绿色开采04.06年试题汇总

本次考试：选择10个简答+问答至少4个画图作答论述工业工厂作图根据04年.06年试题仅供参考一、选择题（每题只选1个答案，每题1.5分共15分）1．建筑物下留设的煤柱如下图所示，r为主要影响半径，建筑物受（）。A．单倍压缩变形；B．单倍拉伸变形；C．双倍压缩变形；D．双倍拉伸变形。2．条带采煤法开采的理想地质条件是（）。A．煤层埋深小于400～500m，近距离煤层群，厚度变化较大；B．煤层埋深小于400～500m，近距离煤层群，厚度比较稳定，顶底板岩层和煤层较硬；C．煤层埋深小于400～500m，单一煤层，厚度比较稳定，顶底板岩层和煤层较硬；D．煤层埋深小于400～500m，近距离煤层群，煤层较软。3．同一煤层条件下，采宽为50m的条带开采、采宽为60m条带开采和房柱开采，3种开采方案的采出率都是50%，他们引起的地表下沉量大小关系是（）。A．采宽50m条带开采地表下沉最大，房柱开采地表下沉最小；B．采宽60m条带开采地表下沉最大，房柱开采地表下沉最小；C．房柱开采地表下沉最大，采宽50m条带开采地表下沉最小；D．房柱开采地表下沉最大，采宽60m条带开采地表下沉最小。4．采用概率积分法预计地表沉陷时需要用到的参数包括（）。Ａ．下沉系数，冒落带高度，拐点偏移距，水平移动系数。Ｂ．下沉系数，裂隙带高度，移动边界角，水平移动系数。Ｃ．下沉系数，主要影响半径，拐点偏移距，充分下沉角。D．下沉系数，主要影响半径，拐点偏移距，水平移动系数。5．地表移动盆地范围内，不是任何一个位置对地面建筑物都能构成危害，对地面建筑物有无危害的标准是以临界变形值来衡量的，我国采用的一组临界变形值是（）。A．i=3mm/m，ε=2mm/m，k=0.2mm/m2；B．i=5mm/m，ε=2mm/m，k=0.2mm/m2；C．i=3mm/m，ε=3mm/m，k=0.2mm/m2；D．i=3mm/m，ε=2mm/m，k=0.4mm/m2。6．在地表下沉盆地沿煤层走向的主断面，水平变形为负的物理意义是（）。0.8r(a)A．地表受拉伸变形；B．地表受压缩变形；C．地表受剪切变形；D．地表受扭曲变形。7．在半无限开采条件下，曲率取得负极值的位置是（）。A．距开采边界-0.4r处；B．距开采边界r处；C．距开采边界0.8r处；D．距开采边界+0.4r处。8．在承压含水层上带压开采时，有利于减少底板破坏深度，提高底板保护层厚度的技术措施是（）。A．缩小工作面长度；B．减慢工作面推进速度；C．工作面长期停采；D．加大工作面长度。9．缓倾斜煤层开采后，在地表下沉盆地主断面上，曲率的单位是（）。A．mm/m2；B．10-3/m2；C．mm；D．㎡。10．井下留煤柱保护地面建筑时，在建筑物周围增设围护带的原因之一是（）。A．抵消岩层移动角的误差；B．抵消充分采动角的误差；C．抵消煤柱边界与建筑物边界相对位置的测量误差；D．抵消采场控顶距的误差。3．采用恒底式采煤法的长壁工作面，其开采煤层的共同特点是（）。A．煤层坚硬，遇水后不能重新胶结，采用下行垮落法处理采空区时顶板管理不困难；B．煤层松软，遇水后能重新胶结，采用下行垮落法处理采空区时顶板管理比较困难；C．煤层松软，遇水后能重新胶结，采用下行垮落法处理采空区时顶板管理不困难；D．煤层坚硬，遇水后不能重新胶结，采用下行垮落法处理采空区时顶板管理不困难，但需人工强制放顶。1D2C3B4D5A6B7D8A9A10A11．关于煤与瓦斯共采，下述描述不正确的是（B）。A．瓦斯是有害气体，同时也是优质资源；B．煤层开采引起的应力和裂隙变化不会增大煤层透气性；C．低浓度瓦斯利用技术的发展将提高瓦斯的利用率；D．我国70%的煤层透气性低，不适合煤层采前地面钻孔抽采煤层气。12．关于地表下沉系数，下述描述不正确的是（C）。A．下沉系数是地表最大下沉量与煤层采高的比值；B．重复开采地表下沉系数大于初次开采下沉系数；C．覆岩岩性越坚硬，下沉系数越大；D．充分采动条件下的下沉系数大于非重复采动条件下的下沉系数。二、简答题（每题5分，共15分）1、简述非充分采动条件下地表移动变形的特点。答案：与充分采动相比，非充分采动条件下地表移动和变形的特点为：下沉曲线上O点处最大下沉点的最大下沉值尚未达到应有的值；倾斜和水平移动曲线没有明显变化；曲率曲线和水平变形曲线在中间段出现叠加，极端情况下出现两个正极值和一个较大的负极值。2、简述减少开采引起的地表建筑物所受变形的主要技术途径答案：减少开采引起的地表建筑物所受变形的主要技术途径：①条带开采；②充填开采；③协调开采，等3、简述在建筑物下采煤时，两层煤之间采用协调开采的原理。答案：上下煤层或厚煤层上下分层同时开采时，若将这些煤层或分层工作面错开一定距离，使后开采的煤层或分层产生的地表拉伸变形区位于先开采的煤层或分层产生的地表压缩变形区内，这样布置的上下工作面错开一定距离同采，地表变形值可以抵消一部分，并使建筑物少承受一次拉伸变形和压缩变形，从而可以减少对建筑物的有害影响。上下煤层工作面错开的距离由下式计算：L=0.4(r1+r2)=0.4(H1+H2)/tg式中r1、r2—上、下煤层的主要影响半径；H1、H2—上下煤层埋深；tg—主要影响角正切。4简述煤矿矸石山的主要危害及矸石减排途径。答案：煤矿矸石山的主要危害：①占压土地；②滑坡危害；③自燃释放有害气体；等。减少矸石排放消除矸石山是解决矸石山的危害的根本出路。矸石减排途径：①以煤巷替代岩巷；②矸石井下处理；③矸石综合利用，等。5、简述影响顶板导水裂隙带高度的主要因素。答案：①煤层采高；②顶板岩性；③重复采动情况；④采空区处理方法；⑤覆岩主关键层位置，等。三、回答问题（10分）1、简述水体下采煤时留设防水安全煤岩柱的目的，并画图说明地表有松散覆盖层、缓斜煤层开采时，防水安全煤岩柱的留设方法。答案：水体下采煤时，留设防水安全煤岩柱的目的是不允许导水断裂带波及到水体，避免上覆水体涌入井下，并要使矿井涌水量不明显地增加。在地表有松散覆盖层、缓斜煤层开采时，防水安全煤岩柱高度Hsh按下式计算，见右图：H221H11L0.4r20.4rm1m2(a)liHshHbH(b)liHHshHbHshHli+Hb式中Hli—导水断裂带最大高度，m；Hb—保护层厚度，m。2、简述“三带”理论在上行顺序开采中的基本观点和应用方法。①基本观点当上位煤层位于下位煤层开采引起的垮落带之内时，上位煤层的结构遭到严重破坏，下位煤层先采后上位煤层无法开采；当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂带之内时，上位煤层的结构只发生中等程度破坏，下位煤层开采后，采取一定技术和安全措施，上位煤层可以开采；当上位煤层位于下位煤层开采引起的断裂带之外时，上位煤层只产生整体移动，结构不受破坏，下位煤层开采后，上位煤层可以正常开采。②应用方法对于不同岩性的顶板，下位煤层开采后，上覆岩层中形成的垮落带和断裂带高度可以根据相应的计算公式进行计算，然后与层间距进行比较，确定是否可以进行上行开采。四、画图回答问题（15-20）已知近水平煤层或缓倾斜煤层沿走向有限开采，且充分采动后，地表为连续型下沉，其下沉曲线为W（x）。1、用文字说明反映地表移动和变形的五项指标及它们的单位（5分）；2、用文字说明五项指标之间的数学关系（5分）；3、用文字说明五项指标正负号的实际意义（5分）；4、用文字说明五项指标对地表建筑物的影响（5分）；5、画图说明五项指标的变化规律（10）；1、反映地表移动和变形的五项指标分别为：下沉、倾斜、水平移动、曲率和水平变形。现分述如下：下沉(W)：是指主断面内地表移动向量的铅直分量，单位为mm，W坐标轴向下为正。倾斜(i)：是指主断面内地表单位长度内的下沉和变化，单位为mm/m，i坐标轴向下为正。水平移动(U)：是指主断面内地表移动向量的水平分量，单位为mm，U坐标轴向下为正。曲率(K)：是指主断面内地表单位长度内倾斜的变化，单位为mm/m2，K坐标轴向上为正。水平变形(ε)：指主断面内单位长度内水平移动的变化，单位为mm/m，ε坐标轴向上为正。2、由各项指标的定义可知，五项指标间的数学关系为：W＝W(x)dxdWxi)(dxdWBxBixU)()(B为比例系数22)()(dxWddxxdixK22)()()(dxxWdBdxxdUx3、五项指标正负号意义分述如下：下沉(W)：“+”表示地表下沉；“－”表示地表隆起。倾斜(i)：“－”表示地表下沉曲线上任意一点的切线与x轴正向所夹的锐角为负，即垂直于地表的杆状物倾倒趋势与x轴负向相同；“+”表示地表下沉曲线上任意一点的切线与x轴正向所夹的锐角为正，即垂直于地表的杆状物倾倒趋势与x轴正向相同。水平移动(U)：“－”表示水平移动的方向与x轴的负向一致；“+”表示水平移动的方向与x轴的正向一致。曲率(K)：“－”表示地表下沉曲线在地表方向下凹或在煤层方向凸起；“+”表示地表下沉曲线在地表方向凸起或在煤层方向下凹。水平变形(ε)：“－”表示地表受压缩变形；“+”表示地表受拉伸变形。4、五项指标对地面建筑物的影响分述如下：①下沉：均匀下沉对建筑物危害不是很大，但连通建筑物的各种管线受损。②倾斜：倾斜造成建筑物重心偏移，影响建筑物的稳定性，对高度大，底面积小的建筑物影响大。③曲率：在正曲率影响下，建筑物基础的两端处于“悬空”状态，在负曲率影响下建筑物基础成为两端有支点的简直梁。当曲率引起的附加应力超过其结构的承载能力时，建筑物将遭受破坏。④水平移动：均匀水平移动对建筑物本身不会产生破坏，但影响管线。⑤水平变形：地表水平变形对建筑物的破坏作用很大，尤其是拉伸变形。由于建筑物抵抗拉伸变形的能力较小，当水平变形大于1mm/m时，一般的建筑物墙身就会出现裂缝。建筑物抵抗压缩变形的能力较大，在较小的地表压缩变形影响下不会受太大破坏。5、作图说明五项指标的变化规律五、论述题（20分）论述采矿引起的岩层移动对煤矿安全环境的影响及绿色开采内涵与技术框架。答案：采矿引起的岩层移动将导致采空区周围岩层应力的重新分布和采动裂隙的出现，岩层移动发展到地表会引起地面塌陷。由于应力集中会引发冲击地压和煤与瓦斯突出等动力灾害，影响工作面安全生产。由于采动裂隙的出现会引发煤岩中的瓦斯和地下水的流动，从而引起井下突水事故和瓦斯事故等安全问题，地下水的流失破坏了地下水资源，瓦斯排放大气污染环境。地表沉陷导致土地资源的破坏等环境问题。因此，煤矿开采引起的一系列安全与环境问题的发生都与岩层移动有关，岩层移动规律的研究是煤矿安全与环境问题治理的理论基础。岩层控制的关键层理论是岩层移动规律研究的最新理论平台。绿色开采技术是从源头上解决采矿引起的一系列安全与环境问题的技术途径。煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水、土地等一切可以利用的各种资源；基本出发点是从开采的角度防止或尽可能减轻开采煤炭引起的安全问题及对环境和其他资源的不良影响；目标是取得最佳的经济效益、环境效益和社会效益。绿色开采技术主要包括：减沉开采技术、保水开采技术、煤与瓦斯共采技术、矸石减排技术等。绿色开采技术的技术框架如下图所示。绿色开采技术的技术框架六、留设工业广场保护煤柱（18分）已知：缓倾斜中厚煤层的煤层底板等高线图、垂直煤层底板等高线所作的剖面图、工业场地内建筑物在煤层底板等高线图上的形状和外边界、表土层厚度h=0、基岩移动角δ、β和γ。下图中1为地表，2为建筑物的形状和外边界。用作图法（垂直剖面法）设计工业广场的保护煤柱（要考虑维护带宽度），要求设计结果反映出设计过程。煤炭开采绿色开采地下气化矸石减排减沉开采煤与瓦斯共采保水开采占用土地污染环境地表塌陷、土地与建筑物损害瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境地下水流失与突水事故关键层理论排放矸石岩层移动-350-300-250-200-150-10012