煤矿瓦斯抽采考试题及答案(完整版)

煤矿瓦斯抽采考试题及答案(完整版)一、单项选择题（每题1分，共15分）（在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出。错选、多选或未选均无分。）1.我国煤矿安全规程规定，矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯浓度超过（）时，必须立即查明原因，进行处理。A.0.5%B.0.75%C.1.0%D.1.5%2.本煤层瓦斯抽采，主要是在煤层开采之前或采掘的同时，抽采本煤层的瓦斯。下列方法中不属于本煤层瓦斯抽采的是（）。A.穿层钻孔抽采B.顺层钻孔抽采C.采空区埋管抽采D.地面钻井预抽3.衡量瓦斯抽采难易程度的指标是煤层透气性系数，其单位是（）。A.m³/tB.m²/(MPa²·d)C.m/dD.m³/(min·MPa)4.在瓦斯抽采系统中，用于测量管道中瓦斯流量的常用装置是（）。A.孔板流量计B.压力表C.光学瓦斯检定器D.温度传感器5.邻近层瓦斯抽采主要是抽采开采煤层上下邻近煤层（含不可采煤层、岩层）的瓦斯。当开采煤层上部存在邻近层时，通常采用（）抽采。A.底板穿层钻孔B.顶板走向高抽巷C.本煤层顺层钻孔D.采空区埋管6.抽采瓦斯管路中，设置放水器的主要目的是（）。A.调节抽采负压B.防止瓦斯泄漏C.排出管路中的冷凝水D.测量瓦斯浓度7.提高本煤层瓦斯抽采效果的关键技术措施之一是增加煤层透气性，下列方法中不属于增加煤层透气性措施的是（）。A.水力压裂B.深孔预裂爆破C.提高抽采负压D.交叉钻孔8.根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》，预抽煤层瓦斯，应当同时满足以下两项指标要求：一是钻孔有效控制范围应当满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求；二是预抽瓦斯效果应当满足如下要求：对瓦斯涌出量主要来自于开采煤层的采煤工作面，评价范围内煤的可解吸瓦斯量满足规定指标，同时工作面瓦斯抽采率应不低于（）。A.20%B.30%C.40%D.50%9.瓦斯抽采泵站室内瓦斯浓度不得超过（）。A.0.5%B.0.75%C.1.0%D.1.5%10.用于抽采瓦斯的钻机，在钻孔施工过程中，必须装有（），防止钻孔施工过程中发生瓦斯喷孔、着火等事故。A.供水施救装置B.孔口除尘装置C.孔口防喷装置D.视频监控装置11.下列气体中，不属于煤矿瓦斯主要成分的是（）。A.甲烷（CH₄）B.氮气（N₂）C.二氧化碳（CO₂）D.一氧化碳（CO）12.高抽巷是抽采采空区瓦斯，特别是抽采上隅角瓦斯的有效方法。高抽巷一般布置在开采煤层顶板裂隙带内，其层位选择至关重要，通常位于顶板以上（）倍采高的范围内。A.3-5B.5-8C.8-15D.15-3013.抽采管路敷设时，离地面高度不应小于（），以防止车辆碰撞和积水。A.0.1mB.0.3mC.0.5mD.1.0m14.在计算瓦斯抽采率时，需要用到（）。A.矿井绝对瓦斯涌出量和抽采瓦斯纯量B.矿井相对瓦斯涌出量和风排瓦斯量C.抽采瓦斯混合量和风排瓦斯量D.抽采瓦斯浓度和抽采负压15.下列哪种情况下的瓦斯，可以采用干式抽采泵进行抽采？（）A.抽采瓦斯浓度低于10%B.抽采瓦斯浓度低于25%C.抽采瓦斯浓度低于30%D.抽采瓦斯浓度高于30%二、多项选择题（每题2分，共10分）（在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其选出。错选、多选、少选或未选均无分。）1.瓦斯抽采方法按抽采瓦斯来源可分为（）。A.本煤层瓦斯抽采B.邻近层瓦斯抽采C.采空区瓦斯抽采D.围岩瓦斯抽采E.综合瓦斯抽采2.下列属于瓦斯抽采系统主要设施设备的有（）。A.瓦斯抽采泵B.抽采管路C.安全装置（防爆、防回火、放空、放水等）D.监测监控装置E.钻机3.影响本煤层瓦斯预抽效果的主要因素有（）。A.煤层原始瓦斯压力B.煤层透气性系数C.钻孔布置参数（孔径、孔间距、封孔质量等）D.抽采时间E.抽采负压4.抽采瓦斯必须遵守的安全规定包括（）。A.利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于30%B.不利用瓦斯、采用干式抽采设备时，抽采瓦斯浓度不得低于25%C.抽采泵站必须有直通矿调度室的电话D.抽采泵站周围20m范围内禁止有明火E.临时抽采泵站应安装在抽采地点附近的新鲜风流中5.瓦斯抽采钻孔的封孔质量直接影响抽采效果和浓度，常用的封孔方法有（）。A.水泥砂浆封孔B.聚氨酯封孔C.胶囊（袋）封孔器封孔D.机械式封孔器封孔E.黄泥封孔三、判断题（每题1分，共10分）（判断下列各题正误，正确的在题后括号内打“√”，错误的打“×”。）1.瓦斯抽采是预防煤矿瓦斯爆炸事故的治本之策。（）2.开采保护层并结合瓦斯抽采，是被公认为最有效、最经济的区域性瓦斯治理措施。（）3.瓦斯抽采率是指矿井、采区或工作面等的抽采瓦斯量占其瓦斯总涌出量的百分比。（）4.抽采管路中安装“放水器”是为了在检修时释放管道压力。（）5.采空区瓦斯抽采方法中，埋管抽采法是在工作面回风巷向采空区顶部施工钻孔进行抽采。（）6.预抽煤层瓦斯后，必须对抽采效果进行评判，只有评判达标后方可进行采掘作业。（）7.瓦斯抽采泵可以并联运行，也可以串联运行，串联运行的主要目的是提高抽采流量。（）8.抽采钻孔的方位角是指钻孔在水平面上的投影与正北方向的夹角。（）9.地面钻井抽采煤层瓦斯属于一种井下抽采方法。（）10.抽采瓦斯浓度低于30%时，严禁利用燃气内燃机发电。（）四、填空题（每空1分，共15分）1.《煤矿安全规程》规定，抽采瓦斯泵站放空管的高度应超过泵房房顶______m以上。2.瓦斯在煤层中的赋存状态主要有两种：______和______。3.常用的瓦斯抽采泵按工作原理可分为：______、______和______三大类。4.瓦斯抽采钻孔的“三参数”是指钻孔的______、______和______。5.抽采系统正压侧管路中应设置______装置，防止抽采泵突然停止运转时，地面大气倒流入井下。6.评价预抽煤层瓦斯效果的指标主要有两个：一是______，二是______。7.在瓦斯抽采计量中，瓦斯流量通常需要换算成标准状态下的流量，标准状态是指大气压力为______kPa，温度为______℃。8.抽采管路进行阻力计算时，主要考虑______阻力和______阻力。五、简答题（每题5分，共20分）1.简述建立地面永久瓦斯抽采系统的一般步骤。2.简述本煤层顺层钻孔预抽瓦斯的基本原理及主要优缺点。3.什么是“四位一体”综合防突措施？其中区域防突措施主要包括哪些？4.简述抽采管路中安装“防回火装置”的作用及工作原理。六、计算题（每题10分，共20分）1.某矿井采用井下移动泵站抽采采空区瓦斯，抽采支管直径为200mm，测得管道内瓦斯流速为8m/s，瓦斯浓度为35%，管道内气体压力为105kPa（绝对压力），温度为20℃。试计算该抽采支管中的瓦斯混合流量（m³/min）和瓦斯纯流量（m³/min）。（标准状态条件：101.325kPa，20℃；计算结果保留两位小数）提示：管道流量Q混=60×v×(πd²/4)，标准状态流量换算Q标=Q测×(P测/P标)×(T标/T测)。2.某采煤工作面绝对瓦斯涌出量为25m³/min，采用综合瓦斯抽采方法后，测得风排瓦斯量为12m³/min。试计算该工作面的瓦斯抽采量和瓦斯抽采率。若该工作面日推进度为5m，采高3m，工作面长度200m，煤的密度为1.4t/m³，请估算吨煤瓦斯抽采量（m³/t）。（计算结果保留一位小数）七、分析论述题（10分）结合煤矿生产实际，论述影响采空区瓦斯抽采效果的主要因素有哪些？并针对“高位钻孔”抽采采空区瓦斯技术，说明其布置的关键参数及如何优化这些参数以提高抽采效果。参考答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.A5.B6.C7.C8.B9.A10.C11.D12.C13.B14.A15.D二、多项选择题1.ABCD2.ABCD3.ABCDE4.ABCDE5.ABCD三、判断题1.√2.√3.√4.×5.×6.√7.×8.√9.×10.√四、填空题1.32.游离状态、吸附状态3.水环式真空泵、离心式鼓风机、回转式（如罗茨）鼓风机4.倾角（或角度）、方位角、孔深5.防回火（或阻火、隔爆）6.煤层残余瓦斯含量、煤层残余瓦斯压力（或瓦斯抽采率）7.101.325、20（或0，两者皆可，但需与计算题提示对应，此处以20为准）8.沿程（摩擦）、局部五、简答题1.建立地面永久瓦斯抽采系统的一般步骤包括：（1）瓦斯参数测定与抽采必要性论证；（2）抽采方法选择与设计（确定抽采方式、钻孔布置、预计抽采量等）；（3）抽采设备选型与计算（根据抽采量、负压、管路阻力等选择泵型及参数）；（4）抽采管路系统设计（管径、材质、铺设路线、附属装置布置）；（5）泵站选址与土建施工；（6）设备安装、管路敷设与连接；（7）系统调试、试运行与验收；（8）日常运行、监测与维护。2.基本原理：在煤层巷道（运输巷、回风巷等）中，沿煤层施工顺层钻孔，通过钻孔汇集煤层中的瓦斯，在负压作用下将瓦斯抽至地面或井下抽采系统。优点：钻孔在煤层内，直接作用于瓦斯源，抽采目标明确；钻孔施工相对简单，成本较低。缺点：在低透气性煤层中，钻孔有效影响范围小，抽采效率低，预抽时间长；钻孔易塌孔、堵孔，影响抽采寿命；对钻孔施工和封孔质量要求高。3.“四位一体”综合防突措施是指：区域综合防突措施和局部综合防突措施。其中区域综合防突措施包括：区域突出危险性预测、区域防突措施、区域措施效果检验、区域验证。区域防突措施主要包括：开采保护层和预抽煤层瓦斯（包括地面井预抽、井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽等）。4.作用：防止抽采系统（泵站或管路）发生火灾、爆炸时，火焰沿抽采管路向瓦斯源（井下）方向逆向传播，引发井下更大的灾害。工作原理：通常采用金属网阻火器，其核心是由多层细小通道或孔隙的金属网/板组成。当火焰通过狭窄通道时，由于热损失增大和自由基销毁作用，火焰传播速度下降，最终被淬熄，从而阻止火焰通过。六、计算题1.解：管道截面积A=πd²/4=3.14×(0.2)²/4=0.0314m²混合流量Q测=60×v×A=60×8×0.0314=15.072m³/min换算到标准状态（P标=101.325kPa，T标=20+273=293K；P测=105kPa，T测=20+273=293K）：由于T测=T标，所以Q标混=Q测×(P测/P标)=15.072×(105/101.325)≈15.072×1.0363≈15.62m³/min瓦斯纯流量Q纯=Q标混×浓度=15.62×35%≈5.47m³/min答：瓦斯混合流量约为15.62m³/min，瓦斯纯流量约为5.47m³/min。2.解：（1）工作面瓦斯抽采量Q抽=Q总Q风排=2512=13m³/min（2）工作面瓦斯抽采率η=(Q抽/Q总)×100%=(13/25)×100%=52.0%（3）日产量M=日推进度×采高×面长×密度=5×3×200×1.4=4200t/d日抽采量Q抽日=13m³/min×60min/h×24h/d=18720m³/d吨煤瓦斯抽采量q=Q抽日/M=18720/4200≈4.5m³/t答：该工作面瓦斯抽采量为13m³/min，抽采率为52.0%，估算吨煤瓦斯抽采量约为4.5m³/t。七、分析论述题影响采空区瓦斯抽采效果的主要因素：1.抽采方法选择：埋管、高位钻孔、高抽巷、采空区密闭抽采等不同方法适应不同条件。2.抽采参数：抽采负压与流量：负压过高可能抽入过多空气，稀释浓度；过低则抽采能力不足。需合理匹配。抽采时机：开始抽采的时间点，与工作面推进、顶板垮落规律密切相关。3.地质与开采条件：邻近层赋存与瓦斯含量：是采空区瓦斯的主要来源之一。顶板岩性及垮落带、裂隙带发育高度：决定瓦斯运移通道和富集区域。工作面通风方式与风量：影响采空区漏风场和瓦斯分布。工作面推进速度：影响采空区瓦斯涌出动态和抽采的稳定性。4.钻孔/巷道布置参数（针对高位钻孔/巷）：这是核心影响因素。5.管路与密封：抽采管路布置、管径匹配、采空区或钻孔的密封质量。高位钻孔布置关键参数及优化：1.终孔位置层位（垂直高度与平距）：是关键中的关键。终孔应布置在采空区裂隙带的中上部、邻近层卸压瓦斯涌出通道或瓦斯富集区。需根据顶板岩性、垮落带裂隙带发育规律（如“三带”理论）和实际探测确定。优化：通过理论计算、数值模拟和现场试验，确定最佳层位范围，并随地质条件变化动态调整。2.钻孔间距：影响抽采覆盖范围和经济性。间距过小，工程量大；间距过大，存在抽采盲区。优化：根据单孔有效抽采半径（与层位、负压、时间有关）合理确定，通常在工作面倾向方向上布置多个钻孔，间距根据经验或试验确定，如20-40m。3.钻孔长度与角度（方位角、倾角）：决定钻孔能否进入目标区域并保持有效抽采段。方位角一般平行工作面走向或略有夹角。倾角决定钻孔到达的高度。优化：精确的钻孔轨迹设计（包括开孔位置、角度）与施工控制，确保钻孔按设计进入目标层位。可采用随钻测