2025礦業(yè)工程師《采礦工程》案例卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、某礦井設(shè)計年產(chǎn)120萬噸，服務(wù)年限90年，采用階段運輸大巷，井底車場采用臥式主井系統(tǒng)。已知井田內(nèi)主可采煤層平均傾角18°，厚度3.5m，容重2.6t/m3，地質(zhì)儲量約15億噸。初步設(shè)計采用走向長壁采煤法，采煤工作面長度150m，循環(huán)進度0.8m，日進尺2.5米，回采率85%。問：1.估算該礦井可采儲量。2.若大巷采用單軌運輸，運輸設(shè)備選用DTL200/30/5.3型帶式輸送機，運輸傾角18°，帶寬1.2m，帶速1.6m/s，試計算該輸送機每小時能運輸多少噸煤？（忽略空載和滿載差）3.簡述該井底車場臥式系統(tǒng)的優(yōu)缺點。二、某礦井采煤工作面采用走向長壁采煤法，采用錨桿加錨索聯(lián)合支護。工作面傾角15°，煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，厚8m，直接頂易冒，屬中等穩(wěn)定頂板。支護設(shè)計采用?22mm鋼紋錨桿，長度2.4m，每排5根，排距1.0m，間距0.8m；?27.9mm鋼紋錨索，長度5.0m，每排3根，排距1.6m，間距1.2m。錨桿錨索均配套使用樹脂錨固劑。實測工作面最大頂板移近量為800mm，最大底鼓量為300mm。問：1.分析該工作面頂板可能存在的的主要安全隱患。2.簡述錨桿支護和錨索支護各自的主要作用機理。3.若頂板出現(xiàn)局部裂隙水，應(yīng)采取哪些預(yù)防或處理措施？三、某礦井主通風機為軸流式風機，風葉可逆轉(zhuǎn)，安裝于地面。主井進風，副井回風。正常生產(chǎn)時，風機運行于+5kPa的全壓工況點，風量為100m3/s。礦井需進行檢修，需臨時改變通風系統(tǒng)，利用副井進行通風，此時風機運行于-3kPa的全壓工況點。問：1.簡述軸流式風機反轉(zhuǎn)的原理及其在礦井通風中的應(yīng)用場景。2.比較礦井正常生產(chǎn)和檢修期間風機運行工況點的異同。3.臨時改變通風系統(tǒng)時，應(yīng)注意哪些安全事項？四、某礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜，井田內(nèi)存在多個富水性強的含水層，主要充水水源為大氣降水和地表徑流。礦井開拓到-350m水平時，遇到了強含水層，預(yù)計最大涌水量可達1500m3/h。問：1.簡述礦井防治水的“探、防、堵、截、排”原則。2.針對該礦井的富水性特點，在-350m水平開拓設(shè)計中，應(yīng)采取哪些預(yù)防涌水措施？3.若在-350m水平施工過程中出現(xiàn)突水事故，初步應(yīng)采取哪些應(yīng)急處理措施？五、某礦井采用斜井開拓，斜井坡度20°，傾長600m，擔負運煤、通風、提升任務(wù)。斜井傾角大于10°，需設(shè)置防滑裝置。問：1.簡述斜井運輸系統(tǒng)的主要組成部分。2.斜井運輸中可能存在哪些主要事故類型？3.為確保斜井運輸安全，除設(shè)置防滑裝置外，還應(yīng)采取哪些安全措施？六、隨著礦井開采深度增加，礦山壓力顯現(xiàn)加劇，對巷道穩(wěn)定性造成嚴重影響。某礦井主運輸平硐位于穩(wěn)定巖層中，但隨開采推進，硐室周邊巖體出現(xiàn)顯著變形和開裂。問：1.簡述礦山壓力的主要來源。2.分析該平硐出現(xiàn)變形開裂的可能原因。3.針對該情況，可采取哪些巖層控制措施進行治理？請簡述其中兩種措施的作用原理。試卷答案一、1.可采儲量=地質(zhì)儲量×可采儲量系數(shù)=15億噸×85%=12.75億噸。2.輸送機小時運輸能力=帶速×帶寬×線速度×容重×傾角校正系數(shù)。此處簡化計算，忽略傾角校正系數(shù)和空載差，線速度即為帶速。能力=1.6m/s×1.2m×1.6m/s×2.6t/m3=6.348t/s=2371.68噸/小時。實際應(yīng)用中需考慮傾角校正系數(shù)，且計算值通常小于此理論值。3.優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，硐室利用率高，提升方便。缺點：硐室位置固定，對主井位置要求高，改變運輸方向不方便。二、1.主要安全隱患：頂板局部冒頂、片幫；頂板裂隙水潰出；底鼓導(dǎo)致運輸困難；工作面傾角較大時的滑移風險。2.錨桿支護作用機理：通過錨固劑將錨桿桿體錨入頂板巖層深處，將頂板巖層錨固在一起，形成錨桿支護體，提高頂板的整體性和穩(wěn)定性，限制頂板離層。錨索支護作用機理：利用高強鋼索的拉力，將深部穩(wěn)定巖層與淺部圍巖（或錨桿支護體）有效連接起來，承受更大的拉力，對頂板產(chǎn)生反向支撐，有效控制頂板變形和離層，尤其適用于軟弱頂板或大跨度巷道。3.預(yù)防措施：加強頂板觀測，發(fā)現(xiàn)裂隙水跡象及時處理；進行注漿加固，封堵裂隙。處理措施：一旦發(fā)生潰水，立即停止作業(yè)，人員撤離，進行堵水處理，可采用砌碹、注漿、安設(shè)排水管路等方式。三、1.原理：利用軸流式風機葉片角度可調(diào)（或通過改變?nèi)~片安裝角、葉輪旋轉(zhuǎn)方向）來改變風機的運行特性（風量-風壓曲線）。反轉(zhuǎn)運行時，風機產(chǎn)生負壓，可用于抽排礦井水或改變風流方向。應(yīng)用場景：礦井反風、輔助通風、臨時改變通風系統(tǒng)等。2.異同：工況點均位于風機的風量-風壓特性曲線上。相同點：都是風機與礦井通風系統(tǒng)匹配運行的工作點。不同點：正常生產(chǎn)時運行于+5kPa的正壓工況點，提供正向風壓；檢修期間運行于-3kPa的負壓工況點，利用風機產(chǎn)生吸力進行通風。3.安全事項：確保通風系統(tǒng)可靠；檢查風機及傳動部位安全；防止人員進入通風路線；風流方向改變后重新進行風量風壓測定和通風網(wǎng)絡(luò)驗證；確?；仫L流穩(wěn)定，防止瓦斯積聚。四、1.探：查明水文地質(zhì)條件，探明含水層特征、富水性、補給來源等。防：采取防排水措施，如設(shè)置防水閘門、防水套管、導(dǎo)水孔等。堵：對含水通道或斷層進行注漿堵水，切斷水源。截：在預(yù)計水害區(qū)域修建截水溝、截水墻等，攔截地表水。排：建立完善的礦井排水系統(tǒng)，將涌水排出礦井。2.預(yù)防措施：加強井壁和硐室結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高抗水壓能力；施工中做好臨時支護和封閉工作，防止含水層破壞；進行注漿加固，提高圍巖承載能力；設(shè)置完善的排水系統(tǒng)，包括水倉、泵房、排水管路等；建立防水門，分區(qū)防水。3.應(yīng)急處理措施：立即啟動應(yīng)急預(yù)案，成立搶險指揮部；組織人員撤離危險區(qū)域；關(guān)閉防水門，控制災(zāi)情蔓延；利用現(xiàn)有排水設(shè)備全力排水；分析突水原因，制定堵水方案；必要時進行外部支援。五、1.主要組成部分：斜井硐身、井口設(shè)施（包括提升機、箕斗/罐籠、裝載設(shè)備）、軌道系統(tǒng)、防墜器、防滑裝置、通風系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等。2.主要事故類型：跑車事故（脫鉤、斷繩、斷軸等）、人員墜落事故、設(shè)備損壞事故、火災(zāi)事故、瓦斯（或其他有害氣體）爆炸事故、水災(zāi)事故。3.安全措施：設(shè)置防滑裝置（如防滑軌道、阻車器）；安裝跑車防護裝置（如擋車欄、撒砂裝置）；加強設(shè)備檢查和維護；執(zhí)行嚴格的跑車試驗制度；設(shè)置安全出口和避難硐室；加強通風和瓦斯監(jiān)測；制定并演練應(yīng)急預(yù)案。六、1.主要來源：上覆巖層的重力作用；煤層采出后形成的采空區(qū)應(yīng)力重新分布產(chǎn)生的應(yīng)力集中。2.可能原因：開采深度增加，覆巖移動劇烈，應(yīng)力集中程度高；工作面推進速度過快，應(yīng)力調(diào)整來不及平衡；頂板巖層軟弱，承載能力不足；底板巖層破碎或存在軟弱夾層，底鼓嚴重；支護強度不夠或支護方式不當，無法有效控制圍巖變形。3.巖層控制措施及作用原理：*增加支護強度：采用更高強度或更大直徑的錨桿/錨索，加大支護密度，提高支