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1、细心整理2015-2016学年第一学期期末考试试卷课程名称：采矿新技术讲座 考试形式：学术报告 专业班级： 学号： 姓名： 得分： 请围绕以下内容任选择5个方面论述20分/题。（1） 大采高综合机械化开采技术及装备；（2） 大倾角综合机械化开采技术及装备；（3） 绿色开采技术；（4） 软岩巷道支护技术；（5） 现代化矿井生产技术的开展方向；（6） 薄煤层机械化开采技术及装备；（7） 短壁机械化采煤技术及装备；（8） 煤矿矸石充填开采技术；（9） 高效平安开采综合保障技术；（10） 煤及瓦斯共采技术；要求：1复印本页作为试卷封面；2用白色A4幅面70g纸单面书写，左侧留装订线2.5cm，右侧边距
2、2cm，左侧装订；3打印或用钢笔或中性笔书写，字迹清楚端正；5表述详细详细，不少于5000字。3绿色开采技术煤矿绿色开采的提出党的十六大报告明确提出“走出一条科技含量高,经济效益好,资源消耗低,环境污染少,人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子.”因此,我们必需充分考虑我国资源相对短缺,环境比拟脆弱的根本特点,建立起适合我国国情的资源节约、环境友好的新型工业化开展道路.近期提出的循环经济是指遵循自然生态系统的物质循环和能量流淌规律重构经济系统川,将经济活动高效有序地组织成一个“资源利用一绿色工业一资源再生”的封闭型物质能量循环的反应式流程,保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃,从而将经济活动
3、对自然环境的影响破坏削减到最低程度.它不同于传统经济的“高开采、低利用、高排放”,而是到达“低开采、高利用、低排放”的可持续开展目标.明显,此处的“绿色工业”是广义的概念,应由各个工业部门去实现.对矿业来说就是要实现“绿色矿业”.“绿色矿业”的核心内容之一就是要实现“绿色开采”矿区在开发建立之前及四周环境是协调一样的,而进绽开发建立后,猛烈的人为活动便使环境发生巨大的变更,由此形成了矿区独特的生态环境问题,如造成农田以及建筑物破坏,村庄迁徙,研石积累,使河川径流量削减,以及地下水供水水源枯槁,在地面导致的土地沙漠化,由于开采而使矿物内的有害物质流人地下水中等.我国目前的煤矿生产是在以下两种状况
4、下进展的:一是生产本钱不完全.如投人缺乏;技术装备落后;平安设施欠帐;工人工资太低.二是相关费用支付不全.如矿产资源费以及植被复原,地面塌陷及水损失;污染治理等.提出并形成绿色开采技术是为了使我们正视开采对环境造成的影响和破坏,并有醒悟的相识及足够的估量,以便提出必要的对策和对政府提出必要的政策建议.煤炭开采形成的环境问题主要为:1)对土地资源的破坏和占用煤炭开采对土地资源的破坏损害,井工开采以地表塌陷和研石山压占为主,而露天开采那么以干脆挖损和外排土场压占为主.2)对水资源的破坏和污染煤炭开采过程中,进展的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干,破坏了地下水资源.同时开采还可
5、能污染地下水资源.3)对大气环境的污染主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤矿研石山的自燃.矿井瓦斯即煤层气,它是比C()2还紧要的温室气体,也是导致煤矿重大平安事故的根源.据初步估计,我国2o00m浅范围内具有30一35万亿m”煤层气资源,居世界前列.但由于我国煤层透气性小,难以在开采前抽出.建国以来,我国煤矿发生煤及瓦斯突出事故1500余次,仅2001年由于瓦斯事故的死亡人数达2356人,为煤矿总死亡人数的40%.煤矿每年排放瓦斯70一190亿m3.同时瓦斯又是最好的清洁能源,因此必需加以利用,变害为宝.由此可见,提出并尽快形成煤矿的“绿色开采技术”已燃眉之急.采矿后岩层内的“节理裂隙场”分布以及
6、离层规律;开采对岩层及地表移动的影响规律;3) 水及瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律;绿色开采的内涵及技术体系从广义资源的角度论,在矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气(瓦斯)、土地以至于煤歼石以及在煤层旁边的其他矿床,都应当是经营这个矿区的开发对象而加以利用.而原来对矿井瓦斯的定义是:“矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体”.而在矿井水文地质类型划分中认为:“依据矿井水文地质条件、涌水量、水害状况和防治水难易程度,划为类型”.明显,上述概念将原本为矿区资源的瓦斯和水单纯作为有害物来对待是不适宜的.煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在根本概念上是从广义资源的角度上来相识和对待煤、瓦斯、水等一切
7、可以利用的各种资源;根本启程点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响;目标是取得最正确的经济效益和社会效益.依据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及砰石排放等,绿色开采技术主要包括以下内容:1) 水资源爱惜一形成“保水开采”技术2)土地及建筑物爱惜一形成离层注浆、充填及条带开采技术;3)瓦斯抽放一形成“煤及瓦斯共采”技术;4)煤层巷道支护技术及削减歼石排放技术;5)地下气化技术.4软岩巷道支护技术深部软岩巷道支护理论的探究现状1.国内探究现状 巷道支护一般多接受砌碹支护、锚杆支护、锚网喷支护等传统支护技术，但随着开采深度的增加，对于深井、高应力、软岩巷道，传统支护往往不能彻底解决支护难的
8、问题。我国软岩巷道支护技术探究工作起始于二十世纪五十年头，起步晚，开展快，经过几十年的努力，我国深井、高应力、软岩巷道的支护技术有了较大的进步，从对软岩巷道的支护机理有了必需相识到形成系统的软岩巷道支护理论体系。近年来我国巷道围岩限制方面的专家学者着重探究和试验了锚网喷+锚索支护、锚网喷+锚索二次支护、锚网喷+锚索+注浆支护、U 型钢支架+锚索支护、U 型钢支架+注喷支护、混凝土料石碹+注浆支护、U 型钢可缩支架架后充填全断面封闭式支护、架后充填大弧板支护、架后充填钢管支架、网壳支架支护及上述局部支护形式等组成的联合支护技术，在软岩巷道围岩限制理论方面取得了丰硕的科研成果；在软岩岩性分类、软岩
9、巷道围岩变形的力学机制、软岩巷道支护工艺及施工监测方面也取得了卓有成效的工作。主要产生并形成了以锚网喷或 U 型钢支架进展一次让压支护，之后再进展二次加强支护，维护围岩稳定性的支护思想，目前，以联合支护理论为指导的支护体系应用最为广泛，深部软岩巷道的主要支护技术、理论有：联合支护理论。软岩巷道支护，要及围岩变形特点结合起来，不能盲目地只顾增加支护强度，要把支护刚度及支护的柔性、让压作用结合起来，先柔后刚，先让后抗，柔让适度，稳定支护，利用此规律的联合支护形式有锚网喷+锚索支护、锚喷网+ U 型钢架支护、锚注支护、锚带网+ U 型钢架支护、锚喷弧板等。围岩松动圈理论。遵照围岩所处的详细地质环境，
10、对围岩松动圈大小对围岩进展分类，为接受合理的支护方法和优化支护参数供应依据。对于坚硬岩层，巷道开挖以后，其可保持较高的整体性，围岩松动圈厚度几乎为零，可不用接受支护措施。支护难度随着松动尺寸的增大而增大。对围岩接受恰当支护可有效减小围岩松动圈扩展过程中产生的碎胀变形。锚杆围岩强度强化理论。我国专家学者对通过强化锚杆支护强度来增加围岩强度进展了深化的探究，结果说明，随着锚杆支护力度的增大，锚杆及围岩组成的锚固体的物理性能和强度也在增大，是围岩更加稳固。锚固体强度强化到必需程度就能保持围岩稳定。该理论假定巷道边界径向支护阻力等于零，接受了锚杆锚固区围岩力学性质参数较锚固区外的岩体提高的方法进展了力
11、学上的计算，分析了锚杆强度强化效果。 岩性转化理论。该理论可概括为：在不同工程环境条件下，具有一样组成成分、物理构造的岩体的应力应变也会有差异，岩体表现特性也不同。应力限制理论。该理论也被称为卸压法、围岩弱化法等。通过人为的接受支护的主动方式来调整围岩应力，释放和转移围岩能量，减小支护构造的承载压力，是围岩压力向原岩应力区转移，实现巷道稳定。锚喷弧板支护理论。该理论要点是对软岩不能总是强调防压，防压到达必需程度，必需要坚决顶住，限制围岩向中空移动，接受高强度、高标号钢筋混凝土弧板作为先柔后刚的刚性支护形式。轴变理论。围岩应力增大到达围岩的极限承载实力失衡后，围岩会自发调整，通过片帮、坍塌等物理
12、现象变更应力分布和长短轴之比，使应力分布更加均衡，巷道重新到达新的平衡状态。工程力学支护理论。其对围岩力学变形机制进展了科学分类，主见岩体变形力学分析和详细地质条件相统一的方式，对岩体变形力学机制进展科学判定，为支护形式和支护参数的优化选择供应参考。主要涉及软岩根本属性、变形机理等内容。主次承载区理论。成巷后，依据主要围岩应力作用形式的不同，将在围岩分为浅部的张拉区和深部的压缩区，前者指巷道四周较浅部位区域，及支护构造共同发挥承载帮助作用，也被称为次承载区；后者位于围岩深部区域，发挥着承载的骨干作用，是维护巷道稳定的重要力气，也被称为主承载区。二者相辅相成，共同维护着巷道稳定。2. 国外探究现
13、状 早在 20 世纪中叶，一些工业技术先进的兴盛国家就已经起先了对深部软岩巷道支护系统进展了比拟全面、系统的探究，软岩巷道支护理论和技术得到了不断开展、完善和推广。根本软岩巷道支护理论有 A.Haim，W.J.M.Rankine 和 A.H.Nhnk提出的古典压力理论、日本樱井春辅和同山地宏提出的应变限制理论，其中以奥地利工程师 L.V.Rabcewicz 提出的新奥法为典型代表，主要的成果、方法有：新奥法。20 世纪中期该技术最先应于奥地利隧道的支护和施工，后由工程师L.V.Rabcewicz 不断探究和完善，提出了早期软岩巷道支护理论：新奥法支护理论。由于该支护技术的独特优越性，使其快速在
14、煤矿中得到开展和应用。该理论为软岩巷道支护理论的开展奠定了扎实的根底。其要点是通过在岩体或土体中设置特定的设计施工方法，在岩体中可以形成一个类似圆形环状支撑构造。通过形成的类似圆形的环状构造，可使围岩应力分布更加匀整，也充分利用围岩的自承实力，维持巷道稳固。能量支护理论。其主要内容是在变形过程中，围岩及支护构造相互作用，传递能量。前者会随着变形卸压释放能量给后者，直至到达必需的平衡，而能量在过程中没有损失。认为应当利用该规律和特征，充分发挥支护构造的特点，使其能够自动释放多余能量，并自动调整其及围岩能量之间的平衡。应变限制理论。该理论核心内容为：随着支护强度的增加，巷道围岩应变减小，但允许应变
15、反而增大。因此，通过加强支护，增大围岩的允许应变范围，就能比拟简洁地限制围岩稳定。数值计算法。以假设为前提，把一些高等数学理论及计算机技术结合，开发出一种可以对具表达场环境进展简洁相像模拟的数值模拟软件，该软件通过数值虚拟计算模拟巷道支护效果可为巷道合理支护形式及参数优化供应踊跃的参考，大大提高了矿井支护质量和效率。8煤矿矸石充填开采技术技术背景 据不完全统计，我国国有骨干大中型矿井“三下”指建筑物下、铁路下和水体下压煤量到达140 亿吨以上，其中建筑物下压煤占整个“三下”压煤量的60%以上，水体下包括承压废岩水上压煤占28%左右，铁路下压煤占12%左右。据不完全统计，全国国有重点煤矿仅村下压煤约50 亿吨。假如接受传统的条带开采法，“三下”压煤的采出率仅为30%左右。另外，我国煤矿现有矸石山1600 余座，积累量约45 亿吨，每年矸石产量约1.52 亿吨。这些矸石不仅占用了大量耕地，也对环境造成了必需程度的污染。技术原理 通过利用煤矸石充填巷道或采空区，使采空区顶底板得到有效限制，有效抑止地面塌陷，从而实现高回收率的煤炭资源开采和煤矸石的综合利用。采空区的矸石充填依靠自压式矸石充填机自动完成。充填时，自压式矸石充填机的上刮板向下运输充填矸石；下刮板向上推平漏矸孔下漏的矸石，并使矸石充填密实、匀整。在矸石充填过程中，随着矸
