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浅谈大倾角综采面设备稳定性机理及其控制方法.rar

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    浅谈 倾角 综采面 设备 稳定性 机理 及其 控制 方法
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    中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页目 录一般部分1 井田概况及地质特征 .................................................................................................................11.1 矿区概况 ..........................................................................................................................11.2 井田地质特征 ..................................................................................................................31.3 煤层特征 ........................................................................................................................132 井田境界和储量 .......................................................................................................................242.1 井田境界 ........................................................................................................................242.2 矿井工业储量 ................................................................................................................252.3 矿井可采储量 ................................................................................................................263 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 ...........................................................................303.1 矿井工作制度 ................................................................................................................303.2 矿井设计生产能力及服务年限 ....................................................................................304 井田开拓 ...................................................................................................................................324.1 井田开拓的基本问题 ....................................................................................................324.2 矿井基本巷道 ................................................................................................................415 准备方式——带区巷道布置 ...................................................................................................525.1 煤层地质特征 ................................................................................................................525.2 带区巷道布置及生产系统 ............................................................................................535.3 带区车场选型设计 ........................................................................................................566 采煤方法 ...................................................................................................................................586.1 采煤工艺方式 ................................................................................................................586.2 回采巷道布置 ................................................................................................................677 井下运输 ...................................................................................................................................717.1 概述 ................................................................................................................................717.2 带区运输设备选择 ........................................................................................................727.3 大巷运输设备选择 ........................................................................................................758 矿井提升 ...................................................................................................................................778.1 概述 ................................................................................................................................778.2 主副井提升 ....................................................................................................................779 矿井通风及安全技术 ...............................................................................................................829.1 矿井通风系统的选择 ....................................................................................................82中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页9.2 带区及全矿所需风量 ....................................................................................................899.3 全矿通风阻力的计算 ....................................................................................................939.4 矿井通风设备选型 ........................................................................................................969.5 防止特殊灾害的安全措施 ............................................................................................9910 设计矿井基本技术经济指标 ...............................................................................................101参考文献 .....................................................................................................................................102专题部分0 引言 .........................................................................................................................................1041 国内外研究现状 .....................................................................................................................1051.1 大倾角综采技术现状 ...................................................................................................1051.2 大倾角煤层的开采技术与设备现状 ...........................................................................1072 液压支架稳定性分析 .............................................................................................................1092.1 大倾角液压支架与围岩关系 .......................................................................................1092.2 工作面液压支架力学分析 ...........................................................................................1103 液压支架稳定性控制方法 .....................................................................................................1183.1 支架稳定性控制机理 ...................................................................................................1183.2 下端部小角度调平防倒防滑技术 ..............................................................................1213.3 歪倒支架快速扶正措施 ..............................................................................................1213.4 死架处理措施 ..............................................................................................................1224 采煤机失稳机理及控制技术 .................................................................................................1234.1 大倾角回采时采煤机下滑机理及防滑措施 ..............................................................1234.2 采煤机大角度俯采时失稳机理及控制技术 ..............................................................1235 输送机下滑机理分析及控制技术 .........................................................................................1265.1 输送机下滑机理分析 ..................................................................................................1265.2 输送机防滑控制技术 ..................................................................................................1266 结论 .........................................................................................................................................128参考文献 .....................................................................................................................................129翻译部分英文原文 .....................................................................................................................................1311 Introduction ............................................................................................................................1312 Modeling procedure in general .............................................................................................1322.1 Model geometry and meshing .......................................................................................1342.2 Assessment of material properties and rock mass strength ...........................................135中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页3 Numerical modeling ...............................................................................................................1353.1 Stress distribution around the longwall face..................................................................1353.2 Suggested method for top-coal caving ..........................................................................1384 Conclusions..............................................................................................................................138中文译文 .....................................................................................................................................1401 引言 .........................................................................................................................................1402 建立模型的一般过程 .............................................................................................................1412.1 模型几何结构和网点 ...................................................................................................1412.2 物料属性及岩体强度的评定 .......................................................................................1433 数值模拟过程 .........................................................................................................................1443.1 长壁工作面周围应力分布 ...........................................................................................1443.2 放顶煤开采方法 ...........................................................................................................1454 结论 .........................................................................................................................................146致谢 .............................................................................................................................................147一般部分中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页1 井田概况及地质特征1.1 矿区概况1.1.1 交通位置司马矿井田位于山西省长治市西南部,沁水煤田长治勘探区的东部边缘地段,其地理位置为北纬 36°04′07″~36°10′23″,东经 113°00′33″~36°05′30″。选定的工业场地位于长治县苏店镇西申家庄村北侧 350m 处、经坊煤矿铁路专用线以东的平地上,场地距长治市约 8.5km,南距长治县约 4km,矿井隶属于山西潞安矿业集团石圪节煤业有限责任公司(以下简称石圪节煤业公司) 。区内交通极为方便。太(原)焦(作)铁路从井田西缘穿过,接轨于太焦铁路小宋车站的经坊煤矿铁路专用线从矿井工业场地西缘通过。交通位置详见图 1-1。1.1.2 地形、地势及河流本区地处太行山西侧,属长治断陷堆积盆地。井田内地形总的趋势为南高北低,北部地势较为平坦,最高点位于鲍村西山附近,标高为+993.6m,最低点位于安城村西,标高+932.4m,地形最大相对高差 61.2m。本区属海河水系,区内无大的地表水体,井田中部有一黑水河,为受季节控制的间歇性小溪,向北流入浊漳河,最终汇入海河。1.1.3 气象与地震情况本区属于大陆性气候,昼夜温差较大。据长治市气象站观测统计,气温为—29.0℃~37.6℃,平均 9.1℃,年降水量 340.19~832.9mm,平均 595mm;年平均蒸发量为 1558mm。夏季多为东南风,冬季多西北风,最大风力为 10 级,无霜期 160~180d,冻土深度 50~75cm,属半湿润地区。根据中国地震局 GB18306—2001 图 A1《中国地震动峰值加速度区画图》 ,本区地震动峰值加速度为 0.10,对应地震烈度为Ⅶ度区。1.1.4 矿区工农业生产概况长治县位于长治盆地东南部边缘,面积 484㎞ ,人口约 30.3 万人,人口密度 625 人2/㎞ ,全县经济以煤炭工业为支柱产业。县域工业主要有采矿、冶铁、建材、食品、纺织2等,其次有化肥、陶瓷、电势、玻璃器皿等地方工业。主要农作物有小麦、谷子、玉米、薯类和豆类等;经济作物有潞麻、油菜等。1.1.5 井田开发概况本井田内试生产矿井,在井田以南有经坊煤矿,井田西北有南寨煤矿。经坊煤矿:位于长治县韩店镇黎岭村,属长治县县营。1986 年开始建井,1997 年投入生产,设计生产能力为 1.2Mt/a,开采山西组 3 号煤层,煤厚 3.20m,一对斜井开拓,采用长壁式综采采煤法开采。矿井排水量为 1200~1500m /d,相对瓦斯涌出量为 1.91 m3/t,属于低瓦斯矿井。现在年实际产量为 900kt。3南寨煤矿:位于长治市区西南寨村,属长治市市营。设计生产能力 900kt/a,立井开拓,开采山西组 3 号煤层,综采和炮采相结合,现年实际产量 1.2Mt。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页图 1-1 交通位置图1.1.6 煤炭运销情况1)运输情况本矿井生产的煤炭产品全部经太焦铁路进入国铁网,外运至长治钢铁集团公司、山西现代煤焦公司和五阳煤矿热电厂。接轨于太焦线铁路小宋车站的经坊煤矿铁路专用线,中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页并平行于经坊煤矿专用线布置装车站场。太焦线铁路和经坊煤矿铁路专用线均为电气化铁路,太焦铁路运输能力为 40Mt/a,富裕能力很大,而司马矿井接替即将报废的石圪节矿井后,原煤生产能力仅增加了300~800kt/a ,因此,本矿井建成投产后,铁路交通条件完全可以满足矿井的煤炭外运要求。矿井进场公路直接与长陵公路和西申家庄村西线乡公路(三级)相连,这两条公路均与 207 国道相接,经 207 国道可通向全国各地。2)矿井煤炭销售预测矿井主采山西组 3 号煤层,该煤层为低灰~富灰、特低硫、高发热量、高熔灰分之瘦煤、贫瘦煤,洗选后是良好的炼焦配煤和优质的动力煤,该煤种属稀缺煤种,无论是国内市场还是还是国际市场缺口都很大,供不应求。根据潞安矿业(集团)有限责任公司与长治钢铁集团公司和山西现代煤焦公司达成的煤炭供销协议,司马矿井接替石圪节矿井投产后,生产的煤炭产品绝大部分就地消化,供给长治钢铁集团公司、山西现代煤焦公司和山西潞安(集团)有限责任公司所属的五阳煤矿热电厂;少量外销至华东、华北和华南地区。根据煤炭供销协议,长治钢铁集团公司前期需要配焦用煤 600kt/a,最终需要1.20Mt/a;山西现代煤焦公司一期工程需要配焦用煤 700kt/a,最终需要 2.00Mt/a。由此可见,司马矿的煤炭产品其销售市场是比较稳定和可靠的。随着炼焦配煤和优质的动力煤炭资源的日益减少和国内外市场对煤种需求量日益增大,此煤种的价格优势将会进一步体现出来,其发展前景相当广阔,市场潜力巨大。1.1.7 电源、水源情况1)电源情况根据石圪节煤业公司司马矿井筹备处与山西省电力公司长治分公司达成的协议,司马矿井设 35kV 双回路供电电源,一回电源引自城南 110kV 变电站 35kV 母线,另一回路电源引自韩店 110kV 变电站 35kV 母线,矿井工业场地设 35kV 变电所,矿井供电电源可靠。2)水源情况本区浅水层和地表水均无利用价值,矿井供水水源考虑取用水量丰富、水质优良的奥灰水。另外,矿井涌水排至地面经净化处理达到复用水的标准后,可用于选煤厂生产和井下消防洒水,矿井水源比较可靠。1.1.8 场地征地情况根据石圪节煤业公司司马矿井筹备处与长治县政府、西申家庄村政府达成的征地协议,矿井工业场地、铁路装车站场和进场公路占地采用征购地的方式解决,目前场地征地协议已办妥。1.1.9 主要建筑材料供应情况矿井建设所需要的建材、如:砖、石料、水泥、沙子等当地可满足供应;钢材、木材需要外地调进。1.2 井田地质特征1.2.1 地质构造中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页地层:司马井田位于沁水盆地的东南部,井田地层除西部零星出露二迭系上统上石盒子组(P s)地层外,其余全部为第四系所覆盖。依据钻孔资料将各地层由老到下简述如下:21)奥陶系中统(Q )2为井田内煤系地层的基础,钻孔揭露厚度为 261.31m(2102 号钻孔)①上马家沟组(Q s)揭露最大厚度 70m 左右,为灰色中厚层状的石灰岩,夹泥质灰岩及白云质灰岩。②峰峰组(Q f)2据长治详查资料,厚 161.82~200m,平均 176.21m。主要由石灰岩、泥灰岩、白云质灰岩夹石膏组成。③石炭系中统本溪组(C b)2与下伏奥陶系地层呈平行不整合接触。厚度 3.20~29.60m ,平均厚度 10.44m。主要为一套泻湖~潮坪为主沉积的灰~深灰色的泥岩、砂质泥岩、夹石灰岩及薄煤层,底部含铁铝质泥岩,含菱黄铁矿结核,含有大量动植物化石。④石炭系上统太原组(C t)2是井田内主要含煤地层之一,全组厚 92.90~121.31m ,平均厚度为 104.74m,为一套海陆交互相沉积。主要由灰~深灰色砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层及石灰岩组成。层理构造发育,动植物化石丰富。根据岩性组合及沉积特征分为上、中、下三段。2)二迭系(P )①下统山西组(P s)1是本井田主要含煤地层之一,其中的 3 号煤层为本次设计的对象。本组的厚度为45.67~65.10m,平均厚度 57.36m。底部以 K 砂岩与下伏地层呈整合接触。由砂岩、粉7砂岩、泥岩及煤层等组成。本组以色浅、含砂成分高、交错层理发育、生物扰动多、植物化石丰富为特点。属滨海三角洲沉积。②下统石盒子组(P x)1K8 砂岩底~K 砂岩底,厚度 43.07~75.64m。底部以 K 砂岩与下伏地层呈整合接触。0 7由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成。本组以浅灰色~深灰色泥岩、砂质泥岩、灰白色砂岩,顶部常含有一较稳定的带斑的鮞粒铝质泥岩,俗称“桃花泥岩” 。③上统上石盒子组(P s)2井田内仅在西部零星出露,钻孔最大揭露厚度为 290.58m,仅出现中段和下段,底部K10 砂岩与下伏地层呈整合接触。由灰绿~紫红砂质泥岩、泥岩、灰白~黄绿色中粗粒砂岩组成。3)第三系上新统(N )2为一套山麓洪积相沉积,厚度为 0~21.24m,为紫红、 、褐红、砖红、棕黄及黄色粘土、亚粘土砂互层。底部含有砂石层。与下伏层呈角度不整合接触。4)第四系(Q )3区内广泛分布,井田内最大揭露厚度为 198.95m,主要由亚砂土、亚粘土、粘土、砂组成,底部含有砾石层。井田地层综合柱状图详见图 1-2。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页
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