民國115年 高考三級 採礦工程 礦山評估與礦場設計
第2題
某金屬礦山採用「無軌分段充填法」之地下採掘巷道。請回答下列問題： 在深部高地應力區開鑿運輸巷道，岩體評分（RMR）介於35~40 之間， 請規劃針對此坑道的「主…
題目
某金屬礦山採用「無軌分段充填法」之地下採掘巷道。請回答下列問題： 在深部高地應力區開鑿運輸巷道，岩體評分（RMR）介於35~40 之間， 請規劃針對此坑道的「主動支撐（Active Support）」與「被動支撐 （Passive Support）」聯合支撐設計原理。（9 分） 地下運輸巷道與採掘工作面之通風設計，需考量有害氣體稀釋與設備 散熱。請詳細說明「串聯通風」與「並聯通風（獨立通風）」之優缺點。 並說明為何法規強烈建議在此作業環境採用並聯通風。（8 分） 若預估突發湧水量將達正常湧水量的3 倍，在設計井下中央水泵房與 排水管路時，應採取那些冗餘備援（Redundancy）配置原則？（8 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、岩體條件與設計原則：RMR 35~40 屬 IV 級（Poor rock），對應 Q 值約 0.5~1.5，圍岩自承能力低；深部高地應力易引致擠壓、片幫與岩爆。支撐設計應依新奧工法（NATM）「先柔後剛、及時支撐、量測回饋」原則，以主動支撐形成承載環、被動支撐承擔殘餘荷載，並以變形監測動態調整。
- 二、主動支撐（Active Support）：以預力或岩體改良使圍岩自行承載。內容包括系統岩栓（全長灌漿或樹脂錨固，長 2~2.5 m、間距 1.0~1.5 m、梅花形布置）、預力錨索（長 6~8 m、預力 100~150 kN）錨固鬆動區於深部穩定岩體、鋼纖維噴凝土初噴 50 mm 封閉岩面，必要時採超前管棚或灌漿改良，形成壓縮拱（pressure arch）。
- 三、被動支撐（Passive Support）與聯合配置：以鋼拱架（可縮性 U 型鋼或 H 型鋼，間距 0.8~1.0 m）、鋼筋網、二次混凝土襯砌及仰拱被動承受荷載。施作順序為初噴、架鋼拱掛網、打設岩栓、二次噴凝土至 100~150 mm、仰拱閉合；並以收斂計、多點位移計與錨栓荷重計監測，位移速率趨緩後施作永久襯砌。
- 四、串聯與並聯通風之比較：串聯通風係新鮮風流依次流經各工作面，優點為風量需求小、風筒與風機少、工程簡便；缺點為炮煙、粉塵、柴油廢氣與熱量逐段累積，下游工作面空氣品質惡化，風量無法獨立調節，漏風與風阻大，一處災變即波及全線。並聯（獨立）通風係各工作面配置獨立進、回風巷，優點為空氣新鮮、污染不疊加、風量可獨立調節、易於隔離災變與控制溫度；缺點為巷道工程量大、投資與管理成本高。
- 五、採並聯通風之法規理由與排水冗餘：礦場安全規則要求坑內作業場所每人每分鐘三立方公尺以上新鮮空氣，並限制 CO、NO2、H2S 濃度，串聯通風難以確保下游達標，故法規強制採並聯。排水則採工作泵、備用泵、檢修泵 N+1 以上配置，總能力達最大湧水量 1.2 倍；雙管路、雙迴路電源加柴油發電機與自動切換；主副水倉總容積逾 8 小時正常湧水量，並設防水閘門、水位警報與分區接力排水。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。