井巷工程思考题及参考答案

隧道工程课后思考题及其参考答案第一章岩石的性质及其工程分级1.岩体的组成部分有哪些？岩石和岩体有什么区别？答：岩体由固、液、气三相物质组成，是岩块和结构面的结合体。岩块是指从地壳岩层中切取出来的小块体，主要用于岩石性质的室内试验研究；岩体是指地下工程周围较大范围内的自然地质体，岩体内一般包括有非连续面；岩石则是不分岩块与岩体时的泛称。开挖巷道会对周围岩石有应力和位移等扰动，这个扰动范围一般为5倍的巷道直径，巷道附近受扰动的岩石称为围岩岩石与岩体的区别是：岩石相当于岩块，是从地壳岩层中切取出来的不包含显著弱面的小块体，具有完整性好、强度高等特点，可以把岩石近似地视为均质、各向同性的连续介质；而岩体是地下工程周围较大范围的自然地质体，包含有大量的结构面，具有完整性差、强度低等特点，除了少数岩体外，一船岩体均属于非均质、各向异性的不连续介质。2.单轴压缩条件下，岩石的全应力－应变曲线包括哪几个阶段？答：单轴压缩条件下，岩石的全应力－应变曲线包括以下五个阶段：原始裂隙压密阶段、弹性阶段、塑性阶段（或破裂发展阶段）、软化阶段和残余强度阶段。3.普氏岩石分级法的实质是什么？它有什么优缺点？答：普氏岩石分级法的实质是由岩石的单向抗压强度(MPa)除以10(MPa)得到的数值，它表示岩石在各种采矿作业(钻凿、爆破等)以及地压等外力作用下受破坏的相对难易程度。它的优点是：指标单一，分类方法简单易行；它的缺点是：只反映了岩石开挖的难易程度，不能反映围岩维护的难易程度；由于定级的标准以岩块强度为基础，不能说明岩体的完整性和稳定性等特征，因而不能指导巷道支护设计；由于分类等级较多，使用起来不很方便。4.围岩分类法与普氏岩石分级法在应用上有什么区别？答：围岩分类法与普氏岩石分级法在应用上的区别是：普氏岩石分级法应用于岩石破碎方面，目的是为了提高破岩效率，合理地选择钻眼爆破参数；围岩分类法应用于巷道维护方面，目的是为了恰当地判定巷道周围岩体的稳定性并合理选择支护类型。5.围岩松动圈的概念？答：巷道开挖后，一方面在巷道周围形成很大的应力集中，另一方面由于围岩受力状态从三向受压变为两向或单向受压使得围岩强度下降，当应力值大于围岩强度时就会在巷道周围形成一定厚度的破碎区，该破碎区就称为围岩松动圈。第二章钻眼爆破1.冲击式凿岩的原理是什么？答：钎刃在冲击力的作用下凿入岩石，凿出一定深度的沟槽，然后将钎子转动一角度，再次冲击，此时不但凿出沟槽，而且两条沟槽之间的岩石，也被冲击时产生的水平分力剪切掉。同时为使钎刃始终作用在新的岩面上，必须及时排除岩石碎屑。如此冲击、转钎、排粉，往复循环地持续进行，便可凿出圆形炮眼。3.炸药的主要特征及其爆炸三要素？答：炸药的主要特征有：具有相对稳定性和化学爆炸性；炸药具有很高的能量密度；依靠自身的氧实现爆炸反应。爆炸三要素：反应的放热性；生成大量气体；反应和传播的快速性。4.何谓炸药的氧平衡？分为哪几种？答：氧平衡用来表示炸药内含氧量与充分氧化其可燃元素所需氧量之间的关系，通常用每克炸药不足或多余的氧的克数或百分数来表示。氧平衡可分为：零氧平衡，正氧平衡，负氧平衡。5.矿用炸药分为哪几类？：答：煤矿许用炸药；岩石炸药；露天爆破工程中使用的炸药。6.起爆器材有哪些？其主要特性分别是什么？答：起爆器材有：雷管，导爆索，导爆管。它们的主要特性分别是：雷管产生起爆能以引爆各种炸药和导爆索、继爆管；导爆索是以猛炸药为药芯，外面缠绕数层纱线、纸条并有两层防潮层的绳索状起爆材料，导爆索起爆时，先由雷管爆炸引爆导爆索，再由导爆索引起炸药爆炸；导爆管是管内壁涂有薄层炸药的塑料软管，导爆管不能直接起爆炸药，只能起传爆作用，要起爆炸药仍需一个起爆雷管。7.电爆网路的连接方式有哪几种？各自的特点是什么？答：电爆网路的连接方式有：串联，并联和混联。串联电路是将各雷管脚线连续地一个接一个连在一起，最后连到放炮母线上。电路的总电流小，适于用发爆器放炮；母线电阻的大小对雷管起爆影响不明显；连线操作简便，便于用导通表检查，使用安全。但是一发雷管断路就会导致全部拒爆；不同雷管严禁混用。并联电路是将各个雷管的两根脚线分别连到两根母线上。电路总电流大，须用线路电源起爆，在瓦斯矿中禁用；母线、连接线及接头电阻值的大小对雷管的准保影响很大；个别雷管不通不易用仪表查出，但不会导致全部拒爆；分段并联容易使电流分配不均。混联电路是合理地将串联电路和并联电路组合起来的连接方式。在同样电压和起爆电流条件下能起爆的雷管数最多；连线复杂、容易出错。8.何谓爆破漏斗？其要素有哪些？答：当最小抵抗线为某一临界值时，爆破形成的拉断区和裂隙区连接起来，爆生气体又沿这些裂隙冲出，扩大裂隙并使靠近自由面一侧的岩石被完全破坏而形成漏斗状的坑，叫做爆破漏斗。爆破漏斗的三要素是：最小抵抗线W,爆破漏斗半径r和爆破漏斗作用半径R。9.光面爆破的质量标准有哪些？其优点是什么？答：光面爆破的质量标准有：围岩表面上留下的眼痕率（有均匀眼痕的周边眼数与周边眼总数的比值）不小于50％；超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定；围岩表面上不应有明显的炮震裂缝。其优点是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；成本低、工效高、质量好。10.炮眼利用率？答：炮眼利用率是指实际爆落深度与炮眼深度之比。第三章巷道断面设计1.巷道断面设计的基本原则是什么？答：巷道断面设计的基本原则是：在满足安全和使用要求的条件下，力求技术先进实用，并且尽量提高断面利用率，缩小断面，降低造价，便于快速施工。2.巷道断面设计的内容是什么？答：巷道断面设计的内容是：巷道断面形状；巷道断面尺寸；水沟设计和管线布置。3.选择巷道断面形状应考虑哪些因素？答：选择巷道断面形状应考虑的因素有：⑴位置及围岩性质（地压的大小和方向及围岩强度）；⑵用途及服务年限；⑶支护材料和支护方式；⑷掘进的方式和设备。4.确定巷道的宽度要考虑哪些因素？答：确定巷道的宽度要考虑的因素有：巷道用途；存放或通过的机械、器材或运输设备的数量及规格；人行道宽度和各种安全间隙。5.当巷道尺寸确定后，为什么要验算风速？答：如果风速过大，就会吹起煤尘和岩粉，既给工人的健康带来危害，行人逆风行走困难，又容易引起煤尘爆炸；另外，风速过大会增大风阻，增加通风能耗。所以，为了保证矿井的安全生产和节约能耗，必须使风速限定在合理的范围内。这就是要进行风速验算的原因。6.巷道中的各种管线如何布置？答：巷道中的各种管线布置应满足如下要求：①管（人行道一侧上方1800mm）、线不同侧，否则线在管上方0.3m以上）；②管道距运输设备0.2m的安全距离；③电话和信号电缆与电力电缆不同侧，否则通信电缆在电力电缆上方大于0.1m处；④电缆悬挂高度1.5—1.9m，两挂点间距小于3.0m；电缆与风筒间距大于0.3m。7.净断面、设计掘进断面和计算掘进断面有何区别？巷道超挖和欠挖的后果是什么？答：净断面是巷道交付使用后满足行人、运输、通风、排水等要求的实际利用的断面；设计掘进断面是在净断面的基础上加上支护和道床尺寸后得到的巷道理论掘进断面；而计算掘进断面又是在设计掘进断面的基础上加上允许的超挖量后得到的断面。因此净断面尺寸小于设计掘进断面尺寸，设计掘进断面又小于计算掘进断面尺寸。巷道超挖的后果是：超挖部分需要额外消耗炸药和雷管、爆落的这部分岩石需要装运出去、超挖留下的凹陷部分需要支护材料补平，所以在人力、物力、财力和时间上造成了浪费。巷道欠挖的后果是：巷道断面不能满足生产要求，如果需要扩大，又会造成人力、物力、财力和时间上的浪费。第四章岩巷掘进1.巷道掘进中良好的钻眼爆破工作有哪些要求？答：眼爆破工作要求（1）爆破后形成的断面应符合设计要求和《井巷工程施工及验收规范》的标准，巷道的方向与坡度均应符合设计规定。（2）爆破下来的岩石块度和堆积状况便于装岩和运输，便于装岩和钻眼平行作业。（3）爆破对巷道围岩震动和破坏小，不崩倒支架，有利于巷道的维护。（4）爆破单位体积岩石的炸药和雷管消耗量要低，钻眼工作量要小，炮眼利用率要高（85%以上）。2.掘进工作面的炮眼，按用途和位置可分为哪三类？其位置、作用、布置原则是什么？答：掘进工作面的炮眼，按用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。它们的布置原则是“抓两头、带中间”，即首先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置崩落眼。掏槽眼作用是首先在工作面上将某一部分岩石破碎并抛出，在一个自由面的基础上崩出第二个自由面来，为其它炮眼的爆破创造有利条件。布置在断面的中央偏下，并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能。周边眼作用是爆落巷道周边岩石，形成设计的巷道断面轮廓。按光爆要求将帮眼和顶眼布置在巷道设计掘进断面的轮廓线上；底眼眼口高出巷道底板150～200mm，眼底低于底板100～200mm。辅助眼又称崩落眼，作用是大量崩落岩石和继续扩大掏槽。均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，间距500～700mm。3.四个爆破参数是什么？如何根据炸药消耗定额初步估算炮眼数目？答：四个爆破参数是：炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目和单位炸药消耗量。根据炸药消耗定额初步估算炮眼数目的方法如下：首先设一次掘进循环中装药炮眼的平均深度为l，则每个炮眼装药量为：则一个循环所需炸药量为另外，按单位炸药消耗量计算一个循环所需炸药量为：所以，最后得出炮眼数目为4.爆破图表应包括哪几部分内容？答：爆破图表应包括炮眼布置图；装药结构图；爆破原始条件表；爆破参数表；预期爆破效果表。5.简述中线、腰线的作用，确定中线、腰线的方法有哪些？答：中线作用是确定巷道的方向，腰线作用是确定巷道的坡度。确定中线的方法有激光指向仪和三点延线法；确定腰线的方法是采用倾斜仪。6.掘进通风方式有哪些？各自的优缺点是什么？答：掘进通风方式有压入式、抽出式和混合式。压入式优点是污风不通过局部通风机，安全性高；有效射程远，工作面通风效果好；正压通风，可使用柔性风筒。缺点是污风经巷道排出，作业环境差；巷道较长时，污风排出巷道的时间长，需要风量大。抽出式优点是污风经风筒排出，巷道作业环境好；当风筒吸入口距工作面小于有效吸程时，通风效果好，所需风量少。缺点是污风通过局扇，当局扇防爆性能不良时，有瓦斯爆炸危险；有效吸程较短，风筒吸入口距工作面较远时，通风效果差；不能使用柔性风筒。混合式通风兼有压入式、抽出式的优点，通风效果最佳；但通风设备较多，管理较复杂，抽出式风机安全性较差，并且不能使用柔性风筒。7.掘进工作中专用转载设备有哪些？答：掘进工作中专用转载设备有胶带转载机和斗式转载机。胶带输送机分为悬臂式、支撑式和吊挂式；斗式转载机主要是梭式矿车和仓式列车。8.为什么要实施综合防尘？有哪些降尘、防尘措施？答：由于巷道掘进中不可避免地会产生大量的粉尘，工人长期在这种环境中工作容易患矽肺病，从而严重威胁工人的健康，所以为了改善工作环境，必须要实施综合防尘。降尘、防尘措施包括：（l）湿式钻眼：严禁在没有防尘措施的情况下进行干式凿岩。（2）喷雾、洒水：在爆破前用水冲洗岩帮，爆破后立即进行喷雾，装岩前要向岩堆上洒水。（3）加强通风排尘：首先应在掘进巷通周围建立通风系统，以形成主风流，其次应在各作业点搞好局部通风工作，以便迅速把工作面的粉尘稀释并排到主回风流中去。（4）加强个人防护：工人在工作面作业一定要戴防尘口罩。第五章巷道支护1.判断巷道是否需要支护的标准是什么？答：巷道是否需要支护的标准是看巷道掘出后是否会产生破坏或者过度变形。2.巷道变形破坏的形式有哪些，其根本原因是什么？/laPm(/)laPmN()qSl(/)()laPmNqSlqSmNaP答：巷道变形破坏的形式有：顶板下沉、底鼓和两帮内挤。其关键原因是围岩应力超过了围岩强度。3.有哪几种支护结构？并举例？答：支护结构包括刚性结构，如料石砌碹；柔性结构，如锚喷支护；以及复合结构，即刚性结构与柔性结构的综合应用。4.通用水泥有哪几种？它们在组成上的区别主要是什么？答：通用水泥有硅酸盐水泥、普通硅