2026年《采掘机械》试卷及答案

2026年《采掘机械》试卷及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.2024版《矿用防爆电气设备通用要求》中，适用于采掘机械外壳的隔爆型防爆标志为____。2.当前国内智能化综采工作面主流配置的永磁同步电牵引采煤机，牵引部核心传动结构为____，相比传统异步变频牵引传动链缩短60%以上。3.掘锚一体机实现掘支平行作业时，截割部与锚护部的动作指令传输时延需控制在____ms以内，避免作业冲突。4.当前推广的刮板输送机中部槽耐磨处理主流工艺为____，其耐磨寿命是普通淬火中部槽的2.3倍以上。5.智能化液压支架电液控系统采用的新一代时间敏感网络总线为____，指令传输时延不超过50ms。6.放顶煤液压支架的尾梁最大摆动角度通常为____度，可适应不同硬度顶煤的放落需求。7.连续采煤机最适宜的开采条件为厚度____的缓倾斜近水平煤层，多用于房柱式开采或巷道掘进作业。8.智能化采掘工作面设备数字孪生模型的实时数据同步频率不得低于____Hz，确保模型与实体设备状态完全匹配。9.高效截割型采煤机滚筒的端盘螺旋升角通常取____度，可降低煤流堵塞概率，提升装煤效率。10.硬岩截割工况下，采煤机截齿主流采用____交错排列方式，可降低截齿冲击载荷，减少损耗。11.悬臂式掘进机的截割破岩比能耗与岩石的____系数直接相关，该系数每提升1，比能耗升高12%-15%。12.矿用永磁传动滚筒的传动效率不得低于____%，相比传统异步电机减速机传动节能10%以上。13.液压支架立柱安全阀的开启压力误差不得超过额定压力的____%，避免支护强度不足或过载损坏。14.掘进工作面实现掘支运一体化作业的核心管控系统为____，可实现截割、锚护、出矸工序的无缝衔接。15.采煤机搭载的惯性导航定位系统的累计定位误差需控制在____mm/1000m以内，满足跟机自动化作业要求。16.当前露天矿35m³级正铲电铲的斗杆主流材质为____，屈服强度可达960MPa，抗冲击性能提升40%。17.大倾角刮板输送机采用的高强度紧凑链的等级为____级，破断拉力比普通B级链提升25%。18.采掘机械状态监测预测性维护系统的故障识别准确率要求不低于____%，可减少30%以上的非计划停机。19.2025年国家能源局发布的《智能化煤矿建设规范》要求，大型智能化综采工作面的采掘装备开机率不得低于____%。20.适用于f≥12的硬岩掘进工况的截齿类型为____截齿，使用寿命是普通硬质合金截齿的4-6倍。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列采煤机牵引形式中，2023年之后国内智能化综采工作面的主流配置是（）A.直流他励电牵引B.异步电机变频牵引C.永磁同步直驱牵引D.液压牵引2.下列关于掘锚一体机截割与锚护作业联动逻辑的表述，正确的是（）A.截割作业时锚护装置可进入截割危险区域B.锚护作业时截割部必须闭锁并停靠在安全位置C.两者可同时在同一断面开展作业D.联动控制优先级截割作业高于锚护作业3.下列总线类型中，属于新一代液压支架电液控系统主流通讯总线的是（）A.CAN总线B.Profibus总线C.工业以太网TSN总线D.RS485总线4.下列截齿类型中，最适合普氏硬度f>12的硬岩截割工况的是（）A.YG8硬质合金截齿B.金刚石复合片（PDC）截齿C.高锰钢截齿D.合金结构钢截齿5.下列刮板输送机软启动形式中，2024年之后国内煤矿重点推广的是（）A.限矩型液力耦合器B.CST可控启动传输C.永磁直驱软启动D.异步电机变频启动6.连续采煤机最适宜的开采场景是（）A.倾角大于25°的厚煤层回采B.地质构造复杂的急倾斜煤层开采C.1.3-6m缓倾斜近水平煤层的房柱式开采或巷掘进D.高瓦斯突出煤层的长壁工作面回采7.下列露天采掘设备中，单位年生产能力最高的是（）A.35m³正铲电铲B.15m³液压反铲C.斗容10m³拉铲D.2500m³/h轮斗挖掘机8.下列采煤机截深参数中，属于当前智能化综采工作面主流配置的是（）A.固定0.6mB.固定0.8mC.固定1.0mD.0.8-1.2m可调节9.下列参数中，不属于采掘机械振动监测特征量的是（）A.振动加速度峰值B.振动速度有效值C.噪声声压级D.振动频率成分10.2025年发布的《智能化煤矿验收管理办法》中，要求大型智能化综采工作面的采掘装备自动化作业率不得低于（）A.70%B.80%C.90%D.95%三、判断题（每题1分，共10分）1.永磁同步直驱采煤机的传动效率比传统异步变频牵引采煤机高8-12个百分点，吨煤电耗可降低6%-10%。（）2.掘锚一体机的截割部与锚护部可共用一套动力驱动单元，无需单独设置动力闭锁装置。（）3.液压支架的数字孪生模型可实现支架动作预演、碰撞检测，避免移架过程中出现设备干涉。（）4.PDC截齿的使用寿命是普通硬质合金截齿的3-5倍，可直接截割f≤14的硬岩，无需预处理。（）5.激光熔覆碳化钨涂层的刮板输送机中部槽，耐磨寿命是普通淬火中部槽的2倍以上，可减少中部槽更换频率60%。（）6.连续采煤机可直接用于长壁综采工作面的回采作业，替代传统电牵引采煤机。（）7.露天矿轮斗挖掘机仅能用于松散土层剥离作业，无法用于煤层的采掘作业。（）8.采煤机的惯性导航定位系统需要每7天通过UWB定位系统进行一次误差校正，避免累计误差超标。（）9.采掘机械的隔爆外壳出现轻微凹陷变形时，只要不影响内部元件安装即可继续下井使用。（）10.智能化综采工作面的三机协同控制系统可实现无人跟机作业，仅需安排巡检人员每2小时巡检一次即可。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述2024年之后国内煤矿重点推广的永磁直驱采掘装备相比传统异步变频驱动装备的核心优势。2.简述掘锚一体机实现掘支平行作业的核心技术要求。3.简述智能化液压支架电液控系统的核心功能。4.简述采掘机械预测性维护系统的核心工作流程。五、案例分析题（共15分）案例背景：某国有重点煤矿2025年投产的180万吨/年智能化综采工作面，煤层平均厚度3.2m，倾角2-6°，普氏硬度f=3-4，局部区域夹矸f=8-10，配套MG550/1250-PWD型永磁同步电牵引采煤机、SGZ830/2×450型永磁直驱刮板输送机、ZY7200/18/37型电液控液压支架。投产2个月后出现三类异常问题：（1）采煤机截齿损耗率达设计值的2.7倍，每班平均更换截齿9个，截割效率下降35%；（2）刮板输送机中部槽磨损严重，运行30天后出现12处局部漏矸，磨损深度达2.1mm；（3）液压支架跟机自动化率仅为62%，移架滞后采煤机后滚筒最大距离达17m，工作面工程质量不合格。结合上述背景，回答下列问题：1.分析采煤机截齿损耗过高的可能原因（6分）2.分析刮板输送机中部槽磨损过快的主要原因（4分）3.分析液压支架跟机滞后的原因，并提出针对性整改措施（5分）六、计算题（共15分）某智能化综采工作面配套采煤机的截割滚筒直径D=2.2m，采高与滚筒直径匹配，截深B=1.0m，滚筒额定转速n=32r/min，设计牵引速度v=9m/min，煤层容重γ=1.42t/m³，工作面回采率为96%，采煤机截割部电机额定功率P=550kW，截割传动系统总效率η=0.93，该煤层的截割比能耗为0.58kW·h/t。结合上述参数，完成下列计算：1.计算该采煤机的小时理论截割生产能力（4分）2.计算该工作面的小时实际回采生产能力（4分）3.结合截割比能耗验证当前截割部电机功率是否满足作业要求，若不满足，计算最大允许牵引速度（7分）参考答案一、填空题1.ExdIMb2.永磁直驱齿轮销排传动3.504.激光熔覆碳化钨涂层5.TSN工业以太网总线6.0-457.1.3-6m8.509.19-2410.棋盘式11.普氏硬度（f）12.9613.±514.掘支运一体化协同管控系统15.3016.Q960E高强度低合金调质钢17.C18.9219.8520.金刚石复合片（PDC）二、单项选择题1.C2.B3.C4.B5.C6.C7.D8.D9.C10.C三、判断题1.√2.×3.√4.√5.√6.×7.×8.√9.×10.√四、简答题1.答：永磁直驱采掘装备的核心优势包括五点：（1）节能效果显著，传动效率比异步变频驱动高8-15%，吨煤采掘电耗降低5-10%，符合煤矿双碳建设要求；（2）传动链大幅缩短，取消了减速机、联轴器等中间传动部件，设备故障率降低30%以上，维护成本减少25%；（3）低速大转矩特性优异，启动转矩可达额定转矩的2.5倍以上，可适应采掘工作面频繁重载启动的恶劣工况，不会出现启动憋停问题；（4）控制精度高，转速调节误差小于0.1%，可实现截割部、牵引部的精准调速，提升截割效率的同时降低截齿损耗15%以上；（5）体积小重量轻，同等功率下比异步驱动系统减重20-30%，更适应井下狭小的作业空间，安装运输难度大幅降低。2.答：掘锚一体机实现掘支平行作业的核心技术要求包括：（1）完善的安全闭锁逻辑，截割作业与锚护作业的危险区域物理隔离，截割作业时锚护部严禁进入截割危险区，锚护作业时截割部必须闭锁并停靠在安全位置，控制优先级锚护作业高于截割作业；（2）低时延协同管控，动作指令传输时延不超过50ms，设备定位误差不超过10mm，确保两个作业单元的动作时序完全匹配，无作业冲突；（3）锚护作业效率与截割效率匹配，采用模块化多工位锚护单元，可同时开展顶锚、帮锚的多钻孔作业，单循环锚护作业时间与截割进尺时间差不超过2分钟，避免出现工序等待；（4）临时支护与永久支护联动，临时支护紧跟工作面迎头，空顶距不超过作业规程要求，永久支护作业与临时支护移动同步衔接，无空顶作业风险；（5）环境感知系统全覆盖，实时监测工作面迎头的围岩稳定性、瓦斯浓度、粉尘浓度等参数，出现异常时立即触发全设备闭锁，保障作业安全。3.答：智能化液压支架电液控系统的核心功能包括：（1）全流程自动作业功能，可实现自动升柱、降柱、移架、推溜的循环作业，跟机自动化率达到100%，移架误差不超过50mm，支护强度符合矿压要求；（2）压力自动调节功能，实时监测立柱、平衡千斤顶的工作压力，安全阀自动调整开启压力，避免支架过载损坏或支护强度不足导致顶板下沉；（3）姿态实时监测校正功能，通过倾角传感器、位移传感器实时监测支架的倾斜角度、顶梁俯仰角，出现倒架、歪架风险时自动预警并校正动作参数，确保支架姿态符合要求；（4）三机协同联动功能，与采煤机、刮板输送机实时通讯，根据采煤机的位置、行走速度自动调整支架动作时序，实现跟机作业无滞后，工作面平直度误差不超过100mm；（5）数字孪生交互功能，实时将支架的运行参数上传到工作面管控平台，与数字孪生模型同步，实现动作预演、故障预判、远程操控，减少井下现场作业人员数量。4.答：采掘机械预测性维护系统的核心工作流程分为五层：（1）数据采集层，通过布置在设备电机、轴承、传动箱、液压元件等关键部位的振动传感器、温度传感器、压力传感器、电流传感器等，实时采集设备的运行状态数据，采集频率不低于1kHz，确保数据的完整性；（2）数据传输层，通过工业以太网TSN总线将采集到的原始数据传输到边缘计算节点，传输时延不超过10ms，数据丢包率低于0.01%，避免数据缺失或滞后；（3）特征提取层，边缘计算节点对原始数据进行滤波、降噪、归一化处理，提取振动峰值、有效值、频率成分、温度变化率、电流波动系数等核心特征参数，过滤无效数据；（4）故障诊断层，基于预训练的深度学习故障诊断模型（卷积神经网络、Transformer等）对特征参数进行分析，识别设备的潜在故障类型、故障位置、故障严重程度，故障识别准确率不低于92%；（5）维护决策层，根据故障的严重程度、剩余使用寿命预测结果，结合设备的检修计划生成最优维护方案，提前7-14天推送维护提醒，避免设备突发故障，同时将维护结果反馈到模型训练库，不断优化故障诊断准确率，形成数据闭环。五、案例分析题1.答：采煤机截齿损耗过高的原因包括：（1）截割参数匹配不合理，采煤机牵引速度设置过快，与煤层硬度不匹配，截齿吃刀深度过大，受到的冲击载荷超过截齿的承受极限，导致截齿合金头崩落，占比2分；（2）截齿排列参数不合理，相邻截齿的截线间距设置过大，煤体崩落不充分，截齿频繁与夹矸直接碰撞，加剧截齿磨损，占比2分；（3）截齿冷却不到位，工作面截割喷雾压力低于设计要求的8MPa，截割时截齿温度超过800℃，硬质合金头出现退火变软，耐磨性大幅下降，占比1分；（4）煤层夹矸未预处理，局部区域夹矸f=8-10，未提前采用松动爆破等预处理措施，截齿直接截割硬矸石，冲击载荷过大导致截齿断裂，占比1分。2.答：刮板输送机中部槽磨损过快的原因包括：（1）刮板链张紧力不足，张紧力比设计值低20%，运行时刮板与中部槽中板出现滑动摩擦，而非滚动摩擦，加剧中板磨损，占比1分；（2）采煤机截深波动过大，落煤量不稳定，刮板输送机频繁出现局部超载，煤矸对中部槽的冲刷磨损加剧，占比1分；（3）中部槽耐磨涂层质量不合格，激光熔覆碳化钨层厚度仅为0.5mm，低于设计要求的0.8mm，硬度仅为HRC52，远低于设计要求的HRC62，耐磨性不足，占比1分；（4）工作面局部倾角偏大，刮板输送机运行时出现跑偏，刮板与中部槽侧帮频繁摩擦，加剧侧帮磨损，占比1分。3.答：液压支架跟机滞后的原因：（1）电液控系统通讯总线采用传统CAN总线，带宽不足，指令传输时延超过550ms，支架动作响应滞后，占比2分；（2）采煤机定位精度不足，未搭配UWB校正系统，定位误差超过220mm，支架无法准确识别采煤机的实时位置，导致动作触发滞后，占比1分；（3）支架动作参数未优化，移架、推溜的动作时间设置过长，跟不上采煤机的行走速度，占比1分。整改措施：将电液控系统的通讯总线更换为工业以太网TSN总线，降低传输时延到50ms以内，提升动作响应速度；对采煤机的惯性导航系统进行校准，加装UWB定位校正系统，将定位误差控制在30mm以内，确保位置数据准确；根据工作面工况优化支架动作参数，缩短移架、推溜的动作时间，与采煤机行走速度匹配，占比1分。六、计算题1.解：采煤机小时理论截割生产能力计算公式为：Q_理=60×B×H×v×γ其中，B为截深1.0m，H为采高2.2m（与滚筒直径匹配），v为牵引速度9m/min，γ为煤层容重1.42t/m³代入数值计算：Q_理=60×1.0×2.2×9×1.42=60×28.116=1686.96t/h答：该采煤机的小时理论截割生产能