矿业工程

简答题【案例三】背景资料
某矿建公司承担了一煤矿改扩建二期项目井下轨道大巷的施工任务,轨道大巷布置在开采煤层下方薄煤层中,煤层厚度为0.6~1.2m。巷道为直墙半圆拱形断面,掘进宽度为5200mm,掘进高度为4000mm。巷道采用锚喷支护,锚杆为螺纹钢
φ20mm×1600mm,间排距1200mm×1200mm;喷射混凝土厚度为80mm,强度等级为C20。地质资料给出矿井地质条件中等,轨道大巷顶底板主要为砂质泥岩和碳质泥岩互层,普氏系数f=4~6。矿井为低瓦斯矿。
施工项目部编制了该轨道大巷的施工组织设计,巷道采用钻眼爆破施工法一次成巷,设备按快速机械化作业线配置。多台气腿凿岩机钻凿炮眼,耙斗装岩机配电机车牵引矿车运输,锚杆钻机安装锚杆,湿式喷射机喷射混凝土。工作面炮眼布置采用直眼掏槽,炮眼深度为1.5m。巷道支护喷射机布置在工作面后方100m处,永久支护复喷段滞后工作面60m。监理工程师审查施工组织设计时认为,巷道施工设备配置无法满足快速施工的要求,部分工艺参数不合理,建议修改方案。施工单位修改完善后,经审批通过后实施。施工过程中发生下列事件:
事件一,轨道大巷施工后,及时对已完成的巷道开展施工监测,发现巷道变形收敛速率一直不能稳定,且变形量大,甚至多处出现混凝土喷层开裂。监理单位组织建设、施工、设计单位进行分析,查找原因。
事件二,施工单位按《煤矿防治水细则》制定了巷道施工探水方案,并在施工过程中严格按照探水方案进行探水工作。某日探水队探明前方5m左右有一导水断层,建议做好相关应对措施。但掘进队认为还有5m距离,继续施工1~2个循环后再按过断层施工措施施工,仍按照正常掘进布置炮眼,放炮后引发断层破碎带冒落并伴发突水事故,造成3人重伤,淹没巷道施工设备,直接经济损失达到800万元。
【问题】
1.根据轨道大巷的工程条件,该巷道施工设备应如何配置才能更好满足快速施工的要求?
2.根据巷道施工设备的调整情况,给出合理的施工工艺参数。
3.事件一中,巷道变形收敛速率一直不能稳定的主要原因是什么?
4.矿山井下巷道防治水的基本原则是什么?探水发现有透水断层时,施工单位应该采取哪些预防措施来确保安全穿越断层?
5.事件二中的安全事故属于哪一等级?应由什么机构组织调查?调查组长应由谁来担任?

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【答案】
1.巷道断面宽度为5200mm,高度为4000mm,能够满足大型机械设备施工,可配置凿岩台车钻眼,侧卸装岩机装岩,带式输送机连续转载,电机车调车和运输,这样才能更好地发挥机械设备的效能,满足巷道快速施工要求。
2.该轨道大巷采用锚喷支护,可组织喷射混凝土与工作面掘进平行作业,即:在巷道掘进后先初喷30~50mm厚的混凝土临时封闭工作面,然后再安设锚杆作为临时支护,最后复喷射混凝土与工作面掘进平行作业,直至喷射厚度达到设计要求。复喷射混凝土可在工作面后20~50m处,最大不应超过50m。滞后工作面60m不合理,应修改为20~50m。
将该巷道施工设备调整为凿岩台车钻眼,炮眼深度应适当加深,方更能发挥设备的效率。所以炮眼深度应修改为1.8~3.0m。
3.发生巷道变形收敛速率一直不能稳定、变形量大,甚至多处出现混凝土开裂的主要原因是支护强度不足。
可采取加长锚杆长度、缩小锚杆间距、排距、选用更高等级材质的锚杆杆体、提高混凝土强度等级、增加混凝土喷层厚度、增加金属网等技术措施。
4.根据《煤矿防治水细则》,防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则,根据不同水文地质条件,采取探、防、堵、疏、排、截、监的综合防治措施。物探先行钻探验证。在松软的煤(岩)层、流砂性地层或者破碎带中掘进巷道时,必须采取超前支护或者其他措施。超前支护可以是超前锚杆、超前加固、管棚支护等。遇有探测前方有明确的导水断层,应采取超前注浆堵水、加固等措施,在确保安全的状态下快速通过。
5.事件二中的安全事故属一般事故。根据《矿山生产安全事故报告和调查处理办法》(矿安[2023]7号)规定,一般煤矿事故由国家矿山安全监察局省级局牵头组织调查,也可以委托事故发生单位或者有关部门组织事故调查组进行调查。一般煤矿事故调查组组长可由矿山安全监察机构内设处室负责人担任。

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1【案例一】冻结、漏水
【背景资料】
某矿井工业广场内布置主、副立井井筒,工业广场外3.5km布置回风立井井筒。主井井筒净直径7.5m,井深850m,表土段和风化基岩拟采用冻结法施工,基岩段采用普通法施工。井筒检查孔资料表明,该井筒从上向下需穿过冲积层300m、泥岩25m(隔水层)、风化基岩125m、砂岩含水层10m(预计涌水量15m³/h)、稳定基岩390m。主井冻结段设计采用双层井壁,外层井壁施工完成后施工内层井壁。并给出了冻结孔平面布置图1。
 
图1冻结平面布置图
事件1:施工单位编制了主井井筒的施工方案,采用一次全深冻结,冻结深度465m。监理单位考虑当地电力供应紧张,要求施工单位在原施工方案的基础上进行调整,同时对错误的内容进行修改后重新审批。
事件2:为了保证冻结质量,施工单位随时观测和记录冻结深度、盐水温度等参数。
事件3:主井井筒竣工验收时,总漏水量9m³/h,其中在井深620m处有两个集中漏水点,漏水量分别为0.6m³/h、0.7m³/h。其余各项检查项目全部合格。
【问题】
1.图1中13、16、17分别代表什么?(3分)
2.针对事件1中监理单位的要求,施工单位如何调整施工方案?(5分)
3.冻结法内层井壁的作用是什么?内层井壁施工有什么要求?(5分)
4.事件2中冻结参数还有哪些?(4分)
5.事件3中该井筒验收时的漏水量是否符合规范要求?说明理由。(3分)

2【案例五】测量、爆破材料、贯通
【背景资料】
某煤矿采用立井开拓,中央边界式通风。一施工单位承担该矿山二期-520m水平岩石运输大巷及相关硐室工程的施工。运输大巷全长1950m,净断面18.90㎡,净宽5m,相关硐室有配电硐室、交岔点等;靠近风井120m处将穿越一厚度8m的含水断层破碎带,无瓦斯涌出。
施工单位确定该运输大巷采用对头掘进方案,分别由主井和边界风井侧平行展开对头施工,中部贯通,大巷贯通后组织各硐室多作业面平行施工直至收尾竣工。
爆破采用煤矿许用数码电子雷管,大大提高了爆破的安全性,数码电子雷管起爆系统由电子雷管、编码器和起爆器组成。起爆器解析工作码后起爆,并回传信息。
在施工过程中,发生了下列事件:
事件1:立井施工过程中采用垂线控制掘进,要求,悬挂垂线点的位置偏差超过10mm时,应立即更正。砌壁至少每隔20m用中线检查一次边垂线。
事件2:运输大巷开始掘进后,各施工单位严密组织,认真执行规程措施,确保巷道快速施工。某日监理工程师去现场检查发现,工作面腰线点距离迎头50m,三个腰线点间距25m,现场技术员反映,每150m会对中腰线复核一次,现场测量后,剩余18米贯通。
事件3:第2天夜班,爆破后,发现炮眼迟迟不能排出,经判定是由于提前贯通,风流紊乱,导致停工一个班进行通风调整。
【问题】
1.数码电子雷管与传统雷管相比有什么优点?数码电子雷管中编码器有什么作用?(6分)
2.起爆器解密工作码后包含哪些内容?起爆后上传哪些信息?(6分)
3.针对事件1,立井井筒施工中,针对施工单位测量不妥之处进行改正?(6分)
4.针对事件2,针对巷道腰线的布设和复核如何改正?此时测量技术负责人应做好哪项工作?(6分)
5.针对事件3,巷道贯通有哪些安全规定?(6分)

3【案例二】煤仓、混凝土、智能化、单位验收
【背景资料】
某山西彦祖施工队承包一井底煤仓工程,煤仓断面形状为圆形,煤仓全高22.7m,净直径为8m,净断面为50.24㎡;荒直径为9.1m,掘进荒断面为65㎡;
煤仓上口向下1.2米范围内采用锚网喷初喷护帮、浇筑混凝土的方式进行永久支护;初喷混凝土标号C20,喷厚50mm;砌碹使用钢筋混凝土,钢筋混凝土标号为C60,厚度500mm。再向下施工时采用素混凝土进行永久支护,混凝土标号为C60,厚度500mm。
由于煤仓仓顶硐室已施工完毕,下部卸载硐室已按照主斜井断面掘进完毕,并进行锚网喷支护。为了简化煤仓施工期间的提升、排矸、通风、排水系统、煤仓采用反井钻机法施工。仓身刷大自上而下采用钻爆法刷大,以钻出的中心孔周圈布置炮眼,实行光面爆破。
施工顺序:施工准备→A→B→自上向下刷大煤仓上口→C→支设大梁及浇筑→安装仓顶盖板等保护、安全设施→刷砌煤仓仓身至给煤机硐室顶部→D。
煤仓扩孔施工达到1.5米深度时,开始安装上口钢梁,钢梁共铺设两层,钢梁规格型号为I40A工字钢,工字钢伸入两侧岩体内为500mm。上层工字钢上面铺设8mm厚防滑花纹钢板,并同工字钢焊在一起。在周边留设预留口,预留口用厚度不少于50mm木板、钢筋网和旧风筒盖住,木板、钢筋网固定牢固,预留口使用时打开,不用时必须及时盖严,防止坠物伤人。钢梁安装完毕符合要求后开始支设模板,模板经检验合格后方可浇筑。碹胎支好后浇筑,浇筑厚度不低于500mm。浇筑过程中施工单位预留了3组混凝土试块,其中一组混凝土试块的强度为:64Mpa、66Mpa、72Mpa。
为深入贯彻落实《中共中央办公厅 国务院办公厅关于进一步加强矿山安全生产工作的意见》,深入推进矿山智能化建设,促进矿山安全发展。在施工过程中施工单位应用了多项矿山智能化技术,取得了积极成效。
煤仓施工完成后,总监理工程组织施工、设计、建设单位组织验收,验收合格。主管部门认为验收程序不合理,要求改正。
【问题】
1.对施工程序中A.B.C.D的内容进行补充。(6分)
2.矿业工程智能建造的关键技术包括哪些?(至少写出3项)(3分)
3.煤仓验收程序如何改正?(2分)煤仓验收合格要求是什么?(4分)
4.混凝土试块强度代表值为多少?(2分)是否符合设计强度要求,理由?(3分)