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浅析大采高综采面矿压显现特征与控制(省优).rar

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    编号:20180910091950271    类型:共享资源    大小:2.59MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-10
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    浅析 大采高综采面矿压 显现 特征 控制 省优
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    中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征 .....................................................................................11.1 矿区概述 ............................................................................................................11.2 井田地质特征 ...................................................................................................11.3 煤层特征 ...........................................................................................................72 井田境界与储量 ...................................................................................................162.1 井田境界 ..........................................................................................................162.2 矿井储量计算 .................................................................................................163 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .......................................................213.1 矿井工作制度 ..................................................................................................213.2 矿井设计生产能力及服务年限 ......................................................................214 井田开拓 ...............................................................................................................234.1 井田开拓的基本问题 ......................................................................................234.2 矿井基本巷道 .................................................................................................325 准备方式—— 带区巷道布置 ...............................................................................405.1 煤层地质特征 ..................................................................................................405.2 带区巷道布置及生产系统 .............................................................................415.3 带区车场选型设计 ..........................................................................................476 采煤方法 ...............................................................................................................486.1 采煤工艺方式 .................................................................................................486.2 回采巷道布置 ..................................................................................................647 井下运输 ...............................................................................................................667.1 概述 ..................................................................................................................667.2 带区运输设备选择 ..........................................................................................677.3 大巷运输设备选 ..............................................................................................698 矿井提升 ...............................................................................................................738.1 矿井提升概述 ..................................................................................................738.2 主副井提升 ......................................................................................................739 矿井通风及安全 ...................................................................................................779.1 矿井地质、开拓、开采概况 ..........................................................................77中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计9.2 矿井通风系统的确定 ......................................................................................789.3 矿井风量计算 ..................................................................................................819.4 矿井阻力计算 ..................................................................................................899.5 选择矿井通风设备 ..........................................................................................949.6 安全灾害的预防措施 ......................................................................................9910 设计矿井基本技术经济指标 ...........................................................................101参考文献 ..............................................................................................................103专题设计部分浅析大采高综采面矿压显现特征与控制 .............................................................1050 引言 .....................................................................................................................1051 国内外研究现状 .................................................................................................1071.1 大采高综采技术现状 ....................................................................................1071. 2 大采高综采工作面矿压显现规律研究现状 ...............................................1082 大采高综采工作面矿压观测 .............................................................................1112. 1 沙曲矿 24101 大采高综采工作面概况 .......................................................1112.2 24101 大采高综采工作面矿压观测方案 .....................................................1132. 3 24101 大采高综采工作面矿压显现规律 ....................................................1143 大采高综采工作面矿压显现特征分析 .............................................................1193. 1 沙曲矿大采高综采工作面矿压特征分析 ...................................................1193.2 康家滩矿大采高综采工作面矿压特征分析 ................................................1213.3 寺河矿大采高综采工作面矿压特征分析 ....................................................1234 大采高综采工作面煤岩组合力学模型及其控制 .............................................1254. 1 大采高综采工作面煤岩组合力学模型的建立 ...........................................1254.2 大采高综采工作面煤岩组合力学模型计算实例 ........................................129结论 .........................................................................................................................131翻译部分英文原文 ..............................................................................................................135中文译文 ..............................................................................................................142致 谢 .....................................................................................................................148中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计一 般 部 分中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置刘桥二矿位于安徽省淮北市濉溪县刘桥镇境内。西以省界与河南省永城市毗邻,东距濉溪县约 10km,东北距淮北市约 13km。其地理坐标为:东经:116º37'30“~116º 41'15“北纬:33º54'30“~33º58 '00“矿井东~东南浅部以土楼断层和刘桥一矿为界,西~西北以省界与河南省永城市的新庄煤矿相接。矿井交通十分方便,濉溪县至永城市公路从矿区通过,可直接接通河南省和安徽省内公路网。矿井铁路专用线经濉溪站转接京沪、陇海和京九三大干线通往全国各地,交通极为便利,如图 1-1 所示。1.1.2 矿区气候条件本区气候温和,属北温带季风区海洋~大陆性气候。气候变化明显,四季分明。冬季寒冷多风,夏季炎热多雨,春秋两季温和。据淮北市气象局1980~2000 年 观 测 资 料 , 年 平 均 气 温 14.3℃ , 最 高 气 温 40.3℃ ( 1988 年 7 月8 日) ,最低气温-10.9℃(1988 年 12 月 16 日) 。年平均降雨量 785mm,雨量多集中在 7、8 月份。最大冻土深度 0.17m,年平均风速 2.2m/s,最大风速达20 m/s,主导风向东~ 东北风。无霜期 210~240 天,冻结期一般在 12 月上旬至次年 2 月中旬。1.1.3 矿区的水文情况本矿地处淮北平原中部。矿区内地势平坦,地表自然标高+30m~+32m 左右,有自西北向东南倾斜趋势。基岩无出露,均为巨厚新生界松散层覆盖。本 区 属 淮 河 流 域 。 区 内 有 王 引 河 、 丁 沟 、 任 李 沟 、 曹 沟 等 小 型 沟 渠 自 西 北向 东 南 经 矿 区 后 , 再 经 沱 河 注 入 淮 河 。 矿 区 内 农 用 灌 沟 纵 横 , 零 星 坐 落 这 几 个村 庄 。地表下潜水丰富,一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此。1.2 井田地质特征矿井东~东南浅部以土楼断层和刘桥一矿为界,西~西北以省界与河南省永城市的新庄煤矿相接。井田走向长度为 5.08~5.71km,平均走向长度为5.62km,倾斜宽为 2.38~3.63km,平均为 3.26 km,平均倾角为 7.13 度,井田水平宽度为 2.71~3.04 km,水平面积为 18.05 平方公里。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页图 1-1 刘桥二矿交通位置示意图人人人 人人人 人人人人永 城 市 宿 州 市濉 溪青 龙 山ãû河G310ÁõÇÅÒ»¿ó¶þ¸ðµêÖÓÂ¥Íõ»ôÁ¬¸ßËÙ引 º人中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页1.2.1 煤系地层刘桥二矿属于淮北煤田濉肖矿区,位于淮北煤田中西部,在地层区划分上属于华北地层区鲁西地层分区徐宿小区。本区地层出露甚少,多为第四系冲、洪积平原覆盖。矿井范围内无基岩出露,均为新生界松散层所覆盖,经钻孔揭露地层有奥陶系(O 1+2) 、石炭系( C2+3) 、二叠系(P ) 、第三(N)和第四系(Q) ,地层厚度大于 1500m,见图 1-2,由老至新概述如下:(1)奥陶系(O)奥陶系中、下统老虎山组~马家沟组(O 2l-O1m) ,层厚度 118.89m。岩性为浅灰色厚层状的石灰岩,质纯、性脆、微晶结构,局部含白云质,高角度裂隙发育。(2)石炭系(C)地层厚度 129.73m,为本溪组和太原组。1)中统本溪组(C 2b)地层厚度 14.18~23.10m。岩性以浅灰色到暗红色的杂色含铝泥岩为主,夹有少量的泥质灰岩。含铝泥岩为中厚层状,含有铁质结核及菱铁鲕粒。与下伏奥陶系地层呈假整合接触。2)上统太原组(C 3t)地层厚度 115.55m。岩性以深灰色的泥岩、粉砂岩及灰色的砂岩为主,灰到深灰色的石灰岩次之,夹少量的薄煤层。泥岩、粉砂岩中多见有炭屑或植物化石碎片 。下伏本溪组地层呈整合接触。(3)二叠系(P )1)下统山西组(P 1s)下部以太原组顶部一灰之顶为界,上界为铝质泥岩之底。地层厚度84.00~124.00m,平均 108.50m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。含2 个煤层(组) ,其中 6 煤层为本矿井主要可采煤层之一。2)下统下石盒子组(P 1xs)下界为 4 煤层下铝质泥岩底界面,上界为 K3 砂岩底界面,地层厚度201.80~248.20m,平均 227.10m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩和煤层组成,为本矿井主要含煤段。含 4 个煤层(组) ,除 3 煤层为局部可采煤层、4 煤层为矿井主要可采煤层外,其余均为不可采煤层。与下伏地层呈整合接触。3)上统上石盒子组(P 2SS)下界为 K3 砂岩之底,未见上界,最大厚度约为 298.58m,岩性由砂岩、粉砂岩和泥岩组成,自下而上,泥岩、粉砂岩颜色变杂,紫色绿色增多。含 3个煤层(组) ,均不可采。与下伏地层呈整合接触。(4)上第三系(N)中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页总厚 5.90~67.20m,平均厚度 28.94m。不整合于二迭系地层之上。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页OO老虎山下统奥陶系 本 溪中 统 石 灰 岩铝 质 泥 岩19.015.5下石盒子组P1xs系叠二生界古岩 性 简 述岩 石 名 称标 志层 及煤 层编 号柱 状1: 50层 厚( )组统系界 地 层 单 位18.9 浅 灰 色 、 层 状 、 性 脆 、 微 晶 结 构 、 纯质 , 高 角 度 裂 隙 发 育 。浅 灰 色 到 暗 红 色 、 中 厚 层 状 、 含 有 铁 质 结 核上 统 太 原 组 泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩 灰 到 、 深 灰 色 、 炭 屑 或 植 物 化 石 碎 片石炭系 下统P1山西组P1s5.53.3.0453.4 砂 岩 、 粉 砂 岩 、 泥 岩砂 岩 、 粉 砂 岩 、 泥 岩泥 岩 和 粉 砂 岩6号 煤 灰 黑 ~ 黑 色 、 条 带 状 、 层 状 结 构 、 碎 块下统P137.502.353.25.78160铝 质 泥 岩泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩 浅 灰 色 到 暗 红 色 、 中 厚 层 状 、 含 有 铁 质 结 核泥 岩 、 砂 岩 灰 到 、 深 灰 色 、 炭 屑 或 植 物 化 石 碎 片4号 煤砂 岩上统P2上石盒子组P2S 煤煤煤80.160.6094.270.4170.870.5454.30 泥 岩 、 粉 砂 岩泥 岩 、 粉 砂 岩泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩 颜 色 变 杂 , 紫 色 绿 色 增 多颜 色 变 杂 , 紫 色 绿 色 增 多颜 色 变 杂 , 紫 色 绿 色 增 多颜 色 变 杂 , 紫 色 绿 色 增 多上第三系N7.6413.587.64 粘 土 、 薄 层 砂中 砂 、 细 砂 及 少 量 粗 砂粘 土 、 砂 质 粘 土 灰 绿 色 、 灰 白 色 , 粘 土 可 塑 性 强灰 白 色 、 浅 黄 色 , 砂 层 结 构 松 散棕 黄 色 、 灰 绿 色 , 顶 部 富 含 钙 质 铁 锰 结 核第四系Q更新统 1-3全新统Q47.647.647.64细 砂 、 粘 土 、 砂 质 粘 土粘 土 、 砂 质 粘 土细 砂 、 粉 砂 、 粘 土 质 砂浅 黄 色 及 浅 灰 绿 色 、 灰 白 色棕 黄 色 夹 浅 灰 绿 色 、 顶 部 含 有 钙 质铁 锰 质 结 核褐 黄 色 、 含 螺 蛳 、 蚌 壳 化 石 , 近 地 表为 耕 植 土 壤图 1-2 综合地质柱状图中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页(5)第四系(Q)1)更新统(Q 1-3)总厚 38.80~93.70m,平均厚度 63.97m。与第三系呈假整合接触。下部主要由浅黄色及浅灰绿色、灰白色细、中砂组成,其中夹 1~2 层粘土或砂质粘土;部主要由棕黄色夹浅灰绿色粘土、砂质粘土组成,夹 1~3 层砂或粘土质砂,顶部含有较多钙质或铁锰质结核。2)全新统(Q 4)厚度为 20.18~39.80m,平均厚度 32.79m。以褐黄色细砂、粉砂、粘土质砂为主,夹粘土及砂质粘土,含螺蛳、蚌壳化石,近地表为耕植土壤,属现代河流泛滥相沉积。1.2.2 水文地质特征本矿为第三、四系松散层覆盖下的裂隙充水矿床。根据含水层赋存介质特征自上而下划分为第三、四系松散层孔隙含水层(组) ,二叠系煤系砂岩裂隙含水层(段) ,太原组石灰岩岩溶裂隙含水层(段) ,奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层(段) 。各含水层(组、段)之间又分布有相应的隔水层(组、段) ,因此各含水层(组、段)自然状态下补给、迳流、排泄条件显著不同,从而在水化学特征上也存在明显的差别。根据钻探及测井、抽(注)水试验、简易水文观测、水文长观孔及巷道、工作面实际揭露的水文地质资料,对本矿主要含水层水文地质特征叙述如下:(1)新生界松散层含、隔水层(组)1)第一含水层(组)一般自地表垂深 3~5m 起,底板埋深 28.00~41.60m,平均 33m。含水层主要由浅黄色粉砂、粘土质砂及细砂组成,夹薄层砂质粘土,局部含有砂礓块。含水砂层厚度为 15.00~28.60m,平均 22m。2)第一隔水层(组)底板埋深 53.50~86.60m,平均深度 72m,由棕黄色夹浅灰绿色斑块的粘土及砂质粘土组成,其中夹 2~5 层砂或粘土质砂。粘土类两极厚度14.00~45.60m,平均厚度 29.50m。粘土塑性指数为 14.20~26.80。粘土类质纯致密,可塑性较强。该层(组)分布稳定,隔水性能较好,能阻隔其上、下的含水层的水力联系。3)第二含水层(组)底板埋深 72.30~105.60m,平均埋深 88m,由浅黄色及浅灰色绿色、灰白色细、中砂夹 1~4 层粘土或砂质粘土组成。含水砂层厚 3.70~31.70m,平均11.00m。砂层分布不稳定,厚度变化大,局部地段仅有相应的层位,无明显中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 7 页的含水砂层存在,由于含水砂层发育分布不均,富水性也相对强弱不一。4)第二隔水层(组)底板埋深 99.30~120.00m 平均埋深 105m,隔水层厚度 4.90~22.60m。岩性以棕黄色、浅灰绿色的粘土或砂质粘土为主,部分夹 1~3 层砂或粘土质砂,呈透镜状分布。5)第三含水层(组)底板埋深 112.60~170.60m,平均 138m。岩性以灰白色、浅黄色细砂、中砂及少量粗砂为主,夹 1~3 层粘土或砂质粘土。含水砂层分布不稳定,两极厚度 5.8~43.70m,平均厚度 21.60m。6)第三隔水层(组)本层(组)底部深度 112.00~191.80m。其不整合于二迭系之上,主要由灰绿色、浅黄色粘土及砂质粘土夹 1~3 层砂层组成,偶夹钙质及铁锰质结核。隔水层两极厚度 0~37m,平均厚度 11.80m。粘土层可塑性好,膨胀性强,塑性指数 18.2~21.0,隔水性良好。本矿内三隔在大部分地带均能起到较好的隔水作用,使三含之水不能成为矿井的直接充水水源。(2)二叠系煤系含、隔水层(段)1)五含上隔水层(段)除部分地段该层位缺失外,厚度为 68~215.59m,一般大于 100m,岩性为泥岩、粉砂岩、砂岩相互交替,以泥岩、粉砂岩为主,砂岩裂隙不发育,穿过该层段的钻孔冲洗液只有 02-1、03-4 等少数孔发生漏失现象,说明该层段的隔水性能较好。2)第五含水层(段) (K 3 砂岩裂隙含水层)岩性主要由灰白色中、粗砂岩组成,厚约 30m,岩体刚性强,是岩层受力区构造破裂极为发育的介质条件。该层段厚度大,分布稳定,垂直裂隙发育。在钻探过程中曾多次发生涌漏水现象,有些孔漏失严重,据主检孔抽水试验资料,平均 q=0.1613l/s.m, K=12.07m/d,水位标高+0.04m,水化学类型为SO4.Cl- Na. Ca 类型,矿化度为 1.97g/L。3)K 3 砂岩下隔水层(段)主要由泥岩、粉砂岩夹少量砂岩组成,除少数孔缺失该层段外,厚度为50~85m,穿过该层位的钻孔只有个别钻孔冲洗液发生漏失现象,说明该层(段)的隔水性是好的。4)第六含水层(段) (区域 5 煤上下砂岩裂隙含水层)六含主要由 1~3 层灰白色中、细粒砂岩夹泥岩或粉砂岩组成。砂岩厚度3~30m,一般厚度 15m 左右,其岩性致密,坚硬,裂隙发育,据风检和副检
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