【采矿课件】《采矿学》课程考核办法

《采矿学》课程考核办法平时成绩（占30%）加期末考试成绩（占70%）。(1)阶段测试：按课程进度，每章指定作业题，及测试题。(2)课堂讨论：每人一题，写课程论文（详见采矿学课程论文举例）。(3)期末考试：采矿学试卷及标准答案与评分详见采矿学试卷1、2。采矿学试卷1；采矿学试卷1答案采矿学试卷2；采矿学试卷2答案采矿学课程论文举例a、论述回采工作面或采区巷道中采用下行风有无危险？矿井通风，一方面是保证井下人员所需风量，另方面是稀释有害气体，达到对人无害的程度。采用下行风有无危险，主要看能否会引起瓦斯在顶板积聚，造成危及工作人员的安全。其实，瓦斯是否在顶板处积聚，关键在于风流的流动状态。根据流体力学的基本概念，流体的流动状态分为层流和紊流两种。当风流为层流状态时，流体呈分流的状态流动，流体内的质点互不混杂，质点的运动轨迹和流体的流动方向平行。当风流为紊流状态时，流体呈紊乱的状态流动，流体内各质点互相混杂。如果风流呈层流状态流动，则不论是上行风流或下行风流，风流中的瓦斯都有可能在顶板积聚，或积存在顶板不平整的地方。如果风流呈紊流状态，则风流中空气分子和瓦斯分子便相互混杂在一起流动，就不会产生瓦斯积存的情况。判别风流的流动状态，可借助流体力学中所阐述的公式：式中Re—风流是层流状态或紊流状态的判别系数；V—回采工作面或巷道中风流的速度，米／秒；S—回采工作面或巷道的断面积，米2；P—回采工作面或巷道的周边长，米；υ一风流的粘性系数，米2／秒。试验证明，判别系数在Re在105以上时，风流即属紊流状态。当温度为15℃，气压为760毫米水银拄时，风流的粘性系数υ=14.4×10-6米/秒。从公式可以看出，当巷道断面与周长固定时，Re主要与风流速度有关。风速愈大，愈易形成紊流状态。设一倾斜巷道或回采工作面断面为6.0米2，周长为10米（近似的），风流粘性系数为14.4×10-6，当该巷道或工作面的风流呈紊流状态时，其所需最低风速为：由计算可知：无论是下行风流或上行风流，只要保持风流速度不小于0.6米／秒，即不会产生瓦斯积聚的情况。所以只要在回采工作面或巷道中保持必要的风速，下行风也是可以采用的。为了安全起见，我国《煤矿安全规程》规定：回采工作面风速不得低于1米／秒，才准采用下行风。这个规定是有理论根据的，是可靠的。b、选择与布置采区车场时，要解决哪些关键问题？采区车场是采区巷道的重要组成部分。选择与布置采区车场时，应抓住关键问题加以解决。采区上部车场位于采区的最上部，处于风化带或已采的采空区附近，巷道一般不易维护，而且容易漏风。因此，在选择与布置上部车场时，应注意上山绞车房的维护与通风问题，这不仅关系到能否正常生产的问题，也是关系到工人安全的至关重要问题。采区中部车场位于采区中部。采区中部巷道较多：有生产巷道及掘进巷道；有倾斜巷道及水平巷道。从运输和行人来说，各巷间直接联通，最为方便。但从通风管理来说，减少巷道间的联络，杜绝漏风也很重要。因此，在选择与布置采区中部车场时，应注意各巷道间的交叉及相互干扰的问题。一方面方便运输和行人，另方面又要满足通风的要求，这样才能保证有完善、正常的生产系统。采区下部车场是采区车场中最重要的车场。大型采区年产量可达60万吨至90万吨，这样大的生产能力，相当于一个中型矿井的生产能力，采区下部车场即相当于一个井底车场。因此，在选择与布置采区下部车场时，应注意如何满足采区生产能力的需要。对装车站的位置，空重车线长度，调车方式，煤的装运，矸石及材料的处理……等问题都应深入分析、计算，以保证采区生产正常进行，不致因采区下部车场能力不够，形成“卡脖子”现象。应当指明，当采区生产能力超过60万吨／年时，如果煤层群之间距离较大，150~200米或更大时，可选用双线石门车场。也可选用环形车场，象井底车场一样，组织车辆与调度。c、论述为什么有些大型矿井采用立、斜井综合开拓？我国解放初期的大型矿井，一般都是立井开拓。随着生产的发展，大型强力胶带应用于矿井，给斜井提升带来了很大的优越性，因而出现了大型斜井开拓的矿井。斜井胶带作为煤炭的提升的运输设备是非常有利的，但是，行人、材料(设备、矸石…)运输、通风、排水，这许多方面，斜井并是不利的。特别是在煤层埋藏较深，斜井很长(超过1、2公里)，矿井生产能力很大（如超过240万吨／年）时，其缺点则表现的愈来愈突出。为了克服上述缺点，不少矿井，特别是特大型矿井，常采用立斜井综合开拓。即主井仍为胶带斜井，而副井则改为立井。副井（立井）的位置，根据具体情况而定，可靠近主井，但一般在矿井深部开副立井，而离开主斜井有一定的距离。副立井的采用，大大缩短了通风线路，排水管路，减少了阻力损失，提高了效率，降低了生产费用。由于立井距离短，设备运送，矸石上提，材料下放非常方便，节约费用。此外，上下人员迅速，可保证在规定时间内（45分钟）上下完全部井下人员。这不仅对提高效率有益，而且对保证人身安全，也是有利的。我国不少大型矿井，如淮南的新庄孜煤矿、成庄矿、贵石沟矿等都采用这种方式。这些矿的年生产能力都在300万吨以上。最近几年，西德、英国、苏联、日本等一些新建和改建的大型矿井，也采用立、斜井综合开拓方式。这些矿井，实践证明，在技术上是先进的，经济上是有利的。因此，可以认为，立、斜井综合开拓是建设特大型矿井值得注意的技术方向。d、试确定井筒沿井田走向方向的合理位置？井筒沿走向的位置应使矿井井巷工程量、井巷维护费、通风费、运输费最小，其中运输费是影响井筒合理位置最重要的因素，必须首先考虑运输费用对井筒合理位置的影响。下面以单煤层连续式开采为例仅就运输费用的影响研究提煤井筒沿走向方向的合理位置。煤层沿走向方向的形状，一般是不规则的，厚度有时也不均匀，因而储量分布也是不均匀的，如图（1）所示：假定以横坐标x表示煤层的走向线（即运输线），纵坐标y表示运输线上各点的运输量（储量）值，货载分布曲线的一般形式为：设C点为OD上的货载集运点，其横坐标为x1，取OC段上的任一点E，其坐标为x，在E点的单位长度上的储量为f(x)dx，这一部分储量由E点运至C点的运输量为：全部货载运向C点的总运输工作量为：为了求运输工作量最小的货载集运点，可以根据求函数最小值的方法，求函数的一次导数，并使其等于零，即：由此得：或但为合理运集点左边的总货载量，为合理运集点右边的总货载量。因此，连续分布货载的合理运集点，位于货载的等分线上。也就是说井筒沿走向最合理的位置，应在储量的等分线上。当矿田形状规则，储量分布均匀时，井筒沿走向的合理位置，即为矿田走向的中央。当矿田中煤层的数目较多时，应分别确定每个煤层沿走向的储量等分线，如果各煤层的储量等分线相互重合，则井筒应布置在相互重合的等分线上。如果各煤层的储量等分线互不重合，井筒沿走向的合理位置，应根据各个煤层的储量等分线加以重新计算，然后确定井筒沿走向的合理位置。假若有四层煤，其储量分别为：Q1=1000万吨，Q2=1600万吨，Q3=900万吨，Q4=2000万吨，用主要石门联系各煤层，在煤层内为连续式开采，其各层煤的储量等分线分别为a、b、c、d，如图（2）所示。在此条件下，研究井筒沿走向的合理位置仍根据上述原则，因为就各点来说，是非连续性分布，所以不能使井筒正好在储量等分线上，可稍加改变计算公式：即合理集运点的货载量加其右侧的总运输量大于其左侧的总运输量，合理集运点的货载量加其左侧的总运输量大于其右侧的总运输量。将已知的数据代入上式得：显然，全矿合理集运点位于m3的储量等分线c点上，即联接井筒的主要石门通过c点，此时全矿运输工作量最小，亦即井筒位置比较合理。e、试根据矿山压力的特点，确定围岩大巷的合理位置？为减少巷道维护费用，实现集中开拓，现场广泛采用围岩大巷。为维护围岩大巷在本水平运输以及下水平回风用，一般留有保护煤柱，由于煤柱的存在，当回采工作面(接近围岩大巷的工作面)回采时，在煤柱上引起支承压力，支承压力沿煤柱边缘向底板传递的角度β0一般在25º~55º，围岩大巷必须布置在β0之外，如图（3）所示。此外，支承压力向底板传递范围有—定限度，超过一定限度时便大大削弱。如果围岩大巷距煤层很近，则仍受支承压力的影响。为便于维护，围岩大巷必须与煤层之间保持足够的距离S(S一般为10米左右)。为安全起见，这个距离应不包括围岩大巷本身的高度，以及围岩大巷可能冒落的高度。根据图（3）及上述两方面的限制条件，围岩大巷的合理位置，应符合下列两不等式。式中一煤柱的斜长，米；α一煤层的倾角，度；h一围岩大巷的高度，米；b一围岩大巷的冒落高度，米；图（3）围岩大巷合理位置a—围岩大巷宽度之半，米；f—岩石普氏系数；β0一支承压力向底板传递角度，一般为25º~55º。