采矿学期末试题及答案解析(2025版)

采矿学期末试题及答案解析(2025版)一、填空题（每空1分，共20分）依据《煤炭工业矿井设计规范》GB50215-2015（2022年局部修订），井田开拓方式按井筒形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和______四大类。综合机械化长壁采煤工作面的“三机”配套设备指的是采煤机、刮板输送机和______。智能采矿设备的“三遥”基础功能包括遥测、遥信和______。按充填材料类型划分，矿山充填采矿法可分为干式充填、水力充填和______三大类。回采工作面周期来压的主要成因是______的周期性破断失稳。根据《煤矿安全规程》（2024年修订版），采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内的加强支护巷道长度不得小于______m。阶段内的开采布置方式通常分为连续式、分区式和______三类。矿井通风的三大核心任务是供给井下新鲜空气、稀释排出有毒有害气体和______。金属矿床地下采矿方法按地压管理方式可分为空场采矿法、充填采矿法和______三大类。长壁工作面采煤机的割煤方式主要分为单向割煤和______两种。矿山巷道按服务范围与用途可分为开拓巷道、准备巷道和______三大类。金属矿床露天开采的核心生产工艺包括穿孔、爆破、采装、运输和______。煤矿绿色开采技术体系遵循的“3R”原则包括减量化、再利用和______。我国缓倾斜煤层工作面直接顶按稳定性分为不稳定、中等稳定、稳定和______四类。立井井筒延深的常用方法包括延深间延深、梯子间延深和______三类。煤炭自燃的三大必要条件是可燃物、助燃物和______。根据《煤矿安全规程》（2024年修订版），矿井瓦斯等级划分依据包括相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量、工作面绝对瓦斯涌出量和______。长壁回采工作面采空区处理方法主要有全部垮落法、充填法、煤柱支撑法和______四类。露天开采的境界剥采比是指开采境界延深单位深度时，所剥离的岩石量与______的比值。我国矿业权体系的两项核心权能是探矿权和______。二、单项选择题（每题1分，共10分）下列不属于矿井开拓方式基本类型的是（）A.立井开拓B.斜井开拓C.平硐开拓D.井筒开拓按煤层倾角分类，缓倾斜煤层的倾角范围是（）A.小于8°B.8°~25°C.25°~45°D.大于45°下列采煤方法中，属于柱式体系采煤法的是（）A.走向长壁采煤法B.倾斜长壁采煤法C.房柱式采煤法D.综采放顶煤采煤法金属矿空场采矿法的核心适用条件是（）A.矿石和围岩均稳固B.矿石稳固、围岩不稳固C.矿石不稳固、围岩稳固D.矿石和围岩均不稳固根据《煤矿安全规程》（2024年修订版），采煤工作面允许的最高风速为（）A.2m/sB.4m/sC.6m/sD.8m/s下列技术中，不属于煤矿绿色开采技术范畴的是（）A.矸石充填开采B.保水开采C.瓦斯抽采利用D.炮采工艺优化智能采煤工作面实现“无人跟机作业”的核心支撑技术是（）A.视频监控技术B.设备自动循迹与记忆截割技术C.人工远程操控D.瓦斯预警技术露天开采中，生产剥采比的定义是（）A.境界内总岩石量与总矿石量之比B.某一生产时期内剥离岩石量与采出矿石量之比C.某一水平的岩石量与矿石量之比D.排土场总容积与矿石总产量之比下列关于回采工作面周期来压的描述，正确的是（）A.周期来压由直接顶周期性垮落引起B.周期来压步距通常小于初次来压步距C.周期来压时工作面支架阻力显著降低D.所有煤层工作面都会出现明显周期来压下列巷道中，属于准备巷道的是（）A.主立井B.采区上山C.工作面运输巷D.井底车场三、判断题（每题1分，共10分，正确打√，错误打×）倾斜长壁采煤法适用于倾角小于12°的近水平煤层，具有巷道布置简单、运输环节少的优点。（）金属矿充填采矿法可有效控制地压显现，适用于地表不允许崩落的矿体开采。（）矿井瓦斯的主要成分为甲烷，因此所有瓦斯均无毒无害，不会造成人员伤亡。（）液压支架的工作阻力是指支架对顶板的最大支撑能力，其大小由安全阀的调定压力决定。（）露天开采的生产成本普遍低于地下开采，因此所有矿床都应优先选择露天开采方案。（）智能矿山建设的目标是实现全流程无人化，整个生产过程不需要任何人工参与。（）采区上山的设置数目至少为2条，分别承担运输与通风功能，特殊情况下可增设专用行人或排水上山。（）煤与瓦斯突出主要发生在地质构造带，因此地质构造简单的矿井绝对不会发生突出事故。（）采用全部垮落法处理采空区会引起地表沉陷，因此仅适用于地表无建筑物、无重要设施的矿区。（）矿井生产能力是指矿井在正常生产条件下每年能够采出的矿石（煤炭）最大数量，通常以万t/a为单位。（）四、简答题（每题5分，共20分）简述长壁综采工作面的主要生产工序及各工序的核心作用。简述矿井开拓方式选择的主要影响因素。简述无底柱分段崩落采矿法的主要优缺点及适用条件。简述煤矿绿色开采的核心技术体系及对应应用场景。五、计算题（每题10分，共20分）某缓倾斜中厚煤层综采工作面，煤层厚度3.2m，倾角10°，工作面长度240m，采用双向割煤工艺，采煤机滚筒截深0.8m，日均进刀8次，工作面煤炭回收率为95%，煤层视密度为1.35t/m³。请计算：（1）单刀循环产量；（2）工作面年生产能力（年工作日按330d计算）。某露天煤矿开采境界内总可采矿石储量为12000万t，总剥离岩石量为36000万t，设计服务年限60年，设计矿石年产量200万t。已知第10生产年的生产剥采比为3.2t/t，第20生产年的生产剥采比为3.5t/t，该矿经济合理剥采比为4t/t。请计算：（1）该露天矿的平均剥采比；（2）第10生产年的年剥离岩石量；（3）从剥采比角度判断该露天矿开发的经济合理性。六、案例分析题（共20分）某国有重点煤矿位于山西省晋北地区，井田面积52.3km²，地质资源量5.2亿t，可采储量3.8亿t，主采3#煤层，平均厚度5.8m，倾角3°~5°，属近水平特厚煤层；顶板为中等稳定砂岩，底板为粉砂岩；矿井为低瓦斯矿井，水文地质条件中等，无冲击地压危险。地表为黄土丘陵区，井田范围内分布3个自然村，涉及“三下”压煤约1200万t。矿井原设计生产能力300万t/a，采用立井开拓、综采放顶煤工艺，2024年启动省级智能矿山与绿色矿山示范建设。结合采矿学相关理论，回答下列问题：该矿井适合部署哪些智能化开采技术？请说明理由（8分）针对地表村庄压煤问题，可采用哪些绿色开采技术方案？对比各方案的适用性与优缺点（8分）从安全、经济、环保三个维度，为该矿“智能+绿色”融合转型提出合理化建议（4分）答案及解析一、填空题（每空1分，共20分）综合开拓2.液压支架3.遥控4.胶结充填5.基本顶（或老顶）6.207.分带式8.调节井下气候条件9.崩落采矿法10.双向割煤11.回采巷道12.排土（或排土作业）13.资源化（或再循环/Recycle）14.非常稳定15.反井延深16.引火源（或热源/着火源）17.瓦斯涌出形式18.缓慢下沉法19.采出矿石量20.采矿权二、单项选择题（每题1分，共10分）D解析：矿井开拓方式按井筒形式分为立井、斜井、平硐、综合开拓四类，无“井筒开拓”分类。B解析：煤层倾角分类标准为：近水平煤层<8°，缓倾斜煤层8°25°，倾斜煤层25°45°，急倾斜煤层>45°。C解析：采煤方法分为长壁体系和柱式体系，房柱式、房式采煤法属于柱式体系，其余选项均为长壁体系。A解析：空场采矿法依靠矿石和围岩自身的稳固性维护采空区，因此核心适用条件是矿石和围岩均稳固。B解析：《煤矿安全规程》（2024年修订版）规定采煤工作面风速范围为0.25m/s~4m/s，最高风速为4m/s。D解析：绿色开采技术以生态环境保护、资源高效利用为核心，炮采工艺优化仅为生产工艺改进，不属于绿色开采范畴。B解析：无人跟机作业的核心是设备具备自动循迹、记忆截割、自动跟机移架等自主作业能力，视频监控、远程操控为辅助干预手段。B解析：生产剥采比是指某一生产时期内剥离岩石量与采出矿石量的比值；平均剥采比为境界内总岩石量与总矿石量之比；境界剥采比为境界延深单位深度的岩石量与矿石量之比。B解析：周期来压由基本顶周期性破断引起，步距通常为初次来压步距的1/2~2/3，来压时支架阻力显著升高，薄煤层、直接顶厚度大的工作面周期来压显现不明显。B解析：主立井、井底车场属于开拓巷道，采区上山属于准备巷道，工作面运输巷属于回采巷道。三、判断题（每题1分，共10分）√解析：倾斜长壁采煤法无需设置采区上山，巷道布置简单，运输环节少，但受设备倾角限制，仅适用于倾角小于12°的近水平煤层。√解析：充填采矿法通过充填体支撑顶板，可有效控制地压和地表沉陷，是地表不允许崩落矿体的首选开采方法。×解析：矿井瓦斯中除甲烷外，还含有硫化氢、一氧化碳等有毒有害气体，且高浓度瓦斯会造成人员窒息，遇明火可引发爆炸，具有较大危险性。√解析：液压支架的工作阻力由安全阀的调定压力决定，当顶板压力超过安全阀调定值时，安全阀开启泄液，支架缩架，保证支护阻力不超过额定工作阻力。×解析：露天开采的经济性受剥采比限制，当矿床埋藏深度大、剥采比超过经济合理剥采比时，应采用地下开采方案。×解析：智能矿山的建设目标是实现少人化、无人值守，核心生产环节由设备自主完成，但仍需人工进行远程监控、故障处置和决策，并非完全不需要人工参与。√解析：《煤矿安全规程》规定采区上山至少设置2条，分别承担运输和通风功能，根据生产需求可增设专用行人、排水或瓦斯抽采上山。×解析：地质构造带是煤与瓦斯突出的高发区域，但地质构造简单的矿井若存在高瓦斯压力、高瓦斯含量的煤层，仍可能发生突出事故。√解析：全部垮落法会导致地表出现不同程度的沉陷，因此仅适用于地表无重要建筑物、设施的矿区，“三下”压煤区域需采用充填、条带等沉陷控制技术。√解析：矿井生产能力（也称矿井年产量）是指矿井正常生产条件下的年最大采出量，常用单位为万t/a或Mt/a。四、简答题（每题5分，共20分）答：长壁综采工作面的核心生产工序及作用如下：①割煤工序：由采煤机完成落煤与装煤作业，是工作面生产的核心环节，直接决定工作面生产效率（1分）；②移架工序：采煤机割煤后液压支架及时前移，支护新暴露的顶板，保障作业空间安全，是顶板控制的核心手段（1分）；③推溜工序：移架后将刮板输送机推向煤壁，为下一刀割煤提供作业空间，同时保证煤炭运输通道连续（1分）；④运输工序：通过工作面刮板输送机、转载机、带式输送机将采出的煤炭转运至采区煤仓，是连续生产的保障（1分）；⑤采空区处理工序：随工作面推进采用全部垮落法或充填法处理采空区，控制地压显现，避免顶板大面积垮落风险（1分）。答：矿井开拓方式选择的主要影响因素包括：①煤层赋存条件：包括煤层厚度、倾角、埋藏深度、井田范围、地质构造及水文地质条件，是选择开拓方式的核心依据（1分）；②矿井生产能力：大型矿井优先选择运输能力强、服务年限长的立井或综合开拓方案，中小型矿井可选择斜井或平硐开拓以降低建设投资（1分）；③地表地形条件：若煤层赋存于山地、丘陵区域，且地表有适宜布置平硐的地形条件，优先选择平硐开拓，减少井筒建设成本（1分）；④技术经济条件：结合施工技术水平、装备能力、建设投资及运营成本进行多方案技术经济比选，选择综合效益最优的方案（1分）；⑤安全与环保要求：充分考虑瓦斯、水害等灾害防治需求，以及地表生态保护要求，优先选择安全性高、环境影响小的开拓方式（1分）。答：无底柱分段崩落采矿法的优缺点及适用条件如下：（1）优点：①采场结构简单，机械化程度高，生产能力大；②作业人员在进路内作业，无需进入采空区，作业安全性好；③对矿体形态变化适应性强，可通过调整分段高度、进路间距适配不规则矿体（2分）；（2）缺点：①矿石损失贫化率高，通常损失率15%20%，贫化率10%15%；②独头进路多，通风条件差，需配套局部通风系统；③对铲运机等设备性能要求高，设备初始投资大（2分）；

（3）适用条件：适用于围岩稳固性中等至不稳固、矿体厚度不小于5~8m、地表允许崩落的急倾斜或缓倾斜厚大矿体（1分）。答：煤矿绿色开采核心技术体系围绕“3R”原则构建，各类技术及应用场景如下：①保水开采技术：通过优化采高、分层开采、充填开采等方式减少对含水层的破坏，保护地下水资源，主要应用于西北干旱缺水、生态脆弱矿区（1分）；②充填开采技术：利用矸石、粉煤灰、膏体等固体废物充填采空区，控制地表沉陷，主要应用于建筑物下、铁路下、水体下“三下”压煤开采区域（1分）；③瓦斯抽采与利用技术：通过地面钻井、井下预抽、采空区抽采等方式抽取煤层瓦斯，既降低瓦斯灾害风险，又可作为清洁能源利用，适用于高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井（1分）；④矸石减排与资源化利用技术：通过优化开采工艺、煤巷布置等减少矸石产出，同时将矸石用于充填、制砖、发电等，实现固体废物资源化，适用于所有产矸矿区（1分）；⑤土地复垦与生态修复技术：对地表沉陷区进行土地复垦、植被恢复，修复矿区生态系统，适用于地表沉陷严重、生态敏感的矿区（1分）。五、计算题（每题10分，共20分）解：（1）单刀循环产量计算公式为：Q

式中：Qd——单刀循环产量，t；

L——工作面长度，240m；

h——煤层厚度，3.2m；

b——采煤机截深，0.8m；

γ——煤层视密度，1.35t/m³；

η——工作面煤炭回收率，95%。（4分）

Q

（2）工作面年生产能力计算公式为：Q

式中：Qn——年生产能力，t；

nd——日均进刀数，8刀/d；

nyQ

答：单刀循环产量约为787.97t，工作面年生产能力约为208.02万t/a。（2分）解：（1）平均剥采比为境界内总剥离岩石量与总可采矿石量的比值，计算公式为：n

式中：np——平均剥采比，t/t；

Vz——总剥离岩石量，36000万t；

Azn

（2）第10生产年的年剥离岩石量计算公式为：V

式中：V10——第10年年剥离量，万t；

n10——第10年生产剥采比，3.2t/t；

AnV

（3）经济合理性判断：露天矿开发的经济边界为平均剥采比不超过经济合理剥采比。该矿平均剥采比为3.0t/t，低于经济合理剥采比4.0t/t，且各生产时期的生产剥采比（3.2t/t、3.5t/t）均低于经济合理剥采比，因此该露天矿开发具有经济合理性。（3分）答：该露天矿平均剥采比为3.0t/t，第10年年剥离量为640万t，从剥采比角度判断开发方案经济可行。（1分）六、案例分析题（共20分）答：结合该矿近水平特厚煤层、地质条件简单、低瓦斯的禀赋特征，适合部署以下智能化开采技术：①智能综放工作面自主作业技术：该煤层倾角3°5°、厚度5.8m，地质条件稳定，适合采用“记忆截割+视频跟踪+远程干预”的智能放顶煤工艺，实现采煤机自动割煤、液压支架自动跟机移架、放顶煤智能控制，可将工作面作业人员从1520人减少至3~5人，生产效率提升20%以上（3分）；

②智能地质保障系统：采用三维地震精细解释、随钻测量、工作面微震监测等技术，构建“透明工作面”地质模型，为智能开采提供精准地质数据支撑，适配近水平煤层平缓、构造少的地质特征（2分）；③智能通风与安全预警系统：虽然为低瓦斯矿井，但特厚综放工作面风量需求大，采用智能通风系统可根据工作面瓦斯、风速数据自动调节风门开度，实现通风系统动态优化，降低通风能耗15%以上；同时整合顶板、水害、设备等多源监测数据，构建灾害超前预警平台，提升本质安全水平（2分）；

④主煤流智能运输与提升系统：采用带式输送机智能调速、故障自动识别、无人值守技术，提升系统采用全自动控制，减少岗位人员60%以上，提升运输系统可靠性（1分）。

2.答：针对该矿村庄压煤问题，可采用以下三种绿色开采方案，适用性对比如下：①矸石充填开采方案：将矿井产出的煤矸石破碎后，通过井下充填系统输送至采空