2025年巷道掘砌工工艺创新考核试卷及答案

2025年巷道掘砌工工艺创新考核试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.新型高韧性混凝土支护材料中，纳米纤维掺量占比通常控制在（）时，可使材料抗裂性能提升40%以上？A.0.1%-0.3%B.0.5%-1.0%C.1.5%-2.0%D.2.5%-3.0%2.智能掘砌装备集成的激光导向系统，其巷道中线偏差允许范围为（）？A.±10mmB.±20mmC.±30mmD.±40mm3.采用掘砌平行作业工艺时，掘进机与砌碹机的最小安全距离应不小于（）？A.15mB.20mC.25mD.30m4.针对软岩巷道的“让压支护”工艺中，可缩性U型钢支架的最大允许缩量一般设计为（）？A.100-200mmB.200-300mmC.300-400mmD.400-500mm5.数字化监测系统中，锚杆应力传感器的采样频率应不低于（）才能有效捕捉围岩动态变化？A.1次/分钟B.5次/分钟C.10次/分钟D.30次/分钟6.新型湿式喷浆机的最佳喷射距离为（），此范围可使回弹率控制在8%以下？A.0.5-1.0mB.1.0-1.5mC.1.5-2.0mD.2.0-2.5m7.大断面巷道（跨度≥6m）采用“三台阶七步开挖法”时，上台阶高度应控制在（）以平衡支护及时性与作业空间？A.1.5-2.0mB.2.0-2.5mC.2.5-3.0mD.3.0-3.5m8.速凝剂与混凝土的最佳混合时间为（），过长或过短均会影响凝结效果？A.10-20秒B.20-30秒C.30-40秒D.40-50秒9.智能锚杆钻机的扭矩自动调节功能，在硬岩中应将初始扭矩设置为（）以避免卡钻？A.300-500N·mB.500-700N·mC.700-900N·mD.900-1100N·m10.巷道底鼓控制工艺中，反底拱混凝土的厚度一般不小于（），且需与两帮支护形成闭合结构？A.200mmB.300mmC.400mmD.500mm二、多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.巷道掘砌工艺创新中，“三机协同”指的是以下哪些设备的联动控制？（）A.掘进机B.喷浆机C.砌碹机D.锚杆钻机E.通风机2.影响光面爆破成型质量的关键参数包括（）？A.周边眼间距B.装药集中度C.起爆顺序D.炮眼深度E.岩石节理走向3.新型“自愈合”混凝土支护材料的优势体现在（）？A.微裂缝自动修复B.早期强度提升30%C.抗渗性能提高D.成本降低20%E.耐高温性能增强4.智能掘砌作业线的数字化管理平台需集成哪些数据？（）A.围岩变形监测数据B.设备运行状态数据C.人员定位数据D.通风参数数据E.材料消耗数据5.软岩巷道支护工艺创新的核心原则包括（）？A.及时封闭围岩B.允许适度变形C.强化底鼓控制D.采用刚性支护E.减少支护层数三、判断题（每题2分，共20分，正确填“√”，错误填“×”）1.掘砌平行作业中，出矸系统与支护系统可共用同一运输轨道。（）2.纳米改性喷射混凝土的初凝时间应控制在3-5分钟，终凝时间不超过10分钟。（）3.智能锚索张拉设备可自动记录张拉力值，但无需与监测系统联网。（）4.大断面巷道采用“中心导硐法”施工时，导硐宽度应不小于主断面宽度的1/3。（）5.新型气腿式凿岩机的耗气量比传统机型降低25%，但凿岩速度提升15%。（）6.巷道腰线偏差允许范围为±50mm，超过此值需重新标定。（）7.软岩巷道中，锚杆长度应至少超过塑性区深度0.5m才能有效控制变形。（）8.湿式喷浆工艺中，混凝土的水灰比需严格控制在0.4-0.5之间，否则易发生离析。（）9.智能除尘系统的风速传感器应布置在距掘进工作面5-10m处，以实时监测粉尘浓度。（）10.冻结法施工的巷道，掘砌作业需在冻结壁交圈且强度达到设计值的80%后才能进行。（）四、简答题（每题8分，共32分）1.简述“掘支运一体化”智能装备线的核心组成及各部分功能。2.对比传统喷射混凝土，说明新型“纤维增强喷射混凝土”在工艺性能上的改进点。3.列举三种巷道过断层带的创新支护工艺，并简述其适用条件。4.分析数字化监测系统在掘砌工艺优化中的作用，并说明数据异常时的应急处理流程。五、案例分析题（13分）某煤矿+500水平运输大巷设计为直墙半圆拱断面，净宽5.2m，净高4.5m，围岩以泥岩为主（普氏系数f=1.5-2.0），原设计采用“锚网喷+U型钢支架”联合支护。施工至300m时揭露一落差3m的正断层，断层带内岩石破碎、渗水明显，原支护出现网片撕裂、支架变形现象。问题：（1）分析原支护失效的主要原因；（4分）（2）提出针对断层带的工艺创新改进方案（需包含支护参数调整、施工工序优化、辅助措施）；（9分）--答案一、单项选择题1.A2.B3.C4.B5.C6.B7.C8.B9.A10.B二、多项选择题1.ACD2.ABCE3.ACE4.ABCDE5.ABC三、判断题1.×2.√3.×4.√5.√6.×7.√8.√9.×10.√四、简答题1.核心组成及功能：（1）智能掘进机：配备激光导向、自动截割系统，实现按设计断面精准掘进；（2）锚杆钻车：集成多臂钻架、自动上杆装置，支持快速锚网支护；（3）连续运输系统：包括桥式转载机、可伸缩带式输送机，实现矸石连续运输无间断；（4）智能控制中心：集成各设备传感器数据，通过AI算法优化掘、支、运工序衔接，减少等待时间。2.改进点：（1）抗裂性：掺入0.3%-0.5%的聚丙烯纤维或钢纤维，抑制早期收缩裂缝；（2）粘结强度：添加聚合物改性剂，与围岩粘结力提升20%-30%；（3）耐久性：纤维网络阻碍水、腐蚀性介质渗透，抗渗等级从P6提升至P8；（4）回弹率：纤维增加混凝土粘稠度，回弹率由传统15%-20%降至8%-12%；（5）后期强度：纤维桥接作用提高整体承载能力，28天抗压强度提升10%-15%。3.三种创新工艺及适用条件：（1）超前大管棚支护：适用于断层破碎带宽度＞5m、围岩极破碎（f＜1）场景，采用Φ108mm×6mm钢管，环向间距300mm，外插角5°-8°，管内注水泥-水玻璃双液浆；（2）短掘短支+全断面封闭：适用于断层带宽度3-5m、渗水较弱场景，每循环进尺0.8-1.0m，支护紧跟迎头，拱墙喷射200mm厚C30混凝土，底脚打设锁脚锚杆（Φ22mm×2.5m，间距800mm）；（3）注浆加固+联合支护：适用于断层带渗水严重（涌水量＞10m³/h）场景，先打设超前注浆孔（Φ42mm，深8-10m），注入改性聚氨酯浆堵水，再采用“锚网喷+锚索+钢筋混凝土碹”复合支护，锚索长度8-10m，间排距1.2m×1.2m，碹体厚度400mm。4.作用与流程：作用：（1）实时采集围岩位移、锚杆应力、支架载荷等数据，量化评估支护效果；（2）通过大数据分析优化支护参数（如锚杆长度、间排距）；（3）预警围岩失稳风险，指导及时补强。应急流程：（1）数据异常（如顶底板移近量＞5mm/天）时，立即停止掘进；（2）现场核查传感器状态，排除设备故障；（3）若确认围岩异常，启动超前探测（地质雷达或钻探）；（4）根据探测结果调整支护：缩短循环进尺、增加锚索数量或采用注浆加固；（5）加强监测频率（由2次/天增至4次/天），直至数据稳定。五、案例分析题（1）失效原因：①原支护设计未考虑断层带围岩强度显著降低（f从1.5-2.0降至＜1），U型钢支架承载力不足；②断层渗水导致泥岩软化，围岩自承能力丧失，原锚网喷支护（锚杆长度2.4m）未穿透软化层；③支护闭合不及时，墙脚未打设锁脚锚杆，支架底鼓变形后整体失稳；④断层带应力重新分布，原“锚网喷+U型钢”联合支护未形成有效承载结构。（2）改进方案：①支护参数调整：超前支护：采用Φ50mm×4mm小导管（长4.0m，环向间距300mm）超前注浆，注入水泥-水玻璃双液浆（水灰比0.8:1，玻璃水体积比1:0.5），加固断层带3m范围；锚杆：改为Φ22mm×3.0m左旋无纵筋锚杆，间排距800mm×800mm，配套150mm×150mm×10mm钢托板，预紧力≥120kN；支架：换用29U型钢支架（原25U），棚距由800mm缩至600mm，支架底部增设2根Φ20mm×2.0m底脚锚杆（角度45°）；喷层：初喷厚度80mm（C25混凝土），复喷至150mm（添加0.3%聚丙烯纤维的C30混凝土），底拱喷射100mm厚混凝土封闭。②施工工序优化：采用“短掘短支”，每循环进尺0.8m（原1.2m），掘进后立即初喷封闭围岩；先安设超前小导管并注浆（2小时），再进行锚网支护（1.5小时），最后架设U型钢支架（2小时），工序衔接时间缩短至0.5小时；增加