2015中国矿业大学(北京)考博采矿学真题

1、采煤工作面的开机率计算公式？影响综采工作面开机率的主要因素及提高开机率的主要技术途径？答：（1）采煤工作面的开机率计算公式采煤机开机率Kd 就是采煤机运转时间占每日时间的百分比。

它综合反映机采面的地质条件、工作面装备的可靠性、管理水平、矿井各生产系统的可靠性。

综采面日开机率可表示为：%100321⨯++=T t t t K d式中：t1—采煤机纯割煤时间，h ；t2—采煤机跑空刀时间，h ；t3—进刀时间，min ；T —每天工作时间，h 。

（2）影响综采工作面开机率的主要因素及提高开机率的主要技术途径影响我国工作面开机率的主要因素：工作面检修速度慢，检修质量低，增加了路途时间损失，减少采煤机作业时间；采区及全矿生产系统可靠性低，生产事故率高；工作面端头移输送机和端头指甲水平低，时间长；操作和维修水平低；管理落后，各工序之间工作不协调，影响采煤机运转；工作面参数不合理，不能充分发挥设备效能。

提高开机率途径有：一是从工作面内部考虑，提高工作面装备的可靠性，能力、容量、速度等技术参数要有足够的富裕系数；提高工作面检修速度和质量；减少路途时间损失，增加采煤机作业时间；缩短工作面端头作业时间；合理安排工种、工序，加强班组写作。

二是工作面外部考虑，提高采区、盘区或带区及全矿生产系统的可靠性，降低运输、通风、供电、排水、提升等生产系统的故障率；同时要提高人员的素质和技术水平。

2、请说出厚煤层的主要开采方法有哪几种？各自的特点与适用条件是什么？在我国应用前景如何？主要方法有：a 大采高一次采全厚采煤法，适用于缓斜厚煤层（小于5m ）； b 放顶煤采煤法，适用于缓斜厚煤层（大于5m ）； c 分层开采。

分层采煤法是当前我国在厚煤层中采用的主要采煤方法，最常用的是倾斜分层，这种分层方法多用于开采缓斜、倾斜厚及持厚煤层，有时也可用于倾角较小的急斜厚煤层；随着生产技术的发展，在厚煤层开采中整层开采有了较大发展。

产量比重达到14.75％。

如近几年来，由于综合机械化采煤技术装备的发展、大采高支架的应用，为5m 以下的缓斜厚煤层采用大采高一次采全厚的单一长壁采煤法创造了条件，并已得到一定的发展，产量比重已达2.44％。

在缓倾斜、厚度为5.0m 以上的厚煤层条件下，特别是厚度变化较大的特厚煤层，采用了综采放顶煤采煤法，产量比重约占12.29％。

放顶煤采煤法的实质就是在厚煤层中，沿煤层（或分段）底部布置一个采高2~3m 的长壁工作面，用常规方法进行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法，使支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方（或上方）放出，并经由刮板输送机运出工作面。

依据煤层赋存条件的不同，放顶煤长壁采煤法可分为三种主要类型。

（1）一次采全厚放顶煤开采 沿煤层底板布置机采工作面，一次采出煤层的全部厚度。

这种方法一般适用于厚度6~12m 的缓斜厚煤层，是我国目前使用的主要方法。

（2）预采顶分层网下放顶煤开采 首先沿煤层顶板布置一个普通长壁工作面（顶分层开采），而后沿煤层底板布置放顶煤工作面，将两个工作面之间的顶煤放出。

这种方法一般适用于厚度大于12m 、直接顶板坚硬或煤层瓦斯含量高，需要预先排放瓦斯的缓斜煤层。

（3）倾斜分段放顶煤开采当煤层厚度超过15~20m以上时，可自煤层顶板至底板将煤层分成8~10m的分段，依次进行放顶煤开采。

这种方法一般适用于厚度大于15m的缓斜煤层。

分层开采方法由于工作面分别布置，会在一定程度上造成采掘接替紧张，因此在条件允许的情况下，优先考虑一次采全高或放顶煤开采方法。

相比之下放顶煤法具有以下优点：（1）适应性强。

综放开采实现了缓倾斜特厚煤层的一次采全厚开采，对地质条件的适应性较分层综采和单一煤层综采更强。

适应于煤层厚度变化大、顶底板起伏不平、断层构造多以及其他地质条件变化的不稳定煤层。

（2）产量高。

综放开采一次开采厚度大幅度增加，煤层开采强度加大，实现了垂直集中生产，而且低位放项煤支架工作面有两个出煤点，在同样工作面长度和工作面推进速度的情况下，综放开采较分层综采和单一煤层综采工作面的单产可以成倍地增长。

（3）成本低。

综放开采较分层综采的巷道掘进率低，工作面寿命长，搬家次数少，有利于接续，吨煤设备投入费用少；工作面材料、电力消耗少；因而工作面直接成本大大降低。

综放开采的吨煤成本可比分层综采的成本降低10元/t以上，因而矿井的经济效益可以明显提高。

大采高采煤工艺的适用条件地质构造简单、煤层厚度3.5～5 m、赋存稳定、倾角小于12°和顶板较稳定的煤层。

放顶煤法适用条件：1）煤层厚度变化大，3.5~12m均可，急倾斜>15m；2）煤层硬度的坚固性系数f<3~3.5；3）煤层倾角应<25°，最大不超过30°（急倾斜除外）；4）煤层夹矸厚度<0.5m，f<3，总厚不超过煤层厚度的15％；5）自然发火期较长，瓦斯含量一般，水文地质条件不复杂。

3、开拓方式如何分类？选择原则？发展方向？分类：（1）按井筒形式分：立井，斜井，平硐，综合和多井筒分区域方式。

（2）按开采水平分：单水平，多水平（3）按开采大巷布置方式分：分煤层大巷----每个煤层设大巷：集中大巷-煤层群集中设大巷，采区石门，煤层。

分组集中设大巷，煤层群分组，分组集中设大巷。

（4）按准备方式分：上山式，上，下山式，混合式；开拓方式选择影响因素：井田地质和水文地质条件；煤层赋存和开采技术条件；地形地貌和地面外部条件；技术装备和设备条件；总体设计和矿井生产能力要求等。

开拓方式选择原则：（1）贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，在保证生产可靠和安全的前提条件下，减少开拓工程量，尤其是减少初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。

（2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。

（3）合理开发资源，减少煤炭损失。

（4）贯彻执行煤矿安全生产的有关规定，建立完善的生产体统，使主要井巷保持在良好的使用和维护状态。

（5）适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。

方向：（1）生产集中化。

在现代化、安全高效的矿井建设中，将形成更多的、高产高效的、一矿一井一面或两面的现代化矿井，在有条件的情况下，要多开煤巷，少开岩巷，尽量实现单一煤层集中开采，使生产系统朝高度集中、简单可靠的方向发展；（2）矿井大型化。

增大矿井生产能力，以及相应加大水平垂高及采区、盘区或带区的尺寸等。

（3）运输连续化。

煤炭运输从工作面到地面实现不间断连续的胶带输送机运输，并推广应用各种新型辅助运输设备，如无轨胶轮车、卡轨车、齿轨车、单轨吊等，使辅助运输实现简单化和连续化。

4、在煤矿地下开采中，采取哪些开采技术方法和措施可以减少地表下沉，实现“三下”安全开采？充填开采方法种类？答：减少地表下沉的开采方法：（1）房柱式采煤法。

这种采煤方法是防止地表沉陷的一种有效的开采技术，其优点有a）引起的地表移动与变形值相当于长壁工作面采煤的1/6~1/4，地表移动持续时间有缩短了一半左右；b）房柱式开采的矿投资少、投产快，单位煤量的生产成本低。

（2）条带开采方法。

这种采煤方法和房柱式采煤方法类似，都能有效减小地表变形，减小地表下沉量可达80%~90%,其缺点是采出率低，一般仅为50%，巷道掘进多，使得工作面效率低。

目前该法主要用于保护地面建筑物时的局部地下煤炭开采。

但是此法目前改进方法有很多，如：采用条带充填方法设计的济北矿区某矿的条带充填开采方案地表最大变形值小于Ⅰ级破坏允许值, 煤层采出率由条带开采的40%提高到80%。

采用条带充填体置换条带开采留设的煤柱, 只要保证未充填采空区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨距, 且充填条带能保持长期稳定, 就可有效地控制地表沉陷, 从而减少充填量, 降低充填成本, 提高煤炭采出率。

（3）充填法处理采空区用充填法处理采空区能非常有效的减少地表下沉，但是使用充填法处理采空区需要设置专门的充填设备和设施，还需要有充足的充填材料，增加了煤矿生产的成本。

（4）采空区离层带中高压注浆下煤层开采后，上覆岩层由于沉降速度的不同，会在岩层间形成裂隙。

通过向开采煤层上覆岩层的离层带内打孔，并向其空隙中注入泥浆，可以减缓地表下沉。

减少地表变形开采技术措施（1）限厚开采地表最大下沉正比于一次采出厚度，减少一次采出厚度虽不能大幅度的减少地表总的下沉，但可以减少地表的变形。

（2）分层间歇开采厚煤层倾斜分层或水平分层开采时，分层之间开采的间隔时间加长，能使上覆岩层的破坏高度比较小，破坏状态均衡，可以防止或减轻不均衡破坏对地表建筑物、水体的影响。

（3）布置较长工作面，使建筑物仅承受动态变形利用超充分采动地表下沉盆地中间平地部分变形的特点，力求使建筑物位于开采后移动盆地平底部分，使建筑物承受动态变形后，仅承受最小的静态变形。

（4）协调开采上下煤层或厚煤层上下分层同时开采时，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。

由于同采煤层或分层的数目受采区生产能力和巷道布置系统等条件的限制，同采工作面保持一定错距将会给组织生产带来一定困难。

另外同一煤层相邻工作面利用锯齿状或台阶状工作面进行开采，也能使地表相间形成的拉伸变形与压缩变形相互抵消一部分，从而减少地表变形。

充填采煤法是一种采空区岩层控制方法。

其特点是用取自釆场外部的砂、石、矿渣或炉灰等充填材料(简称填料），填满采空区并靠填料的支承作用减少顶板下沉和垮落。

用充填方法控制顶板的釆煤方法统称为充填釆煤法。

按向采空区输送机充填材料的动力不同，充填采煤法分水力充填、机械充填、自溜充填和风力充填。

矸石充填采矿法：抛矸机抛矸充填、刮板输送机卸矸充填、风力抛矸充填、似膏体管道直流充填。

水砂充填采煤法5、科学采矿与绿色开采的内涵？存在的问题？应在哪些方面加强研究？答：“科学采矿”和“绿色开采”的内涵：科学开采是指在科学发展观引领的与地质、生态环境相协调前提下最大限度地获取自然资源，在不断克服复杂地质条件和工程环境带来的安全隐患前提下进行的安全、高效、绿色、经济、社会协调的可持续开采。

煤炭科学开采体现了以下 4 个方面的思想: 安全开采以保护人身作业安全，高效开采以提高资源开采效率，绿色开采以保护环境，经济、社会协调可持续开采以确保行业长期稳定健康发展。

安全开采的内涵是按照“以人为本”科学发展观的要求，通过持续加大安全投入，采用先进的安全技术和监测、管理手段，实现事故发生率低、职业病发病率低、职业安全健康有保障的安全发展。

高效开采的内涵是是按照科学程序和方法，通过各种先进机械在特定地质条件下的配套使用，大幅提高煤炭开采的机械化程度，实现全员效率高、生产信息化与智能化程度高、装备适应能力强的开发模式。