考研礦業(yè)工程2025年采礦設(shè)計(jì)試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、礦業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)礦床資源/儲(chǔ)量進(jìn)行有效劃分具有重要作用。簡述儲(chǔ)量分類的依據(jù)、主要類別（至少列舉三個(gè)）及其在采礦設(shè)計(jì)中的作用。二、簡述立井井筒表土層施工的常用方法及其選擇依據(jù)。在井筒掘進(jìn)過程中，為防止瓦斯突出，通常采取哪些主要技術(shù)措施？三、某礦井采用長壁綜采法開采。簡述該采煤方法的主要工藝流程。在確定工作面長度和推進(jìn)速度時(shí)，需要考慮哪些主要因素？并說明采場(chǎng)通風(fēng)在該方法中面臨的主要問題及解決措施。四、“三下”開采是礦業(yè)開發(fā)中一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。試論述建筑物下采煤對(duì)地表變形的影響規(guī)律，并簡述為控制地表變形通常采取的主要保護(hù)措施及其原理。五、礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)常采用帶式輸送機(jī)。簡述帶式輸送機(jī)選型的主要依據(jù)。在運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，如何進(jìn)行運(yùn)輸能力的校核？若運(yùn)輸能力不足，可能采取哪些改進(jìn)措施？六、礦井水害是威脅礦井安全的主要因素之一。簡述礦井水害的類型（至少列舉三種）。在采礦設(shè)計(jì)中，為防治水害通常采取哪些主要工程措施？七、某礦設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為Qt/a，服務(wù)年限為Ta。礦井需建設(shè)一套年處理能力為At/a的選礦廠。簡述在確定選廠處理能力A時(shí)需要考慮的主要因素。若選廠處理能力不足或過剩，可能對(duì)礦山經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生哪些影響？八、礦井安全規(guī)程對(duì)粉塵濃度有明確規(guī)定。簡述煤礦井下粉塵的主要來源。為降低礦井粉塵濃度，通常采取哪些綜合防治措施（包括抽塵、降塵、個(gè)體防護(hù)等方面）？九、試論述在采礦設(shè)計(jì)中進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的意義。以開拓方式選擇為例，說明進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較時(shí)需要分析比較哪些主要指標(biāo)？并簡述確定最優(yōu)方案的一般步驟。十、隨著綠色礦山建設(shè)的要求提高，采礦設(shè)計(jì)中對(duì)環(huán)境保護(hù)的考慮日益重要。簡述采礦設(shè)計(jì)階段需要考慮的主要環(huán)境影響因素。在采礦設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中，應(yīng)采取哪些措施以減少對(duì)環(huán)境的影響？試卷答案一、依據(jù)：主要依據(jù)礦床勘探程度、資源/儲(chǔ)量可靠程度以及開采技術(shù)可行性進(jìn)行劃分。主要類別：1.可采儲(chǔ)量（In-placeReserves）：指經(jīng)可行性研究證實(shí)，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，可minedandsaleablereserves?？梢灾苯佑糜谥贫ǖV山開采設(shè)計(jì)。2.基礎(chǔ)儲(chǔ)量（BasicReserves）：指經(jīng)過勘探證實(shí)，能詳細(xì)計(jì)算其儲(chǔ)量、品位、空間位置等參數(shù)，并可用于編制礦山開發(fā)規(guī)劃的儲(chǔ)量。它是可采儲(chǔ)量的基礎(chǔ)。3.資源量（Resources）：指地質(zhì)工作中發(fā)現(xiàn)、探明了具有開采價(jià)值的礦體，但其儲(chǔ)量、品位、空間位置等的地質(zhì)可靠程度較低，尚不能完全確定其可采性。需要進(jìn)行進(jìn)一步勘探才能轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)儲(chǔ)量或可采儲(chǔ)量。作用：儲(chǔ)量分類是礦山規(guī)劃、設(shè)計(jì)、投資決策和資源管理的科學(xué)依據(jù)。不同類別的儲(chǔ)量在礦山生命周期中扮演不同角色，確保了礦山開發(fā)的可行性、經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。二、常用方法：1.明挖法（Crawling）：適用于地表覆蓋層較薄、地勢(shì)較平坦的地區(qū)。先剝離表土，開挖井筒，然后回填井筒。2.凍結(jié)法（FreezingMethod）：適用于穿過含水地層、地質(zhì)復(fù)雜或需要控制地面沉降的深井。通過人工制冷，凍結(jié)表土及含水地層，降低地下水位和圍巖溫度，然后在凍結(jié)壁保護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)。3.注漿法（GroutingMethod）：適用于表土層松散、含水豐富的地層。通過鉆孔向地層注入漿液，使松散地層固結(jié)，提高其承載能力和穩(wěn)定性，然后進(jìn)行井筒掘進(jìn)。選擇依據(jù)：主要考慮表土層厚度、地下水位、水量、地質(zhì)條件（如是否含瓦斯、巖層穩(wěn)定性）、氣候條件、經(jīng)濟(jì)成本、工期要求以及環(huán)境保護(hù)等因素。瓦斯突出預(yù)防措施：1.區(qū)域防突措施：如預(yù)抽煤層瓦斯、瓦斯排放、水力壓裂、鉆孔排放等，降低煤層瓦斯壓力和含量。2.局部防突措施：如鉆屑指標(biāo)測(cè)定、水力沖孔、金屬骨架、超前鉆孔等，在掘進(jìn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和排放瓦斯。3.個(gè)體防護(hù)：礦工佩戴防瓦斯自救器。4.加強(qiáng)通風(fēng)：確保掘進(jìn)工作面有足夠的風(fēng)量，將瓦斯稀釋到安全濃度以下。三、主要工藝流程：通常包括破煤（采煤機(jī)截割）、裝煤（采煤機(jī)或刮板輸送機(jī)）、運(yùn)煤（刮板輸送機(jī)或帶式輸送機(jī)）、支護(hù)（液壓支架或單體支柱）、采空區(qū)處理（頂板管理，如放頂、充填等）。確定工作面長度和推進(jìn)速度因素：1.資源/儲(chǔ)量：確保在服務(wù)年限內(nèi)能采出設(shè)計(jì)產(chǎn)量。2.地質(zhì)條件：如煤層厚度、傾角、硬度、地質(zhì)構(gòu)造等。3.采煤機(jī)性能：如截割能力、牽引速度。4.運(yùn)輸能力：必須與采出煤量匹配。5.支護(hù)能力：支護(hù)方式及效率要能適應(yīng)工作面長度和推進(jìn)速度。6.通風(fēng)條件：工作面長度影響通風(fēng)阻力，需保證有效通風(fēng)。7.經(jīng)濟(jì)效益：如生產(chǎn)成本、工時(shí)效率等。采場(chǎng)通風(fēng)問題及措施：問題：煤塵、瓦斯（煤與瓦斯突出）、粉塵、熱害、有害氣體（如CO、硫化氫）等。措施：1.建立完善的通風(fēng)系統(tǒng)（主扇、輔助扇、風(fēng)門、風(fēng)筒等），確保風(fēng)流合理分布。2.加強(qiáng)通風(fēng)管理，保證足夠的風(fēng)量。3.采用濕式作業(yè)、噴霧降塵等措施控制粉塵。4.預(yù)抽煤層瓦斯，降低瓦斯?jié)舛取?.安裝瓦斯監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)瓦斯超限自動(dòng)報(bào)警、斷電、閉鎖。6.必要時(shí)采用抽采瓦斯系統(tǒng)、制冷降溫等措施。四、地表變形影響規(guī)律：1.影響因素：主要與開采深度、開采方法、采空區(qū)大小、覆巖性質(zhì)、地形地貌等有關(guān)。2.變形過程：采動(dòng)影響導(dǎo)致覆巖應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生裂隙、彎曲、斷裂，最終形成地表沉陷盆地。3.變形特征：沉陷盆地中心沉降最大，向邊緣逐漸減?。慌璧匦螤?、面積、邊界形態(tài)受多種因素影響；變形過程包括瞬時(shí)變形、持續(xù)變形和穩(wěn)定變形階段。4.次生災(zāi)害：可能引發(fā)地表裂縫、滑坡、崩塌、建筑物損壞、水體污染等。主要保護(hù)措施及原理：1.條帶開采（StripMining）：將采空區(qū)分割成狹長條帶，利用相鄰未采煤柱的支撐力維持頂板穩(wěn)定，減小地表變形。原理：分散荷載，利用巖體自承能力。2.充填開采（BackfillMining）：用矸石、礦渣、漿液等充填采空區(qū)，代替垮落的巖柱承擔(dān)上覆巖層荷載。原理：直接置換荷載，維持上覆巖層應(yīng)力平衡。3.離層控制技術(shù)（DecouplingTechnology）：在地表或基巖頂部設(shè)置柔性結(jié)構(gòu)層（如土工布、泡沫塑料），使地表建筑物與下伏巖層之間形成相對(duì)獨(dú)立的變形層。原理：減小巖層變形對(duì)建筑物的直接傳遞。4.建筑物的地基加固：對(duì)重要建筑物進(jìn)行地基處理，提高地基承載力，增強(qiáng)建筑物抗變形能力。原理：提高基礎(chǔ)穩(wěn)定性，適應(yīng)一定程度的沉降。五、選型依據(jù)：1.運(yùn)輸量（Q）：確保輸送機(jī)額定輸送能力大于礦井設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力。2.運(yùn)輸距離（L）：選擇合適機(jī)長或可伸縮帶式輸送機(jī)。3.提升高度（H）：對(duì)于傾斜輸送，需考慮提升角度和傾角系數(shù)。4.地形條件：工作面、運(yùn)輸巷道地形影響布置。5.帶寬、帶速：根據(jù)單機(jī)運(yùn)輸能力、物料特性、能耗等因素確定。6.物料特性：如粒度、磨琢性、粘附性等，影響帶寬、槽角、清掃裝置等選擇。7.經(jīng)濟(jì)性：初投資、運(yùn)營成本（能耗、維護(hù)費(fèi)）、壽命周期費(fèi)用。8.安全可靠性：需滿足礦山安全規(guī)程要求，具備過載保護(hù)、防撕裂、防跑偏等安全裝置。運(yùn)輸能力校核：1.計(jì)算礦井設(shè)計(jì)小時(shí)產(chǎn)量（Q_design）。2.計(jì)算帶式輸送機(jī)在規(guī)定工況下的額定輸送能力（Q額）。3.比較Q_design≤Q額。若Q_design>Q額，則能力不足。改進(jìn)措施：1.提高帶速：在帶寬、功率允許范圍內(nèi)適當(dāng)提高帶速。2.加寬帶寬：在空間和投資允許時(shí)，選用更寬的皮帶。3.增加運(yùn)量大的轉(zhuǎn)載點(diǎn)：如采用多機(jī)頭驅(qū)動(dòng)或增加給煤機(jī)能力。4.優(yōu)化托輥和驅(qū)動(dòng)裝置：降低運(yùn)行阻力，提高效率。5.采用高效清掃裝置：減少物料堆積，保證連續(xù)運(yùn)輸。六、礦井水害類型：1.地表水入滲：降雨、地表徑流通過地表裂縫、塌陷坑等進(jìn)入礦井。2.大氣降水入滲：雨水通過未封閉的井筒、硐室、采動(dòng)裂隙等進(jìn)入井下。3.老空水（采空區(qū)積水）：以前采掘工作面或廢棄巷道積水。4.含水層水：礦床上覆或側(cè)翼的含水層（如石灰?guī)r、砂巖含水層）中的水涌入礦井。5.斷層水：斷裂帶往往成為導(dǎo)水通道，將深部或側(cè)向含水層的水導(dǎo)入礦井。防治工程措施：1.地表防水：做好地表塌陷區(qū)治理，修建排洪溝，封閉填實(shí)廢棄井筒和硐口，設(shè)置地表防水層。2.井巷防水：做好井壁、巷道壁的防水混凝土澆筑或噴射，進(jìn)行注漿加固，設(shè)置防水套管，實(shí)施導(dǎo)水或堵水措施。3.減少大氣降水入滲：封閉井口，完善防排水系統(tǒng)。4.探放水：在掘進(jìn)前或過程中，對(duì)可疑含水區(qū)進(jìn)行探查并放出積水。采用鉆探、物探等方法超前預(yù)報(bào)水害。5.建立排水系統(tǒng)：安裝足夠能力的排水設(shè)備（水泵、管路），及時(shí)排出礦井涌水。七、確定選廠處理能力A時(shí)考慮因素：1.礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（Q）：A應(yīng)能適應(yīng)礦井達(dá)到設(shè)計(jì)能力的生產(chǎn)需求。2.礦石性質(zhì)：如礦石硬度、粒度、磨蝕性、含矸率、金屬品位等，影響選礦工藝和強(qiáng)度。3.選礦方法：不同選礦方法處理能力不同。4.服務(wù)年限（T）：確保選廠能在礦井服務(wù)年限內(nèi)滿足處理需求。5.未來擴(kuò)產(chǎn)可能性：可適當(dāng)留有裕量或考慮分期擴(kuò)建。6.工藝流程復(fù)雜程度：復(fù)雜流程可能需要更高的處理能力或更長的處理時(shí)間。7.設(shè)備選型與配置：決定了選廠的實(shí)際處理能力上限。8.投資與運(yùn)營成本：處理能力與投資、能耗、藥耗、人力成本相關(guān)。能力不足或過剩影響：1.能力不足：*無法處理全部礦石，導(dǎo)致部分礦石積壓或無法利用，資源損失。*礦山產(chǎn)量受限，無法達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，影響經(jīng)濟(jì)效益。*運(yùn)輸環(huán)節(jié)壓力增大，可能降低運(yùn)輸效率或增加成本。2.能力過剩：*設(shè)備長期低負(fù)荷運(yùn)行，能源和藥耗相對(duì)增加，單位處理成本升高。*設(shè)備維護(hù)工作量相對(duì)減少，但維護(hù)成本固定。*占用大量土地和投資，若后期閑置，造成資產(chǎn)浪費(fèi)。*可能需要設(shè)置過多閑置設(shè)備，增加管理復(fù)雜性。八、主要來源：1.采煤過程：煤炭開采過程中，煤體被破碎產(chǎn)生大量煤塵。2.掘進(jìn)過程：巷道掘進(jìn)時(shí)，巖體被破碎產(chǎn)生巖塵。3.運(yùn)輸過程：煤塵、巖塵在運(yùn)輸過程中飛揚(yáng)。4.裝卸過程：礦石裝卸時(shí)產(chǎn)生粉塵。5.設(shè)備運(yùn)行：風(fēng)機(jī)、皮帶機(jī)等設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生粉塵。6.爆破作業(yè)：爆破產(chǎn)生的粉塵量大且分散范圍廣。7.其他活動(dòng)：如鉆孔、支護(hù)、打眼等作業(yè)也會(huì)產(chǎn)生粉塵。綜合防治措施：1.抽塵（工程控制）：*采煤工作面：設(shè)置采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、支架噴霧、風(fēng)流凈化水幕等。*掘進(jìn)工作面：采用濕式鉆孔、風(fēng)水聯(lián)動(dòng)除塵、掘進(jìn)機(jī)內(nèi)外噴霧、風(fēng)筒自動(dòng)反吹、除塵風(fēng)機(jī)抽塵系統(tǒng)等。*運(yùn)輸系統(tǒng)：皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)設(shè)密閉、抽風(fēng)除塵，溜槽噴霧等。2.降塵（技術(shù)管理）：*優(yōu)化生產(chǎn)工藝，如使用低塵煤、改進(jìn)支護(hù)方式等。*加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，減少跑冒滴漏。*合理布置巷道，減少粉塵擴(kuò)散。3.個(gè)體防護(hù)：*礦工必須佩戴符合標(biāo)準(zhǔn)的防塵口罩或防塵面罩。*定期進(jìn)行健康檢查。4.濕式作業(yè)：在可能的情況下采用噴霧、灑水等方式降低粉塵。5.加強(qiáng)通風(fēng)：良好的通風(fēng)是稀釋和排出粉塵的基礎(chǔ)。6.定期清掃：清掃作業(yè)場(chǎng)所和設(shè)備上的積塵。7.管理措施：制定并執(zhí)行粉塵治理管理制度，進(jìn)行宣傳教育，提高職工防塵意識(shí)。九、意義：采礦設(shè)計(jì)是礦山開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及多方案選擇和資源優(yōu)化配置。進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，旨在從眾多可行的設(shè)計(jì)方案中，選擇一個(gè)在技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性、安全可靠性、環(huán)境影響等方面綜合最優(yōu)的方案，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)資源的有效利用和礦山開發(fā)效益的最大化，避免決策失誤，節(jié)約國家資源。以開拓方式選擇為例，分析比較指標(biāo)：1.投資額：包括初期建設(shè)投資、設(shè)備購置費(fèi)、安裝工程費(fèi)等。2.運(yùn)營成本：包括電力消耗、設(shè)備維護(hù)費(fèi)、材料費(fèi)、人員工資、排水費(fèi)、通風(fēng)費(fèi)等年運(yùn)營費(fèi)用。3.生產(chǎn)能力：不同方案可能提供不同的服務(wù)年限和年產(chǎn)量。4.技術(shù)水平與安全性：技術(shù)成熟度、自動(dòng)化程度、安全性及災(zāi)害防治難度。5.對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性：方案是否適合具體的地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等。6.環(huán)境影響：如地表沉陷、水資源消耗、粉塵、噪聲等。7.建設(shè)工期：完成開拓工程所需的時(shí)間。8.資源回收率：對(duì)礦產(chǎn)資源利用的充分程度。確定最優(yōu)方案步驟：1.提出備選方案：根據(jù)礦山條件和要求，初步提出幾種可行的開拓方式方案。2.確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系：明確上述及可能的其他評(píng)價(jià)指標(biāo)。3.收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：調(diào)查收集各方案相關(guān)的地質(zhì)、水文、經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)。4.計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)：對(duì)各方案的投資、成本、工期等進(jìn)行計(jì)算估算。5.指標(biāo)量化與標(biāo)準(zhǔn)化：將定性指標(biāo)量化，并將不同量綱的指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理，使各指標(biāo)具有可比性。6.確定權(quán)重：根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的重要性，賦予不同的權(quán)重。7.綜合評(píng)價(jià)：采用加權(quán)求和法、層次分析法（AHP）或其他評(píng)價(jià)方法，計(jì)算各方案的綜合得分。8.方案比選與決策：比較各方案的綜合得分，得分最高者為最優(yōu)方案。必要時(shí)進(jìn)行敏感性分析，評(píng)估方案的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。9.最終決策：結(jié)合專家意見和決策者的偏好，做出最終選擇。十、主要環(huán)境影響因素：1.地形地貌與土地：采礦活動(dòng)可能導(dǎo)致地表沉陷、塌陷，破壞土地資源，改變地貌景觀。2.水資源：采礦排水可能改變區(qū)域地下水流向和水量，污染地表水和地下水（如酸性礦山排水）。3.大氣環(huán)境：礦山粉塵、爆破煙塵、燃煤排放、逸散性氣