采矿系统工程考题(附答案)

1、何谓无煤柱开采？绘图说明沿空留巷时巷道从掘进到废弃的整个服务期内顶底板。

无煤柱护巷是采煤技术的一项重大改革，它对提高煤炭资源回收率、改善巷道维护、降低巷道掘进率、消除因留煤柱和丢煤而引起的井下灾害有明显效果。随着无煤柱护巷技术的应用和发展，在采区巷道布置方面产生了相应变化。无煤柱护巷即：布置巷道时，巷道位于煤体边缘和采空区交界处，与传统的留煤柱巷道相比，取消了上、下区段之间的护巷煤柱，因此被称为无煤柱护巷。

根据对我国多年井下实测资料的分析，可将沿空留巷时巷道从掘进到废弃的整个服务期内顶底板移动归纳如上图所示。

沿空留巷时巷道整个服务期内顶底板总移近量是由不同阶段内移近量累积而成，它可用下式表示：U总=U0+v0t0+U1+v1t1+U2

式中U0、U1 和U2——由巷道掘进，一次采动和二次采动引起的顶底板移近量，当采深为300m及采高为2m时其值分别为20、230和270mm；

v0 、v1——无采掘影响期内和一次采动后稳定期内顶底板移近速度，对一般情况可分别取为0.2和0.6mm/d；

t0、t1——无采动影响期及一次采动和二次采动之间的间隔时间，d。

利用上式，可预先对沿空留巷整个服务期内顶底板移动总量作大致估计。

2、综放开采基本原理

综放开采是在厚煤层的下部布置工作面，利用地压破煤与自重落煤，有些冒放性差的顶煤体采取人为措施改善顶煤体的冒放性，这样将顶煤体放出的一种开采方法，顶煤体的破坏与破碎靠支承压力和支架—围岩相互作用。

顶煤破坏过程一般可分为4个阶段：①顶煤强化阶段，支承压力峰值点之前的应力上升过程。随着三向应力的增加使顶煤发生损伤，而部分原有缺陷发展成新的微细裂隙，但各种裂隙均处于闭合状态；②裂隙扩展阶段，支承压力峰值点之后至工作面煤壁的应力迅速下降过程；③破碎松动阶段，工作面控顶区的顶煤破碎阶段；④冒放阶段，支架后顶煤的垮落放出阶段。

在顶煤的破碎过程中，第①、②阶段矿山压力作用是关键，它对顶煤的破坏发展起主导作用，而第③、④阶段顶煤的破坏、破碎主要靠支架—围岩相互作用。可以看出，顶煤体在运移过程中的破坏发展是一个渐进的过程，是一个量变到质变的过程。

3、综放开采矿压显现特点

综放工作面一次开采厚度大、支架直接支护的对象为相对较为松软的顶煤，因此与中厚煤层或厚煤层分层开采相比，工作面矿压显现有明显的不同。根据文献大量研究结果，一般条件下的综放工作面矿压显现具有下述典型特点:

(l)综放工作面支架载荷普遍较小。同一煤层综放开采与分采开采顶分层相比，工作面的支架

载荷减少5%～68%，来压强度减少15%～20%。

(2)综放工作面支架所受动载荷普遍不强烈，动载系数较分层开采的顶分层工作面低，周期来压对支架的影响明显缓和，表明基本顶的活动对支架作用明显减弱。

(3)四柱式综放支架前柱的平均工作阻力在大多数情况下大于后柱的平均工作阻力。

(4)综放开采老顶平衡结构将向高位转移。综放开采由于一次开采厚度大，顶板活动空间大，上位岩层在工作面前方煤体、支架与采空区碎胀矸石支撑作用下形成平衡结构。

4、大采高综采的矿压显现特征

⑴大采高综采工作面支护强度高，工作面支护强度平均达到8320kN/m2，较我国顶板分类所要求的支护强度高10～30％。

⑵动载系数小，虽然统计工作面的顶板类型不同，但动载系数差别不大，一般为1.2～1.3，均较普通综采的动载系数小。

⑶支架载荷分布以正态为主，与普通采高随顶板级别不同而出现的四种分布不同。

5、大采高综采较综放有以下优点：

①大采高采煤法工作面及进风巷和回风巷过风断面大,通风阻力小,容易配风，风量大(断面的增大使工作面风量增20～30m3/ s) ,回风上隅角的瓦斯容易被稀释掉；

②大采高采煤法工作面主要产尘源就是机组割煤。只要加强机组内外喷雾,在提高机组喷雾的雾化程度的情况下加适当比例的降尘剂,并利用抽放钻孔进行煤尘注水,降尘效果会更好；

③大采高采煤法利用大功率高效能重型成套机电设备,移架速度快

④工作面直接生产成本低，经济效益好；

⑤大采高采煤法的回采工艺单一,管理简单；

⑥工作面可靠性高，采、装、运和支护设备综合开机率达90 %以

⑦可提高工作面回采率。

大采高工作面存在如下问题：

①若采高大，易片帮，增大了工作面冒顶的几率, 影响产量和生产安全。

②工作面的机动性变差, 对地质条件的适应性差, 资源损失增大。

③设备更大型化、复杂化，维护量和管理难度增加。为实现高产,大采高工作面的采煤机等主要设备目前需要引进，设备投资大。

④对巷道断面要求比较高，掘进工程量大，掘进成本高。

⑤ 对管理水平及工人操作技能要求高。

6、煤炭开采形成的环境问题为以下三个方面：一、对土地资源的破坏和占用煤炭开采对土地资源的破坏损害, 井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主, 而露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主。二、对水资源的破坏和污染煤炭开采过程中, 进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干, 破坏了地下水资源同时开采还可能污染地下水资源。三、对大气环境的污染主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤矿矸石山的自燃。

7、、减少井下排矸量的有效措施

1、煤矿生产进行总体合理规划

2、改革巷道布置方式，减少岩巷掘进量①全煤巷开拓方式，除主要硐室外，所有巷道均布置在煤层中②利用自然边界划分矿井和采区③施行搭配开采（薄厚搭配、煤种搭配）④取消岩石集中巷

3、合理选择采煤方法及生产工艺

4、矸石充填不出井

8、为何说采空区充填是解决煤矿开采环境和安全问题的理想途径？（自己自由发挥）

矸石不上井涉及到煤巷维护问题，而且随着采深的增加，岩石巷的开掘将是不可避免。因此矸石不上井就存在一个矸石井下处理系统，结果成本如何?应该说，在经济原则下矸石的井下处理是绿色采矿问题。但矸石的井上处理就像地面复恳一样是环境治理问题，不属于绿色开采技术。