采煤专业复习题库及答案

采煤专业题库

一、填空题

1 采煤工作面顶板控制方法有（垮落法）、（充填法）、（缓慢下沉法）、（煤柱支撑法）四种。

2 煤岩层的产状要素有（走向）（倾向）（倾角）。

3 采煤工作面必须保持（2）个畅通的安全出口，一个通到（回风道），另一个通到（进风道）。

4 采煤工作面回采结束后必须在（45）天内进行永久性封闭。

5 采煤工作面瓦斯积聚经常发生的地点：（工作面上隅角）、（采空区）、（采煤机械附近）、（地质构造复杂地带）。

6 采煤工作面严禁使用（单体液压支柱）推移运输机。

7 炮眼深度超过25米，封泥长度不得小于（1）m。

8 通电后装药炮眼不响时，爆破工将母线从发爆器上摘下，扭接成短路，使用延期电雷管，至少等（15 ）分钟，才能沿线检查。

9 严禁在一个采煤工作面使用（2）台发爆器同时放炮。

10 采煤方法分壁式体系和（柱式体系）两大类型。

11 两次周期来压之间的间隔时间称为（来压周期）。

12 煤层与水平面相交的方向线叫（走向线）。

13 基本顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现叫（初次来压）。

14 支护时，严禁使用（失效）和（损坏）柱、梁、鞋。

15 回柱放顶时，必须每（2--3）人一组， 一人（回柱放顶），一人观察顶板及支架周围情况，严禁个人独自作业。

16 平巷自切顶线向外超前支护的距离不得小于（20）米，支柱必须穿铁鞋。

17 煤矿井下爆破，须按矿并（瓦斯等级）选用相应的煤矿许用炸药和雷管。

18 采煤工作面的伞檐不得超过作业规程的规定，不得任意丢失（顶煤和底煤）。工作面的（浮煤）应清理干净。支架、输送机和充填垛都应保持（直线）。

19 采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得低于（20%），二氧化碳浓度不得超过（05%）。

20 作业规程“十个环节“（编制）、（审批）、（干部学习）、（工人学习）、（考试）、（补考）、（成绩登记）、（现场实施）、（定期复查）、（修改补充）。

21 我矿井的开拓方式为（立井开拓）。

22 倾斜长壁采煤法中，采煤工作面沿煤层倾斜方向自下而上推进的开采叫做（仰斜开采）。

23 我矿采煤工作面采用（走向长壁后退式炮采放顶煤一次采全高）的采煤方法。

24 我矿工作面采煤工艺流程：打眼→注水→打眼→放炮→移站后排（老塘）柱→移架采煤→移站前排（煤墙）柱→放顶煤→移溜子→清底煤→交接班→检修。

25 采煤工作面炮眼布置方式 （三角眼布置） ；爆破方法 （ 串联放炮 ）、（正向起爆 ）。

26 采煤工作面落煤方式（ 放炮 ）与（手稿 ）落煤相结合。

27 采煤工作面采用 （ZH1600/16/24Z ）型整体顶梁组合 悬移液压支架；架中心距（ 1000mm±20mm ）,最大架长 （4000）mm，最小架长（ 2600）mm，放顶步距 （700）mm

28 采煤工作面采空区采用 （全部垮落法）处理。

29 工作面放炮时，严格执行“ 一炮三检 ”和“ 三人连锁 ”制度。

30 回采工作面应采用（一次装药，一次起爆），也可采用分组装药，但一组装药必须（一次起爆）。

31 移架时，其（前方）和（下方）不得有其它人员工作，移动（端头）支架、（过渡）支架时，必须在其它人员（撤到安全地方后）之后方可操作。

32 支架最大支撑高度不得（大于）支架（最大）使用高度，最小支撑力高度不得（小于）支架的（最小）使用高度

33 工作面支柱要打成直线，其偏差不超过 （±100mm ） ；液压支架成直线（超前架成一条线)，偏差不超过（±50mm） 。

34 集团公司《顶板管理实施细则》规定：采煤工作面倾角大于 （25 度）时，必须有齐全的挡滚矸设施。

35 煤矿生产的三大规程是 《煤矿安全规程》 、《操作规程》 、《作业规程》。

36 煤矿安全生产方针是：（安全第一） 、预防为主、综合治理。

37 矿井五大灾害：水、（火）、瓦斯、（顶板）、粉尘。

38 在煤矿生产中救命三条线：（风管）、水管 、电话线。

39 常见断层的种类有：（正断层）、逆断层、平移断层。

40 “三违”是指：（违章指挥）、违章作业、违反劳动纪律。

41 现场管理的“三不生产”是：（不安全不生产）、隐患不消除不生产、防范措施不落实不生产。

42 生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，当采掘工作面超过（30℃），必须停止作业。

43 炮眼深度小于06m，不得装药、爆破；特殊情况下，如挖底、刷帮、挑顶确需浅眼爆破时，必须制定安全措施，炮眼深度可以小于06m，但必须封满炮泥。在放炮地点附近30 米以内，有矿车、未清除的煤矸或其它物体阻塞巷道断面达（1/3）以上时，都不准装药、放炮。

44 炮采工作面应采取（湿式）打眼，使用（水炮泥）。

45 采掘工作面的进风流中，氧气浓度应不低于 20 %，二氧化碳浓度不超过（05%）。

46 采煤工作面刮板运输机必须安设能发出停止和启动信号的装置，发出信号点的间距不得超过（15）米。

47 工作面倾角大于（25°）时，必须有防止煤（矸）窜出刮板输送机伤人的措施。

48 《煤矿安全规程》规定，采掘工作面风流中瓦斯浓度达到1％ 时，必须停止用 电钻打眼，放炮地点附近（20）米 以内风流中瓦斯浓度达到（1％）时，严禁爆破。

49、煤矿特种作业操作资格证的有效期为（6）年，每两年

复审一次。

50、从工作面装面回采开始到老顶第一次大规模来压，这段时间叫工作面（初次放顶期间）。

51、位于煤层或伪顶上面，有一定强度，并随回柱放顶而冒落的岩层称为（直接顶）。

52、炮采工作面，平行与煤壁的一排支架内两棵相邻支柱之间的距离为（柱距）。

53、炮采工作面，垂直于煤壁的一架支架内两棵相邻支柱之间的距离叫（排距）。

54、从煤壁到采空区顶梁末端的距离为（控顶距）。

55、当工作面推进一次或两次之后，工作空间达到所允许的最大宽度控顶距为（最大控顶距）。

56、为进行采煤工作所必须的最小工作空间的宽度为（最小控顶距）。

57、最大控顶距与最小控顶距之差为（放顶步距）。

68、煤层按构造分类有简单构造、（中等构造）、复杂构造和极复杂构造构造。

59、采煤工作面通风方式主要有（U型通风系统）、（Z型通风系统）、（Y型通风系统）、（双工作面）通风系统。

60、“三同时”是指安全设施与主体工程同时设计、同时施工、（同时投入生产和使用）。

二、 选择题

1 采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到（ B ）时，必须停止用电钻打眼；达到15％时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。

A15％ B10％ C12％

2 瓦斯爆炸的浓度为（ A ）

A5-16% B5-20% C 3-18%

3 放炮地点附近（ C ）以内风流中的瓦斯浓度达到1%时严禁放炮A、10m　 B、15m C、20m

4 国有煤矿采煤、掘进、通风、维修、井下机电和运输作业，一律由（A）带班进行。

5 A．区队负责人B．区队技术员C．区队安全员

6 工作面出现异常气味，如煤油味，汽油味，松节油或焦油味，表明风流上方存在（ C ）

A、瓦斯突出B、顶板冒落　C、煤炭自燃

7 炮眼深度小于（ C ）时，不得装药放炮

A、08mB、07m　C、06m

8 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中二氧化碳浓度超过( B )时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理

A 075% B 10% C、15%

9 煤矿井下常见的地质构造有断层、（ A ）节理。

A、褶曲 B、陷落柱　 C、裂隙

10 瓦斯爆炸的引火温度为（ A ）℃。

A、650—750 B、＞800　 C、＞1000

11 矿井火灾的三要素是指（ A ）。

A 、可燃物、引火源、充足的氧气；

B、引火源、爆炸物、氮气；

C、汽油、火源和空气。

11采煤工作面底板松软时，支柱要穿铁鞋，钻底量应≤（ C ）mm。

A 50 B80 C100

12 矿井相对瓦斯涌出量是指矿井 （ B ）。

A．在正常生产情况下月平均产煤一吨的瓦斯涌出量。

B．在单位时内涌出瓦斯的立方米数。

C．连续涌出的瓦斯量。

13一次采全高放顶煤采煤法一般适应（　A ）厚的煤层。

A、5-12m　B、8-15m　C、20m、

14．厚度为13-35米的煤层称（ B ）。

A、薄煤层　B、中厚煤层C、厚煤层

15．上盘相对下降，下盘相对上升的断层叫（ A ）。

A、正断层 B、逆断层C、平移断层　

16．“一通三防”指的是通风、防治瓦斯、（ B ）和防尘。

A、防水　 B、防灭火C、防顶板事故

17、倾角为30度煤层叫（ B ）。

A、急倾斜煤层 B、倾斜煤层 C、近水平煤层

18、下列不属于三下一上采煤的是（C）

A、建筑物下 B、铁路下 C、承压水体下

19、由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程叫（C ）

A、煤层开拓 B、水平开拓 C、井田开拓

20、当采区上山采用皮带运输，大巷采用轨道运输时，在采区下部车场必须设置的硐室是（B） 。

A 采区绞车房 B 采区煤仓 C 采区变电所

21、基本顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现叫（ B ）

A、矿山压力 B、初次来压 C、周期来压

22、老顶周期垮落前的工作面压力显现加剧的现象叫（ A）。

（A） 周期来压 ( B ) 初次来压 ( C ) 冲击地压

23、煤矿的（A）应当组织制定并实施本单位的生产安全事故应急救援预案。

A主要负责人 B安全管理人员 C从业人员

24、位于煤层之上随采随落的极落岩层称为（ C ）。

（A）直接顶 ( B ) 基本顶 ( C ) 伪顶

25、工作面支架的作用（ A ）。

（A）可以延伸顶板岩层的变形和移动

( B ) 可以加剧顶板岩层的变形和移动

( C ) 完全可以控制顶板岩层的变形和移动

26、倾斜长壁采煤法适用于煤层倾角是（ A ）。

（A）12度以下 ( B ) 25度以下 ( C ) 45度以上

27、位于直接顶或煤层之上的其厚度大而岩性坚硬且难于垮落的岩层，一般要强制放顶，通常由砂岩，砾岩和石灰岩组成的称为（ A ）。

（A）基本顶 ( B ) 伪顶 ( C ) 直接顶

28、反映顶板的稳定程度的物理量是（B ）

A 顶板下沉速度 B 顶板下沉量 C 支架荷载

29、下列不属于刮板输送机作用的是（ C ）

A 运煤 B 采煤机的导轨 C 推动设备

30、对于顶底板坚硬完整，周期来压明显的煤层，适合使用的支架是（ A ）

A 支撑式支架 B 掩护式支架 C 支撑掩护式支架

31、对于事故的预防与控制，安全技术对策着重解决物的不安全状态问题，安全教育对策和（C）对策则主要着眼于人的不安全行为问题。

A安全技术 B安全原理 C安全管理

32、煤矿发生重大生产安全事故时，单位的主要负责人应当立即（A）。

A组织抢救 B发布消息 C离开现场

33、采煤工作面工程质量标准化中的“两畅通”是指（B）

A　工作面要畅通　B上下出口要畅通　C　工作面上下平巷要畅通　

34、用手镐敲击顶板，如果听到的“空空”、沙哑声音，说明了（B）　

A　顶板已经断裂B　顶板产生了离层C　顶板中有大量裂隙　

35、我国矿山最常用的工业炸药是( A)

A硝铵炸药 B水胶炸药 C硝化甘油炸药 D乳化炸药

36、石门属于（B）巷道

A 倾斜 B 水平 C 垂直

37、如果采煤工作面沿走向方向推进，这种采煤法为（A）长壁采煤法

A 走向 B 倾斜

38、直接顶是采煤工作面（B）的对象

A 开采 B 支护 C 维护

39、采区开采前必须编制（A）

A 采区设计 B 作业规程 C 安全专篇

40、三量是指（A）

A开拓、准备、回采煤量 B 采煤、掘进 通风煤量 C 采煤、掘进、运输煤量

41、在循环作业图上作一条水平线，能够表明（B）

A 同一时间不同工序在工作面的不同位置 B 同一地点不同工序在时间上的间隔

42、放顶煤技术主要是在厚煤层的某一底部位置布置采煤工作面，并利用（A）及其它措施将顶煤一起放落得采煤方法。

A 顶板压力 B 支架 C 爆破

43、采空区顶板处理最常用的方式是（B）

A 缓慢下沉法 B 全部跨落法 C 充填法

44、提高支柱的初撑力可以（A）

A减少直接顶的下沉量 B 改善支柱的受力状况 C 降低顶板的矿山压力

45、初次来压前工作面处于（B）

A 增压区 B 减压区 C 稳压区

46、煤层倾角对（A）

A工作面矿山压力显现的影响大 B 工作面矿山压力显现的影响不大 C 没有直接关系

47、采掘工作面出现突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告（A），发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员

A 矿调度室 B 矿长 C 安全科 D 总工程师

48、《规程》规定：采掘工作面工作面或其他地点发现有突水预兆时，必须（C），采取措施。

A 进行处理 B 进行检查 C 停止作业

49、局部冒顶事故的特点，一是范围小，每次伤亡人数不多（ A ）人，二是事故发生地点大多是在有人工作部位。

A、1-2人 B、2-3 C、3-4

50、新工人入矿前，必须经过（C），不适于从事矿山作业的，不得录用。

A文化测试 B政治审查 C健康检查

51、采掘工作面电动机附近（A ）米范围内，瓦斯浓度达到15%时，必须停止运转、切断电源、撤出人员、采取措施进行处理。

A：20 B：10 C：15

52、《煤矿安全规定》规定,采掘工作面应实行（B ）通风。

A：串联 B：分区 C：扩散

53、煤矿有（A），负责煤矿有关证照颁发的部门应当责令该煤矿立即停止生产，提请县级以上地方人民政府予以关闭，并可以向上一级地方人民政府报告。

A以往关闭之后又擅自恢复生产的

B高瓦斯矿井没有按规定建立瓦斯抽放系统，监测监控设施不完善、运转不正常的

C未设置安全生产机构或者配备安全生产人员的

54、煤矿许用炸药的安全等级越高，其安全性（A ）。

A：越高 B：越低 C：不变

55、每个矿井至少有（B）个以上能行人的安全出口，出口之间的直线水平距离必须符合矿山安全规程和行业技术规范。

A一 B二 C三

56、当支架被压跨，巷道全部被岩石充填时，可用（B ）方法。

A：护顶支护法 B：撞楔法C：木垛法

57、“安全第一”就是要始终把安全放在首要位置，优先考虑从业人员和其他人员的安全，实行（B）的原则。

A生产优先 B安全优先 C管生产必须管安全

58、作为防止事故发生和减少事故损失的安全技术，（A）是发现系统故障和异常的重要手段。

A安全监控系统 B安全警示系统 C安全管理系统

59、 下面不属于煤层产状要素的是（B　）。

A：走向线　 B：倾向　 C：倾角　

60、巷道支承压力是由于（A）。

A;开掘巷道后自然形成的　B:支护引起的　C:岩体内固有的

61、在开采技术因素中对采区巷道变形与破坏影响最大的是（A）。

A:采煤工作面受采动影响状况B:支护方式C:支架间距

62、采煤工作面过旧巷时，如果工作面与旧巷平行，应事先调整好工作面推进方向，使其与旧巷（C）。

A:垂直B:平行C:斜交

63、直接顶是采煤工作面（B）的对象。

A：回采B：支护C：加固

64、巷道交叉点（A），通常认为顶板压力越大。

A：越多B：越小C：越少

65、采煤工作面支架的（B）应能保证直接顶与老顶之间不离层。

A：工作阻力　B：初撑力C：支承力

66、煤层顶板悬露时间越长，煤层顶板压力（B）。

A：不变B:越大C：越小

三、 判断题

1 在有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面，应采用秒延期爆破。（ × ）

2、无论采用何种起爆方式,起爆药卷都应装在装药柱的一端,不得将起爆药卷夹在两药卷之间。（∨ ）

3 倾角为30度煤层叫倾斜煤层。（√）

4 建筑物下不属于三下采煤的一种。（X）

5 采煤工作面留有伞檐时不准装药、放炮。 （√）。

6 位于煤层之上随采随落的极落岩层称为基本顶 （X）

7 采煤工作面工程质量标准化中的“两畅通”是指上、下出口畅通。 （√）

8炮眼深度为06m-10 m时，封泥长度应为05m。 （X）

9单体支柱初撑力是指支柱刚架设时对顶板的主动撑力。 （ √ ）

10“挂红”通常是透老空水的预兆。 （ √ ）

11工作面上下出口的两巷，超前支护使用的支柱，铰接梁或长钢梁，距煤壁10m范围内打双排支柱。 （X）

12、厚度是12米的煤层是中厚煤层。 （ ×）

13、倾角为20度的煤层是缓倾斜煤层。 （√ ）

14、为采区服务的巷道叫回采巷道。 （× ）

15、沿煤层倾斜方向，按一定的标高将井田划分成的若干长条部分叫采区。 （× ）

16、采煤方法就是首先形成采煤系统，然后选择采煤工艺并按一定的工艺工序生产。 （√ ）

17、工作面顶板破碎时应采用支撑掩护式支架。 （√ ）

18、支撑式支架的特点是通风断面大，支撑力大。 （√ ）

19、炮采和综采的区别在于落煤、装煤、运煤方式的不同。 （ √）

20、正规循环作业就是在按定员、定额、定时、定质量、定安全的要求下完成一个循环的全部工序的作业。 （√ ）

21、循环作业图的横坐标表示工作面长度，纵坐标表示时间。 （ ×）

22、底鼓及煤壁片帮是矿压显现的一种现象。 （ √）

23、井下煤仓的作用就是为了存储煤炭。 （× ）

24、倾斜长壁采煤法采煤工作面倾斜方向布置走向方向推进。 （× ）

25、对于非常稳定的直接顶，难以垮落，有时要使用强制放顶。 （ √）

26、煤层注水后会降低煤的强度。 （√ ）

27、煤层开采后，受采动影响而引起的作用在采煤工作面周围及其支架上的力叫矿山压力。 （ √）

28、顶板的下沉量只和顶板的悬露时间长短有关，与悬露跨度无关。 （×）

29、工作面推进速度越快，顶板的相对下沉量就越小。 （√ ）

30、当采空区顶板过于坚硬时不可使用强制放顶。 （× ）

31、使用缓慢下沉法有利于防止地表塌陷。 （× ）

32、初次放顶必须制定专门措施，经矿长审批，由生产副矿长主持制定实施措施。 （×）

33、作业规程由技术员编写，由工人执行实施，与领导干部无关。 （×）　

34、在有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面，应采用秒延期爆破。 （×）

35、开工前，班组长必须对工作面安全情况进行全面检查，确认无危险后，方准人员进入工作面。 （√）

36、采煤工作面初次放顶及收尾时，必须制定安全措施。（√）

37、在同一采煤工作面，可以使用不同类型或不同性能的支柱。 （×）

38、为液压支架提供动力的乳化泵，其额定压力一般为315bar。 （×）

39、为保证支架的支护强度，一般来说，安全阀的开启压力应小于泵站的额定压力。 （×）

40、生产能力为90万吨/年的矿井属于大型矿井。（×）

41、走向长壁采煤法中采场煤壁是沿走向布置的（×）

42、我矿采煤工作面推进采用的是后退式（√）

43、倾斜长壁工作面，当工作面顶板淋水较大时，宜采用仰斜推进（√）

44、倾斜长壁工作面，当工作面瓦斯涌出量较大时，宜采用俯斜推进（√）

45、单体液压支柱是性能良好的支护材料（√）

46、在有安全措施的情况下，可以用刮板输送机运送物料（√）

47、煤矿企业必须按有关规定设置安全生产机构或者配备安全生产人员。（√）

48、对井下所有煤层都可以注水来防尘（×）

49、采区是一个独立的生产系统（√）

50、采煤工作面支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层（√）

51、护巷煤柱越小，巷道所承受的压力越小（×）

52、回撤单体支柱，当顶板来压或遇到其它危险情况时，要立即停止回撤。（√）

53、采煤工作面单体支护类型有临时支护、切顶支护、加强支护、基本支护四种。（√）

54、安全口的高度不小于18m，其它不小于16m。（√）

55、新支柱或长期未使用的支柱，在操作前应升降几次，以排除缸内空气，否则支柱初撑后会缓慢下沉。（√）

56、初撑力过低，容易造成直接顶离层，使岩层变形而造成局部冒顶。（√）

57、《煤矿安全规程》规定：安全出口与巷道连接处加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于20米。（√）

58、《煤矿安全规程》规定：采煤工作面所有支架必须架设牢固，并有防倒柱措施。（√）

59、放煤步距是指在采煤工作面推进的方向上，两次放顶煤之间推进的距离。（√）

60、工作面初装、初次放顶、收尾、回撤、过地质构造带、过老巷必须有专项措施。（√）

61、一个采区同一煤层内可以布置2个采煤工作面和5个掘进工作面。（×）

四、 简答题

1、矿井透水的预兆有哪些？

答：矿井透水前主要有以下几种预兆：顶板挂水，挂汗、空气变冷、出现雾气、淋水、顶板来压、底板臌起、渗水和水有异臭味等。

2、回采工作面上隅角发生瓦斯积聚时可采取那些方法处理？

答：处理回采工作面上隅角积聚的瓦斯的方法有下面几种：

①在工作面上隅角附近设置木板隔墙或挂帆布风障，迫使一部分风流流经工作面上隅角，将积聚的瓦斯冲淡排出。

②在工作面上隅角至回风道一段距离内设置移动式引射器，抽派上隅角积存的瓦斯。

③加大工作面风风量或利用局部通风机和风筒加大工作面上隅角风量，冲淡上隅角积存的瓦斯

3、瓦斯爆炸的三要素是哪些？

答：（一）瓦斯浓度在5%~16%；(二)引火温度为650~750℃；（三）有足够的氧气，空气中的含氧量在12%以上。

4、什么叫初次来压？

工作面初次放顶后，若垮落的直接顶不能充满采空区，随工作面推进，悬空的老顶面积不断增大，当其自重超过老顶强度极限时，老顶将第一次发生折断而垮落，工作面即出现来压，这一来压即是工作面初次来压。

5、什么叫周期来压？

工作面初次来压后，随工作面推进，老顶悬臂越来越大，当其超过老顶的强度极限时，会开始折断垮落。这种随工作面推进，老顶悬臂周期性折断出现的压力变化叫作周期来压。

6、什么叫回采工艺？有哪几种？

破、装、运、支护和采空区处理五大工序的生产流程称为回采工艺，有炮采工艺、普采工艺、综采工艺和水采工艺、露天采煤工艺。

7、放顶煤采煤法主要优点有哪些？

（1）单产高

（2）效率高

（3）成本低

（4）巷道掘进量少

（5）减少搬家倒面次数

（6）对煤层厚度变化及地质构造的适应性强。

5521 井工开采引起的岩层破坏力学特征

当在煤、岩体内开掘巷道或进行开采时，破坏了原来的应力平衡状态，使巷道或采场的周围岩体的应力重新分布。在应力重新分布过程中，引起巷道和回采工作面周围煤岩体内形成一个与原岩应力场截然不同的新的应力场，其形成过程就是煤、岩体中应力重新分布的过程。

开采煤层前，原岩应力线相互平行，没有变形;开采后，形成地下采空区，岩体应力重新分布，压力线变形，压力大的地方压力线变密，形成支撑压力带，压力线变稀的地方形成无压带。原岩应力与煤层开采后压力线分布对比如示意图5-27所示。

图5-27 原岩应力与地下开采后压力线分布对比示意图

地下煤层采出形成采场空间后，首先引起围岩原始应力的变化，原始应力的变化引起附加应力。当附加应力大于原始应力时，围岩中形成高应力集中区，集中应力超出其强度极限后，岩层发生变形，产生位移、开裂直至垮落。

5522 井工开采引起覆岩破坏规律

采动覆岩的破坏具有一定的范围和形态。经大量现场实测研究结果表明，在水平及缓倾斜煤层(0°～35°)开采条件下，覆岩垮落带、裂缝带范围的最终形态类似于马鞍形;在中倾斜煤层(36°～54°)开采条件下，覆岩垮落带、裂缝带范围的最终形态呈上大下小的抛物线形态;在急倾斜煤层(55°～90°)开采条件下，覆岩破坏最终形态呈拱形形态。

覆岩破坏的最大高度主要取决于采出煤层厚度、煤层倾角及岩性。在采用全部垮落法管理顶板开采缓倾斜及中倾斜煤层条件下，覆岩垮落带及裂缝带最大高度可用下式表示(充分采动条件下):

煤矿露天井工联合开采理论与实践

式中:H垮——垮落带最大高度;H裂——裂隙带最大高度;M——累计采厚，(m);a、b、c、d——与覆岩性质有关的系数。

一般按离采空区的垂直距离划分开采影响范围，形象地将被采煤层上覆直到地表的岩土层分为上、中、下三段，即地表覆岩、内部及顶板。对于上段的移动变形与破坏研究历来是矿山测量学科开采沉陷界的主要研究范畴，对下段的冒落、来压及稳定性研究，则是采矿学科矿山压力界的研究范畴。对于中段，由于条件复杂，研究手段缺乏，一直缺乏较深入、较系统的研究，而事实恰恰是:中段是上、下两段移动变形与破坏的关键所在，是“下段的力量来源，上段的幕后主宰”。开采沉陷主要受地层结构及覆岩物理性质的影响，而其中的制约因素是上覆后硬岩层的空间位置与几何力学特性，因此对“中段”的研究，首先应放在上覆层硬岩受采动影响的应力应变规律这个核心问题上。

5523 露天井工联合开采条件下边坡岩体变形机制

依据采区的空间对应关系，两种采动影响域中的一部分相互重叠，致使采动效应相互作用和相互叠加，表现为一种采动效应对另一个平衡体系的干扰或破坏作用，使得两种开挖体系之间相互诱发或相互扰动，从而组成一个复合动态变化系统。在该系统内的岩体应力状态与变化过程完全不同于单一露天开采条件下的边坡岩体变形问题。

地下煤、岩体未采动以前，由于自重作用在其内部引起的应力，通常称为原岩应力，这种应力在地下处于相对平衡状态。露天矿开挖破坏了原地质体的应力平衡状态，导致应力的重新分布，当边坡轮廓形成后，形成了新的应力分布场，边坡体处于稳定状态。假定原岩应力状态为{σ0}，由露天开采引起的应力变化为{ΔσL}，当岩体达到稳定后，应力场变为{σ1}={σ0}+{ΔσL}。当转入地下开采后，由于地下开采所引起的应力变化为{ΔσD}，则在两者共同作用下，两采动影响域内边坡岩体的应力场变为{σ2}={σ1}+{ΔσD}。由于采矿过程是一个动态过程，边坡岩体不断受到扰动，其应力平衡系统不断地受到破坏，同时进行自组织调整，因此实际上{ΔσL}和{ΔσD}都是变化的，从而形成一个复合动态叠加体系。

由于两种采动效应的相互作用和叠加，影响域内不同空间单元同时受到两种采动效应的影响，其合成矢量的大小和方向在不同空间位置上是不一致的，一般情况下合成矢量更多的表现出“强势采动效应”的属性。设边坡岩体因受露天开采效应引起的位移矢量为ui，由地下采动引起的位移矢量为wi，两者叠加后的位移矢量为vi(见图5-28)。边坡体内位移矢量具有如下特点:从井采区下山方向岩移边界线GD至上山方向岩移边界线EB，124ui和wi之间的夹角逐渐增大，经过走向主断面FC后，在某一位置上两矢量之间的夹角将大于90°，此时两矢量合成后开始相互抵消一部分，且随着其夹角的增大，相互抵消越多，合成矢量逐渐变小。两种采动影响域内岩体下沉具有如下规律:从EB至FC间区域，下沉值呈递增规律，其变形结果使边坡角减小，有利于边坡稳定，EC至GD间区域下沉值呈递减规律，变形结果使得该区域坡角增大，不利于边坡稳定。在地下采区下山方向的最大拉裂缝，极易构成滑坡体的后缘，同时沿着地下采区倾向边界线附近的拉裂缝，构成滑体的侧边缘，使得滑体与滑床分离，减少侧阻力，特别是地下采区沿走向长度不大时可能构成滑坡内因，导致滑坡。

另外，两种采动效应的影响随着单元体的空间位置改变而改变，随着深度的增加，露天采动影响逐渐减弱直至消失，岩体变形将表现为地下采动特性。因此对于边坡稳定而言，露天矿坑越浅，地下采区位置越深越有利于边坡稳定。

图5-28 井采影响下边坡岩体变形机制示意图

5524 地表移动特征

随着回采工作面的向前推进，新采动的岩层开始移动，当采空区范围很大，采空区埋深小于上覆岩层的影响厚度时，亦即小于冒落带、裂隙带、弯曲带和弹性变形带厚度之和时，岩层移动发展到地表，引起地表移动，在地表形成一个范围较大的洼地(图5-29)。[42]典型的地下开采主断面内地表移动和变形分布规律如图5-30所示。

图5-29 主断面上地表各点移动示意图

图5-30 地下开采主断面内地表移动和变形分布规律

5525 井采影响下边坡岩体强度的变化

当采空区面积扩大到一定范围时，岩层移动波及地表，使地表产生移动和变形。走向主断面上的地表各点移动，可以分为垂直移动和水平移动两个分量，其中垂直移动分量表征的是下沉，而水平移动的分量表征的是水平移动。这些移动也伴生大量的节理、裂隙产生和岩体一定程度的破碎，从而大大降低采空区上覆岩土体的力学强度。另外，在采动过程和采动后，地表和地下水系径流改变、调整和破坏，从而对边坡的稳定产生不利的影响。另外开采沉陷所形成的沉陷带和拉张裂缝，容易导致雨季降水大量入渗。大量的事实已经证明，水的物理、化学及力学作用是导致岩土体失稳的一个极为重要的不可忽略的因素。水的作用可降低岩土体的强度指标，尤其可以使断层介质或弱层的强度大幅度降低，使之更易破坏;水的作用还可使岩土体介质的弹性模量降低，使断层及弱层储存弹性势能的能力降低;另外，水在结构面中的流动、存储的结果还将产生浮托力，使水在结构面上的压力作用下，结构面有效正压力减小，同时也导致了阻尼力的减小。比如，由于下沉的不均匀性，地下采区下山方向的最大拉裂缝，很容易构成滑坡体的后缘，如再遇有大气降雨等因素的诱发作用，将有可能导致滑坡。

5526 井采影响下边坡变形破坏一般规律

① 边坡表面出现围绕井采采空区的环状裂缝，下部发生局部底鼓，边坡轮廓变化很大，沉陷严重，但并不一定构成闭合贯通滑面而引起整体滑坡。

② 如果井采工作面距矿坑的保安煤柱过短，裂缝及沉陷位置将会出现在边坡坡角处(即滑坡体的被动段)，边坡抗滑力减小，对边坡的稳定性影响最大;

如果井采工作面距矿坑的保安煤柱足够长，裂缝及沉陷位置将会出现在边坡中部或后部，边坡的下滑力可能减小，虽然边坡轮廓外貌变化较大，但对整体边坡的稳定性影响不大。

可以根据有关三下采煤煤柱留设标准、采煤沉陷有关试验数据、理论计算公式及边坡稳定性计算理论与方法，通过分析计算边坡稳定性来确定合理的保安煤柱长度。

③ 井采对边坡的影响主要表现在两方面:一是井采沉陷导致其上覆岩土体、边坡发生裂缝、沉陷与变形，一旦遇到暴雨，则降雨与地表水、地下水可能通过裂缝渗入边坡体内，大大降低岩体强度;二是井采沉陷改变岩土体原有的完整性，可导致边坡岩土体强度降低，目前可以采用抗剪强度指标折减的方法及数值模拟方法。

由上可知:由于北帮下部矿井的开采，导致北帮局部边坡产生向井采采空区中心的移动和变形，随着井采工作面向前推进，变形将会随之进一步扩展，并在地表形成多条动态弧形裂缝。当边坡体岩体强度足够克服井采岩移造成的附加应力时，地表移动最终将达到一相对稳定状态，这时仅会在地表形成一系列动态的开采沉陷盆地，对边坡稳定性不会造成影响;反之，随着井工开采的推进，边坡岩体受到一定程度的扰动，加之北端边坡岩体节理、裂隙发育，将会导致边坡岩体更易破碎，这样就会大大的降低边坡岩土体强度，当边坡的岩体强度不足以克服井采岩移造成的附加应力时，将会促使滑坡的发生。

根据顶板的性质和煤层的厚度等条件，处理采空区的办法(也就是顶板管理方法)基本上有下面四种：

垮落法也叫陷落法，就是随着工作面向前推进，把工作面靠近采空区的支架撤出，让直接顶自行垮落或者强制垮落，也就是我们常说的回柱放顶。垮落下来的岩块充填了采空区，减小了工作面顶板压力。工作面沿推进方向一次放顶的宽度叫放顶步距；放顶前工作面沿推进方向的最大宽度叫最大控顶距；放顶后沿推进方向的宽度叫最小控顶距。我国大多数煤矿的回采工作面采用了垮落法。

充填法：由地面或井下把充填材料(砂子、碎矸石等)送到工作面，充填采空区支撑顶板，不让它垮落。把采空区全部填满的叫全部充填法(大多数用水力充填)，多用于开采厚煤层或“三下采煤”，局部充填采空区叫局部充填法，一般是垒砌矸石带，支撑采空区顶板，适用于开采顶板坚硬的薄煤层。

煤柱支撑法：工作面推进一定距离后，在采空区内留下适当宽度的煤柱来支撑顶板。这种方法适用于顶板岩石特别坚硬、人工强制放顶也很难垮落的顶板条件。不过这种方法很少用，因为一方面煤炭回收率低；另方面开采近距离煤层群时，当下部煤层的工作面通过上部煤层留下的煤柱时会产生集中压力，给工作面顶板管理造成极大困难。

缓慢下沉法：有一种顶板岩层韧性较大，回柱后顶板岩层不垮落，而能弯曲下沉，直到与底板自然合拢。这种方法适用于薄煤层工作面。

煤过程 无论露天开采还是地下开采，都须首先进行地质勘探，查明含煤地层的分布范围、可采层数、层厚、倾角、储量，以及地质构造、自燃倾向、水、瓦斯等赋存状况和开采条件，然后合理规划矿区的建设规模、矿井数目、产量和建设顺序。根据矿区总体设计和矿井设计，逐一建设后移交生产。露天开采包括剥离和采煤作业。首先剥去上覆岩层，使煤层敞露，然后开采(见露天采矿方法)。地下开采则需开凿一系列井巷（包括岩巷和煤巷），进入地下煤层，然后进行采煤（见地下采煤方法）。

采区是井下生产的基本单元，矿山开拓和采区巷道布置是井下开采的重要组成部分。采区内布置一系列巷道和若干回采工作面，建成从工作面到井下大巷的运输、通风、供电、压气、煤仓等生产系统。视煤层赋存条件，可在单一煤层中布置采区，或在几个相邻煤层中联合布置采区。为维持矿井持续生产，在回采的同时，需及时进行开拓工作和准备新采区，形成新工作面。此外，还要布置联通井下各采区的开拓井巷，形成全矿性的井下生产系统（见采区巷道布置）。

通过井下运输系统,将采出的煤和矸石运到地面,把人员、材料、装备从地面运到井下工作地点。矿井通风系统不断供给井下新鲜空气,利用各种通风结构设施,迫使风流到达井下每个作业点，供井下人员呼吸、降温及稀释瓦斯等有害气体；乏风通过回风井巷排出地面（见矿井通风、矿内空气、矿井热害）。井下各工作地点所需的电力、压气动力、防尘等安全措施及用水，分别以专用管线，从地面变电站、压风机房以及贮水池输送到井下去（见矿山动力供应、矿山供电系统）；井下涌水则需在井底设集中水仓、水泵房，通过排水管排到地面(见矿山排水)；充填、井下防火等特需的充填材料、泥浆须另设专用的设备和输送系统。露天开采须增设剥离、排土、堆土装备，以及相应容量的排土场；采深不大时，无需通风措施。基础理论 岩石力学 和地压控制理论一起，是指导采煤生产的重要理论基础。随着开采引起的围岩岩体中应力重新分布，使围岩、煤体和各种人工支撑物产生变形、塌落、破坏、地表发生沉降等力学现象，直接影响井下巷道和地表建筑物的稳定与作业安全。19世纪后期，已有人试图运用简单的力学定理,建立各种假说,来解释一些地压现象。20世纪30年代开始了以连续介质力学为理论基础的研究。随后，又开展了视岩体为连续介质各向异性体的研究，50年代后，开展了视岩体为非连续介质的弱面体研究、有限元法研究和极限平衡条件研究等。与此同时，相似材料模拟、光弹性模拟、数学模拟等各种研究方法和声、光、电学仪器设备等实验手段也获得了显著进展（见地压观测）。这些研究工作为更好地解决工作面支架设计、巷道维护、三下采煤以及具有冲击地压、煤、岩与瓦斯突出危险煤层的开采等各种实际问题，提供了理论基础。

系统工程学 在煤矿开采应用方面的研究也取得显著进展。首先在露天开采中应用，目前已扩展到地下开采，但都还处于初期阶段。煤炭生产是个复杂的大系统，它是由采煤、掘进、运输、提升、通风、排水、动力供应、地面生产系统等许多生产环节组成的，各环节间具有独立性，在工艺技术上、材料上、动力上、信息上又具有相关性，在整体上互相依存又互相制约。运用运筹学、电子计算机等工具,对大系统的要素、组织结构、信息交换和反馈控制等进行分析研究，达到最优设计、最优控制和最优管理的目标,保证产量或成本费用最低,技术经济指标最好（见计算机在采矿工业中的应用）。

矿山地压及其控制,系统工程在采煤中的应用,以及其他有关学科理论研究上的进展，已促使煤矿设计、生产管理更好地和现代科学技术相结合，采煤学科的内容和体系进入了大幅度更新期。术发展地下采煤 生产的发展，推动了采煤技术的进步，18世纪以来，地下采煤技术经历过两个发展阶段：

①第一个发展阶段 18世纪肇始于英国，使采煤从手工生产过渡到单一生产工序的机械化生产。首先以蒸汽为动力的提升绞车、水泵、扇风机，取代了辘轳提升、水斗戽水和自然通风。20世纪初到40年代后期，陆续出现了风镐、电钻、 凿岩机、 链板输送机、气动装岩机、电动装载机、带式输送机、自动卸载矿车等采掘设备和大功率的电动绞车、水泵、扇风机等技术装备，但采掘工作面仍以使用电钻的爆破落煤技术和凿岩机为主。中国自1875年起，相继建立了基隆、开平两个煤矿，实现了矿井提升、矿井通风、排水等几个主要辅助生产工序的机械化作业，这是中国近代采煤工业的开始。

②第二个发展阶段 采掘工作面从单一生产工序的机械化，发展为全部工序的综合机械化。20世纪40年代后期至50年代，英国、苏联分别研制出用于地下长壁工作面的联合采煤机，可同时完成落煤、装煤两道繁重工序的作业。与摩擦式或液压式单体支柱，以及稍后研制出的可弯曲输送机一起，构成了配套的普通机械化采煤设备（即普通采煤机组）。至60年代初，液压自移支架取代了单体支柱，构成了综合采煤机组，从而使工作面生产的采煤、装煤、运煤、支护、采空区处理等所有工序,实现了连续、协调一致的综合机械化。到1982年,采煤综合机械化程度：联邦德国为98％，英国为92％，苏联为67％，波兰为778％。

矿井生产的日趋集中,生产规模的日益扩大,推动了矿井运输、矿井提升等环节的进一步技术改造。一些装备正朝着大型、强力、高速的方向发展。已出现了2000吨／时的钢芯强力带式输送机，35吨的提升罐笼，有效载重达50吨的箕斗，以及每秒供风量为300米3的扇风机等。 在地下采煤方法方面，世界上大多数产煤国家采用长壁工作面采煤法（见壁式采煤法）。美国由于煤层平缓，顶板坚硬，适宜用连续采煤机开采，主要用工作面短的房柱法采煤（见柱式采煤法），效率高，但煤炭损失多。

露天采煤 19世纪70年代，出现了勺斗容积为3～4米3的动力铲和以铁道或汽车配合使用的采、装、运设备，20世纪30年代，在软岩露天矿发展了能力大、效率高的连续开采新工艺，50年代得到推广。60年代以来，露天采煤规模、技术装备发展迅速，各种工艺方式都已形成配套的设备组合和系列，单机设备能力不断提高，并陆续出现了容量更大、生产能力更高的超重型装备：斗容137米3、卸载半径近100米的机械铲;斗容168米3、卸载半径为180米，并已用电子计算机监控的吊斗铲;日产20余万米3的轮斗铲;载重达200～350吨系列的自翻车和自卸汽车；以及带宽36米，最长作业线9865公里，最大生产能力每小时达48000米3的带式输送机等。系统工程和电子计算技术开始用于露天矿的单机控制、系统监控、全矿以至全公司的组织管理，使全世界露天采煤占全部煤产量的百分比，由60年代的30％提高到1980年的40％，苏联为326％，美国达553％，中国也正在大力发展露天采煤。

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