云南省金属非金属矿山排水作业考试练习题及答案

云南省金属非金属矿山排水作业考试练习题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项填入括号内）1.云南省某地下金属矿山主排水泵房设在200m中段，其备用水泵的排水能力应不小于工作水泵的（）。A.50%B.60%C.70%D.80%答案：C解析：《金属非金属矿山安全规程》GB164232020第6.3.4.2条：备用水泵能力应不小于工作水泵能力的70%，且能在20min内启动。2.在涌水量超过200m³/h的采区，水文地质类型为复杂的矿山，主排水管路应至少敷设（）条。A.1B.2C.3D.4答案：B解析：规程要求“一用一备”，复杂型涌水采区必须设两条独立排水管路，任何一条检修时另一条可满足最大涌水量。3.采用MD型多级离心泵排水时，泵体出现周期性“咚咚”异响，最先应检查（）。A.平衡盘间隙B.叶轮螺母松动C.轴承润滑D.基础螺栓答案：A解析：多级泵平衡盘磨损导致轴向窜量增大，转子与壳体碰撞发出周期性异响，属典型故障序列第一步。4.云南高原红层裂隙水矿床，井下pH值长期5.2～5.8，排水钢管内壁腐蚀速率最快部位出现在（）。A.直管段上部B.弯管外侧C.焊缝热影响区D.法兰内侧答案：C解析：酸性水中Cl⁻、SO₄²⁻富集，焊缝热影响区组织粗大，形成电偶腐蚀，局部速率可达0.8mm/a以上。5.井下中央泵房两路供电均来自地面6kV变电站同一母线段，按规范应判定为（）供电。A.一级负荷B.一级负荷中特别重要C.二级负荷D.三级负荷答案：A解析：虽双回路，但同源母线，仍属一级负荷；若来自不同电源或母线，才可视为“一级负荷中特别重要”。6.采用潜水泵排泥水时，其电机绕组绝缘电阻值在热态下应不低于（）MΩ。A.0.1B.0.5C.1.0D.2.0答案：B解析：GB/T127852014规定：潜水电泵热态绝缘电阻≥0.5MΩ，冷态≥1MΩ。7.井下排水自动控制系统中，PLC通过（）信号实现“超低水位强制停泵”保护。A.4～20mA液位变送器B.浮球开关常闭点C.电极式水位控制器D.超声波液位计答案：B解析：浮球开关动作可靠、无需供电，常闭点断开即切断控制回路，实现“硬”保护，不受PLC死机影响。8.某矿最大突水量360m³/h，设计水仓有效容积900m³，其调节系数为（）。A.1.5B.2.0C.2.5D.3.0答案：C解析：调节系数=水仓有效容积/（最大突水量×1h）=900/360=2.5，满足规程≥2要求。9.采用射流泵清仓时，喷嘴出口速度需达（）m/s以上，才能形成稳定负压抽吸粗颗粒。A.15B.25C.35D.45答案：C解析：射流泵能量方程计算，速度≥35m/s时动能压力降可达0.1MPa，足以吸入粒径≤20mm渣石。10.排水钢管采用“EP外涂层+牺牲阳极”联合防护时，阳极材料宜选用（）。A.镁合金B.高纯锌C.铝锌铟D.纯铝答案：C解析：云南土壤电阻率30～80Ω·m，铝锌铟合金电位1.05V，电流效率高，自腐蚀小，寿命≥15a。11.井下主排水泵性能检测时，实测流量下降8%，扬程下降5%，轴功率上升3%，应判定为（）故障。A.叶轮磨损B.口环磨损C.轴承损坏D.电机退磁答案：B解析：口环间隙增大，内泄漏增加，流量、扬程下降，因泄漏回流使叶轮负荷略增，轴功率反而小幅上升。12.采用变频恒压供水模式，若排水高度不变，管网阻力系数下降20%，则水泵运行频率将（）。A.升高B.降低C.不变D.先升后降答案：B解析：阻力下降，管路特性曲线变平缓，与泵曲线交点右移，为维持设定恒压，PLC自动下调频率，使扬程等于设定值。13.水仓入口设置“水力旋流除砂器”，其分离粒径d₅₀与进口流速v的关系为（）。A.d₅₀∝vB.d₅₀∝1/vC.d₅₀∝√vD.d₅₀∝1/√v答案：D解析：离心分离理论d₅₀=√(18μQ/(π(ρₛρ)δv))，可知d₅₀与√v成反比。14.排水管穿越采空区时，最可靠的防塌断措施是（）。A.加设金属软管B.套管+支墩C.地面钻孔下放D.提高钢管壁厚答案：C解析：地面钻孔下放形成“悬吊”段，完全避开采动影响区，虽造价高，但可避免塌落剪切风险。15.水泵启动瞬间电流为额定电流6倍，采用软启动器将其限制在3.5倍，则启动转矩约为直接启动的（）。A.12%B.25%C.34%D.50%答案：C解析：异步电机转矩∝电流²，(3.5/6)²≈0.34，即34%。16.井下排水系统“双电源自动切换时间”不应大于（）s。A.5B.10C.15D.30答案：B解析：规程GB164232020第6.3.5.3条：一级负荷切换时间≤10s，确保泵连续运行，防止淹井。17.采用超声波流量计在线标定DN200排水管，传感器最佳安装位置为上游直管段≥（）D。A.5B.10C.15D.20答案：B解析：超声波流量计要求流场稳定，上游直管段≥10D，下游≥5D，否则误差>±2%。18.井下主排水泵房应设“防水门”，其抗压强度不低于（）MPa。A.0.1B.0.3C.0.5D.1.0答案：C解析：防水门需抵御突发涌水压力，按0.5MPa设计，相当于50m水头，满足多数突水场景。19.采用气液分离器排除吸水管内空气，其最佳安装位置在（）。A.泵出口B.泵入口顶端C.吸水管最高点D.吸水管末端答案：C解析：吸水管最高点积气最多，在此处设分离器可快速排气，防止“气缚”。20.水泵运行中轴承温度骤升至85℃，最先应（）。A.立即停泵B.加注润滑脂C.切换备用泵D.加大冷却水答案：A解析：轴承温度>80℃属紧急报警，继续运行将烧损，必须立即停泵，再查原因。21.云南某铜矿井下涌水温度42℃，水泵选型应优先采用（）材质叶轮。A.灰铸铁B.球墨铸铁C.316LD.双相不锈钢答案：D解析：高温+含Cl⁻矿井水，双相不锈钢2205耐点蚀当量>32，寿命是316L的3倍。22.排水管采用“承插式自锚接口”时，其允许偏转角为（）。A.0.5°B.1.0°C.1.5°D.2.0°答案：C解析：自锚胶圈接口设计允许1.5°偏转，适应巷道不均匀沉降，防止脱扣。23.井下排水系统“经济运行”评价指标中，吨水百米电耗优秀值为（）kW·h。A.0.4B.0.5C.0.6D.0.7答案：B解析：中国有色金属行业协会标准：吨水百米电耗≤0.5kW·h为优秀，>0.7为不合格。24.采用无线传感器监测水泵振动，其采样频率应≥（）Hz才能覆盖轴承故障特征频率。A.500B.1000C.2000D.5000答案：C解析：轴承外圈故障频率≈n×Z×f₀/2，n=转速r/s，Z=滚珠数，f₀=旋转频率，2000Hz可覆盖10倍频，满足奈奎斯特准则。25.水仓清淤机器人履带行走电机防护等级应不低于（）。A.IP44B.IP55C.IP65D.IP68答案：D解析：水下作业，整机需短时浸水，IP68可在1m水深连续运行30min无渗漏。26.排水泵出口设置“多功能控制阀”，其缓闭时间可调范围一般为（）s。A.1～5B.3～15C.10～30D.30～60答案：B解析：缓闭阀防止停泵水锤，3～15s可调，兼顾消除水锤与防止倒流。27.井下主排水泵房照明电压不得大于（）V。A.36B.127C.220D.380答案：B解析：GB164232020第6.1.2.3条：井下固定照明电压≤127V，移动照明≤36V。28.采用“虹吸式”排水时，虹吸破坏管插入深度h与最大允许真空度关系为（）。A.h=10mB.h=8mC.h≤7mD.h≤5m答案：C解析：高原大气压90kPa，对应水柱7m，留1m安全裕量，h≤7m防止汽化断流。29.水泵效率测定采用“热力学法”，其原理基于（）守恒。A.质量B.动量C.能量D.角动量答案：C解析：热力学法通过测量水温升计算泵损失功率，依据能量守恒，精度可达±0.5%。30.井下排水系统年度“联合排水试验”持续时间应不少于（）h。A.2B.4C.6D.8答案：B解析：规程要求联合试验≥4h，验证水仓、管路、电源、人员全程匹配，记录流量、压力、温升数据。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排水管结垢速率（）。A.投加聚马来酸酐阻垢剂B.管内衬PE层C.提高流速至3m/sD.降低pH至4.0答案：A、B、C解析：A阻垢剂螯合Ca²⁺；B衬PE隔离结晶；C高流速剪切垢层；D强酸加剧腐蚀，不可取。32.井下主排水泵房必须设置的传感器包括（）。A.流量B.压力C.液位D.电机绕组温度答案：A、B、C、D解析：四大参数实时监测，缺一则无法闭环控制与保护。33.导致潜水泵电机进水的常见原因有（）。A.机械密封失效B.电缆头老化C.电机腔干燥剂饱和D.轴承损坏答案：A、B、C解析：轴承损坏不直接导致进水，但会加剧密封磨损，故不选D。34.关于水仓清淤，下列做法正确的是（）。A.先通风后作业B.连续监测H₂SC.使用防爆型低压照明D.人工清仓可单人作业答案：A、B、C解析：人工清仓必须双人以上，保持联络，D错误。35.采用“变频+工频”双模式切换时，必须考虑（）。A.相位锁定B.管网水锤C.电机散热D.谐波抑制答案：A、B、C、D解析：切换瞬间需相位一致，防止水锤；变频低速散热差；谐波影响电网。36.高原矿山排水系统电气设备选型应特别校核（）。A.绝缘海拔修正B.温升降容C.断路器分断能力D.防雷间隙答案：A、B、C、D解析：海拔>2000m需统一修正，确保绝缘、载流、灭弧、间隙均达标。37.下列属于排水系统“一级负荷”的设备有（）。A.主排水泵B.水仓照明C.防水门绞车D.通风机答案：A、C解析：主排水泵、防水门绞车属一级；水仓照明为二级；通风机视矿山等级而定，非全部一级。38.采用“干式变压器+移动变电站”下井方案，其优点包括（）。A.取消地面变电站B.减少高压电缆长度C.降低线路损耗D.提高供电可靠性答案：B、C、D解析：仍需地面电源，A错误；缩短高压段，降损耗；移动变电站可快速切换。39.关于水泵汽蚀，下列说法正确的是（）。A.汽蚀余量NPSHa必须大于NPSHrB.高海拔NPSHa减小C.水温升高NPSHa增大D.进口滤网堵塞加剧汽蚀答案：A、B、D解析：水温升高饱和蒸汽压升高，NPSHa减小，C错误。40.排水管采用“在线焊接”补强时，必须采取（）。A.排空管内积水B.气体检测C.降温至<60℃D.使用低氢焊条答案：A、B、C、D解析：四项均为动火作业强制要求，防止爆炸、烧穿、氢裂。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.井下潜水泵电机腔进水后，烘干绝缘电阻合格即可继续运行。（）答案：×解析：进水后绝缘老化加速，需更换绕组或整机，仅烘干不能恢复可靠性。42.变频运行时，水泵效率曲线形状不变，仅工作点沿曲线移动。（）答案：√解析：相似定律保证效率曲线平移，高效区保持。43.水仓有效容积指最低水位至仓顶的全容积。（）答案：×解析：有效容积=最低水位至最高允许水位，不含超高部分。44.采用牺牲阳极保护时，阳极输出电流越大，保护效果越好。（）答案：×解析：过大会造成过保护，引起涂层剥离、氢脆，需控制在0.85～1.05V。45.高原矿山大气压降低，水泵允许吸上高度随之减小。（）答案：√解析：NPSHa与大气压正相关，海拔升高，允许吸上高度下降约1m/1000m。46.排水管采用“EP外涂层”可完全杜绝内腐蚀。（）答案：×解析：外涂层仅防外腐蚀，内腐蚀需靠衬里、阴极保护或水质处理。47.井下主排水泵房与变电所必须分室布置，并设防火门。（）答案：√解析：规程强制分室，防火门耐火≥1.5h。48.采用“干坑式”泵房时，可不设防水门。（）答案：×解析：无论干坑湿坑，均须设防水门，防突发涌水倒灌。49.水泵运行中电流低于额定值，一定是出口阀门泄漏。（）答案：×解析：也可能是水位下降、进口堵塞、叶轮磨损等多因素，需综合诊断。50.无线液位传感器采用LoRa调制，可在井下1000m巷道无中继通信。（）答案：√解析：LoRa扩频技术，视距>15km，井下穿巷实测1000m丢包率<1%。四、简答题（每题10分，共30分）51.简述云南高原红层矿井排水系统防止“季节性涌水峰值”淹没中段的综合技术措施。答案：（1）建立气象水文联动预警：接入省级降雨雷达，提前72h预测，启动“蓝色→黄色→橙色”三级响应。（2）扩容水仓：在100m、200m分别新增800m³应急水仓，总调蓄量由1800m³增至3400m³，调节系数>3。（3）增设“峰期泵”：安装2台Q=400m³/h、H=180m的卧式双吸泵，仅雨季运行，平时封存。（4）双电源快切：从35kV不同变电站引两路，切换时间<5s，确保峰期泵连续。（5）管路冗余：新增一条DN300玻纤增强管，与既有DN350钢管形成“一用一备”，总排水能力>800m³/h。（6）智能调度：PLC根据水位上涨速率自动投入泵组，实现“水位流量电价”多目标优化，峰期排水电价下降12%。（7）清淤机器人：汛前完成水仓90%清淤，保证有效容积；机器人作业时间由7天缩至36h。（8）巷道疏干孔：在红层含水层施工地面疏干孔12个，总涌水量由450m³/h降至280m³/h，削减峰值38%。通过上述措施，2023年雨季最大涌水520m³/h未出现淹井，安全度汛。52.说明采用“热力学法”在线测定水泵效率的测试步骤、计算公式及误差控制要点。答案：步骤：①在泵进出口安装高精度温度传感器（±0.01℃）和压力传感器（±0.1%）。②稳定运行30min后，同步采集流量Q、进口压力P₁、出口压力P₂、温差ΔT=T₂T₁。③记录电机功率Pₘ（电度表法或功率分析仪）。计算：水泵有效功率Pₑ=ρgQH/1000(kW)，其中H=(P₂P₁)/(ρg)+Δz+v₂²/(2g)v₁²/(2g)。热损失功率Pₗ=ρcQΔT(kW)，c=4.18kJ/(kg·℃)。泵效率η=Pₑ/(Pₑ+Pₗ)×100%。误差控制：（1）温度传感器必须采用四线制Pt100，消除导线电阻；（2）测温点位于管中心，插入深度>1/3D，外加保温套；（3）流量采用电磁或超声波，精度±0.5%，避免用差压式；（4）测试前排除空气，防止汽化潜热干扰；（5）ΔT应>0.05℃，否则信噪比低，可加大负荷或延长稳态时间；（6）重复3次取平均，相对误差可控制在±1.0%以内。53.针对井下高硫矿井水（SO₄²⁻=2800mg/L、pH=3.2），设计一种“排水+处理+回用”闭环系统，要求回用率≥85%，外排水达标（GB254672010表2）。答案：系统流程：（1）井下预沉：水仓前段加“斜管+絮凝”一体化装置，投加石灰乳调节pH至6.5，去除Fe³⁺、悬浮物，停留时间45min。（2）地面深处理：①硫化法除重金属：投加Na₂S，Cu²⁺、Pb²⁺沉淀至<0.5mg/L；②中和曝气：石灰石滤床+微孔曝气，将pH升至7.8，吹脱CO₂，氧化Fe²⁺→Fe³⁺；③膜分盐：采用“超滤+纳滤”组合，纳滤回收85%低盐水，浓缩液进蒸发器；④蒸发结晶：三效蒸发+离心分离，产出石膏(CaSO₄·2H₂O)外售水泥厂，冷凝水回用。（3）回用系统：低盐水经紫外线+次氯酸钠联合消毒，SS<1mg/L，电导率<800μS/cm，用于井下降尘、选厂补水。（4）监测：在线pH、COD、氨氮、重金属仪与省平台联网，数据保存3年。效果：2024年16月平均回用率87.3%，外排水Cu0.21mg/L、COD38mg/L，均低于排放限值50%，系统运行成本2.1元/m³，较原直排模式节省水费360万元/年。五、案例分析题（20分）54.背景：云南某铅锌矿350m中段，原设计正常涌水量180m³/h，最大300m³/h，安装3台MD15567×5泵（Q=155m³/h，H=335m，N=220kW），两工一备。2023年8月，因上部采空区塌陷，突水量骤增至520m³/h，持续6h，导致350m巷道局部淹没至轨面以上1.2m，直接损失1200万元。事后调查发现：（1）水仓有效容积仅600m³，调节系数1.15；（2）两路DN250排水管，其中一路因锈蚀壁厚减至3.8mm（原8mm），被迫关闭；（3）备用泵轴承缺油，启动失败；（4）双电源虽切换成功，但单回路电缆老化，压降18%，电机转速下降5%，流量折减至140m³/h；（5）未开展年度联合排水试验，上次试