采矿学试卷、习题及答案

采矿学试卷、习题及答案一、填空题（共15小题，每空1分，共20分。请将答案填写在题中横线处）1.矿床开采的三个核心步骤为______、______、______，三者需按合理顺序衔接，保证开采的连续性与安全性。2.地下矿山开拓方法按主要开拓巷道类型可分为平硐开拓、______、______、斜坡道开拓四大类。3.空场采矿法的核心应用前提是______与______均具有足够的稳固性，采空区可在一定时间内依靠自身强度维持稳定。4.矿井通风系统按主扇工作方式可分为抽出式、______、______三种类型，其中瓦斯矿井优先采用抽出式通风。5.地压管理的主要方法包括留设矿柱、______、______、岩体加固、卸载泄压五大类。6.露天开采台阶的三个基本几何要素为台阶高度、______、______。7.浅孔落矿的炮孔深度一般不超过______m，孔径通常为30～46mm，适用于薄及中厚矿体的小型采场。8.井底车场按运行方式可分为______、折返式两大类，其中前者通过环形线路实现列车调头，调车效率更高。9.矿岩稳固性通常按岩体开挖后允许的______与维持稳定的时间分为五级，其中极不稳固岩体允许暴露面积小于2㎡。10.充填采矿法按充填材料类型可分为干式充填、______、______三大类，其中胶结充填体强度最高，控顶效果最好。11.矿井瓦斯等级按相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量及瓦斯涌出形式划分为低瓦斯矿井、______、______三级。12.露天开采境界剥采比是指露天开采境界______时，所增加的岩石量与矿石量的比值，是确定露天开采境界的核心指标之一。13.巷道支护按支护材料可分为木支护、______、______、锚喷支护等类型，其中锚喷支护属于主动支护范畴。14.矿床工业指标主要包括最小可采厚度、______、______、夹石剔除厚度四大核心指标，是圈定矿体边界的依据。15.崩落采矿法按崩落范围可分为壁式崩落法、______、______、阶段崩落法四大类，核心是通过崩落围岩填充采空区控制地压。二、单项选择题（共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个正确答案，请将正确答案的字母填在题干后的括号内）1.下列开拓方法中，运输成本最低、施工条件最好的是（）A.竖井开拓B.斜井开拓C.平硐开拓D.斜坡道开拓2.瓦斯爆炸的必要浓度区间为（）A.1%～5%B.5%～16%C.16%～25%D.25%～30%3.下列采矿方法中，矿石损失贫化率最低的是（）A.阶段崩落法B.房柱采矿法C.胶结充填采矿法D.浅孔留矿法4.露天开采中，平均剥采比是指（）A.境界内总岩石量与总矿石量的比值B.单位开采深度内岩石量与矿石量的比值C.生产期内剥离岩石量与采出矿石量的比值D.某一采区岩石量与矿石量的比值5.中深孔落矿的炮孔深度范围通常为（）A.1～3mB.3～5mC.5～15mD.15～30m6.下列关于阶段高度的说法，正确的是（）A.阶段高度越大，开拓工程量越大B.阶段高度越小，采矿成本越低C.阶段高度需结合矿体倾角、矿岩稳固性、采矿方法等确定D.急倾斜矿体的阶段高度通常小于缓倾斜矿体7.矿井通风的首要任务是（）A.调节矿内温度B.排出矿内粉尘C.供给井下新鲜空气D.降低井下噪声8.下列哪种地压属于巷道掘进后由于围岩变形、破坏产生的次生地压（）A.原岩地压B.变形地压C.冲击地压D.膨胀地压9.浅孔留矿采矿法适用于（）A.缓倾斜薄矿体B.急倾斜薄及中厚矿体C.倾斜厚矿体D.极厚矿体10.露天开采最终边坡角的确定主要依据是（）A.矿石品位B.矿岩物理力学性质与边坡稳定性C.开采规模D.运输方式三、多项选择题（共5小题，每小题3分，共15分。每小题有2～5个正确答案，多选、少选、错选均不得分，请将正确答案的字母填在题干后的括号内）1.下列属于空场采矿法范畴的有（）A.全面采矿法B.房柱采矿法C.分段矿房法D.阶段矿房法E.上向分层充填法2.矿井通风的基本任务包括（）A.向井下供给足够的新鲜空气B.稀释并排出有毒有害气体与矿尘C.调节井下气候条件，创造良好作业环境D.提高井下矿石开采效率E.保障井下人员与设备安全3.露天开采的主要生产工艺环节包括（）A.穿孔爆破B.采装C.运输D.排土E.巷道支护4.影响采矿方法选择的地质因素有（）A.矿体倾角与厚度B.矿岩稳固性C.矿石品位与价值D.地表环境保护要求E.矿床水文地质条件5.下列关于充填采矿法的说法，正确的有（）A.可有效控制地压，减少地表塌陷B.矿石损失贫化率低，适用于高品位矿床C.充填成本较高，开采效率相对较低D.不适用于水文地质条件复杂的矿床E.可实现尾矿废石的井下处置，减少固废排放四、判断题（共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”，请将答案填在题干后的括号内）1.矿床开采的采准系数越大，说明单位矿块的采准工程量越大，开采准备程度越高。（）2.矿岩的稳固性与坚固性是同一概念，均指矿岩抵抗外力破坏的能力。（）3.抽出式通风的矿井内空气处于负压状态，地表空气会通过井巷裂隙漏入井下，瓦斯不易向地表扩散，因此瓦斯矿井优先采用。（）4.露天开采的生产剥采比是指露天矿投产后某一生产时期内，剥离的岩石量与采出的矿石量的比值。（）5.阶段运输巷道通常布置在矿体上盘岩石中，以避免开采过程中被采空区破坏。（）6.崩落采矿法的核心是通过崩落围岩填充采空区，因此所有崩落法都允许地表发生塌陷。（）7.浅孔留矿法中，采场内留存的矿石主要作用是作为凿岩作业的工作台，同时暂时支撑上盘围岩。（）8.井底车场是连接主要提升井筒与阶段运输巷道的枢纽，其通过能力需匹配矿井的生产能力。（）9.矿井瓦斯的主要成分是甲烷，因此瓦斯浓度就是指甲烷的体积浓度。（）10.露天开采最终边坡角越大，剥采量越小，开采成本越低，因此应尽可能增大最终边坡角。（）五、简答题（共3小题，每小题5分，共15分。请按要点简要作答，要求条理清晰）1.简述空场采矿法的适用条件及主要优缺点。2.简述平硐开拓的优缺点及适用条件。3.简述地压的概念及主要分类方式。六、论述题（共1小题，12分。要求论点明确，论据充分，逻辑清晰）试述影响采矿方法选择的主要因素及采矿方法选择的基本原则。七、案例分析题（共1小题，8分。要求结合采矿学基本原理分析，方案合理，理由充分）某中型铜矿山，矿体赋存于花岗岩与石灰岩接触带中，矿体形态为层状-似层状，倾角30°～40°，厚度6～10m，走向长度1200m，倾斜延伸600m。矿石稳固性中等，f=8～10；上盘围岩为石灰岩，稳固性好，f=10～12；下盘围岩为花岗岩，稳固性中等，f=6～8。矿石平均品位1.2%，属于高品位铜矿床。矿区地表为农田保护区，不允许出现塌陷与大规模变形。矿山设计生产能力为1500t/d。请从技术可行性、经济合理性、安全环保性三个维度，选择合适的采矿方法，并说明理由及核心工艺步骤。参考答案及评分标准一、填空题（每空1分，共20分）1.开拓、采准、切割2.竖井开拓、斜井开拓3.矿石、围岩（或上下盘围岩）4.压入式、混合式5.充填支护、崩落围岩6.台阶坡面角、台阶平盘宽度7.58.环形式9.最大暴露面积10.水力充填、胶结充填11.高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井12.增加单位深度13.石材支护、金属支护14.最低工业品位、边界品位15.分层崩落法、分段崩落法二、单项选择题（每小题2分，共20分）1.C2.B3.C4.A5.C6.C7.C8.B9.B10.B三、多项选择题（每小题3分，共15分，多选少选错选均不得分）1.ABCD2.ABCE3.ABCD4.ABE5.ABCE四、判断题（每小题1分，共10分）1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.×10.×五、简答题（每小题5分，共15分）1.适用条件（2分）：①矿石与围岩均具有足够稳固性，采空区可短期维持稳定；②矿体适用范围广，从薄到极厚、缓倾斜到急倾斜矿体均可匹配对应空场法亚型；③地表允许塌陷或采空区可后期治理。优点（2分）：工艺简单，生产效率高，生产能力大，开采成本低，劳动强度相对较小。缺点（1分）：采空区存在地压隐患，不适用于矿岩不稳固矿床，原生地压大或地表需保护区域需额外治理采空区。2.优点（2分）：①运输环节少，无需提升设备，运输能力大、成本低；②施工条件好，建井速度快，基建周期短；③通风系统简单，通风阻力小，能耗低；④可实现自流排水，无需排水设备与构筑物。缺点（1分）：受地形条件限制极强，仅适用于山地或丘陵地区，矿体需赋存于侵蚀基准面以上。适用条件（2分）：地形起伏较大的山地区域，矿体赋存标高高于平硐口地面标高，埋藏深度较浅、规模中小型的矿床。3.概念（2分）：岩体开挖井巷或采空区后，原岩应力平衡被打破，引发围岩应力重分布，导致围岩变形、破坏甚至垮落，这种作用于支护结构、矿柱或充填体上的力学作用统称为地压。分类方式（3分）：①按发生空间分为巷道地压、采场地压；②按表现形式分为变形地压、散体地压、冲击地压、膨胀地压；③按成因分为原岩地压、次生地压。六、论述题（12分）（一）影响采矿方法选择的主要因素（7分）1.地质因素（4分）：①矿体赋存条件：包括倾角、厚度、形态、走向及倾斜延伸长度，是确定落矿方式、采场结构参数的核心依据，如急倾斜薄矿体适配浅孔留矿法，缓倾斜薄矿体适配全面采矿法；②矿岩物理力学性质：矿岩稳固性直接决定地压管理方式，是选择空场法、充填法、崩落法的核心指标，矿石的结块性、氧化性、自燃性也会影响出矿与采场管理；③矿石质量与价值：高品位、高价值稀有贵金属矿床优先选择损失贫化率低的充填法，低品位大宗矿床优先选择成本低、效率高的崩落法；④水文地质条件：涌水量大、水文复杂的矿床需设置防水矿柱或采用充填法封堵导水通道。2.技术经济与环境因素（3分）：①地表环境保护要求：地表为居民区、农田、重要设施时，禁止采用崩落法，需采用充填法控制地表变形；②矿山生产规模：大型矿山优先选择阶段崩落法、分段空场法等高效率采矿方法，小型矿山可选择工艺简单的浅孔留矿法、房柱法；③技术装备与管理水平：需匹配矿山的设备配置与人员技术能力，避免工艺过于复杂导致生产效率低下；④充填材料供应条件：周边有尾矿、废石等充填材料的矿山，可优先选择充填法。（二）采矿方法选择的基本原则（5分）1.安全第一原则：保证井下作业人员的职业健康与生命安全，有效控制地压、瓦斯、粉尘等灾害风险，采场结构与作业流程需符合安全规程要求。2.经济合理原则：在安全与资源回收的前提下，尽可能降低开采成本，提高矿山经济效益，损失率、贫化率需控制在合理范围内，实现资源效益与经济效益的平衡。3.高效生产原则：采矿方法的生产能力需匹配矿山设计产能，优先选择机械化、自动化程度高的工艺，提高劳动生产率，降低劳动强度。4.绿色环保原则：减少开采对地表生态的破坏，优先采用固废资源化利用的充填工艺，降低尾矿、废石的地表堆存量，符合矿山生态环境保护要求。5.资源可靠原则：尽可能提高矿产资源回收率，减少资源浪费，延长矿山服务年限，保障资源的可持续利用。七、案例分析题（8分）推荐采矿方法：分段空场嗣后胶结充填采矿法（2分）（一）选择理由（4分）1.技术可行性：①矿体为倾斜中厚矿体（厚度6-10m，倾角30-40°），分段空场法的分段高度（10-15m）与矿体参数适配，中深孔落矿、铲运机出矿工艺成熟，可满足1500t/d的产能要求；②矿石稳固性中等，上盘石灰岩稳固性好，采空区可在开采周期内维持短期稳定，满足空场法作业的安全要求；③嗣后胶结充填可形成高强度充填体，有效支撑上下盘围岩，控制地压与地表变形，适配农田保护区的环保要求。2.经济合理性：空场法开采效率高、劳动生产率高，虽增加充填成本，但矿石品位高（1.2%铜），损失率可控制在5%以内、贫化率控制在8%以内，资源回收带来的经济效益远高于充填投入；同时可利用矿山废石、尾矿制备充填材料，减少固废处置成本，实现资源循环利用。3.安全环保性：作业人员在分段巷道内开展凿岩、出矿作业，无需进入空场暴露区，作业安全风险低；胶结充填体可避免顶板垮落