煤矿采煤机(掘进机)操作作业模拟试卷及答案

煤矿采煤机(掘进机)操作作业模拟试卷及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.采煤机滚筒截齿安装角度若过大，最可能导致的直接后果是（）。A.截割功率下降  B.煤尘量骤增  C.齿座早期疲劳开裂  D.牵引速度自动升高答案：C解析：截齿安装角过大会使齿尖受到额外弯矩，齿座根部应力集中，在交变载荷下极易出现疲劳裂纹，现场统计该失效模式占比达42%。2.掘进机内喷雾系统要求水压至少高于外喷雾（）MPa，才能形成有效负压屏蔽带。A.0.5  B.1.0  C.2.5  D.4.0答案：C解析：根据MT/T11862020，内喷雾压力需≥2.5MPa，可在截割头周围形成速度50m/s以上的水幕，将粉尘颗粒束缚在30cm范围内。3.采煤机变频器出现“E.OC2”报警，其含义为（）。A.加速过电流  B.减速过电流  C.恒速过电流  D.制动单元过载答案：B解析：E.OC2是减速过电流，常见于牵引电机在下坡段回馈能量过快，制动电阻选型不足导致直流母线泵升电压超限。4.在坚硬夹矸厚度≥0.6m工作面，优先推荐的滚筒直径为煤层厚度的（）倍。A.0.45  B.0.55  C.0.65  D.0.75答案：B解析：0.55倍可在一次截割中实现“煤—矸—煤”三层破碎，减少二次循环，现场试验表明块煤率提高11%，能耗降低8%。5.掘进机履带张紧度测量时，上支托链轮与履带板之间的下垂量标准为（）mm。A.10–20  B.20–30  C.30–40  D.40–50答案：B解析：MT238.22020规定20–30mm，过紧会加速驱动轮齿面磨损，过松易跳链，实测20mm时驱动轮寿命延长15%。6.采煤机液压油箱温度超过（）℃时，必须停机清洗冷却器。A.60  B.70  C.80  D.90答案：C解析：80℃是N68抗磨液压油氧化拐点，每升高10℃，氧化速率翻倍，油液寿命缩短一半。7.掘进机星轮装载机构减速器首次换油时间为工作（）h。A.50  B.100  C.250  D.500答案：B解析：初期磨合金属颗粒最多，100h换油可将杂质浓度控制在NAS9级以内，降低早期磨粒磨损概率。8.采煤机遥控器红外发射角度为120°，在粉尘浓度1000mg/m³时有效距离衰减至（）m。A.5  B.8  C.12  D.15答案：B解析：实测数据显示红外透射率与粉尘浓度呈指数衰减，1000mg/m³时透射率仅18%，8m处信号强度刚好大于接收阈值25dBm。9.掘进机切割电机绝缘等级为H级，其绕组极限工作温度为（）℃。A.120  B.155  C.180  D.200答案：C解析：GB7552019规定H级极限180℃，若轴承温度每升高15℃，电机寿命减半。10.采煤机牵引链轮节距磨损量达到（）mm时必须更换。A.3  B.5  C.7  D.9答案：B解析：节距磨损5mm后，与圆环链啮合间隙增大1.8mm，高速牵引时产生跳齿冲击，瞬时动载系数可达2.7倍。11.掘进机使用EBZ260型时，其经济切割煤岩单向抗压强度上限为（）MPa。A.60  B.80  C.100  D.120答案：B解析：EBZ260切割功率260kW，按比能耗0.8kW·h/m³反推，80MPa为经济截割界限，再高则刀具消耗成本翻倍。12.采煤机滚筒调高油缸活塞杆镀铬层局部脱落面积大于（）cm²需重新电镀。A.1  B.2  C.3  D.5答案：B解析：2cm²脱落区在32MPa乳化液冲刷下成为点蚀源，30h即可形成0.5mm深坑，导致密封圈偏磨漏油。13.掘进机二运皮带储带仓张紧小车行程终点前（）cm必须触发限位开关。A.20  B.30  C.40  D.50答案：B解析：30cm缓冲距离可防止皮带瞬间松弛堆积，避免抽带事故，现场统计可减少皮带故障率28%。14.采煤机记忆截割程序中，允许滚筒高度偏差阈值默认设置为（）mm。A.±20  B.±30  C.±50  D.±80答案：C解析：±50mm兼顾顶煤回收率与顶板安全，过小将频繁调整液压系统，降低8%牵引速度；过大则损失顶煤0.7t/m。15.掘进机水系统过滤器过滤精度选择（）μm可兼顾喷嘴防堵与泵寿命。A.40  B.80  C.120  D.200答案：B解析：80μm可在流量80L/min时压降0.08MPa，截留95%以上>100μm颗粒，保证喷嘴30d不堵，柱塞泵磨损量下降22%。16.采煤机牵引部齿轮传动出现胶合失效，其宏观特征为（）。A.齿面剥落坑  B.齿面沟痕与材料迁移  C.点蚀麻坑  D.断齿答案：B解析：胶合是在高速重载下局部闪温达到奥氏体化，齿面材料黏着撕裂，形成方向性沟痕与隆起，能谱分析可见FeNi迁移。17.掘进机切割头布置采用“螺旋—多线—交错”型，其主要目的是（）。A.降低比能耗  B.提高块煤率  C.平衡径向力  D.增加刀具冷却答案：C解析：交错角30°可抵消侧向力60%，轴承寿命提高2.4倍，振动加速度下降35%。18.采煤机变频器载波频率从2kHz提高到4kHz，则电机绝缘承受的dv/dt约增加（）倍。A.0.5  B.1  C.2  D.4答案：C解析：dv/dt与载波频率成正比，4kHz时dv/dt可达2600V/μs，对旧电机绝缘形成考验，需加装du/dt滤波器。19.掘进机液压系统采用负载敏感泵，当所有阀芯中位时，泵出口压力为（）MPa。A.0.5–1.0  B.1.5–2.0  C.2.5–3.0  D.3.5–4.0答案：B解析：负载敏感泵待机压力由补偿弹簧设定，通常1.5–2.0MPa，低于此值阀芯无法建立信号压差，高于则浪费能量。20.采煤机滚筒端面采用“甩煤板”结构，其最佳倾角为（）°。A.15  B.25  C.35  D.45答案：B解析：25°时抛煤速度矢量与刮板机链速夹角最小，煤流冲击损失降低18%，回煤量<3%。21.掘进机星轮转速与履带行走速度匹配不当，最易诱发（）故障。A.履带跳链  B.二运皮带跑偏  C.切割电机过载  D.液压泵吸空答案：B解析：星轮与履带速度比应为1.3–1.5，过高星轮把煤抛向后方冲击皮带，导致跑偏量>100mm，现场实测跑偏概率增加46%。22.采煤机液压油乳化液浓度采用折光仪检测，读数15°Bé对应实际浓度为（）%。A.3  B.5  C.7  D.9答案：B解析：15°Bé与5%浓度线性对应，误差±0.2%，若浓度<3%则润滑性骤降，>7%则黏度升高泵吸空。23.掘进机切割头喷雾喷嘴选用实心锥型，其雾化角为（）°时粉尘沉降效率最高。A.30  B.60  C.90  D.120答案：C解析：90°实心锥可在截齿前缘形成厚度8cm水幕，对PM10捕集效率82%，高于120°的75%。24.采煤机牵引链预张力按链破断力的（）%设定最为合理。A.5–8  B.10–15  C.18–22  D.25–30答案：B解析：10–15%既保证悬垂度<200mm，又避免静载过大，链疲劳寿命可延长30%。25.掘进机液压油回油过滤器发讯器压差设定值为（）MPa。A.0.15  B.0.25  C.0.35  D.0.45答案：C解析：0.35MPa对应滤芯纳污量80%，继续堵塞将导致旁通阀开启，系统污染度飙升至ISO22/20/17。26.采煤机滚筒截线距与截齿数匹配，若截线距增加20%，则单位能耗约（）。A.增加5%  B.增加10%  C.下降5%  D.下降10%答案：D解析：截线距增大使单齿截深增加，破碎区贯通率提高，比能耗下降约10%，但块煤率降低6%。27.掘进机星轮液压马达选用低速大扭矩摆线马达，其容积效率通常为（）%。A.70  B.80  C.90  D.95答案：C解析：摆线马达间隙固定，容积效率90%，低于柱塞马达的95%，但成本仅为后者40%，适合星轮工况。28.采煤机记忆截割系统采用陀螺仪+倾角传感器融合，其俯仰角静态误差可控制在（）°以内。A.±0.1  B.±0.2  C.±0.5  D.±1.0答案：B解析：卡尔曼滤波后静态误差±0.2°，动态±0.5°，满足±50mm调高精度要求。29.掘进机二运皮带接头采用硫化法，其接头效率应≥（）%。A.60  B.70  C.80  D.90答案：D解析：GB/T7984规定硫化接头效率≥90%，低于此值在重载启动时易发生接头抽脱。30.采煤机变频牵引电机恒功率区上限频率为额定频率的（）倍。A.1.5  B.2.0  C.2.5  D.3.0答案：B解析：恒功率区2倍频率可输出额定转矩50%，满足1.8倍额定速度要求，兼顾弱磁调速与散热。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列哪些措施可有效降低采煤机截割坚硬夹矸时的齿轮冲击载荷（）。A.降低牵引速度  B.提高滚筒转速  C.采用变频软启动  D.增加截齿数  E.降低喷雾水量答案：A、C、D解析：降低牵引速度可减小齿厚方向冲击；变频软启动把加速度斜率从5m/s²降到1m/s²；增加齿数使单齿载荷下降。提高转速反而增加冲击频率，降低水量与载荷无关。32.掘进机切割电机轴承温度异常升高，可能原因包括（）。A.润滑脂牌号降级  B.冷却水套结垢  C.电源缺相  D.切割头径向力不平衡  E.星轮过载答案：A、B、C、D解析：润滑脂降级导致油膜破裂；水套结垢热阻增加；缺相电流增大；径向力不平衡使轴承受额外载荷。星轮过载与切割电机轴承温升无直接热耦合。33.采煤机液压系统出现泡沫过多，可采取（）进行故障排除。A.补加抗泡剂  B.检查吸油管密封  C.降低回油背压  D.提高油箱液位  E.更换更高精度回滤答案：A、B、C、D解析：抗泡剂降低表面张力；吸油漏气是泡沫主因；回油背压高使油流冲击产生气泡；液位低形成漩涡吸气。提高过滤精度与泡沫无关。34.掘进机履带脱轨事故常见诱因有（）。A.张紧油缸泄漏  B.驱动轮齿磨损  C.支重轮轴承碎裂  D.地基软陷  E.切割头横向摆动答案：A、B、C、D解析：张紧力不足、齿磨损、支重轮卡死、地基下沉均导致履带横向滑移。切割头摆动产生惯性力，但不足以直接跳链。35.采煤机记忆截割路径优化算法需考虑（）边界条件。A.顶板起伏曲率  B.刮板机允许弯曲度  C.支架护帮板行程  D.瓦斯浓度上限  E.煤层硬度分布答案：A、B、C、E解析：路径需与顶板曲率连续；刮板机水平弯曲±1°、垂直±3°；护帮板极限650mm；硬度分布决定截割参数。瓦斯浓度属安全监测，不直接写入路径方程。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）36.采煤机滚筒转速越高，块煤率一定越高。（×）解析：转速>45r/min后，截齿对煤体高频冲击，次生裂纹增多，块煤率反而下降5–8%。37.掘进机切割头喷雾水压越高，越易引发煤岩含水软化导致片帮。（√）解析：水压>8MPa时水渗入弱面，抗压强度下降15–25%，片帮概率提高30%。38.采煤机牵引链轮采用低碳合金钢渗碳淬火，淬火层深应为1.5–2.0mm。（√）解析：MT/T1052006规定渗碳层1.5–2.0mm，表面硬度58–62HRC，心部保持韧性。39.掘进机液压泵吸油口流速允许达到8m/s。（×）解析：吸油口流速>1.2m/s易产生空化，标准规定0.5–1.0m/s。40.采煤机变频器制动单元外接电阻阻值越小，制动功率越大。（√）解析：P=U²/R，母线电压U恒定，R减小则功率增大，但需校核IGBT电流裕度。41.掘进机星轮马达加装缓冲阀可显著降低启动冲击，但会降低系统容积效率。（×）解析：缓冲阀只在进出口建立背压，不影响密闭容积，容积效率不变。42.采煤机滚筒截齿缺失率>10%时必须停机补齿。（√）解析：10%缺失导致相邻齿载荷增加1.4倍，齿座断裂概率提高3倍。43.掘进机二运皮带采用PVC整芯带，其安全系数通常取10。（×）解析：PVC整芯带安全系数GB规定≥7，钢丝绳芯带才取10。44.采煤机液压油颗粒污染度等级ISO18/16/13比20/18/15更清洁。（√）解析：ISO代码数字越小越清洁，18/16/13每级颗粒数减半。45.掘进机切割电机采用水冷方式，可在环境温度40℃时满载连续运行。（√）解析：水冷散热系数远高于风冷，水温<30℃即可带走全部损耗热。四、填空题（每空1分，共20分）46.采煤机滚筒截割理论中的“挤出效应”是指截齿将煤体挤压向__________侧，形成二次破碎。答案：自由面解析：自由面提供膨胀空间，使煤体沿弱面崩落。47.掘进机负载敏感多路阀的LS信号油路阻尼孔直径通常为__________mm，用于稳定信号压力。答案：0.8解析：0.8mm阻尼孔可形成0.2–0.3MPa压降，抑制阀芯抖动。48.采煤机牵引链圆环链破断力为800kN，按MT标准其疲劳寿命试验载荷幅值为__________kN。答案：400解析：疲劳试验采用50%破断力，循环5×104次不断裂为合格。49.掘进机切割头布置角定义为截齿尖轨迹圆与__________面的夹角。答案：端盘解析：端盘面为基准，布置角决定齿尖运动轨迹与煤岩侵入角。50.采煤机变频器直流母线电容容值衰减至标称值__________%时需更换。答案：80解析：容量衰减20%后母线纹波电压升高，易触发过压保护。51.掘进机履带板节距一般为__________mm，与矿用刮板机圆环链节距一致，便于通用。答案：135解析：135mm为矿用标准，库存通用，降低备件种类。52.采煤机液压系统采用N68抗磨液压油，其40℃运动黏度范围为__________mm²/s。答案：61.2–74.8解析：GB11118.1规定N68黏度区间，保证泵吸油黏度<100mm²/s。53.掘进机二运皮带打滑报警速度差阈值设为带速__________%。答案：15解析：15%速度差即可在3s内检测打滑，防止摩擦起火。54.采煤机记忆截割路径采用B样条曲线，其控制点数量一般不大于__________个，以降低PLC运算负荷。答案：50解析：S71500PLC每周期浮点运算<5ms，50个控制点满足实时性。55.掘进机切割电机绕组PT100测温元件在0℃时的电阻值为__________Ω。答案：100解析：PT100分度表定义0℃对应100Ω，每1℃变化0.385Ω。五、简答题（每题10分，共30分）56.简述采煤机在俯采角度≥25°工作面出现“下滑”现象的机理及三级防控措施。答案：机理：重力沿牵引方向分力G·sin25°≈0.42G，超过牵引链静摩擦力0.35G，产生净下滑力；同时制动器在斜面有效制动力矩因自重分力而衰减20%。一级：电控——设置零速悬停功能，变频器输出直流制动电流1.5倍额定，保持电机零速，制动力矩提升2倍。二级：液控——在牵引部加装双向液压锁+防爆液压制动缸，压力16MPa，提供>50kN反向制动力。三级：机械——在输送机机尾增设防滑梁，每隔10m布置Φ30mm防滑销，牵引部机架焊接防滑爪，形成冗余机械止退。57.掘进机切割头异常振动超标（>12mm/s）时，系统诊断流程及处理方案。答案：流程：①停机隔离电源，便携式测振仪三向采集频谱；②频谱出现偏心特征频率1×转频且2×幅值低→判定为动不平衡；③若出现齿轮啮合频率及其边频→轴承内圈损伤；④若出现高频包络谱线与转频调制→截齿缺失冲击。处理：动不平衡——允许在切割头法兰焊接平衡块，最大外径处焊M12×30mm碳钢块，试重法分三次校正，最终振动<4.5mm/s；轴承损伤——更换进口FAG22230调心滚子轴承，加热100℃油浴安装，预紧量0.05mm；截齿缺失——补齐缺齿后对称拆除一对旧齿重新配重，保证质量差<50g。58.采煤机液压油温异常升高至85℃，请给出系统排查表并说明数据判据。答案：排查表：1.冷却水量：实测流量<50L/min判为不足，需清洗冷却器内部泥煤，保证>80L/min；2.吸油滤堵塞：真空表读数>0.03MPa为堵，更换滤芯；3.溢流阀卸荷：压力表抖动±2MPa为阀芯磨损，研磨阀芯锥面，Ra≤0.4μm；4.油液黏度：取样40℃黏度<50mm²/s为劣化，需整箱更换；5.系统内漏：加载至20MPa，沉降5min压降>1MPa为内漏，需更换主泵配油盘。判据：冷却器进出口温差<8℃、污染度ISO18/16/13、黏度指数>90，同时满足方可恢复重载。六、计算题（每题10分，共20分）59.某综采工作面倾角18°，采高3.5m，采煤机质量85t，牵引链轮节距135mm，链速0–8m/min变频可调，摩擦系数μ=0.35。求：（1）采煤机上行牵引时，克服重力分力所需最小牵引力；（2）若链传动效率η=0.92，电机减速器总效率0.88，求电机输出功率；（3）当电机在恒功率区输出额定功率250kW时，求此时最大链速。答案：（1）Fmin=mg·sinθ=85000×9.81×sin18°=85000×9.81×0.309≈257.7kN（2）P=F·v/η总，v=8m/min=0.133m/s，η总=0.92×0.88=0.81P=257.7×0.133/0.81≈42.3kW（3）恒功率区P=250kW，F=257.7kN（重力分力恒定）vmax=P·η总/F=250×0.81/257.7≈0.785m/s=47.1m/min解析：第（3）问需校核链破断力800kN，安全系数800/257.7≈3.1，满足MT标准≥3.0。60.掘进机切割头总功率P=260kW，切割花岗岩抗压强度σ=80MPa，比能耗k=0.8kW·h/m³，切割头宽度B=2.5m，求：（1）理论切割速度v；（2）若实际切割速度只能达到理论值65%，求每班（8h）纯截割进尺（利用系数0.7）。答案：（1）Q=P/(k·ρ)取ρ=2.7t/m³，先换单位：0.8kW·h/m³=0.8×3.6=2.88MJ/m³P=260kJ/s，Q=260/2880≈0.0