井巷工程考试试卷及答案

井巷工程考试试卷及答案一、名词解释（每题3分，共15分）1.井巷工程2.围岩分级3.光面爆破4.锚喷支护5.交岔点二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列井巷开拓方式中，适用于煤层赋存于地形高差不大、表土层薄且水文地质条件简单的山地或丘陵地区的是（）A.立井开拓B.斜井开拓C.平硐开拓D.综合开拓2.根据《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213-2010），锚杆安装的间排距允许偏差为（）A.±50mmB.±100mmC.±150mmD.±200mm3.光面爆破施工中，周边眼的装药结构通常采用（）A.连续装药B.间隔装药C.耦合装药D.空气柱装药4.下列支护形式中，属于主动支护的是（）A.砌碹支护B.锚喷支护C.金属支架支护D.混凝土支护5.巷道掘进工作面通风方式中，排烟速度快、适用于长距离掘进的是（）A.压入式通风B.抽出式通风C.混合式通风D.自然通风6.喷射混凝土施工时，速凝剂的掺量应通过试验确定，初凝时间不应大于（）A.3minB.5minC.10minD.15min7.斜井施工时，为防止跑车事故，斜井内必须设置跑车防护装置，其设置间距不应大于（）A.50mB.100mC.150mD.200m8.下列掏槽方式中，适用于中硬以上岩石、掏槽深度大且爆破效果好的是（）A.斜眼掏槽B.直眼掏槽C.混合掏槽D.扇形掏槽9.根据《煤矿安全规程》规定，掘进巷道贯通前，综合机械化掘进巷道在相距（）前，必须停止一个工作面作业，做好调整通风系统的准备工作。A.20mB.30mC.50mD.100m10.井巷工程施工组织设计中，针对单项工程编制的是（）A.施工组织总设计B.单位工程施工组织设计C.分部工程施工组织设计D.作业规程三、多项选择题（每题3分，共15分，多选、少选、错选均不得分）1.井巷工程按其作用和服务范围不同，可分为（）A.开拓巷道B.准备巷道C.回采巷道D.通风巷道E.硐室2.光面爆破的优点包括（）A.巷道成形好，超欠挖少B.减少对围岩的破坏，提高围岩稳定性C.减少支护工作量，降低成本D.提高掘进速度E.有利于施工安全3.锚喷支护的作用原理主要有（）A.悬吊作用B.组合梁作用C.挤压加固作用D.支撑作用E.封堵围岩作用4.平巷掘进施工的基本工序包括（）A.钻眼爆破B.装岩运输C.支护D.通风E.排水5.交岔点施工方法的选择依据包括（）A.围岩稳定程度B.交岔点断面大小C.施工队伍技术水平D.支护形式E.工期要求四、判断题（每题1分，共10分，对的打“√”，错的打“×”）1.巷道掘进时，掏槽眼的作用是扩大自由面，提高爆破效率。（）2.喷射混凝土的强度等级不应低于C15，对于重要巷道不应低于C20。（）3.围岩分级是根据围岩的完整程度和岩石强度等指标，将围岩划分成不同的稳定级别，用于指导支护设计和施工。（）4.斜井掘进时，耙斗装岩机可以用于倾角大于30°的斜井装岩作业。（）5.锚杆的锚固长度越长，锚固力越大，因此施工中应尽可能增加锚固长度。（）6.井巷工程施工中，通风的主要作用是排除工作面的有毒有害气体和粉尘，保证作业人员的安全。（）7.立井井筒施工时，短段掘砌混合作业适用于各种地质条件，是目前我国立井施工的主要作业方式。（）8.爆破作业必须执行“一炮三检”制度，即装药前、爆破前、爆破后检查瓦斯浓度。（）9.混凝土支护的优点是强度高、耐久性好，适用于所有围岩条件的巷道。（）10.交岔点的施工顺序应遵循“先小断面、后大断面，先支后拆”的原则。（）五、简答题（每题5分，共20分）1.简述井巷工程施工的主要特点。2.简述光面爆破的质量验收标准。3.简述锚喷支护的适用条件及施工工艺要点。4.简述斜井施工防止跑车事故的主要安全措施。六、计算题（每题10分，共20分）1.某煤矿半圆拱形轨道巷，设计净宽3.6m，墙高1.8m，掘进断面积按净断面加超挖量（超挖量按净断面的5%计算），已知岩石坚固性系数f=6，采用钻眼爆破法施工，单位炸药消耗量为1.2kg/m³，炮眼深度为2.2m，炮眼利用率为85%。试计算：（1）该巷道的掘进断面积；（2）每循环实际爆破的岩石体积；（3）每循环炸药消耗量。2.某锚喷支护巷道，采用HRB400级φ22mm螺纹钢锚杆，锚杆长度2.2m，端锚式树脂锚固，锚固长度600mm，钻孔直径28mm。已知围岩为中硬砂岩，单轴抗压强度Rc=35MPa，树脂锚固剂与杆体的粘结强度为12MPa，与围岩的粘结强度为2.5MPa，锚杆设计锚固力要求为100kN，安全系数取1.5。试校核该锚杆的锚固力是否满足要求。七、案例分析题（共20分）某煤矿-450m水平运输大巷，设计净宽4.5m，净高3.8m，半圆拱形断面，围岩为中等稳定粉砂岩，坚固性系数f=4~6，设计采用锚网喷联合支护：锚杆为φ22mm×2400mm螺纹钢树脂锚杆，间排距900mm×900mm；钢筋网为φ6mm@100mm×100mm；喷射混凝土厚度120mm，强度等级C20。施工单位采用钻眼爆破法施工，炮眼深度2.5m，循环进尺2.0m，施工过程中出现以下问题：（1）爆破后巷道轮廓成形差，平均超挖量达180mm，局部最大超挖量达300mm，围岩表面有明显炮震裂缝；（2）锚杆锚固力抽检结果显示，约25%的锚杆锚固力达不到设计要求的100kN；（3）喷射混凝土施工完成后7d，出现多处片状脱落，脱落面积最大达0.8m²，脱落厚度50~80mm。根据以上背景资料，回答下列问题：1.分析爆破超挖及围岩炮震裂缝产生的可能原因，并提出针对性整改措施。（8分）2.分析锚杆锚固力不足的主要原因，并提出处理措施。（6分）3.分析喷射混凝土片状脱落的原因，并提出预防措施。（6分）参考答案一、名词解释（每题3分，共15分）1.井巷工程：指为矿床地下开采或其他地下工程建设需要，在岩体、土层中开凿的各类井筒、巷道、硐室及附属工程的总称（1.5分），涵盖掘进、支护、安装、检测等全流程施工内容，是矿山建设与生产的核心基础工程（1.5分）。2.围岩分级：指根据岩石强度、岩体完整程度、结构面发育情况、地下水状态等多项地质指标（1分），将地下工程周围岩体划分成不同稳定级别的工程分类方法（1分），用于指导支护设计、施工方案选择及施工安全管理（1分）。3.光面爆破：指通过合理选择爆破参数、装药结构及起爆顺序（1分），使爆破后巷道轮廓符合设计要求，围岩表面平整、超欠挖量小、对围岩扰动弱的控制爆破技术（2分）。4.锚喷支护：指以锚杆、喷射混凝土为主要支护形式，可搭配钢筋网、钢拱架等构件的联合支护方式（1.5分），属于主动支护，能充分调动围岩自身承载能力，适用于多数地下工程支护（1.5分）。5.交岔点：指巷道与巷道、巷道与硐室之间的连接交汇部位（1.5分），具有断面大、受力复杂、施工难度大的特点，是井巷工程的关键节点（1.5分）。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.C2.B3.D4.B5.C6.B7.B8.B9.C10.A三、多项选择题（每题3分，共15分）1.ABC2.ABCE3.ABCDE4.ABC5.ABCDE四、判断题（每题1分，共10分）1.×解析：掏槽眼的作用是首先爆破，为后续炮眼爆破创造新的自由面，辅助眼的作用是扩大自由面、提高爆破效率。2.√解析：根据《煤矿井巷工程施工规范》，喷射混凝土强度等级最低为C15，重要巷道、硐室不低于C20。3.√4.×解析：耙斗装岩机适用于倾角不大于25°的斜井装岩作业，倾角过大易发生设备下滑。5.×解析：锚固长度达到临界值后，锚固力增长趋于平缓，过长会增加施工成本、降低施工效率，应根据设计要求确定合理锚固长度。6.√7.√解析：短段掘砌混合作业段高小、安全性好，适用于各种地质条件，是我国立井施工主流作业方式。8.√9.×解析：混凝土支护属于被动支护，适用于围岩稳定或中等稳定的巷道，松软破碎围岩需采用主动支护或联合支护。10.×解析：交岔点施工应遵循“先大断面、后小断面，先支后拆”的原则，保证施工阶段围岩稳定。五、简答题（每题5分，共20分）1.井巷工程施工的主要特点：（1）地质条件影响大：施工受围岩岩性、结构面发育情况、地下水、瓦斯等地质条件直接影响，地质变化易引发坍塌、突水、瓦斯突出等事故（1分）；（2）作业空间狭小：巷道、井筒断面有限，多工序交叉作业，施工组织难度大（1分）；（3）安全风险高：作业环境密闭，存在瓦斯、粉尘、有毒有害气体、顶板事故等风险，需严格落实安全管控措施（1分）；（4）施工连续性强：井巷工程多为单向推进，工序衔接紧密，对施工组织协调性要求高（1分）；（5）质量要求高：工程质量直接影响矿山生产安全和服务年限，对支护、成形等精度要求严格（1分）。2.光面爆破的质量验收标准：（1）轮廓成形：巷道断面规格符合设计要求，平均线性超挖量不大于150mm，最大线性超挖量不大于200mm，围岩完整段无欠挖（2分）；（2）眼痕率：硬岩围岩周边眼痕率不小于80%，中硬岩不小于60%，软岩不小于50%（1.5分）；（3）围岩损伤：爆破后围岩表面无明显炮震裂缝，围岩稳定性不受显著影响（1分）；（4）台阶误差：两茬炮衔接台阶高度不大于150mm（0.5分）。3.锚喷支护的适用条件及施工工艺要点：（1）适用条件：适用于Ⅰ~Ⅳ级围岩的各类巷道、硐室，Ⅴ级围岩经超前支护或预加固后也可采用（1分）；不适用于围岩膨胀性大、地下水腐蚀性强且未采取专项防护措施的工程（0.5分）。（2）施工工艺要点：①锚杆施工：钻孔位置、深度符合设计要求，树脂锚固剂搅拌均匀，锚杆扭矩、锚固力达标，锚杆安装后及时紧固（1分）；②喷射混凝土施工：配比准确，速凝剂掺量符合试验要求，采用分层喷射，喷头与受喷面垂直，距离控制在0.6~1.2m，喷射后及时养护（1.5分）；③钢筋网/钢拱架施工：钢筋网搭接长度符合要求，钢拱架安装垂直巷道中线，背板与围岩密贴（1分）。4.斜井施工防止跑车事故的主要安全措施：（1）防护装置设置：斜井上口设置挡车器、阻车器，井巷中间每100m设置一道跑车防护装置，下口设置躲避硐（1分）；（2）车辆连接管理：提升车辆连接装置定期检查，设置防脱销装置，严禁超载、超挂（1分）；（3）信号管理制度：设置可靠的声光信号系统，严格执行“行人不行车，行车不行人”制度（1分）；（4）钢丝绳管理：定期检查提升钢丝绳磨损、断丝情况，不符合安全标准及时更换（1分）；（5）人员行为管控：严禁扒车、跳车，乘坐专用人车需遵守相关规定（1分）。六、计算题（每题10分，共20分）1.解：（1）计算巷道掘进断面积半圆拱形巷道净断面由拱部和墙部组成，净宽B=3.6m，拱部半径R=B/2=1.8m，墙高h=1.8m（1分）。净断面积S净=拱部面积+墙部面积=0.5πR²+B×h（2分）代入数据：S净=0.5×3.14×1.8²+3.6×1.8≈5.09+6.48=11.57m²（1分）超挖量按净断面的5%计算，掘进断面积S掘=S净×(1+5%)=11.57×1.05≈12.15m²（1分）（2）计算每循环实际爆破岩石体积炮眼深度L眼=2.2m，炮眼利用率η=85%，循环进尺L循=L眼×η=2.2×0.85=1.87m（2分）每循环爆破岩石体积V=S掘×L循=12.15×1.87≈22.72m³（1分）（3）计算每循环炸药消耗量单位炸药消耗量q=1.2kg/m³，每循环炸药消耗量Q=q×V=1.2×22.72≈27.26kg（2分）2.解：锚杆锚固力需分别计算杆体抗拉承载力、锚固段与杆体粘结承载力、锚固段与围岩粘结承载力，取最小值作为锚杆极限锚固力，与设计要求对比校核。（1）锚杆杆体极限抗拉承载力HRB400级钢筋抗拉强度设计值f_y=400MPa，杆体直径d=22mm，杆体截面积A=πd²/4（1分）代入数据：A=3.14×22²/4≈379.94mm²杆体极限抗拉承载力F_t=f_y×A=400×379.94≈151976N≈152.0kN（1分）（2）锚固段与杆体的粘结极限承载力树脂锚固剂与杆体粘结强度τ₁=12MPa，锚固长度L_a=600mm，杆体周长U₁=πd（1分）粘结承载力F_b1=τ₁×U₁×L_a=12×3.14×22×600≈497376N≈497.4kN（1分）（3）锚固段与围岩的粘结极限承载力锚固剂与围岩粘结强度τ₂=2.5MPa，钻孔直径D=28mm，钻孔周长U₂=πD（1分）粘结承载力F_b2=τ₂×U₂×L_a=2.5×3.14×28×600≈131880N≈131.9kN（2分）（4）锚固力校核锚杆极限锚固力取三者最小值，即F_lim=min(F_t,F_b1,F_b2)=131.9kN（1分）设计要求锚固力为100kN，安全系数取1.5，所需极限锚固力F_req=100×1.5=150kN（1分）由于F_lim=131.9kN<150kN，因此该锚杆锚固力不满足要求（1分）七、案例分析题（共20分）1.爆破超挖及围岩炮震裂缝的原因及整改措施（8分）（1）产生原因（4分，答出4点即可）：①光面爆破参数不合理：周边眼间距过大、最小抵抗线不匹配，单孔装药量超标；②装药结构不合理：周边眼采用连续装药或耦合装药，爆破冲击力过大；③钻眼质量差：周边眼外插角过大，眼底超出设计轮廓线，炮眼角度偏差大；④起爆顺序不合理：周边眼与辅助眼同时起爆或起爆间隔过短，对围岩扰动大；⑤地质因素：围岩节理裂隙发育，爆破后易产生超挖和裂缝。（2）整改措施（4分，对应原因答出4点即可）：①优化光面爆破参数：针对f=4~6的中硬岩，周边眼间距取350~450mm，最小抵抗线取400~500mm，周边眼密集系数取0.8~1.0，严格控制单孔装药量；②调整装药结构：周边眼采用小直径药卷空气柱间隔装药，或采用导爆索起爆，降低爆破冲击；③提高钻眼精度：严格控制周边眼外插角不大于3°，眼底偏差不大于50mm，眼口位置偏差不大于30mm；④优化起爆顺序：采用毫秒延期雷管，周边眼滞后辅助眼起爆，延期时间不小于50ms；⑤地质变化时及时调整参数，节理发育段采用预裂爆破技术。2.锚杆锚固力不足的原因及处理措施（6分）（1）主要原因（3分，答出3点即可）：①钻孔质量差：钻孔深度不足，或钻孔直径过大/过小，孔内岩粉未清理干净，影响锚固剂粘结效果；②锚固剂质量或施工问题：锚固剂过期、失效，或搅拌时间不足、搅拌不均匀，实际有效锚固长度不够；③锚杆安装问题：锚杆插入深度不足，未抵孔底，或锚杆预紧扭矩不够，未及时紧固；