井巷工程
第一章 岩石的性质及其工程分级
1.解释岩石、岩体、和岩块三者的特点和力学性质的差异。
答:岩块是指从地壳岩层中切取出来的小块体;岩体是指地下工程周围较大范围的自然地质体;岩石则是部分岩块和岩体的泛称。
由于弱面的存在,岩体强度通常小于岩块强度。在研究岩石的力学性质时,必须注意到岩块的非均质性、各向异性和不连续等问题。但岩块是不包含有显著弱面的岩石块体,相对岩体而言,可以把岩块近似地视为均质、各向同性的连续介质来处理,而岩体则不能。除了少数岩体外,一般岩体均属于非均质、各向异性的不连续介质。
2.影响岩石性质的因素有哪些?
答:岩石性质与其矿物组成有关。一般而言,岩块中含硬度大的片状矿物如云母、绿泥石、滑石、蒙脱石及高岭石等愈多,岩块的强度就愈低。
岩石的结构和构造对岩石的性质也有重要影响。岩石的结构说明岩石的微观组织特征,是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状和颗粒之间的联系方式。岩石结构不同,其性质也各异。岩石的构造则说明岩石的宏观组织特征。
3.解释岩石碎胀性的意义和表示方式。
答:岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大,这种性质成为岩石的碎胀性。岩石的碎胀性可用岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比来衡量,该值称为碎胀系数。
4.三向压力作用下岩石的变形和强度特征有哪些?
答:三向压力作用下岩石的变形表现出下列特征:
⑴弹性段与单轴压缩下基本相同。这一特性具有重要意义,因为可以通过简易的单轴试验确定复杂应力状态下的弹性常数。
⑵岩石表现出明显的塑性变形。
⑶屈服极限、强度峰值和残余强度都与围压大小成正变关系。
⑷大部分岩石在一定的临界围压下出现屈服平台,呈现塑性流动现象。
⑸达到临界围压以后继续提高围压,不再出现峰值,应力应变关系呈单调增长趋势。
强度特征:⑴在大多数情况下,岩石表现为脆性破坏。
⑵同一种岩石的强度并非常数。
⑶在不同受力状态下,岩石的极限强度相差悬殊。
5.解释岩石可钻性和可爆性。
答:岩石可钻性和可爆性用来表示钻眼或爆破岩石的难易程度,是
岩石物理力学性质在钻眼或爆破的具体条件下的综合反映。岩石的可钻性和可爆性,常用工艺性指标来表示。
6.岩石工程分级的目的和意义是什么?常用哪些表示方法?
答;按成因不同,岩石可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。采掘工程要求对岩石进行定量区分,以便能正确地进行工程设计,合理地选用施工方法、施工设备、机具和器材,准确地制定生产定额和材料消耗定额等。岩石工程分级问题由此而产生。
常用的表示方法:(1)普氏岩石分级法
(2)岩芯质量指标(R.Q.D.)
第2章 钻眼爆破
9.什么是微差爆破?微差爆破的破岩机理有哪些?
答:利用毫秒雷管或其他设备控制爆破的顺序,使每段之间只有几十毫米的间隔,叫做毫秒爆破或微差爆破。
破岩机理:(1)应力波干涉假说
(2)自由面假说
(3)岩块碰撞假说
(4)残余应力假说
10.什么是光面爆破?光面爆破的优点是什么?
答:光面爆破的实质,是在井巷掘进设计断面的轮廓线上布置间距较小、相互平行的炮眼,控制每个炮眼的装药量,选用低密度和低爆速的炸药,采用不耦合装药,同时起爆,使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂缝,并沿各炮眼 的连线——井巷轮廓线,将岩石崩落下来。
应用光面爆破可使掘出的巷道轮廓平整光洁,便于锚喷支护,岩帮裂隙少、稳定性高;超挖量小。所以光面爆破时一种成本低、工效高、质量好的爆破方法。
第4章 岩巷施工
2.岩巷爆破有哪几种掏槽方式?各自的优缺点及运用条件是什么?
答:(1)斜眼掏槽
特点:适用于各种岩层,可充分利用自由面,逐步扩大爆破范围;掏槽面积较大,适用于较大断面的巷道。但因炮眼倾斜,掏槽眼深度受到巷道宽度的限制;碎石抛掷距离较大,易损伤设备和支护,当掏槽眼角度不对称时尤其如此。
(2)直眼掏槽
特点:所有的掏槽眼都垂直于工作面,各炮眼之间保持平行;炮眼深度不受巷道断面的限制,可用于深孔爆破,同时也便于使用高效凿岩机和凿岩台车打眼;直眼掏槽炮眼的间距较近,其中每一个装炮眼的爆炸,都可以破坏两个炮眼之间的岩石;另外直眼掏槽一般都有不装药的空眼,它起着附加自由面的作用。其缺点是凿岩工作量大,钻眼技术要求高,需要的雷管段数一般也较多。
(3)混合式掏槽法
特点:为了加强直眼掏槽的抛碴能力和提高炮眼的利用率,形成了以直眼掏槽为主并吸取斜眼掏槽优点的混合式掏槽。斜眼布置成垂直楔形,与工作面的夹角为75°-85°.装药系数以0.4-0.5为宜。安排在所有垂直槽眼起爆之后起爆,以发挥其抛碴扩槽作用。
3.分析楔形掏槽和直眼掏槽的区别?
答:楔形掏槽特点:适用于各种岩层,可充分利用自由面,逐步扩大爆破范围;掏槽面积较大,适用于较大断面的巷道。但因炮眼倾斜,掏槽眼深度受到巷道宽度的限制;碎石抛掷距离较大,易损伤设备和支护,当掏槽眼角度不对称时尤其如此。
直眼掏槽特点:所有的掏槽眼都垂直于工作面,各炮眼之间保持平行;炮眼深度不受巷道断面的限制,可用于深孔爆破,同时也便于使用高效凿岩机和凿岩台车打眼;直眼掏槽炮眼的间距较近,其中每一个装炮眼的爆炸,都可以破坏两个炮眼之间的岩石;另外直眼掏槽一般都有不装药的空眼,它起着附加自由面的作用。其缺点是凿岩工作量大,钻眼技术要求高,需要的雷管段数一般也较多。
5.炮眼深度应根据哪些因素来选择?
答:合理的炮眼深度应以高速、高效、低成本、便于组织正规循环作业为原则。采用
气腿式凿岩机时,炮眼深度以1.8-2.5m为宜,眼深超过2.5m后,钻眼速度则明显降低。采用配有高效凿岩机的凿岩台车时应向深眼发展,一般眼深可达3.0m以上。我国煤矿巷道掘进中,通常是以月进尺任务和凿岩、装岩设备的能力来确定每一循环的炮眼深度。
第五章 煤层巷道施工
3.什么是“三小”技术?有何优点?
答:三小”技术:当在“三软”煤层(顶板、底板岩层和煤层强度均较小)、复合顶板和再生顶板煤层中掘进巷道时,可推广在岩巷掘进中使用的“三小”(校直机钻孔、小直径药卷和小直径钻杆)钻爆新工艺,以提高掘进效率和维护好顶板。
优点:“三小”技术可以节约炸药消耗量,而且有效控制了顶板的破碎,巷道成型规则,节约了支护材料,提高了掘进速度。
7.什么叫煤—岩巷?应如何选择煤—岩巷的采石位置?
答:煤—岩巷包括三种情况:挑顶,卧底,挑顶兼卧底。
位置的选择:应综合考虑满足生产的要求,便于维护和施工难易等因素。多数情况下,尽可能不要挑顶而采取卧底,以保证顶板的稳定性,只要当煤层有伪顶时,才将伪顶挑去。如区段输送机巷和要采用挑顶方式掘进。运输机巷则由于设备安装要求巷道必须平直,所以为保证这类巷道的顺利和固定坡度,则挑顶卧底或挑顶兼卧底三种情况往往在一条巷道中都可能出现,甚至局部脱离煤层成为巷道断面。
第6章巷道支护
1.巷道的支护形式可分为哪几大类?
答:巷道支护类型巷道支护类型巷道支护类型巷道支护类型::::①被动支护(木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、混凝土碹)。②积极支护(锚喷、锚网)。③以高强预应力锚杆和注浆加固为主的主动加固(锚注)。能明显改善破裂岩体力学特性,支护结构整体性好,承载力高,效果好。
4.什么是水泥的初凝时间、终凝时间?各有何具体要求?什么是水泥的标号?
答:初凝时间为水泥加水拌和起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间;
终凝时间为从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。
水泥的初凝时间不宜过早,以便在施工时有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作;水泥的终凝时间不宜
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