采矿学考试重点

1.《采矿学》研究的基本内容是什么？答：《采矿学》是研究矿床开采的综合性技术学科。其基本内容主要是：理论结合实际地阐述适应不同矿床赋存条件的各种采矿方法、井田的开拓与准备方式及其设计等有关问题2.阶段：在井田范围内，沿着煤层的倾斜方向，沿一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的具有独立生产系统的长条，每个长条成为一个阶段3.水平：通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且负责全阶段运输任务的水平，称为“开采水平”，也简称“水平”布置回风大巷的水平面称为回风水平,布置运输大巷的水平面又称之为运输水平，将布置有主要运输大巷和井底车场的水平称之为开采水平4.矿井开拓、准备及回采的含义：（1）一般来说，为全矿井、一个水平或若干个采区服务的巷道，如：井筒、主要石门、运输大巷和回风大巷（总回风道）、主要风井称为开拓巷道。（2）为一个采区或数个区段服务的巷道如采区上（下）山、井底车场等称为准备巷道（3）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（形成初始采场的巷道）叫做回采巷道5.何谓采煤方法？答：采煤方法是采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上相互配合的总称6放顶步距:最大控顶距与最小控顶距之差7煤壁至最后一排支柱的距离称控顶距。一般三道宽度之和称为最小控顶距，回柱前的控顶距为最大控顶距8矿山压力——由于开采引起的工作面周围岩体内的力9支承压力—采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的力周围支撑压力分布：前支承压力1(移动支承压力)最大值面中部前方，峰值点煤壁2～10m，K达2～4γH，范围面前方30～60m内，最大达100m，近煤壁的压酥带宽度0.5～20m。后支承压力2侧向支承压力3（固定支承压力）范围一般30～40m内，峰值约为(2～3)γH残余支承压力4影响支承压力的主要因素：煤质愈硬，强度愈高，支承压力的峰值愈高，峰值距煤壁的距离愈近，分布范围愈小。硬煤工作面的片帮深度小，片帮率低，软煤片帮严重，片帮深度大。底板愈硬，β角愈大，应力集中程度愈低。采空区残相留空间愈大，支承压力分布范围愈大，空间愈宽，支承压力峰值愈高。大孔对小孔的影响。相邻工作面开采。近距煤层开采影响10初次来压:基本顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现初次来压步距:由开切眼到初次来压时工作面推进的距离11周期来压—基本顶周期性的折断在采煤工作面引起的矿压显现周期来压步距:两次周期来压时工作面之间的距离12长臂工作面支架围岩关系的特点（1）支架和围岩可看做是一对相互作用的力，围岩形成的压力是主动作用力、支架的支撑力往往是被动反力，二者相互适应，达到稳定平衡。（2）支架受力大小与其在工作面的分布规律与支架性能有关。支架受力大小还与围岩性质有关。（3）支架结构参数对顶板压力有明显影响。支架架型选择合适时，可以用最小的工作阻力维护好整个顶板。（4）支架工作阻力与顶板下沉量有双曲线关系。13试述液压支架的分类：支撑掩护式（有掩护梁，支柱在顶梁上，有时掩护梁上也有支柱），掩护式（有掩护梁），支撑式（没有掩护梁）14采空区处理的方法有哪几种？答：(a)刀柱(留煤柱);(b)顶板缓慢下沉法;(c)充填法;(d)全部垮落法15采煤机开机率：采煤机开机率是指采煤机运转时间占每日可利用的采煤作业时间百分比16循环作业图是以工作面长度为纵坐标，以昼夜24h时间为横坐标，在图上表示出工作面各工序在时间和空间上的关系17矿压显现要经历的五个阶段：（1）巷道掘进阶段（2）无采掘影响阶段（3）采动影响阶段（4）采动影响稳定阶段（5）二次采动影响阶段18回采巷道支护有哪些类型？答：（1）可缩金属支架①拱形可缩金属支②平顶形可缩金属支架（2）回采巷道锚杆支护19沿空掘巷：在上一工作面区段运输平巷被废弃之后，经过一段时间，等待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被废弃的巷道边缘，掘进下一个工作面的区段回风平巷，称为沿空掘巷20沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用巷旁支护等有效方法，将区段运输平巷保留下来，供下区段工作面开采时作回风平巷使用21沿空留巷与沿空掘巷的区别：沿空留巷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，下一区段回采时只需掘一条巷道，并且从根本上消除了沿空掘巷需要滞后掘进的缺点。不仅可以减少区段煤柱损失，而且可大量减少平巷掘进量沿空掘巷多用于缓斜，倾斜，厚度较大的中厚煤层或厚煤层，虽然没有减少区段平巷的数目，但是不留或者少留煤柱，可减少煤炭损失，减少区段平巷之间的联络巷道，对巷道支护要求也不太严格，易于推广。与留煤柱巷道相比，可提高煤炭采出率；与沿空留巷相比，可缩短巷道维护时间22倾斜长臂与走向长臂采煤法矿压显现区别：基本顶垮落步距及其压力显现特征基本相近，只是倾斜长臂比走向长臂工作面的压力显现强度略微减弱23厚煤层采煤方法(一)大采高:工艺特点①初采高度较小，直接顶初次垮落后采至全高②控制煤壁片帮—关键③支架防滑，防倒④端头支护及超前支护比一般综采更重要⑤一次采全厚比分层开采具有很多优点适用条件：地质构造简单、煤层厚度3.5——6.0m、赋存稳定、倾角小于12°和顶板较稳定的煤层优点：工作面产量和效率大幅度提高；回采巷道的掘进量比分层减少了一半；减少了假顶的铺设；减少了综采设备搬迁次数，节省搬迁费用，增加了生产时间；设备投资比分层综采大，其综合经济效益明显高于分层综采；提高了资源的采出率。不利因素：采高越大，支架重量越大（二）倾斜分层采煤法：开采顺序：下行式—先采顶分层，依次按下行顺序回采各分层，垮落法管理顶板①分层同采：随着机械化水平提高，综采放顶煤出现，以及非放顶煤单层工作面生产能力加大，支护条件改善，分层同采的优点已逐渐弱化，缺点已日趋明显，分层同采渐少用。②分层分采优点：1）有效解决中倾斜以下厚煤层开采时顶板支护和采空区处理问题；顶分层以下各分层矿压显现缓和。2）安全；3）采出率高。缺点1）铺假顶工作量大；2）巷道维护较困难；3）掘进巷道多；4）工作面接替较复杂；3）生产组织管理工作较复杂；4）开采易自燃煤层，防自燃的难度大适用条件：煤层顶板不太坚硬，易于垮落、直接顶有一定厚度的缓、中倾斜厚煤层，且不能或不宜采用放顶煤开采。（三）放顶煤采煤法：工艺基本特点：1、采面采煤：同综采、普采、炮采。2、增加了放顶煤工序。3、采煤循环—完成采、放全部工序过程。按回采巷道的布置方式，分：1）缓倾斜特厚煤层一次采全高放顶煤采煤法2）缓倾斜特厚煤层预采顶分层（网下）放顶煤采煤法3）缓倾斜特厚煤层多次（倾斜分层）放顶煤采煤法4）缓倾斜特厚煤层预采中分层放顶煤采煤法综采放顶煤矿压显现规律：矿山压力比想象的缓和，周期来压不明显，支架载荷没有随采厚加大而大副度增加，支架的工作阻力多未达到额定工作阻力，开采引起的支承压力对两巷的影响距离增加，影响程度降低。综采放顶煤与厚煤层分层开采相比（1）有利于合理集中生产，单产高，效率高,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（4）煤损大5）采空区丢煤后易发火，易自燃；防火的难度较分层开采小；（6）瓦斯隐患较大，要求管理严格（7）煤尘大适用条件：1、煤层厚度M=5--12m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，层理节理发育容易放出3、煤层倾角不宜太大，缓倾斜煤层15o4、煤层结构：过厚过硬的夹矸影响顶煤放落5、顶板条件：顶板岩性最理想的条件是基本顶I、II级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24采区车场与井底车场的联系与区别：（1）采区车场：采区上（下）山与区段平巷或阶段大巷连接处的一组巷道及硐室采区车场巷道：甩车道、存车线、联络巷道及各种硐室分类：按地点分：采区上、中、下部车场（2）井底车场—位于开采水平，井筒附近的巷道和硐室的总称；是连接井筒提升与大巷运输的枢纽。包括巷道、硐室两部分。按照主运煤列车在井底车场内运行的方式不同可分为环形式和折返式两大类。按井底车场卸载方式不同又可分为底缷式矿车井底车场、带式运输机井底车场和固定矿车井底车场26平硐开拓与斜井、立井开拓的比较（一）平硐的优点：（1）运输环节少，设备少；（2）地面工业场地建筑和设施简单；（3）不需留工业场地煤柱；（4）不设井底车场，水自流，无水仓；（5）施工条件好，掘进速度快。是最简单的开拓方式，技术上和经济上最有利。适用：平硐标高以上有足够储量的山岭地带（二）斜井的优点1）井筒施工简单2）地面装备简单3）井底车场装备简单;4）延深容易，对生产的干扰小；5）胶带机的主斜井能力大,且不受长度限制6）初期投资少.斜井的缺点1）井身长，绞车提升能力受限制；2）通过井筒的通风、动力供应、排水等生产经营费高；3）井筒维护工程量大；4）对地质条件适应性差适应大中小矿井；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。（三）立井的优点1、井身短；2、提升速度快，机械化程度高，对辅助提升有利，对深井开采有利；3、井筒断面大，提升，排水、动力供应等生产经营费低；4、井筒易维护；5、对地质条件适应性强。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）井筒延深困难适用条件：1）煤层埋藏深、表土厚或水文条件复杂，井筒需特殊施工2）多水平开采的急斜煤层3）凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时，均可采用立井开拓。27.辅助水平（中间水平）—在开采水平内，因生产需要（局部阶段斜长过大）而增设有运输大巷的水平位置及所服务的开采范围28.井筒（硐）位置的选择：1、立井井筒位置一般应用：近水平、缓倾斜煤层单水平上下山开拓，不受地质条件限制时，井筒位置应靠近井田储量中央，或上山部分要略大于下山部分。缓倾斜、中倾斜煤层多水平开拓，井筒沿倾斜适当靠近井田上部，“中偏上”位置，大致处于高级储量之中心。保护井筒及工业场地煤柱少（2）斜井的井筒位置：井筒尽量不穿过流砂层、厚冲积层及富含水层；井筒不穿过地质破坏剧烈带及采动区；井底车场应位于稳定的围岩中（无大构造）。29.阶段运输大巷的问题：（1）支护：一般锚喷或砌碹，大巷位于自燃煤层中必须砌碹，煤层大巷也可U型钢支架或锚喷。（2）数目：轨道运输大巷一般一条，如通风断面不满足，断面又不能过大，地温高；可用两条。胶带运输大巷新设计矿井，一般2条（3）大巷的方向：与煤层走向或主要延展方向基本一致，要考虑维护和煤仓高度（4）坡度：利于运输和泄水（5）阶段运输大巷的布置方式：单层布置，集中布置，分组布置（5）位置：岩石大巷—煤组底板岩石中。煤层大巷—煤组最下部煤质坚硬、围岩稳定的薄及中厚煤层中30.准备巷道：采区、盘区上下山，采区、盘区或带区车场，区段或分带集中巷，采区、盘区或带区绞车房、变电所、煤仓31.准备方式分类：一）按煤层赋存条件—采区式、盘区式及带区式（二）按开采方式1、采区上山开采、采区下山开采和采区上下山开采2、盘区上下山开采3、带区上下山开采（三）按区内巷道布置及开采部署：双翼采区或盘区，单翼采区或盘区，跨多上山采区或跨多石门盘区（四）按煤层群开采时的联系：单层准备，联合准备32.准备巷道巷道围岩应力分布及矿压显现（一）、巷道围岩应力分布状态1、巷道开掘前岩体弹性变形状态，原始垂直应力p=γH2、开掘巷道应力重新分布，围岩内应力集中1）围岩应力小于岩体强度岩体物性状态不发生变化，围岩仍处于弹性状态。2）围岩局部区域应力超过强度岩体：物性状态变化，周边围岩塑性变形，并扩展到某一范围，引起应力向围岩深部转移（二）、区段岩石集中平巷的矿压显现规律：底板集中巷从开掘到报废，由于上部煤层的采动影响，造成围岩应力重新分布，其围岩变形会不断变化。（三）倾斜巷道矿压显现的规律：以上下山为例，采区上（下）山从开掘到报废，由于采动影响，围岩应力重新分布，巷道围岩变形会持续变形和增加。上（下）山的围岩变形将经过掘巷期间的明显变形，然后趋于稳定。一翼采动影响期间显著变形，然后趋于稳定。另一翼再次采动影响期间强烈变形，再次趋向稳定六个时期（四）、影响准备巷道矿压显现的因素（1)自然条件（2)巷