科目代码：419山东科技大学2006年招收硕士学位研究生入学考试煤矿开采学试卷（共2页）一、问答题（共8小题，每小题7分，共56分）1.简述阶段内的再划分方式有哪几种？各适用于何种条件？井田划分为阶段后，阶段内的范围仍然较大，通常要再划分，以适应开采技术的要求。

划分方法：1）采区式划分，在阶段内，根据地质条件和设备水平等条件的不同，沿走向每隔1000m～4000m，划分成具有相对独立的生产系统的开采区域，叫采区，它是矿井生产的基本单元；2）带区式划分，当煤层倾角比较小时，即小于12°时，可以考虑采用倾斜长壁开采；3）分段式划分，当井田的走向长度比较短时，如达到4000m以下，并且沿走向没有沿倾斜方向的断层，则沿倾斜方向每隔100m～350m，划分成可以进行开采的单元。

2.长壁采煤法有哪几种主要采煤工艺？简述我国采煤工艺的发展过程。

长壁采煤法主要有爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺、综合机械化采煤工艺三种方式。

爆破采煤工艺方式（炮采工艺方式），解放后至60年代初；普通机械化采煤工艺方式，60年代初至70年代中期；综合机械化采煤工艺方式，70年代中期以来。

3.何谓采煤方法？我国较广泛采用的采煤方法有哪几种？采煤方法就是指在开采单元范围内，直接从回采工作面安全、有效、经济地开采煤炭，并运出开采单元所采用的方法，它是采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间和空间上的相互配合。

采煤方法是多种多样的，按照煤层的埋藏条件和开采技术水平，我国煤矿目前采用的采煤方法主要有下列几种。

（1）对缓倾斜及倾斜煤层，煤厚约在2.8米以下的，采用单一走向长壁采煤法；煤厚在2.8～8米的，一般采用倾斜分层下行垮落采煤法；煤厚在8米及以上的，采用倾斜分层水砂充填或风力充填采煤法；还有近期发展起来的液压支架放顶煤采煤法；适合缓倾斜厚煤层的水平分层采煤法。

（2）对急倾斜煤层，煤厚在2米以下的，一般采用倒台阶采煤法或伪斜工作面矸石充填采煤法；煤厚2～6米，且煤层厚度变化不大的，采用掩护支架采煤法；6米及以上的，一般采用水平分层或斜切分层采煤法。

（3）对某些特殊条件的煤层，如顶板特别坚硬、采后长期不冒落的，采用煤柱支撑（刀柱式）采煤法。

（4）水力采煤矿井，一般采用倾斜漏斗采煤法或走向短壁（即小阶段）采煤法。

4.简要说明采区上、中、下部车场基本类型有那些？上部车场：平车场、甩车场、转盘车场三类。

中部车场：甩车场、吊桥式车场、甩车道吊桥式车场三类。

下部车场：根据装车地点不同可分为大巷装车式、石门装车式、绕道装车式及轨道上山作主提升的下部车场。

5.综采放顶煤长壁采煤法主要有哪几种类型及其适用条件？综采放顶煤长壁采煤法主要有三种类型：（1）一次采全厚放顶煤开采，这种方法一般适用于煤层厚度在6-12米的缓斜厚煤层。

（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12米，直接顶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15-20米以上时，可自煤层顶板至底板将煤层分成8-10米的分段，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。

6.简述环行式井底车场的基本类型及其调车方式？环行车场可分为：卧式、斜式和立式。

卧式环行车场—空重车线与主运输巷（大巷或主石门）平行；斜式环行车场—空重车线与主运输巷（大巷或主石门）斜交；立式环行车场—空重车线与主运输巷（大巷或主石门）垂直。

调车方式分为：1、顶推调车2、专用设备调车3、甩车调车4、顶推拉调车。

7.井田开拓方式按开采准备方式如何分类？上山式、上、下山式、混合式。

上山式开采：开采水平只开采上山阶段，阶段内设采区或分带。

上、下山式开采：开采水平既采上山阶段，又采下山阶段。

上山阶段；采区，或分带；下山阶段；采区，或分带。

上山及上下山混合式开采：上述方法综合应用。

8.何谓矿井工业储量及矿井可采储量？如何用公式表示二者之间的关系？工业储量是指矿产储量分类中开采储量和设计储量的总和，其计算公式为：工业储量=A+B+C。

工业储量一般作为矿山企业设计和基本建设投资的依据。

可采储量（Zk）—矿井设计的可以采出的储量。

二、论述题（共4小题，每小题12分，共48分）1.与走向长壁采煤法相比，倾斜长壁采煤法的特点及适用条件是什么？优点（1）巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，准备时间短、投产快。

（2）运输系统简单，占用设备少，运输费用低。

（3）可保持采煤工作面的长度不变，有利于综合机械化采煤。

（4）通风线路短，通风构筑物少，漏风少，通风效果好。

（5）对地质条件的适应性较强。

（6）技术经济效果比较显著。

缺点：1长距离倾斜巷道掘进、掘进及辅助运输和行人困难2当前采掘运机械设备不完全适应倾斜长壁的要求3大巷装车点多4污风下行24倾斜长壁采煤法适用于何种地质条件？最主要的影响因素是什么？适用条件：1）倾斜长壁采煤法一般应用于煤层倾角小于12°的煤层。

2）当对采煤工作面设备采取较有效的技术措施之后，倾斜长壁采煤法可适用在12°～17°的煤层。

3）对于倾斜或斜交断层比较发育的煤层，在能大致划分成比较规则的带区情况下，可采用倾斜长壁采煤法或伪斜长壁采煤法。

最主要的影响因素是煤层倾角。

2. 试述采区上山的位置及其选择？采区上山布置的类型有那些？上山位置：(1)单一煤层布置岩层中，煤层中；(2)煤层群联合布置煤组上部、中部和下部岩层中，煤层中。

煤层上山选择：单—薄及中厚煤层采区，服务年限短；采两个分层的单一厚煤层采区(一次采全高或放顶煤)，煤及围岩稳定；煤层群联合布置采区，下部有维护条件较好的薄及中厚煤层；服务时间短的专用通风或运煤上山。

岩石上山选择：单一厚煤层（>3个分层），或近距煤层群联合布置；采区服务年限>3年以上；岩石施工能力强；煤层底板岩层较稳定，无承压水。

布置类型：(1) 双煤上山；(2) 一煤一岩上山；(3) 双岩上山；(4)双岩一煤上山；（5）三岩上山。

3. 试述如何确定合理的水平垂高？合理的阶段斜长，从煤的运输、辅助提升、行人条件等综合考虑。

合理的区段数目，要保证采区内工作面的正常接替，区段数目多一些是好的，但区段数目增多将导致阶段斜长大，又会遇到上山提升运输方面的困难，根据这一矛盾确定合理的区段数目。

有利于采区的正常接替，为保证矿井均衡生产，一个采区开始减产，另一个新采区即应投入生产，所以一个采区的服务年限应大于一个采区的开拓准备时间。

由此看斜长大，对采区接替有利。

要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量，井型越大，开采水平的工程量就越大，设施更复杂，投资越多，水平服务年限应该越长。

经济有利的水平垂高，可以通过经济比较的方法，选择有利的水平垂高。

4.试述采用方案比较法确定矿井开采设计方案时，一般应比较的主要项目和内容以及方案比较法的步骤？在进行工程设计时，根据已知条件列出在技术上可行的若干个方案，然后进行具体的技术分析和经济比较，从中选出相对最优的一种方案，这种设计方法称为方案比较法。

在方案的技术经济比较中，经济的合理性是以技术上的可靠性、先进性为前提，必须正确处理技术和经济的关系，使选出的方案在技术上是可靠与先进、在经济上合理的。

方案比较法的使用步骤一般为：（1）首先明确设计的内容、性质、要求，以及设计要达到的目标等。

（2）熟悉和掌握设计任务书或设计中所要解决的总体或局部课题的内部及外部条件，对矿井设计来说主要是矿床的地质地形条件、交通情况，与相邻矿井的关系，与其他企业的关系等。

（3）根据内部及外部条件、设计任务的内容和目标，提出可行的方案。

（4）对提出的可行方案时进行技术和经济分析，从中选取2 ~ 3个较优方案。

（5）对选出的较优方案进行详细的技术和经济计算与比较，全面研究技术和经济的合理性，明确各方案在技术上和经济上的差异，全面衡量各方案的利弊。

在技术上可行的数个方案中，经济指标是决定取舍的主要依据。

从各方案中选出相对最优的方案作为设计方案。

（6）按设计任务的要求，对方案做出详细的文字说明（包括各项参数），并绘制出必需的图纸。

三、绘图说明题（共4小题，46分）1.绘图说明适宜的沿空掘巷的巷道位置及掘进时机？（12分）按具体的巷道位置，沿空掘巷有完全沿空掘巷和留窄小煤柱沿空掘巷两种，如下图（a）(b)分别所示。

沿空巷道位置的确定主要考虑便于掘进施工等因素。

当沿空掘巷遭受采空区矸石窜入的影响比较严重、掘进施工困难时，可采用留2~3m窄小煤柱的布置方法。

一般情况下以完全掘进沿空掘巷为好。

沿空巷道必须在采空区顶板岩石活动稳定后开始掘进，否则受移动支撑压力的剧烈影响，巷道掘进时就需维修，甚至难以维护。

因此，掌握好掘进滞后于回采的间隔是十分重要的。

一般情况下，这一间隔不小于3个月，通常4~6个月，个别情况下要求8~10个月，坚硬顶板比软顶版需要的间隔时间长一些。

2.绘图说明采区下部卧式底板绕道车场形式及其适用条件?（10分）根据轨道上山起坡点距离不同选择底板绕道形式，距离较近时可选择卧式或斜式，卧式底板绕道如右图所示：卧式底板绕道3.厚煤层分层开采时区段分层平巷的布置方式有哪些？绘图说明内错式布置方式及其适用条件？（10分）布置方式主要有倾斜式布置、水平式布置和垂直式布置。

倾斜式布置。

分内错式布和外错式布置，内错式布置就是将下分层平巷置于上分层平巷内侧，即处于上分层采空区下方，形成正梯形的区段煤柱，各个分层平巷内错半个至一个巷道宽度，如下图所示，这时，下分层巷道处于上分层顶板跨落后形成的应力降低区内，比较容易维护，并且沿假定掘进方向容易掌握。

4.绘图说明单一倾斜长壁采煤法仰斜开采巷道布置，并标出巷道名称及其主要生产系统？（14分）1—运输大巷2—回风大巷3—工作面4—运输斜巷5—回风斜巷6—带区煤仓。