绿色开采(复习题)

煤矿绿色开采复习题
1.循环经济的“3R原则”是指减量化原则、再利用原则和资源化原则。

2.地表移动和破坏的主要形式有以下几种地表移动盆地、裂隙与台阶和塌陷坑。

3.我国目前应用最多的两种开采沉陷预计方法是概率积分法和数值模拟法。

4.常用的下沉控制技术包括条带开采、房柱式开采、充填开采和部分充填开采。

5.煤矿开采中遇到的水体类型可分为地表水和地下水。

6.安全煤岩柱可分为防水安全煤岩柱、防砂安全煤岩柱和防塌煤岩柱。

7.典型的疏降水技术措施包括钻孔疏降、巷道疏降和回采疏降。

8.煤矿采前瓦斯抽采技术主要包括地面钻井抽采煤层瓦斯和井下钻孔预抽煤层瓦斯。

9.根据科学采矿要求，煤矿开采的完全成本应包括资源成本、生产成本、安全成本、环境成本和发展成本。

10.影响开采沉陷的地质采矿条件主要包括煤层埋藏条件、覆岩与地层条件和开采技术条件。

11.采动岩层破断规律是绿色开采的主要理论基础，具体包括采动岩层裂隙演化规律、采动岩体应力场分布规律、开采对岩层与地表移动的影响规律和水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律。

12.影响开采沉陷的地质采矿条件主要包括煤层埋藏条件、覆岩与地层条件和开采技术条件。

13.现有开采沉陷预计方法主要包括典型曲线法、剖面函数法、概率积分法和数值模拟法。

14.连续、平缓和渐变的地表下沉和水平移动式铁路下安全采煤的条件。

15.减少开采影响的井下技术措施可分为下沉控制技术和变形控制技术两大类。

16.充填开采方法主要有：水砂充填、膏体充填、矸石充填和高水材料充填等。

17.减少开采沉陷影响的柔性地面措施主要有：设置缓冲沟、设置变形缝和设置滑动层等。

18.根据动力方式分类，矸石直接充填可分为：人工充填、自溜充填、风力充填和机械化充填等四类。

19.煤矿部分充填开采分为：采空区条带充填技术、冒落区注浆充填技术和离层区注浆充填技术等。

名词解释
1、充填开采：利用外来的材料如矸石、砂子、碎石、粉煤灰等物料充填采空区，达到控制岩层移动及地表沉陷的目的。

2、关键层：在岩体活动中起主要控制作用的岩层称之为关键层。

3、煤层瓦斯压力：煤空隙中所含游离瓦斯的空气压力，即气体作用于空隙壁的压力。

4、矸石井下处理技术：不将井下岩石巷道掘进的矸石运送到地面，而是在井下通过转运将其充填在井下巷道和采空区中。

5、煤与瓦斯共采：在煤层开采时形成采煤与采瓦斯两个完整的系统，利用采动岩层运动对瓦斯的卸压增透作用将煤层瓦斯高效开采出来，即形成“煤与瓦斯共采”技术。

6、安全煤岩柱：煤层至水体很近的条件下，顶板导水裂隙会沟通水体，为隔离水体，在水体与煤层开采上限之间设一定垂深的岩层块段和煤层。

7、工作面抽采率：工作面的本煤层瓦斯抽采量与邻近层瓦斯抽采量占工作面的瓦斯涌出量和瓦斯抽采量的百分比。

8、离层：采动覆岩移动过程中岩层层面产生分离的现象。

9、膏体充填：就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、河沙、风积沙、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制成不需要脱水处理的牙膏状浆体，采用充填泵或重力加压，通过管道输送到井下，适时充填采空区的充填开采方法。

10、矿井瓦斯储量：矿井煤层开采区域含瓦斯煤系地层中所赋存的瓦斯总量。

11、地面抽采卸压瓦斯技术：通过地面钻井抽采由于煤层采动影响而产生的采空区卸压瓦斯。

12、矸石置换开采：通过煤柱“二次”开采后所剩煤柱和矸石的共同支撑来控制覆岩运动，将地表变形控制在一定范围内的一种新技术。

简答题
1、简述煤矿充填开采的特点。

答：充填开采不仅可以减少地表沉陷，同时具有提高资源回收率、处理废弃物的优点。

与金属矿相比，煤矿充填开采具有如下特点：
（1）采煤生产能力与充填生产能力均衡问题突出；
（2）充填材料供需问题突出；
（3）充填成本与采矿效益问题突出；
（4）煤系地层采后岩层移动与破坏规律复杂，充填作业时空受限；
（5）充填范围大。

2、简述地表移动变形对建筑物的影响。

答：（1）下沉对建筑物的破坏。

当建筑物所处的地表出现均匀下沉时，建筑物中
一般不产生附加应力，对建筑物不会带来损害。

（2）倾斜对建筑物的破坏。

地面倾斜将引起建筑物歪斜，造成建筑物重心发生偏移，这样既影响了建筑物的稳定性又使建筑物内部产生附加应力，从而使基础承载力重新分布。

（3）曲率对建筑物的破坏。

曲率使地表由平面变为曲面，破坏了建筑物基础与地表之间力的平衡状态。

（4）水平变形对建筑物的破坏。

由于建筑物抵抗拉伸变形的能力远小于抵抗压缩变形的能力，较小的地表拉伸变形就能使建筑物产生张开裂缝。

3、简述煤矿绿色开采的概念与内涵。

答：煤矿绿色开采是指考虑环境与资源保护的煤矿开采方法。

在基本概念上，是从广义资源的角度认识和对待煤、瓦斯、水、土地、矸石等一切可以利用的资源；基本出发点是从开采的角度防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响；基本手段是控制或利用采动岩层断裂运动；目的是取得经济效益的同时实现最佳的环境效益和社会效益。

绿色开采具有如下三方面的内涵：
（1）对原有矿井废弃（或有害）物观念的改变；
（2）从源头上采取措施减轻开采对环境的破坏；
（3）基于采动岩层破断运动规律。

4、简述水砂充填开采方法及其优缺点。

答：水砂充填开采方法是利用水力通过管道将充填材料砂粒送入采空区的充填采煤法。

其主要优点是：顶板下沉率低，围岩移动变形小，充填密实不漏风，可防止自燃发火，作业安全等。

主要缺点是：增加了充填系统及设备，投资高，回采工序多而且复杂，材料消耗多，开采成本高，机械化程度低，劳动强度大，且充填材料沁水恶化了工作面采煤作业环境。

5、简述保水开采概念的内涵及主要技术难点。

答：保水开采概念包括三个层次的内涵：
（1）要避免采煤工作面发生突水事故，实现工作面安全高效开采；
（2）采区技术措施减少采煤对地下含水层的破坏程度，保护地下水资源；（3）对矿井疏干水进行资源化利用，一定程度上实现“煤水共采”，同时对采煤破坏的含水层进行恢复和再造。

目前保水开采的难点主要体现在两个方面：
（1）在某些开采条件下，由于没有掌握其特殊的采动覆岩破坏的规律，出现预想不到的异常突水灾害；
（2）在西部干旱和半干旱矿区，尤其在浅埋煤层条件下，采煤必然引起含水层破坏和地下水流失，对地面植被和环境的影响较大，采煤与保水的矛盾非常突出。

6、简述矿井或老采空区瓦斯抽采的优势。

答：（1）前期煤炭开采已有效地增加了煤岩层的渗透性；
（2）可利用已有井下工程以及抽采系统、设备，不需要钻进很多的地面钻孔，初期投资较低；
（3）采空区瓦斯抽采不影响煤炭开采以及其他工业活动。

7、分析老空区瓦斯来源与赋存特点。

答：老空区瓦斯来源于以下几部分：
（1）采空区残留的煤柱和遗煤；
（2）采空区上部未开采煤层或上部岩层；
（3）下部未开采煤层或下部岩层。

老采空区瓦斯赋存状态和常规工作面采空区瓦斯赋存状态是相同的，可以分为：（1）游离气：以自由气体状态赋存于废弃矿井老采空区空间；
（2）吸附气：以吸附状态存在于煤基质表面；
（3）溶解气：以溶解状态存在于矿井水中。

8、简述我国煤炭资源赋存特点。

答：我国煤炭资源分布广泛，总体呈现如下四个特点：
（1）总体呈现北多南少、西多东少的特点；
（2）煤炭资源开发与经济发达程度呈逆向关系；
（3）煤炭资源与水资源呈逆向分布；
（4）煤层埋藏深度比较大，适合露天开采的比较少。

9、简述关键层理论的主要学术思想。

答：以关键层作为岩层运动研究的主体，用力学方法求解岩体内部在采动后的应力场和裂隙场的改变。

由此对采场矿压、开采沉陷、采动岩体中水与瓦斯运移由统一的认识和完整的力学描述，关键层理论为其后提出的煤矿绿色开采研究提供了新的理论基础。

10、简述煤矿绿色开采技术体系。

答：对于井工煤矿，绿色开采技术主要包括如下方面：
（1）减沉开采技术体系，就是减少开采引起的地表沉陷以保护土地资源和地面建筑物；
（2）煤与瓦斯共采技术体系，就是将煤炭与赋存于煤层中的瓦斯都作为矿井的资源加以开采，实现两种资源的共同开采；
（3）保水开采技术体系，就是在采煤过程中对地下水资源进行保护并对矿井排水进行资源化利用；
（4）矸石减排技术体系，就是减少煤矿矸石排放量、消除矸石山的堆积；（5）煤炭地下气化技术体系。

11、简述应划定保护煤柱的建构筑物。

答：（1）矿井无可靠抵抗地表变形措施的工业场地建构筑物及矿井主要通风机及其风道等措施；
（2）国务院明令保护的文物、纪念性建构筑物；
（3）目前条件下不搬迁或就地重建不可能或经济上不合理，而搬迁又无法实现或经济上严重不合理的；
（4）开采后可能产生抽冒、切冒、滑坡等形式的塌陷漏斗坑，造成对重要建构筑物地基严重破坏的；
（5）因开采后地表下沉可能导致建构筑物及其附近地面积水，又不能自流排泄或采用人工排泄方法经济上不合理的；
（6）大型水工建筑工程；
（7）高速公路、机场跑道等。

12、简述条带采煤法的优点和适用条件。

答：条带采煤法突出的优点是开采后地表下沉小，适合于难以搬迁或搬迁成本太高的建筑物下压煤。

条带采煤法的理想地质条件是：煤层埋深效益400-500m，单一薄及中厚煤层，顶底板岩层及煤层较硬。

13、分析底板采动导水破坏带发育深度的主要影响因素。

答：（1）采煤方法。

主要表现在增大还是减小直接顶和基本顶的悬顶距和冒落面积。

（2）工作面长度。

长度越大，矿山压力显现越充分，底板破坏深度越大。

（3）煤层采高。

主要影响顶板跨落高度和采空区充填效果。

（4）顶底板岩性和结构。

顶板岩性和结构通过影响悬顶状况、冒落面积、冒落高度和来压步距影响超前支撑压力，从而影响底板破坏程度，而底板的岩性和结构影响阻止底板破坏的能力。

14、分析神东矿区采用全煤巷布置的主要特点。

答：（1）神东矿区煤质坚硬，煤层为近水平煤层，倾角变化小，适宜布置煤层巷道，巷道维护费用少；
（2）无轨胶轮车的应用，适应的坡度较传统有轨巷道矿车大；
（3）连续采煤机应用于煤巷掘进中，大大提高了成巷速度，而且由于快速回采，使得巷道维护时间短，也降低了巷道维护费用；
（4）井田实施无盘区划分，工作面沿大巷条带式布置，节省了大量开拓巷道和采区准备巷道，简化了矿井井下和地面生产环节，加快了矿井建设速度；
（5）与岩石大巷相比，煤层大巷不出矸石，省去了地面矸石占地，减少了矸石所造成的污染。

计算题
299页，绿色开采的经济评价方法，重点煤与瓦斯共
四、综合分析题
1. 绘制变形控制技术组成框图。

答：见课本63页图2-51。