井巷工程

井巷工程第一章岩石的性质及其工程分级1.解释岩石、岩体、和岩块三者的特点和力学性质的差异。答：岩块是指从地壳岩层中切取出来的小块体；岩体是指地下工程周围较大范围的自然地质体；岩石则是部分岩块和岩体的泛称。由于弱面的存在，岩体强度通常小于岩块强度。在研究岩石的力学性质时，必须注意到岩块的非均质性、各向异性和不连续等问题。但岩块是不包含有显著弱面的岩石块体，相对岩体而言，可以把岩块近似地视为均质、各向同性的连续介质来处理，而岩体则不能。除了少数岩体外，一般岩体均属于非均质、各向异性的不连续介质。2.影响岩石性质的因素有哪些？答：岩石性质与其矿物组成有关。一般而言，岩块中含硬度大的片状矿物如云母、绿泥石、滑石、蒙脱石及高岭石等愈多，岩块的强度就愈低。岩石的结构和构造对岩石的性质也有重要影响。岩石的结构说明岩石的微观组织特征，是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状和颗粒之间的联系方式。岩石结构不同，其性质也各异。岩石的构造则说明岩石的宏观组织特征。3.解释岩石碎胀性的意义和表示方式。答：岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大，这种性质成为岩石的碎胀性。岩石的碎胀性可用岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比来衡量，该值称为碎胀系数。4.三向压力作用下岩石的变形和强度特征有哪些？答：三向压力作用下岩石的变形表现出下列特征：⑴弹性段与单轴压缩下基本相同。这一特性具有重要意义，因为可以通过简易的单轴试验确定复杂应力状态下的弹性常数。⑵岩石表现出明显的塑性变形。⑶屈服极限、强度峰值和残余强度都与围压大小成正变关系。⑷大部分岩石在一定的临界围压下出现屈服平台，呈现塑性流动现象。⑸达到临界围压以后继续提高围压，不再出现峰值，应力应变关系呈单调增长趋势。强度特征:⑴在大多数情况下，岩石表现为脆性破坏。⑵同一种岩石的强度并非常数。⑶在不同受力状态下，岩石的极限强度相差悬殊。5.解释岩石可钻性和可爆性。答：岩石可钻性和可爆性用来表示钻眼或爆破岩石的难易程度，是岩石物理力学性质在钻眼或爆破的具体条件下的综合反映。岩石的可钻性和可爆性，常用工艺性指标来表示。6.岩石工程分级的目的和意义是什么？常用哪些表示方法？答;按成因不同，岩石可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。采掘工程要求对岩石进行定量区分，以便能正确地进行工程设计，合理地选用施工方法、施工设备、机具和器材，准确地制定生产定额和材料消耗定额等。岩石工程分级问题由此而产生。常用的表示方法：（1）普氏岩石分级法（2）岩芯质量指标(R.Q.D.)第二章钻眼爆破9.什么是微差爆破？微差爆破的破岩机理有哪些？答：利用毫秒雷管或其他设备控制爆破的顺序，使每段之间只有几十毫米的间隔，叫做毫秒爆破或微差爆破。破岩机理：(1)应力波干涉假说(2)自由面假说(3)岩块碰撞假说(4)残余应力假说10.什么是光面爆破？光面爆破的优点是什么？答：光面爆破的实质，是在井巷掘进设计断面的轮廓线上布置间距较小、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂缝，并沿各炮眼的连线——井巷轮廓线，将岩石崩落下来。应用光面爆破可使掘出的巷道轮廓平整光洁，便于锚喷支护，岩帮裂隙少、稳定性高；超挖量小。所以光面爆破时一种成本低、工效高、质量好的爆破方法。第四章岩巷施工2.岩巷爆破有哪几种掏槽方式？各自的优缺点及运用条件是什么？答：(1)斜眼掏槽特点：适用于各种岩层，可充分利用自由面，逐步扩大爆破范围；掏槽面积较大，适用于较大断面的巷道。但因炮眼倾斜，掏槽眼深度受到巷道宽度的限制；碎石抛掷距离较大，易损伤设备和支护，当掏槽眼角度不对称时尤其如此。(2)直眼掏槽特点：所有的掏槽眼都垂直于工作面，各炮眼之间保持平行；炮眼深度不受巷道断面的限制，可用于深孔爆破，同时也便于使用高效凿岩机和凿岩台车打眼；直眼掏槽炮眼的间距较近，其中每一个装炮眼的爆炸，都可以破坏两个炮眼之间的岩石；另外直眼掏槽一般都有不装药的空眼，它起着附加自由面的作用。其缺点是凿岩工作量大，钻眼技术要求高，需要的雷管段数一般也较多。(3)混合式掏槽法特点：为了加强直眼掏槽的抛碴能力和提高炮眼的利用率，形成了以直眼掏槽为主并吸取斜眼掏槽优点的混合式掏槽。斜眼布置成垂直楔形，与工作面的夹角为75°-85°.装药系数以0.4-0.5为宜。安排在所有垂直槽眼起爆之后起爆，以发挥其抛碴扩槽作用。3.分析楔形掏槽和直眼掏槽的区别？答：楔形掏槽特点：适用于各种岩层，可充分利用自由面，逐步扩大爆破范围；掏槽面积较大，适用于较大断面的巷道。但因炮眼倾斜，掏槽眼深度受到巷道宽度的限制；碎石抛掷距离较大，易损伤设备和支护，当掏槽眼角度不对称时尤其如此。直眼掏槽特点：所有的掏槽眼都垂直于工作面，各炮眼之间保持平行；炮眼深度不受巷道断面的限制，可用于深孔爆破，同时也便于使用高效凿岩机和凿岩台车打眼；直眼掏槽炮眼的间距较近，其中每一个装炮眼的爆炸，都可以破坏两个炮眼之间的岩石；另外直眼掏槽一般都有不装药的空眼，它起着附加自由面的作用。其缺点是凿岩工作量大，钻眼技术要求高，需要的雷管段数一般也较多。5.炮眼深度应根据哪些因素来选择？答：合理的炮眼深度应以高速、高效、低成本、便于组织正规循环作业为原则。采用气腿式凿岩机时，炮眼深度以1.8-2.5m为宜，眼深超过2.5m后，钻眼速度则明显降低。采用配有高效凿岩机的凿岩台车时应向深眼发展，一般眼深可达3.0m以上。我国煤矿巷道掘进中，通常是以月进尺任务和凿岩、装岩设备的能力来确定每一循环的炮眼深度。第五章煤层巷道施工3.什么是“三小”技术？有何优点？答：三小”技术：当在“三软”煤层（顶板、底板岩层和煤层强度均较小）、复合顶板和再生顶板煤层中掘进巷道时，可推广在岩巷掘进中使用的“三小”（校直机钻孔、小直径药卷和小直径钻杆）钻爆新工艺，以提高掘进效率和维护好顶板。优点：“三小”技术可以节约炸药消耗量，而且有效控制了顶板的破碎，巷道成型规则，节约了支护材料，提高了掘进速度。7.什么叫煤—岩巷？应如何选择煤—岩巷的采石位置？答：煤—岩巷包括三种情况:挑顶，卧底，挑顶兼卧底。位置的选择：应综合考虑满足生产的要求，便于维护和施工难易等因素。多数情况下，尽可能不要挑顶而采取卧底，以保证顶板的稳定性，只要当煤层有伪顶时，才将伪顶挑去。如区段输送机巷和要采用挑顶方式掘进。运输机巷则由于设备安装要求巷道必须平直，所以为保证这类巷道的顺利和固定坡度，则挑顶卧底或挑顶兼卧底三种情况往往在一条巷道中都可能出现，甚至局部脱离煤层成为巷道断面。第六章巷道支护1.巷道的支护形式可分为哪几大类？答:巷道支护类型巷道支护类型巷道支护类型巷道支护类型：：：：①被动支护（木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、混凝土碹）。②积极支护（锚喷、锚网）。③以高强预应力锚杆和注浆加固为主的主动加固（锚注）。能明显改善破裂岩体力学特性，支护结构整体性好，承载力高，效果好。4.什么是水泥的初凝时间、终凝时间？各有何具体要求？什么是水泥的标号？答：初凝时间为水泥加水拌和起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间为从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥的初凝时间不宜过早，以便在施工时有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作；水泥的终凝时间不宜过迟，以是混凝土施工完毕后，尽快硬化，达到一定强度，能够及早承载。国家标准规定，硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；其他通用水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结28d后的强度。6.什么是混凝土的和易性？用哪些指标评价？答：混凝土的和易性，是指混凝土拌合物易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实），并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。常用坍落度或维勃稠度测定混凝土拌合物的流动性，并辅以直观经验来评定粘聚性和保水性，以评定和易性。第九章斜井与上下山施工3.斜井施工与平巷施工相比，在破岩、提升、排水和安全等方面具有哪些特点？答：斜井一般由上向下掘迸，与平巷施工相比，在破岩、提升、排水和安全等方面具有一定特点。(一)斜井破岩缩短工期，加快速度，这是提高斜井掘进经济效益的重要途径，而破岩工作又是加快掘进速度保证工程质量的关键环节。为了提高掘进速度，加大循环进尺，中深孔光面爆破是一项行之有效的措施。(二)斜井提升斜井掘进时，为了排除歼石、下放材料，一般可用矿车或箕斗提升，但是由于每次提升的矿车数目不能太多，矿车的容量有限，每次提升的矸石量不大;矿车的摘挂钩、调车、提升的休止时间次数多而长，每提升一个循环的时间也长;另外，矿车提升中还可能发生跑车事故，影响安全生产。用箕斗提升就能克服这些缺点，正因为这样，我国多数斜井施工都采用箕斗提升。(三)斜井排水斜井掘进时，井筒中的涌水多集中到工作面，工作面有水就会严重影响到凿岩爆破和装岩工作，使井筒的掘进速度显著下降。因此，在确定斜井位置时，应尽可能避开含水岩层，如果不可避免地穿过含水层时，应及时地排出工作面的积水，以保证加快掘进速度和工程质量，更好地改善工人的劳动条件。（四）斜井安全斜井采用石材支护时，其施工方法与平巷类似。当使用锚喷支护时与平巷不同的是，喷射混凝土施工设备常采取集中与固定式布置，从而形成远距离管路输料系统。7.上下山支护有几种形式？哪种形式最有利于发挥围岩的自承能力？答：上下山支护形式主要有棚式支护、石材(混凝土块）砌碹支护、锚喷支护。锚喷支护最有利于发挥围岩的自承能力。第十章特殊条件下的巷道施工1.解释松软岩层的定义和施工注意事项。答：松软岩层：指黏结力差、强度低、易风化、有时遇水膨胀、自稳能力差的岩层。其具有松、散、软、弱四种不同属性。2.二次支护和适时支护的意义是什么？答：（1）为了解决松软岩层巷道的支护问题，我国许多生产和科研部门正在加强这方面的研究工作，并已取得初步成果——对于这种特殊的不良地层，其支护结构应有“先柔后刚”的特性，一般需要二次支护。（2）二次支护的作用在于进一步提高巷道的稳定性和安全性，应采用刚度较大的支护结构。若采用锚喷支护作为初始支护时，二次支护仍可采用锚喷支护，也可砌碹。（3）采用料石或混凝土砌碹.作为二次支护时，因长条料石和混凝土块在碹体中受力情况不好，在不均匀地压作用下，多数会因点接触形成应力集中而使碹体局部遭到破坏。为了克服这一弱点，应选用异形料石或异形混凝土块作为砌体材料。（4）二次支护应在围岩地压得到释放、初始支护与围岩组成的支护系统基本稳定之后进行。为了保证二次支护的效果，最好进行围岩位移速度和位移量的量测，并绘出相应的变化曲线。..第十一章立井井筒设计与施工2.立井井筒有哪几部分组成？答：立井井筒的自上向下可分为井颈、井深和井底三部分。3.立井井筒提升容器有哪几种？答：提升容器包括箕斗和罐笼。4.什么是井筒装备？有哪几种形式？答：井筒装备是指安设在井筒内的空间结构物，它主要包括罐道、罐梁(或托架）、梯子间、管路电缆、过卷装置以及井口和井底金属支承结构等。其中罐道和罐梁是井筒装备的主要组成部分，它是保证提升容器安全运行的导向设施。5.立井井筒的净断面尺寸如何确定？答：井筒净断面尺寸主要是净直径，主要根据井筒内所布置的各种设备和设施再考虑各种安全间隙要求来确定，其步骤如下：（1）根据井筒用途和所采用的提升容器，选择井筒装备的类型，确定井筒断面布置形式。（2）根据所选用的井筒装备类型，初步选定罐梁规格和罐道规格。（3）根据提升间、梯子间、管路和电缆的布置与尺寸，以及《煤矿安全规程》规定的安全间隙，用图解法或解析法求出井筒净直径的近似值，然后按《煤炭工业设计规范》的规定，当井筒净直径小于6.5m时，以0.5m进级确定井筒净直径。一般以0.2m进级确定。（4）根据初步确定的井筒净直径，验算罐梁和罐道。（5）根据验算结果进行必要的调整，重新作图核算检查各处的安全间隙。当各处安全间隙都满足要求时，井筒直径就基本确定。6