形剖面图。 3.如何根据煤层底板等高线确定煤层产状? 煤层底板等高线的延展方向就是煤层的走向,过等高线上任一点向 标高值较小的等高线作垂线,该垂线方向就是煤层的倾向。 煤层倾角可在煤层底板等高线图上用作图法或计算求得,如图 2-11 所示,其步骤如下: 在任意两等高线之间作垂线 AB,AB 即为两等高线之间的平距 l。过 B 作 AB 的垂线 BC,并取 BC 等于两等高线之高差 h,联接 AC,则角 CAB h 即为煤层倾角。或用下式计算煤层倾角: tga ? l

4.煤矿常用的地质图件主要有那些? 地形图,煤层顶底板等高线图、还有地质地形图、煤系综合柱状图,地 质剖面图,水平切面图等。 5.简述读图的基本方法。 1)看图名。不论什么地质图首先应该看图名。图名可以说明地质图件所 在地区及图纸的种类,从而对图纸能反映些什么地质现象有清楚的概念。进 而看图纸的比例尺,了解图纸上尺寸与实际尺寸的关系及图纸反映的地质现 象的精度。 2)判明方位。一般图纸常用箭头指示北方。如果图上没有标明方向,则 图纸上的经纬线应是上北下南,左西右东。 3)看图例。图例是表示地形、地物以及各种地质和构造现象的符号,是 地质图件中不可缺少的部分。不知道图例就无法看懂地质图件。煤矿常用的 地物、地质构造等图例如表 2-1 所示。 4)分析图中的内容。在了解对地质地形图上的上述情况后,还应该了解 地区地层系统,建立起该地区地层系统概念,而后看地形等高线,了解图区 内的地形特征,并结合地质剖面图分析区内的地质构造特征。

第三章 井田开拓的基本问题
1.什么叫井田开拓? 井田开拓以井筒形式分为哪几类? 在一个井田范围内,主要巷道的总体布置及其有关参数的确定叫做井田 开拓。 按井筒(硐)形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓。 2.什么叫煤田?煤田划分井田时应注意哪些问题? 在地质历史发展的过程中,含碳物质沉积形成的基本连续的大面积含煤 地带称为煤田。 1.井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应 2.保证井田有合理的尺寸 3.充分利用自然等条件划分井田 4.合理规划矿井开采范围,处理好相邻矿井之间的关系 3.矿井年产量?如何合理确定矿井生产能力? 矿井生产能力系指矿井一年内生产煤炭的数量。 叫做矿井年产量或井型。 我国目前按设计生产能力将煤矿矿井生产能力分为大、中、小三种类型: 大型矿井:1.2 1.5 1.8 2.4 3.0 4.0 5.0 6.0 及以上 Mt/a 中型矿井:0.45 0.6 0.9 Mt/a 小型矿井:0.3 及以下 Mt/a 4.井田再划分方式有哪几种?如何划分? 井田划分阶段、井田划分为盘区、井田分区域划分、阶段内再划分 井田划分阶段:在井田范围内,沿煤层倾斜方向,按一定标高把煤层划 分为若干个平行于走向的长条部分,每个长条部分具有独立的生产系统,称 之为一个阶段。 井田划分为盘区: 沿煤层主要延展方向布置主要大巷,将井田分为两翼, 然后以大巷为轴将两翼分成若干适宜开采的块段,每个块段叫一个盘区。 井田分区域划分:将整个井田划分成若干个区域,每个区域相当于一个

小井田,进一步划分成阶段、盘区等。每个区域开凿辅助提升井和风井为本 区域服务。 阶段内再划分:井田划分为阶段后,仍需进一步划分成适合开采的更小 单元,有分区式、分带式布置、分段式、整阶段布置四种形式。 5.什么叫采区?采区具有哪些特点? 将阶段沿煤层走向划分成若干个阶段,每个块段叫一个采区。 (1)每个采区都有独立的运输和通风系统,有采区上(下)山道与主要 运输巷、回风巷相连。 (2)采区倾斜长度等于阶段倾斜长度, 采区走向长度根据开采技术条件 和采煤方法确定。 6.巷道如何按空间特征和用途进行分类?分哪几类? 按空间位置和形状可分为: 1.垂直巷道-立井、暗立井、溜井 2.倾斜巷道-斜井、暗斜井、上山、下山 3.水平巷道-平硐、石门、煤门、平巷 开拓巷道:为全矿井、一个开采水平或阶段服务的巷道,如井筒、井底 车场、阶段(或水平)运输大巷和回风大巷等。 准备巷道:为整个采区服务的巷道,如采区上(下)山、采区上下车场、 采区石门等。 7.什么是开拓巷道?什么是准备巷道? 开拓巷道:为全矿井、一个开采水平或阶段服务的巷道,如井筒、井底 车场、阶段(或水平)运输大巷和回风大巷等。 准备巷道 :为整个采区服务的巷道,如采区上(下)山、采区上下车场、 采区石门等。 8.在确定矿井生产能力和服务年限时,为什么要考虑储量备用系数? 矿井服务年限是指按矿井可采储量、设计生产能力,并考虑储量备用系 数计算出的矿井开采年限。 T=ZK/AK ZK-矿井可采储量,万吨; T-矿井设计服务年限,a; A-矿井设计生产能力,万吨/a; K—储量备用系数,1.3~1.5。 储量备用系数是为保证矿井有可靠服务年限而在计算时对储量采用的富 裕系数。

第四章

井田开拓方式

1.斜井单水平分区式开拓的优点、缺点和适用条件是什么? 答:斜井单水平上下山开拓,开采水平少,减少了初期工程量和投资,阶 段分采区布置,对地质条件适应性差,可多采取同时生产,多工作面同时 生生产,生产能力大。此外,由于只有一个开采水平,不存在水平接替问 题,矿井生产稳定。因此,在开采缓倾斜煤层瓦斯含量低,涌水量较少时, 如果井田倾斜长度满足要求,应优先考虑用此种开拓方式。 2.立井开拓的优点、缺点和适用条件是什么?

答:立井开拓的适应性强,一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然 条件的限制;立井井筒短,提升速度快,提升能力大,作副井特别有利;对井型 特大的矿井,可采用大断面井筒,装备两套提升设备;大断面可满足大风量的要 求;由于井筒短,通风阻力较小,对深井更有利。因此,当井田的地形、地质条 件不利于采用平硐或斜井开拓时,都可考虑采用立井开拓。对于煤层埋藏较深, 表土层厚, 水文情况复杂, 需要特殊施工方法或开采近水平煤层和多水平开采急 倾斜煤层的矿井,一般采用立井开拓。 3.简述平硐开拓有几种方式,说明其布置特点及适用条件? 答:走向平硐 一般沿煤层走向开掘在地板岩石中。适合煤层不厚,眉 之间应,服务年限不长,走向平硐近似于立井和斜井开拓中的阶段运输大巷。从 走向平硐掘石门进入每个采区。走向平硐工程量少,投资省,出煤快,但只能单 翼开采,限制了矿井生产能力。 垂直平硐 先从地面垂直煤层走向掘平硐到达煤层或煤层底板, 然后沿煤层或地 板岩石向井田两侧掘运输大巷, 并准备采区。 垂直平硐和斜交平硐初期工程 量大,投资多,出煤慢,但可以两翼开采,矿井生产能力大。 阶梯平硐 当地形高差焦大, 主平硐以上煤层垂高过大时,可以把其把其分为几 个阶段,分别用不同标高的平硐开拓,称为 采用平硐开拓的关键条件是工业场地标高以上要有足够的储量可供较长时间开 采。此外,在选择平硐洞口时要考虑一下因素: 硐口地势平缓,有足够的面积布置工业场地 硐口交通要便利,以利于煤炭外和设备,材料和运输 硐口要安全,不受洪水, 划破,雪崩等威胁。 4.什么叫综合开拓?通常有哪几种综合开拓方式? 答:通常情况下,一个矿井的主副井都是同一种井硐形势。有时因某些条件的限 制, 采用同种井硐形式会带来技术上的困难, 或者影响矿井的经济效益, 此时主, 副井可采用不同的井硐形式, 称为 根据井硐的三种基本形式,组合后理论上有 六种综合开拓方式,即立井—斜井、斜井—立井、平硐—立井、立井—平硐、平 硐—斜井和斜井—平硐开拓方式。

第五章

井田开拓中的几个主要问题

1.井筒的位置及数目如何确定? 答:选择井筒位置应从地面因素、地下因素和技术经济因素等三方面进行 论证和比较。一、地面因素的影响 1)能充分利用地形,使地面生产系统和工业场地布置合理,尽可能减少地 面工业场地的土石方工程量。 2)地面工业场地应尽可能少占或不占良田,特别是不要占用高效农田。 3)井口标高应高于当地历史最高洪水位,并具有良好的泄、排洪条件,免 受洪水危胁。 4)井口所在地工程地质条件要好,要避免滑坡、崩坍、地 表沉陷的影响。 5)距林区较近时,应给井口留有足够的防火距离,免受 森林火灾的影响。 6)要充分考虑各种人为因素。特别是地方煤矿和乡镇、个体煤矿,要充分 注意地面场地、交通等引发的各种矛盾,如井口占地的归属、矸石排放方 式等。 二、地下因素

1)井硐穿过的岩层应有良好的地质条件,尽可能避免穿越流沙层、强含水 层和地质破坏剧烈带等不利于井硐掘进和维护的地带。 2)井硐落底位置应能保证各水平井底车场巷道和硐室处于坚硬、完整的岩 层中,保持井底车场良好的维护条件。 3)井硐应避免老窑采区及其垮落岩层的影响。 4)井硐应尽可能布置在 薄煤带或不受采动影响的井田边界之外,以减少工业场地煤柱损失。 5) 井硐位置应保证井硐延深时, 不受底板强含水层水患威胁。 三、技术经济因素 1)井硐落底位置应尽可能使井下运输、提升等生产环节简单。 2)井硐 落底位置应尽可能使开拓工程量小,建井快,出煤早。 3)井硐落底位置应尽可能降低煤炭运输费等运营费用并使矿井生产易于管 理。 井硐落底位置在以上原则下,应优先考虑有利于第一开采水平,并兼顾其 它水平。在条件许可时,井筒落底最好靠近第一水平运输大巷。 井硐落 底沿井田走向的合理位置,一般在井田储量沿走向分布的中央,这样可以 形成比较均衡的双翼井田,煤在井下沿走向的平均运输距离最短、运输工 作量最小、 运费最省。 矿井两翼开采, 其生产、 通风均衡, 通风费用低。 一 般地,一个矿井至少应有一主一副两个井硐,主井担负煤炭提升,副井担 负辅助提升任务。 2、运输大巷的布置方式有哪几种?各有什么优缺点? 答:分层运输大巷、集中运输大巷和分组集中运输大巷三种 分层运输大巷可以沿煤层掘进, 也可以在煤层底板中开掘。在煤层中开掘施工容 易。掘进速度快,成巷费用低,并有助于进一步探明煤层赋存状况,补充地质资 料,这对勘探程度较差,地质构造复杂的矿井有重要意义。 集中运输大巷的特点是: 减少了大巷的掘进量和维护量,增加了联系各煤层的采 区石门, 有利于采区巷道联合布置, 实现合理集中生产。 当采用岩石集中大巷时, 大巷的弯道可以减少,生产期间维护条件好,可以充分发挥机车的运输能力,有 利于运输工作机械化和自动化。同时,可以不留大巷煤柱,有利于提高煤炭回收 率。但是,这种布置方式。建井初期需要在掘进阶段石门、运输大巷和采区石门 以后才能进行上部煤层的准备与回采,因而建井期较长。另一方面,当煤层间距 很大时,采区石门的长度大,采区石门的总工程量可能很大,以致造成技术上经 济上不合理。因此,这种方式适用于煤层数目较多,煤层间距不大的矿井。 分 组集中运输大巷 当井田内各煤层的层间有大有小用一条集中运输大巷服务于 全部煤层在技术经济上都不合理时, 可以各煤层的间距及煤层特点将煤层分为若 干煤组, 每一煤组布置一条运输大巷担负本煤组的运输任务, 称为分组集中大巷。 分组大巷以采区石门联系本煤组各煤层 。 3、什么叫井底车场?井底车场有哪几种形式? 答: 井底车场是井硐与井下主要巷道连接处的一组巷道和硐室的总称。它 担负着矿井煤矸、物料、设备、人员的转运,又为矿井的通风、排水、供电服务, 是连结井下运输和井筒提升的枢纽。 井底车场均可分为环行式和折返式两大 类。 单一车场的开拓工程量较大。 按照井底车场空、重车线与运输大巷或主要石门的 相对位置关系,环形车场又可分为卧式、斜式和立式三种。折返式车场的特点是 空、重车在车场内有折返运行。根据车场两端是否可以进出车,折返式车场又可

分为梭式和尽头式两种。 折返式车场的巷道开拓量小, 巷道交岔点和弯道少, 行车安全。但由于断面大,需要布置在比较坚硬的岩石中,否则维护困难。 4.矿井开拓延深方案有哪几种?各有什么优缺点? 答:1) 主、副井直接延深 可以充分利用原有设备、设施,具有提升单一、 管理方便、投资少、维护费用低等优点。 2) 采用暗立井或暗斜井延深 采用暗立井或暗斜井延深,不影响生产水平正常 生产,而且位置选择不受原有主、副井的约束。 3) 新开一个井筒,延深一个井筒 由于矿井生产力 扩大以及开采水平的延 深、提升井筒的深度增加、瓦斯涌出量增大等情况,利用原有井筒延深时,提升 能力和通风能力如不能满足需要, 在充分利用原有井筒的原则下可新开一主井或 副井,以弥补原有井筒提升能力的不足。

第六章

钻眼爆破

1.岩石分级的目的是什么?举出两种常用的岩石分级方法,并说明其特 点? 答:井巷掘进是煤矿生产一项经常而重要的工作。不论开掘何种井巷,其主要工 作都是破岩和支护。 破岩和支护的主要对象是各种不同的岩石,其物理力学性质 各异。因而,了解岩石的性质,对于合理的确定破岩方法和支护方式,选用适当 的凿岩机械、爆破器材和掘进机械,以及正确确定工作定额,具有重要的意 义。 普氏岩石分级法 简明,便于使用,但它没有反映岩体的特征。 2.炮眼的种类和作用? 答:掏槽眼:首先爆炸的炮眼,其作用在于增加自由面。 辅助眼:在掏槽眼的外围,除崩落岩石外,还能扩大所掏的槽,提高周 边眼的爆破效果。 周边眼:靠近巷道的周边,其作用在于使巷道获得 一定的形状和规格。 3.矿用炸药的种类和特点? 答:1.硝甘炸药 硝甘炸药的优点是爆炸力强,并具有良好的抗水性, 所以特别适用于爆破含水较多的坚硬岩石或矿石。 例如多在开凿水量较大的井筒 时使用。 硝甘炸药的缺点是敏感性很强,受到撞击或摩擦就可能引起爆炸。而且还易于 冻结、失效和出现汗渍。 2.硝铵炸药 硝铵炸药是我国煤矿中广泛采用的炸药。它的主要成分是硝酸铵(NH4NO3), 此外,还含有三硝基甲苯(T.N.T.)、锯末及炭粉等。 适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险矿井中的硝铵炸药称为安全炸药。 在爆炸时它 产生短而温度较低的火焰, 4.什么是毫秒爆破?其爆破效果有何特点? 答: 毫秒爆破 利用毫秒雷管或其它设备控制放炮的顺序,使每段之间只有几十 毫秒的间隔,叫做毫秒爆破或微差爆破。 5.什么是光面爆破?分析光面爆破的机理? 答:光面爆破是在轮廓或挖掘边上钻一排(圈)较密集的炮孔使其抵抗线大于孔 距,爆破时沿炮孔联线形成破裂带而获得较平整的破裂面。 6.电雷管根据爆炸间隔时间的长短如何进行分类? 答:即发电雷管、秒延期电雷管、毫秒延期电雷管 7.坚固性系数定义。

答:表示岩石破坏的难易程度 。F=Rc /10 又称普罗托季亚科诺夫系数 (Protodyakonov's coefficient)。根据普氏山压理论,如果压力拱高为 h1, 则岩土越软弱其坚固性系数越小,围岩山岩压力越大。

第七章 巷道支护
1.什么是巷道围岩压力,其影响因素有哪些? 答:地下岩体在开挖以前,由于自重和构造所引起的应力是处于平衡状 态。 当开掘巷道或进行回采工作时,破坏了原来的应力平衡状态,就会引起 岩体内部应力的重新分布。 表现为巷硐周围煤、岩体产生移动、变形甚至破坏,直到煤、岩体内部形 成一个新的应力平衡状态为止。 在此过程中,巷道本身或安设在其中的支护 物会受到各种力的作用。这种由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室 及回采工作面周围煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力,就叫做“矿山压 力”。 影响围岩压力的因素很多,通常可分为地质、开采和支护等类,影响 围岩压力的地质因素有:原岩应力状态、围岩力学性质及岩体结构等。 2.简述巷道矿压控制的途经和方法? 答:巷道矿压控制的三类方法及途径: 第一类:巷道保护 第二类: 巷道支护 第三类:巷道维护(维修) 目前所采用的各种矿压控制方法,从其对付矿压的原理来看不外“抗压”、 “让 压”、“躲压”、“移压”等几种 。 3.影响巷道围岩压力的地质因素? 答:①原岩应力状态 ② 围岩力学性质 ③ 岩体结构 ④膨胀压力的影 响因素

第十章

准备方式

1.上山采区式准备方式的优点、缺点和适用条件是什么? 答:这种采取准备方式巷道布置简单,准备新采区时间段,但是采区生 产能力小,服务年限短,巷道掘进率高,因此,一班只有在景田只有单 一层煤或层区间距很大,开采解放层,煤质差别大要求分运或受其他条 件限制时,才采用此法。 2.条带准备方式的优点、缺点和适用条件是什么? 答: 条带式准备方式的采煤工作面可以按单工作面布置,也可以成对的按 对拉工作面布置。 由于工作面沿煤层走向呈水平状布置,工作面输送机效能不受 煤炭运输方向的影响, 同时工作面风流也不存在上行和下行的问题,通风状况良 好。所以条带式准备方式巷道布置简单,巷道掘进和维护费用低,建井工期短, 投产快;运输系统简单,占用设备少,运输费用低;采煤工作面长度在整个采煤 期间保持不变,为采用综采设备创造了良好的条件;煤炭损失少,回收率高;通 风系统简单,通风设备少;对某些地质条件的适应性强。但是,倾斜巷道掘进工 程量大,效率低;倾斜巷道长,辅助运输比较困难;当煤层沿倾斜起伏较大时, 巷道积水不易解决;而且大巷装车站多。 条带式准备方式适用于下列条件:倾角为 12°以下的薄及中厚煤层,走向断层 不发育,沼气涌出量和涌水量不大的煤层 3.采区上山条数如何确定? 上山条数的确定,在一般情况下,采区布置两条上(下)山(一条运输

上山、一条轨道上山) ,就能满足采取运输、通风和行人的需要。随着生产的发 展,常常需要增加上山数目 4.如何确定合理的采区走向长度? 答:一般情况下,双面采区的走向长度为 800m~1000m,对于综采工作面, 有条件的应尽量跨越上山(下山或石门)回采,其采区走向长度一般为 1000m~1500m,当不能跨越上山(下山或石门)回采时,其采区走向长度一般为 1500m~3000m,对于底板松软、巷道维护困难、地质构造复杂或自然发火期短的 煤层,以及装备水平低的小矿,采区走向长度可适当缩短。 5 采区上山的布置方式有哪几种? 答: 两条煤层上山 一岩一煤上山 两条岩石上山 两岩一 煤上山 三条岩石上山 6.联合布置上山采区准备方式具有什么特点?其优缺点和适用条件是 什么? 生产集中,采面数多,利于炮采和普采区提高产量;改善了巷道维护条件,维护 费少;改善运输条件,简化运输系统,利发挥设备效能;采出率高,煤损少;岩 巷道工程量大,初期工程量大,准备时间长。 条件 主要因素煤层间距 ,技术设备 1)共用上山——煤层间距 20~30m 2)共用上山、共用去段集中平巷——煤层间距 10~15m 3)分组集中(联合)布置采区——组间距 70m

第十一章

矿山压力及其控制

1.什么叫矿山压力?、 答:在煤层开采之前,岩体处于平衡状态,当煤层开采出来后,形成了 地下空间,破坏了岩体的原始状态,引起岩体内应力重新分布,并一直延续到岩 体内形成新的平衡为止。在应力重新分布的过程中,使围岩产生变形,移动 破 坏 从而对工作面和巷道及围岩产生压力。 通常把这种因围岩移动而产生的压力 成为矿山压力。 2.什么叫矿山压力显现 答:在矿山压力作用下,出现了如冒顶、底鼓、煤岩片帮、支架破坏、 煤与瓦斯突出等破坏现象,通常把这些现象称为矿山压力现象或矿山压力显现。 3.直接顶如何分类?分哪几类? 根据我国岩层的实际情况,一般把直接顶分为三类: 一类直接顶(不稳定)——回来时不及时支护,很易造成局部冒顶, 如页岩、煤皮、再生顶板等: 二类直接顶(中等稳定)——顶板虽有裂隙,但仍比较完整,如砂岩 或坚硬的砂质页岩。 三类直接顶(稳定)——顶板允许悬露较大面积而不垮落,直接顶完 整,如砂岩或坚硬的砂质页岩。 5.基本顶如何分级?分哪几级?

本顶(老顶)分类尚无统一规定,现根据基本顶对工作面的压力(初次 和周期来压)及初次来压的步距,把基本顶分为四类介绍如下: 一类基本顶——初次和周期来压不明显,来压时缓和无冲击。来压的大 小相当于或小于 6—8 倍采高的顶板岩层重量。初次来压步距大于 25m。 二类基本顶——初次和周期来压很明显,来压的大小相当于 8—12 倍采 高的顶板岩层重量。初次来压步距大于 25m—50m。 三类基本顶——初次和周期来压强烈,来压的大小相当于 12—14 倍采高 的顶板岩层重量。初次来压步距大于 25m—50m。 四类基本顶——平时顶板无压力,采空区悬露面积达几千甚至上万 m2 不 垮落,初次和周期来压时,顶板垮落常形成狂风、巨响。初次来压步距 大于 50m,甚至可达 100m—150m。这种顶板多为极坚硬的厚砂岩或砾岩。 6.什么叫支承压力?工作面周围支承压力是如何分布的? 由于“压力拱”的存在,切割眼处于减压状态。随着工作面推进,切割 眼扩大了,“压力拱”破坏而消失,在工作面前方的煤体中,同样产生 支承压力带,在工作面后方,当采空区充填物压实到一定程度后,也产 生支承压力带。前后两个支承压力带,随工作面推进而移动,即移动支 撑压力。在采煤工作面上下两端的区段煤柱内,也由于采煤和掘进区段 平巷而形成支承压力,它的分布特征和工作面前方的支承压力基本相同。 当采煤工作面推进较长距离后,区段煤柱内的支承压力,可随顶板垮落 而逐渐消失 7.什么是工作面顶初次来压?什么是周期来压? 当工作面从切割眼向前推进,顶板悬露面积随之扩大,直接顶垮落充填采空区, 基本顶仍完整地支承在两帮煤壁上,形成双支板梁构件。当板梁垮度随着工作面 推进增大到一定的范围,由于基本顶的自重和上覆岩层的作用下,使基本顶断裂 垮落。这时,工作面已不再处于基本顶掩护之下,顶板迅速下沉而破碎,把基本 顶第一次大面积垮落称为初次垮落。由于基本顶初次垮落,使工作面压力增大, 工作面推进到一定的距离,基本顶悬臂在自重和上覆岩层的作用下,又会产生断 裂垮落,这时同样会给工作面带来增压现象。当工作面再继续推进,这部分垮落 的基本顶被甩入采空区, 工作面又处于基本顶悬梁掩护之下, 恢复到前述的状态。 继工作面的推进,基本顶的垮落与工作面增压现象重复出现。这种垮落与来压随 工作面推进而周期性的出现,称为基本顶周期垮落和周期来压 8.采空区上覆岩层沿竖直方向如何划分?各具有什么特点? 在工作面推进过程中,采空区不断扩大,上覆岩层移动下沉而破坏,根 据破坏的特征,上覆岩层沿竖直方向自下而上可分为三带:冒落带、裂 隙带、弯曲下沉带。在这三带中,冒落带和裂隙带直接关系到工作面的 顶板管理,弯曲下沉带对工作面没有多大影响。 一)冒落带 易冒落的直接顶,不规则垮落,碎胀的岩块将填满采空区, 形成冒落带,支撑老顶。当松软岩层很厚时,冒落的高度可视为直接顶 的厚度。当直接顶厚度不大,冒落的岩块填不满采空区,老顶悬空,这 种情况下,老顶也二)裂隙带 位于冒落带之上的老顶岩层,总是一端 支承在煤壁上,另一端支承在采空区的碎石充填堆上。在上覆岩层的压 力作用下,冒落的岩块逐渐压实。因此,上覆岩层也随之逐步弯曲下沉, 成段拆断或产生许多裂隙,但不冒落仍整齐排列,形成裂隙带。其厚度 根据实测一般为采高(煤层厚度)的 7~17 倍左右。

将发生部分垮落,使工作面压力增加。三)弯曲下沉带 裂隙带上方直到 地表的岩层为弯曲下沉带,这部分岩层不产生裂隙或仅产生极微小的裂 隙,并在采空区上方的地面形成一个比开采范围大的空间 第十二章 采煤方法 1. 什么叫采场?什么叫采煤工作面? 用来直接大量采取煤炭的场所,称为采场。在采场内进行回采的煤壁, 称为采煤工作面。 2. 什么是采煤工作?采煤工作可分为哪几种工序? 在采场内,为了采取煤炭所进行的一系列工作,称为采煤工作。采煤 工作可分为基本工序和辅助工序。 3.什么是采煤工艺?什么叫采煤方法? 按照一定顺序完成各项工作的方法及其配合,称为采煤工艺。采煤方法 是采煤工艺与采煤系统在时间上、空间上相互配合的总称。 3. 炮采工作面炮眼布置有哪几种方式? 一般常用的炮眼布置有以下三种:单排眼,双排眼,三排眼。 4. 综采工作面液压支架有几种移架方式?各适用什么条件? 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,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;③成组整体依次顺序式。 5. 放顶煤采煤法可分为哪几类? ? 顶采顶分层放顶煤采煤法, 预采中分层放顶煤采煤法, 整层开采放顶煤 采煤法, 分段放顶煤采煤法 7.放顶煤采煤法的优点、适用条件是什么? ? 1.优点 ? (1)在工作面采高不大的情况下,可大大增加一次开采的厚度, 用于特厚煤层的开采。 ? (2)简化巷道布置,减少巷道掘进工作量。 ? (3)提高采煤工效。 ? (4)降低吨煤生产费用。 ? 2.适用条件 放顶煤采煤法适用于煤层厚度 5m~20m 或更厚的煤层;煤层倾角由缓斜 到倾斜或急倾斜厚煤层;煤质比较松软易冒落,冒落块度不大;顶板容 易垮落 第十四章 矿井通风 1. 矿井通风的任务是什么? 1)提供井下足够的新鲜空气,以供人员呼吸; 2)把井下的及稀释和排除井下有毒、有害气体和矿尘; 3)创造良好的矿井工作环境,保证井下有适合的气候条件(及适宜的温 度、湿度与风速),以利于工人劳动和机器运转 2. 矿内空气为什么会在井巷中流动?降低矿井通风阻力的措施主要有 哪些?

一条水平巷道,在巷道内风流(空气)能从 A 点向 B 点流动,是因为 A 点的压力大于 B 点的压力,由此可以引出两个概念,一是 A 点或 B 点的 压力,称为点压力;二是 A 点与 B 点之间存在着压力差。 ? 1)减小井巷摩擦阻力系数。对于服务年限长的主要井巷,应尽量采用巷 道周壁表面光滑的支护方式,对于棚式支护,应尽量架设整齐,必要时背 好帮顶等,。 ? 2)保证有足够大的井巷断面。特别是主要进、回风流巷道断面扩大对降 低风阻效果明显。 ? 3)尽量缩短通风路线长度。因为巷道的摩擦阻力与巷道长度呈正比,因 此应尽量缩短风路的长度。 ? 4)避免巷道内风量过于集中。巷道摩擦阻力与风量的平方成正比,若巷 道内风量过于集中,摩擦阻力会大大增加。因此,应尽可能使矿井的总进 风早分开,使矿井的总回风晚汇合。 5)降低局部阻力。应尽量避免巷道急拐弯,避免巷道断面突然扩大、 突然缩小,尽量避免在主要巷道内任意停放车辆、堆积木材、器材等 3. 自然通风的原理是什么?按其服务范围机械通风可分为哪三种? 使空气获得能量,产生自然风压,使其沿井巷流动,这种自然力主要是 由地面温度的变化,使矿井风侧和回风侧空气温度发生差异而引起的。 1)主要通风机(简称主扇),主要用于全矿井或矿井的一翼(部分); 2)辅助通风机(简称辅扇),主要服务于矿井网络的某一分支(如采 区或工作面),以帮助主要通风机供风以保证该分支的风量; 3)局部通风机(简称局扇),主要用于独头掘进的井巷等局部地区通风 3. 什么叫矿井通风系统? 矿井通风系统是矿井主要通风机的工作方式、通风方式喝通风网路的总 称。 5.矿井主要通风机的工作方式有哪几种? 矿井主要通风机的工作方式主要有抽出式通风和压入式通风两 种。 4. 矿井通风方式有哪几种?各有什么有缺点? 生产矿按照矿井进风井和回风井相互位置关系, 可把矿井通风方式分为三 种基本类型: ? 1)中央式,又可分为中央并列式和中央分列式两种。 ? 2)对角式,又可分为两翼对角式和分区对角式两种。 ? 3)混合式,混合式是中央式和对角式或中央并列式和中央分列式所组成 的一种综合形式,它是老矿井进行深部开采时常采用的通风方式。 ? 中央式与对角式比较 ? 优点: ? (1)矿井总回风巷可以随采区接替逐步开掘,因而建井工期短,总回 风巷的维护费用低; ? (2)回风井筒数目少,同时运转的风机台数少,容易管理; ? (3)当进风井口及井底车场附近发生火灾需要反风时,容易实现。 ? 缺点: ? (1)随着向边界采区开采,总回风巷不断延长,通风线路随之加长, 因而通风阻力不断增加;

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(2)矿井生产期间,由于井下巷道阻力不断增加,阻力变动范围大, 难以保证通风机在高效率状态下运转; (3)矿井总进风和总回风风流反向平行流动,容易发生漏风; (4) 在矿井生产的中后期,多采区同时生产时矿井通风系统关联性太 强,系统独立性差,系统防灾抗灾能力差。 8.矿井总进风量如何计算? 生产矿井总进风量是指井下各工作地点的需风量和各条风路中损 失风量的总和。根据《规程》规定,矿井需要的风量(Q)应按下列要求分 别计算,并选取其中的最大值。 1)按井下同时工作的最多人数计算矿井总需风量: Q 矿进=4×N×K 矿通 m3/min 式中:N——井下同时工作的最多人数 K 矿通——矿井通风系数;一般取 1.20~1.25 2) 按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算: Q 矿进=(∑Q 采+∑Q 掘+∑Q 硐+∑Q 其它)×K 矿通 m3/min 式中:∑Q 采——采煤工作面实际需要风量的总和,m3/min; 3 ∑Q 掘——掘进工作面实际需要风量的总和,m /min; ∑Q 硐——硐室实际需要风量的总和,m3/min; ∑Q 其它——矿井除了采煤、 掘进和硐室地点外的其它井 巷需要进行通风的风量总和,m3/min。 8.掘进工作面局部通风机通风的通风方式主要有哪几种?各有什么优缺 点? 局部通风机通风的通风方式主要有压入式、抽出式和混合式通风三种。

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9.矿井通风构筑物主要有哪些?各起什么作用?

风门 既要切断风流又能保证行人通车的通风 风墙 用来切断风流或封闭采空区,防止瓦斯向巷道扩散 风桥 为防止风流短路,使进回风分离 井口封闭装置 在安设扇风机的井筒内,空气压力与大气压 力之间存在较大压力差,为防止井内风流和地面大气短路,其井口必须 有封闭装置,以使井口和地面大气隔开 第十五章 矿井瓦斯与矿尘 1. 矿井瓦斯是如何生成的?瓦斯的主要成分是什么?瓦斯的主要性质 有哪些? 瓦斯是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成 的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经厌氧菌的作用 分解而成。另外,在高温、高压的环境下中,在成煤的同时,由于物理 和化学作用,可继续生成瓦斯。 矿井瓦斯的主要成分是甲烷,约占 80%--90%,此外还含有其他烃类(乙 烷、丙烷)等。 瓦斯是无色、无味、无臭的气体,但有时可以闻到类似苹果的香味。瓦 3 斯对空气的相对密度是 0.544,在标准状态下瓦斯的密度为 0.716kg/m 。 助燃也不能维持呼吸,瓦斯在空气中达到一定浓度时,遇火能燃烧或爆 炸。 2. 瓦斯在煤体中存在的状态可分为哪两类? 瓦斯在煤体中存在的状态可分为两类:即游离状态和吸着状态。 3. 瓦斯含量和瓦斯涌出量的区别?瓦斯涌出量如何计算? ? 煤层瓦斯含量是指单位质量或单位体积的煤体, 在一定压力和温度下 所含的瓦斯数量(即游离瓦斯和吸着瓦斯的总和), 用 m3/t 或 m3/m3 表示。 矿井绝对瓦斯涌出量:指矿井在一定时间或单位时间内所涌出的瓦斯数 量,通常用 m3/d 或 m3/min 来表示。

4. 矿井瓦斯等级如何划分? 矿井瓦斯等级,根据矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出 形式划分 5. 瓦斯爆炸的条件及其影响因素是什么? 瓦斯爆炸的三个充分必要条件:瓦斯浓度、引火温度和氧的浓度。 1. 瓦斯浓度 2、引火温度 3、氧的浓度 6.预防瓦斯爆炸的措施主要有哪些? ? 1、防止瓦斯积聚的措施 ? 1)加强通风 ? 2)及时处理局部聚集的瓦斯 ? 3)加强瓦斯监测检测 ? 2、防止瓦斯引燃措施 ? 1)在井口和井口房内,禁止使用明火。 ? 2)在瓦斯矿井,要使用防爆型或安全火花型电器设备,对 其防爆性能要经常检查,不符合要求的要及时更换。 ? 3)严格执行放炮制度。 ? 4)严格管理火区,防止密闭墙漏风,并定期测定火区温度。 7.煤与瓦斯突出的特点是什么?预防煤与瓦斯突出的措施有哪些? (1)煤与瓦斯突出多发生在地质构造附近,如断层、褶曲、扭转等; (2)高应力集中区,如巷道的上隅角、受煤柱集中应力影响的位置等; (3)突出次数、强度随煤厚(特别是软分层厚度)、倾角等增大二危险性 增大; (4)突出与采掘的工序有关,且多发生在放炮和落煤时或其后; (5) 突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间没有固定关系。 1、区域性措施 2、局部性防突措施。还有采用大直径超前钻孔、煤层 高压注水及开卸压槽卸压等方法 8.矿尘的主要危害有哪些? 煤尘的爆炸及其预防措施主要有哪些? (1)污染工作场所,危害人体健康,引起职业病。(2)燃烧或爆炸(3) 加速机械设备的磨损,缩短仪器设备的使用寿命。 防止煤尘爆炸的措施分为降尘措施、防止引燃措施、隔爆措施三类。

第十六章 矿井火灾防治 1. 何为矿井火灾?矿井火灾主要分哪两类?发生火灾的条件是什么? ? 发生在矿井内的火灾统称为矿井火灾。按引火原因可分为内因(自燃) 火灾和外因火灾两类。 发生火灾的条件火灾发生必须同时具备:存在可燃 物、引发燃烧的热源、充足氧气的供给 3 个方面的条件。这 3 个要素只有 同时具备才能形成一场火灾, ? 2. 煤炭自燃的影响因素主要有哪些?自燃火灾如何预防? 内因: 1 煤的变质程度 整体而言,煤的自燃倾向性随变质程度的增高而降 低。

2 煤的分子结构 随煤化程度的增高,煤中的含氧官能团减少,孔隙 度减小,分子结构变的紧密。 3 煤岩成分 含丝煤越多,自燃倾向性越强:相反,含暗煤越多,越 不易自燃。 4 煤中的水分 不少学者认为,水能促进煤的自燃。 5 煤的含硫量 同牌号的煤中,含硫矿物越多,越易自燃。 6 煤层瓦斯含量 煤中的瓦斯具有较好的阻化作用,能在一定程度上 抑制自燃。 外因: 1 地质因素 煤矿埋藏深度,厚度及倾角,地质构造及顶板性质等。 2 开采技术因素 主要包括开拓方式、采煤方法、漏风强度等。 a) 1)合理的开拓开采系统、采煤方法及通风系统 b) 2)预防性灌浆 c) 3)阻化剂防火 d) 4)均压防灭火 e) 5)惰性气体防灭火 3.矿井外因火灾的预防措施主要有哪几种? 防火措施主要有:技术措施、教育措施和管理措施等三种。 3. 矿内火灾的灭火方法主要有哪几种? 矿内灭火方法有:直接灭火法、隔绝灭火法和联合灭火法。


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