采矿工程考试题及答案

采矿工程考试题及答案一、单项选择题（共20题，每题1.5分，总计30分。每题只有1个正确答案，错选、不选均不得分）1.地下开采作业中，按照我国煤矿煤层厚度分类标准，中厚煤层的厚度区间为（）A.0.8~1.3mB.1.3~3.5mC.3.5~6.0mD.6.0m以上2.矿山压力与岩层控制领域中，以下现象属于矿山压力显现的是（）A.原岩应力重新分布B.巷道围岩弹性变形能积聚C.采煤工作面煤壁片帮D.采空区周边支承压力形成3.根据《煤矿安全规程》（2022版）要求，综合机械化采煤工作面必须安装护帮装置的采高临界值为（）A.1.8mB.2.5mC.3.0mD.4.0m4.某矿井年度瓦斯等级鉴定结果显示，矿井相对瓦斯涌出量为12.3m³/t，绝对瓦斯涌出量为36.7m³/min，矿井所有采掘工作面瓦斯涌出量均未超出单项阈值，该矿井的瓦斯等级为（）A.低瓦斯矿井B.高瓦斯矿井C.煤与瓦斯突出矿井D.瓦斯矿井5.锚杆支护作用理论中，能够解释“锚杆将薄层状沉积岩层锚固为整体结构、提升岩层抗弯承载能力”的核心理论是（）A.悬吊理论B.组合梁理论C.挤压加固拱理论D.最大水平应力理论6.露天开采作业中，工作帮最上一个台阶坡顶线与最下一个台阶坡底线连线形成的假想斜面与水平面的夹角被称为（）A.台阶坡面角B.最终帮坡角C.工作帮坡角D.端帮帮坡角7.我国井工煤矿走向长壁采煤工作面采空区处理应用最广泛的方法是（）A.全部垮落法B.水力充填法C.煤柱支撑法D.缓慢下沉法8.煤矿井下采掘工作面爆破作业，必须使用的炸药类型为（）A.普通硝铵炸药B.煤矿许用炸药C.乳化炸药D.黑火药9.以下选项中，不属于矿井通风基本任务的是（）A.为井下作业人员提供符合要求的新鲜空气B.稀释并排出井下有毒有害气体与矿尘C.调节井下作业空间的温度、湿度，创造适宜气候条件D.提升井下围岩结构稳定性10.综合机械化放顶煤开采工艺中，顶煤实现破碎的核心动力来源是（）A.采煤机截割扰动B.工作面超前支承压力作用C.液压支架尾梁反复挤压D.超前预裂爆破11.平巷钻爆法掘进作业的正规循环工序中，占循环作业时间比例最高、对掘进速度影响最大的工序是（）A.钻眼爆破B.装岩与运输C.临时支护D.永久支护12.我国煤矿顶板分类体系中，直接顶稳定性分类的核心参考指标是（）A.直接顶初次垮落步距B.老顶初次来压步距C.煤层单向抗压强度D.直接顶岩层厚度13.煤矿井下防治水工作必须遵循的十六字原则是（）A.预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采B.安全第一、预防为主、综合治理、总体推进C.先抽后采、监测监控、以风定产、综合治理D.预测预报、逢掘必探、先采后治、以防为主14.露天开采工艺系统中，轮斗挖掘机配合带式输送机的作业体系属于（）A.间断开采工艺B.连续开采工艺C.半连续开采工艺D.无运输倒堆工艺15.冲击地压矿井实施煤层卸压爆破作业后，作业人员的最小躲炮时间不得低于（）A.10minB.20minC.30minD.60min16.与折返式井底车场相比，环形式井底车场的核心技术特征是（）A.井巷工程量更小B.列车调车作业更顺畅、通过能力更大C.建设投资更低D.更适用于年产能30万吨以下的小型矿井17.以下选项中，不属于煤层自然发火必要条件的是（）A.煤层本身具有自燃倾向性B.具备连续的氧气供给条件C.氧化产生的热量能够持续积聚D.煤层厚度大于3.5m18.根据《煤矿安全规程》要求，综采工作面液压支架的初撑力不得低于额定工作阻力的（）A.60%B.70%C.80%D.90%19.常规地质条件下，倾斜长壁采煤法最适宜应用的煤层倾角上限为（）A.8°B.12°C.25°D.35°20.我国煤矿井下平面控制测量体系中，矿井基本控制导线的精度等级分为（）A.1″和3″两级B.7″和15″两级C.15″和30″两级D.30″和60″两级二、多项选择题（共10题，每题2分，总计20分。每题有2~4个正确答案，多选、少选、错选均不得分）1.井工煤矿采空区的常规处理方法包含（）A.全部垮落法B.充填法C.煤柱支撑法D.缓慢下沉法2.煤矿井下常见的对安全生产存在威胁的有害气体包含（）A.一氧化碳B.硫化氢C.甲烷D.二氧化氮3.巷道锚杆支护的核心设计参数包含（）A.锚杆长度与直径B.锚杆间排距C.锚杆锚固力D.预紧力矩4.综合机械化采煤工作面的核心配套设备包含（）A.双滚筒采煤机B.可弯曲刮板输送机C.支撑掩护式液压支架D.可伸缩带式输送机5.冲击地压矿井可采取的区域性防范措施包含（）A.开采保护层B.煤层高压预注水C.大直径卸压钻孔D.顶板深孔预裂爆破6.露天开采的主流工艺系统类型包含（）A.间断开采工艺系统B.连续开采工艺系统C.半连续开采工艺系统D.无运输倒堆工艺系统7.按照进风井与回风井的相对位置划分，矿井通风方式包含（）A.中央式B.对角式C.混合式D.抽出式8.采煤工作面老顶初次来压的典型矿压显现特征包含（）A.顶板下沉速度急剧增大B.支架工作阻力大幅上升，部分安全阀开启C.煤壁片帮深度显著增加D.工作面局部出现顶板台阶下沉9.井巷掘进工作面可采用的综合防尘措施包含（）A.湿式钻眼B.爆破使用水炮泥C.放炮喷雾与冲洗巷帮D.作业人员佩戴防尘口罩10.我国特殊开采领域的“三下一上”采煤技术，所指的特殊开采场景包含（）A.建筑物下采煤B.铁路下采煤C.水体下采煤D.承压含水层上采煤三、判断题（共10题，每题1分，总计10分。请在题后括号内填写判断结果，正确填“√”，错误填“×”）1.煤层真厚度指的是煤层顶板与底板岩层之间的垂直距离，是计算煤层储量、确定开采工艺的核心参数。（）2.根据《煤矿安全规程》要求，低瓦斯矿井的采掘工作面每班至少开展2次瓦斯浓度检查。（）3.露天开采的经济合理剥采比指露天开采单位矿石的综合成本与地下开采单位矿石成本持平时对应的剥采比，是判定露天开采经济性的核心指标。（）4.锚杆支护属于主动支护形式，通过施加预紧力主动加固围岩，充分发挥围岩自承能力；而金属棚式支护、砌碹支护属于被动支护，需要依托围岩变形产生的位移形成支护反力。（）5.走向长壁采煤法的核心特征是采煤工作面沿煤层倾斜方向布置，沿煤层走向方向推进。（）6.煤矿井下采掘工作面爆破作业时，可根据工程需求使用秒延期电雷管，但严禁使用火雷管。（）7.冲击地压煤层开采过程中，只要留设足够的安全距离，两个采掘工作面可以形成相向对掘的作业布置。（）8.生产矿井的采区上山巷道至少需要布置2条，分别承担运输、通风、行人等功能，高瓦斯、突出矿井可根据需求增设专用回风上山。（）9.煤层倾角越大，地下开采过程中工作面的矿山压力显现越剧烈。（）10.井下探放水钻孔钻进过程中，若发现煤岩松软、片帮、来压或钻眼中水压、水量突然增大，必须立即拔出钻杆，快速组织人员撤离受水威胁区域。（）四、简答题（共4题，每题5分，总计20分）1.简述综采工作面采用全部垮落法处理采空区时，顶板管控的核心技术要求。2.简述煤矿井下瓦斯爆炸的必要条件与针对性预防措施。3.简述露天开采相较于地下开采的主要优缺点。4.简述巷道锚杆支护的核心作用原理。五、案例分析题（共2题，每题10分，总计20分）1.某井工煤矿设计年生产能力120万吨，开采区域为缓倾斜中厚煤层，煤层平均厚度2.8m，平均倾角7°，煤层直接顶为泥岩与粉砂岩互层，直接顶初次垮落步距12m，老顶初次来压步距28m；矿井相对瓦斯涌出量6.8m³/t，绝对瓦斯涌出量22m³/min，煤层自然发火期6个月，煤尘具有爆炸危险性。该矿3101综采工作面走向长度1800m，倾斜长度240m，采用走向长壁全部垮落法采煤工艺，配套MG400/930-WD型双滚筒采煤机、SGZ764/630型刮板输送机、ZY4000/17/35型支撑掩护式液压支架（额定工作阻力4000kN，支撑高度范围1.7~3.5m）。工作面回采推进至32m位置时，现场观测到工作面煤壁出现大面积片帮，最大片帮深度1.2m；液压支架工作阻力普遍达到额定值的95%以上，约20%的支架安全阀开启泄液；顶板下沉速度监测值达到15mm/h，工作面上隅角瓦斯浓度达到0.9%。请结合上述背景材料回答以下问题：（1）该工作面当前出现的典型矿压现象是什么？说明其形成机理。（4分）（2）针对该矿压现象，提出针对性的顶板安全管控措施。（4分）（3）指出该工作面上隅角瓦斯治理可采用的常规技术措施。（2分）2.某露天煤矿设计年生产能力500万吨，开采煤层平均厚度18m，煤层倾角3°~5°，覆盖层为第四系黄土、砂岩、泥岩互层，平均生产剥采比3.2m³/t，小于经核算的经济合理剥采比4.5m³/t。该矿采用单斗挖掘机-自卸卡车的间断开采工艺，设计生产台阶高度12m，台阶坡面角70°，工作帮坡角12°，最终帮坡角32°，外排土场设置在矿区北帮区域，排土台阶高度20m。2024年雨季期间，北帮外排土场边坡监测系统发出预警，监测数据显示排土场坡顶区域3天内累计水平位移达到450mm，坡体表面出现多条平行于坡顶线的张拉裂缝，裂缝最大宽度15cm，坡脚位置出现土体隆起现象，存在明确的滑坡失稳风险。请结合上述背景材料回答以下问题：（1）列举露天边坡（含排土场）失稳滑坡的主要影响因素。（4分）（2）针对该排土场当前的滑坡风险，提出应采取的应急处置措施与长效防控措施。（6分）参考答案一、单项选择题1.B2.C3.C4.B5.B6.C7.A8.B9.D10.B11.B12.A13.A14.B15.C16.B17.D18.C19.B20.B二、多项选择题1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABCD6.ABCD7.ABC8.ABCD9.ABCD10.ABCD三、判断题1.√2.√3.√4.√5.√6.×7.×8.√9.×10.×（判断题解析：6.煤矿井下爆破严禁使用秒或半秒延期电雷管，仅可使用煤矿许用瞬发电雷管或最后一段延期时间不超过130ms的煤矿许用毫秒延期电雷管，避免延期时间过长引燃瓦斯；7.冲击地压煤层严禁两个采掘工作面相向对掘，防止应力叠加诱发冲击地压事故；9.当煤层倾角大于25°时，覆岩重力沿倾斜方向的分力增大，垂直煤层层面的法向载荷减小，破断顶板易沿倾斜方向滑移卸载，工作面矿压显现较缓倾斜煤层更缓和，并非倾角越大矿压越剧烈；10.探放水钻进出现透水征兆时严禁拔出钻杆，避免高压水沿钻孔喷涌诱发突水事故，应立即停止钻进、固定钻杆、上报调度并根据险情组织人员撤离。）四、简答题1.答：综采工作面全部垮落法开采的顶板管控核心技术要求包括：（1）初撑力管控：严格落实支架日常检修制度，确保液压支架初撑力不低于额定值的80%，支架顶梁与顶板接触严密，相邻支架间无明显错差，避免顶板早期离层；（2）移架作业管控：严格执行追机移架制度，移架滞后采煤机后滚筒的距离符合作业规程规定，顶板破碎区域采用带压移架、超前移架工艺，尽可能缩短空顶时间、减小空顶面积；（3）端面距管控：严格控制支架前梁至煤壁的端面距不超过340mm，片帮区域及时伸出伸缩梁与护帮板，对端面空顶区域进行及时支护，防止端面冒顶；（4）悬顶管控：确保支架切顶线与放顶线对齐，当采空区悬顶面积超过10㎡且不自然垮落时，必须采取强制放顶措施，避免大面积悬顶突然垮落引发冲击风暴、压架事故；（5）来压期管控：在老顶初次来压、周期来压期间编制专项管控措施，适当提高支架支护阻力，加密矿压监测频次，出现支架压死、顶板台阶下沉等异常情况及时处置。2.答：（1）瓦斯爆炸必须同时具备三个必要条件：一是瓦斯浓度处于爆炸界限范围内，即5%~16%，浓度为9.5%时混合气体氧含量与瓦斯配比最优，爆炸威力最强；二是存在温度不低于650~750℃的高温引火源，且火源存在时间超过瓦斯引火感应期，常见引火源包括爆破火焰、电气火花、摩擦撞击火花、煤炭自燃火源等；三是混合气体中氧气浓度不低于12%，低于该浓度时瓦斯氧化反应无法持续，不会发生爆炸。（2）针对性预防措施包括：一是防止瓦斯积聚：构建稳定可靠的通风系统，保证采掘工作面配风满足稀释瓦斯的要求，及时处理上隅角、冒顶区、盲巷等局部瓦斯积聚点位，高瓦斯、突出矿井建立地面永久瓦斯抽采系统，严格落实“先抽后采”要求，从源头降低瓦斯涌出浓度；二是防止瓦斯引燃：严格落实井下火源管控制度，严禁携带烟草、点火物品入井，井下所有电气设备必须达到煤矿防爆等级要求，爆破作业使用合格的煤矿许用炸药和雷管，严格管控机械摩擦火花、静电火花等潜在火源；三是防止爆炸灾害扩大：采用分区通风方式，避免爆炸灾害沿通风网络蔓延，按规定在巷道中设置隔爆水棚、岩粉棚等隔爆设施，入井人员随身携带隔绝式自救器，编制瓦斯爆炸事故应急预案并定期组织演练。3.答：露天开采相较于地下开采的优点主要包括：（1）生产规模大，可适配大型、特大型机械化作业装备，单矿年产能可达千万吨至亿吨级，开采作业连续性强、生产效率高；（2）资源回采率高，露天开采煤炭回采率普遍可达95%以上，远高于地下开采50%~70%的平均回采率，能够充分回收煤炭资源，减少资源浪费；（3）作业安全性强，露天作业空间开阔，不存在地下开采的瓦斯突出、顶板垮落、深部地压、井下突水等重大灾害风险，百万吨死亡率约为地下开采的1/10~1/30，作业安全保障程度更高；（4）生产成本低，露天开采无需开掘大量井下巷道，吨煤开采成本约为地下开采的1/3~1/2，劳动生产率是地下开采的3~5倍；（5）矿山建设周期短，同等产能规模下露天矿建设周期较地下矿短1/3以上，投产见效快。露天开采的缺点主要包括：（1）受气候条件约束强，严寒、暴雨、大风、高温等恶劣天气会直接影响作业连续性，北方地区冬季冻土层会增加剥离作业难度；（2）生态扰动范围大，露天采场、外排土场占用大量林地、耕地，作业过程中爆破、运输环节产生的粉尘、噪声影响范围广，需要投入大量资金开展生态修复与土地复垦；（3）适用条件受限，当矿体埋藏深度大、覆盖层厚度大，剥采比超过经济合理剥采比时，露天开采经济性显著下降，不再具备技术经济合理性；（4）边坡管控难度大，随开采深度增加，高陡边坡的滑坡风险持续提升，需要长期投入边坡监测、治理成本。4.答：锚杆支护的核心作用原理包含四个方面：（1）悬吊作用：锚杆可将巷道顶板浅层的不稳定软弱岩层悬吊在上部稳定的坚硬岩层上，直接承担软弱岩层的自重载荷，避免浅层岩体离层、垮落，该原理适用于巷道顶板存在坚硬稳定岩层的条件；（2）组合梁作用：对于层状沉积岩体，锚杆可将若干分层的薄岩体锚固为整体组合岩梁，提升岩层间的摩擦力与抗剪强度，阻止岩层间错动、离层，大幅提升岩体整体抗弯承载能力，减小巷道围岩变形；（3）挤压加固拱作用：对锚杆施加预紧力后，每根锚杆周围会形成锥形压应力影响区，当锚杆间排距设计合理时，相邻锚杆的压应力区会相互连接、叠加，在巷道周边形成具有一定厚度和承载能力的压缩加固拱，拱内岩体处于三向受压状态，自身强度显著提升，可有效承载拱外围岩的载荷；（4）围岩强度强化作用：锚杆预紧力可提升围岩节理裂隙面的抗剪强度，抑制裂隙进一步扩展，将巷道周边原本处于二向受力状态的浅层岩体转化为三向受力状态，从根本上提升围岩自身承载能力，充分发挥围岩的自稳潜力，实现“以围岩支护围岩”的效果。五、案例分析题1.答：（1）该矿压现象为老顶初次来压。形成机理：工作面自开切眼向前推进过程中，直接顶随支架前移逐步垮落并填充采空区，上部厚度大、强度高的老顶岩层会形成两端分别支撑在工作面煤壁和开切眼煤柱上的固支岩梁结构；当工作面推进至老顶岩梁的极限垮落步距（该工作面老顶初次来压步距为28m，推进32m时扣除开切眼宽度后已达到极限跨度）时，老顶岩梁发生断裂、回转、失稳，破断岩块对工作面支架和煤壁产生强烈的动载冲击，进而引发煤壁片帮加剧、支架工作阻力骤升、顶板下沉速度加快等一系列矿压显现。（2）顶板管控措施：①安排专职矿压观测人员24h巡查工作面矿压显现情况，通过在线矿压监测系统实时采集支架工作阻力、顶板下沉量、片帮深度数据，及时发布预警信息，严禁任何人员在无支护的架前空顶区域停留或作业；②逐架检查支架工作状态，确保支架初撑力达到额定值的80%以上，将支架安全阀开启压力调定至额定工作压力，及时更换漏液立柱和失效安全阀，保证支架支护强度满足来压期间的承载要求；③及时伸出支架伸缩梁与护帮板，片帮严重区域采取超前移架、带压移架措施，尽可能缩小端面距，必要时在架间补打临时木点柱或玻璃钢锚杆支护顶帮，防止冒顶事故；④若采空区悬顶面积超过规程规定值，在工作面超前施工顶板深孔预裂爆破，提前切断老顶岩体完整性，减小老顶垮落时的动载冲击强度。（3）上隅角瓦斯治理可采用的措施包括：工作面上隅角预埋瓦斯抽采管进行抽采、施工高位顶板裂隙钻孔抽采采空区瓦斯、在上隅角设置导风障引导工作面风流稀释上隅角积聚瓦斯、合理调整工作面通风配风量、