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综放沿空留巷技术及其应用.rar

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    编号:20180910091952162    类型:共享资源    大小:15.45MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-10
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    金币
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    综放沿空留巷 技术 及其 应用
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    中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 摘 要本设计包括三个部分:一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为田陈煤矿 1. 2 Mt/a 新井设计。一般部分共包括 10 章:1.矿区概述及井田地质特征;2.井田境界和储量;3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限;4.井田开拓;5.准备方式-带区巷道布置;6.采煤方法;7.井下运输;8.矿井提升;9.矿井通风与安全技术;10.矿井基本技术经济指标。田陈煤矿位于山东省滕州市南部,北距滕州市 18 km,交通甚为便利。井田走向长约6.8 km,倾向长约 3.3 km,面积约 22.08 km2。井田内主采煤层为一层,为 3 号煤。煤层倾角平均为 8°,平均厚度 5.0 m。井田地质条件较为简单。矿井工业储量为 151.9 Mt,可采储量为 103.71 万 t。矿井设计生产能力为 1.2Mt/a。矿井服务年限 66.4 a。矿井正常涌水量为 373 m3/h,最大涌水量为 620 m3/h。矿井相对瓦斯涌出量为 2m3/t,属低瓦斯矿井。矿井煤尘有爆炸危险性,煤层有自然发火危险性。矿井采用立井单水平上下山开采。一矿一面,采煤方法为综合机械化一次采全高开采。全矿采用胶带运输机运煤,辅助运输采用矿车。矿井通风方式前期为中央并列式,后期为两翼对角式。矿井年工作日为 330 d,日净提升时间 16h,工作制度为“三八制”。专题部分题目是综放沿空留巷技术及其应用。以综放工作面沿空留巷试验研究为基础,对综放大断面沿空留巷及综放小断面沿空留巷的矿压显现规律进行研究,为综放工作面实现集约高效生产开拓了新思路。翻译部分是一篇关于孤岛工作面沿空巷道围岩变形及其控制技术的论文,英文题目为 Surrounding rock deformation and its controlling technology gob-side entry at isolated island coal face。关键词:立井单水平;;带区;一次采全高;中央并列式通风;两翼对角式通风中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 ABSTRACTThis design includes three parts: the general part, special subject part and translation part.The general part is a new design of Tian Chen mine. This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.Development of mine; 5.The layout of mining area; 6.The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.Tian Chen mine locates at the south of TengZhou, 18 km away from the center of the town. And it has convenience transportations. Minefield has a length of 6.8 km in the south and north direction while a width of 3.3 km in the east and west direction on average. The total area is approximately 22.08 km2. The main coal seam in the mine is only one, which is the 3# coal seam. The average angle is 8 degree, while the thickness is about 5.0 m. The minefield geological condition is simple.The proved reserves of the minefield are 151.9 million tons. The recoverable reserves are 103.71 million tons. The designed productive capacity is 1.2 million tons per year. The service life is 66.4 years. The normal flow of the mine is 373 m3 per hour and the max flow of the mine is 620 m3 per hour. The Relative gas discharge quantity is 2 m3 per ton. Thus it is Low gaseous mine. The coal dust of the mine has explosion hazard. And the coal seam has spontaneous combustion. The development of the mine is single level of vertical shaft. The number of the working faces is only one. Fully mechanized mining overall high extraction is the mining method. Several belt conveyers undertake the job of coal transport in the mine, while the auxiliary transportation system depends on the mine cars. The previous ventilation type is centralized juxtapose, the later is diagonal ventilation.The working days in a year are 330. Everyday it takes 16 hours in lifting the coal. The working system in the mine is “three-eight”.The title of the special subject part is “Sub-level caving gob-side entry retaining technology and its application”. Based on the test of fully-mechanized sub-level caving gob-side entry retaining, researched on the strata behaviors of large and small sections of fully mechanized caving gob-side entry retaining, for the realization of sub-level caving intensive and effective production opens up a new train of thought. The translated academic paper is about surrounding rock deformation and its controlling technology gob-side entry at isolated island coal face. Its title is “Surrounding rock deformation and its controlling technology gob-side entry at isolated island coal face”.Keywords: single level of vertical shaft; strip district; mining overall height in one times; centralized juxtapose ventilation; diagonal ventilation中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 目 录一般部分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 ...........................................................................................................................21.3 煤层特征 ...................................................................................................................................72 井田境界和储量 .......................................................................................................................102.1 井田范围 .................................................................................................................................102.2 矿井工业储量 ........................................................................................................................122.3 矿井可采储量 .........................................................................................................................133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 ...........................................................................173.1 矿井工作制度 .........................................................................................................................173.2 矿井设计生产能力及服务年限 .............................................................................................174 井田开拓 ...................................................................................................................................194.1 井田开拓的基本问题 .............................................................................................................194.2 矿井基本巷道 ........................................................................................................................245 准备方式—— 带区巷道布置 ...................................................................................................335.1 煤层地质特征 .........................................................................................................................335.2 带区巷道布置及生产系统 ....................................................................................................345.3 带区车场选型设计 .................................................................................................................386 采煤方法 ...................................................................................................................................406.1 采煤工艺方式 ........................................................................................................................406.2 回采巷道布置 .........................................................................................................................557 井下运输 ...................................................................................................................................587.1 概述 .........................................................................................................................................587.2 带区运输设备选择 .................................................................................................................597.3 大巷运输设备选型 .................................................................................................................618 矿井提升 ...................................................................................................................................638.1 矿井提升概述 .........................................................................................................................638.2 主副井提升 .............................................................................................................................639 矿井通风及安全 .......................................................................................................................679.1 矿井地质、开拓、开采概况 .................................................................................................679.2 矿井通风系统的确定 .............................................................................................................679.3 带区及矿井所需风量 .............................................................................................................719.4 全矿通风阻力计算 .................................................................................................................779.5 矿井通风设备选型 .................................................................................................................81中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 9.6 安全灾害的预防措施 .............................................................................................................8510 设计矿井基本技术经济指标 ..................................................................................................87参考文献 .......................................................................................................................................88专题部分综放沿空留巷技术及其应用 .......................................................................................................901 绪论 ............................................................................................................................................902 综放开采沿空留巷岩层控制理论研究 ....................................................................................913 综放沿空留巷围岩控制技术和矿压显现规律 ........................................................................974 综放沿空留巷技术的应用 ......................................................................................................1115 主要结论 ..................................................................................................................................114参考文献 .....................................................................................................................................116翻译部分英文原文 .....................................................................................................................................118中文译文 .....................................................................................................................................125致 谢 .........................................................................................................................................130中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 一般部分中国矿业大学 2012 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 矿区地理位置田陈煤矿位于山东省滕州市南部,井田跨滕州市张王镇和微山县欢城镇。北距滕州市18 km,南至微山 16 km。其地理坐标为东经 117°04′23″~117°09′25″,北纬 34°53′25″~34°59′47″。矿井北与金庄生建煤矿相邻,南部东段与许楼井田相邻;南部中段与欢城井田相邻,南部西段与岱庄井田相邻。矿井交通十分便利,官(桥)—柴(里)铁路专用线横穿矿区中部,东至京沪线官桥站 11km,,滕州至微山公路分别经过井田东西两侧,官桥至江苏沛县公路经井田南部穿过,交通极为方便,交通位置如图 1.1。图 1.1 田陈矿井交通位置图1.1.2 矿区气候条件本区气候温和,属季风型大陆性气候。1956~2005 年平均气温为 13.5℃,极端最高温度 40.9℃(1955 年 7 月),最低-21.8℃(1957 年 1 月 18 日)。冰冻期 3~4 个月,最大冻土深度 0.28 m(1977 年 1 月 7~8 日)。根据滕州市气象站资料,1956~2005 年平均降水量为 804.3 mm,最大为 1245.8 mm(1964 年)。历年平均风速 2.7~5.3 m/s,最大风速可达 20 m/s,多偏北风,常出现在春季。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页1.1.3 矿区水文情况滕南矿区内主要河流有:北沙河、荆河(城河)、郭河及新薛河等,都由东向西注入南阳、昭阳、微山湖内。田陈井田内没有河流经过,离井田北界约 7 公里有荆河及郭河,荆河(城河)洪水期最大流量为 2230 /s,洪水过后流量即小,下游无水乃至断流。最高洪水位+64.48 𝑚3m。郭河雨季短时间流量较大,洪水期过后,流量变小,逐渐干涸。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1.2.1 井田勘探程度矿井投产前,在普、详、精查阶段,对滕南矿区共施工钻孔 61 个,工程量 28916.34 m。其中在本矿区内的钻孔 34 个 ,工程量 17704.27 m。1976 年 2 月至 1977 年 10 月,山东省煤田地质勘探公司第一勘探队对滕南矿区进行了精查补充勘探,共施工钻孔 121个,工程量 72397.30 m,其中本矿区内钻孔 72 个 ,工程量 44747.61 m。1981 年至 1982年由枣庄矿务局地质勘探队施工井筒检查钻孔 4 个,工程量 1946.84 m。1.2.2 井田煤系地层概述本井田地层属华北型沉积,地层系统自老而新有震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系和第四系等。除奥陶系及其以前地层在煤田外围有零星出露外,其余皆隐伏于第四系之下,见图 1.2。现将石炭、二叠系及其上覆、下伏地层由下而上叙述于下:(一)奥陶系中统马家沟组(O 1-2m)厚度 400-500m,青灰色厚层状石灰岩,致密质纯,夹虎皮状灰岩,含珠角石化石。――――――――假整合―――――――――(二)石炭系1.中统本溪组(C 2)厚度 36-39m,平均 38m。其岩性由杂色泥岩、石灰岩、粘土岩组成。底部为灰绿色铝质泥岩,下部为紫红、灰绿等杂色泥岩,夹不稳定的第十五层石灰岩,质不纯,含黄铁矿。中部为第十四层石灰岩,厚 5.75-10.90m,呈乳白 -灰白色,含粘土质及粒状黄铁矿,十四灰中部往往夹有薄层泥岩,该层岩性及层位均较稳定,为本区主要标志层之一。上部为杂色泥岩夹不稳定的第十三层石灰岩。顶部为十二层石灰岩厚 1.25-4.70m,平均 2.44m,灰-深灰色,含海百合茎、纺锤虫化石,该层为与太原组的分界标志层。——————————整合—————————2.上统太原组(C 3)厚度 155-185m,平均 168m。其岩性由海陆交互相的深灰色泥岩、薄层石灰岩、灰绿中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页色砂岩和少量粘土岩组成,夹石灰岩 11 层,含腕足类、纺锤虫、珊瑚动物化石,共含薄煤 12 层,但煤层较薄,均不可采。现自下而上 层标志距 层 志层地 层界 系 统石二古 山西界组岩 性 及 水 文 地 质 简 述煤 层 及 标 志 层 厚 度柱 状 图 两 极 厚 度名 称 平 均 石 盒 子 组 : 最 大 残 厚 260m。其 岩 性 以 杂 色 粘 土 岩 、 杂 色 泥 岩 、 浅 灰 色 、 灰 绿 色 粉 砂 岩 为 主 , 间夹 数 层 灰 绿 色 中 粒 砂 岩 , 属 陆 相 沉 积 。 因 经 受 长 期 的 剥 蚀 , 至 使 本 组 地层 保 留 很 不 完 整 。底 部 以 一 层 分 选 差 、 浅 灰 ~ 灰 绿 色 中 粗 粒 砂 岩 或 含 砾 砂 岩 与 山 西 组分 界 , 下 距 分 界 砂 岩 一 般 为 50~ 6m左 右 。 含 薄 煤 层 1~ 3层 (柴 煤 ),煤 厚 一 般 为 0. 2~ 3m左 右 , 位 居 柴 煤 附 近 的 粘 土 岩 、 粉 砂 岩 为 深 灰~ 灰 黑 色 , 常 含 有 植 物 化 石 碎 片 和 大 羽 羊 齿 、 翼 羽 木 化 石 , 柴 煤 层 位 较稳 定 , 可 作 为 煤 系 地 层 的 上 部 标 志 层 。本 段 由 泥 岩 、 砂 质 泥 岩 、 粉 砂 岩 组 成 。 夹 薄 层 石 灰 岩 两 层 (一 、 二灰 )。 含 不 可 采 煤 层 三 层 (4、 5、 6煤 ), 偶 尔 出 现 可 采 点 。 本 段 岩 性 为深 灰 、 灰 黑 色 , 致 密 细 匀 , 含 菱 铁 矿 结 核 和 黄 铁 矿 散 晶 , 常 含 海 百 合 茎和 腕 足 类 化 石 。5. 7~ 10. 915 ~8 0~ 1. 31. 25~ 470021~ . 025~ 673. ~0~ . 43~ 451. 4~ 3700~ . 30~ 9~0~ 5下 三五上上 十下九上 十 四下十 二组系 96 ~1401~ 295~ 85~ 3本 段 岩 性 为 灰 ~ 灰 绿 色 细 砂 岩 和 深 灰 色 泥 岩 、 夹 粉 砂 岩 、 砂 质 泥 岩和 少 量 粘 土 岩 , 含 薄 层 石 灰 岩 6层 (四 、 五 、 六 、 七 、 八 、 九 灰 )及 薄 煤层 9层 (7、 8、 9、 10、 4、 12 、 、 14、 5煤 )。 本 段 特 点 是 煤 层和 灰 岩 的 层 数 多 , 厚 度 薄 , 只 是 偶 尔 出 现 可 采 点 , 均 属 于 不 可 采 的 薄 煤 层 ,在 石 灰 岩 中 以 第 五 、 九 层 石 灰 岩 层 位 稳 定 , 厚 度 及 岩 性 变 化 较 小 , 可 作 为地 层 对 比 的 标 志 层 。~ 137 山 西 组 : 平 均 厚 度 18m。上 部 为 杂 色 泥 岩 、 灰 、 灰 绿 色 粉 砂 质 粘 土 岩 和 粉 砂 岩 组 成 , 间 夹数 层 灰 ~ 灰 绿 色 砂 岩 。下 部 以 灰 白 色 中 、 细 粒 砂 岩 为 主 和 少 量 粉 砂 岩 、 砂 质 泥 岩 组 成 ,是 本 区 重 要 含 煤 层 段 , 含 煤 1层为 本 区 的 主 要 可 采 煤 层 。 在 煤 层 附 近 的 粉 砂 岩 或 砂 质 泥 岩 中 常 含 有柯 达 、 契 叶 羊 齿 、 带 羊 齿 等 植 物 化 石 , 底 部 以 一 层 细 砂 岩 或 细 砂 岩 与 粉砂 岩 互 层 与 太 原 组 分 界 。3 煤 层 顶 板 砂 岩 , 钻 孔 单 位 涌 水 量 0. 216~ 0. 3L/s·m, 水 位 标高 +6.07m, 水 质 类 型 SO-Na水 和 SO-Ca水 。 井 田 东 南 有 岩 浆 岩 侵入 , 致 使 3煤 层 局 部 变 质 为 天 然 焦 。地 层厚 度 煤 标间盒子生叠石炭系上统中统5. 76~ 1. 350~ . 680~ . 97~ 614.8~ 5 2~17 ~4235 ~7钻 孔 单 位 涌 水 量 0. 2L/s·m, 水 位 标 高 +3. 1m, 水 质 类 型 HCO -Na水 。深 灰 色 , 致 密 坚 硬 , 含 海 百 合 茎 和 纺 垂 虫 化 石 , 含 燧 石 结 核 ,层 位 稳 定 , 厚 度 变 化 较 小 , 为 本 区 主 要 标 志 层 。上 下钻 孔 单 位 涌 水 量 0. 146l/s·m, 水 位 标 高 +39. 01m, 水 质 类 型 SO -Na水 。 上 部 灰 色 , 下 部 为 深 灰 色 , 中 下 部 纺 垂 虫 化 石 密 集 分 布 , 底 部 常 含泥 质 及 生 物 化 石 碎 屑 , 此 层 层 位 稳 定 , 特 征 明 显 , 为 本 区 主 要 标 志 层 。本 段 由 细 砂 岩 、 粉 砂 岩 和 粘 土 岩 、 砂 质 泥 岩 组 成 。 含 煤 3层 (16、17、 8煤 ), 其 中 第 16、 7煤 层 全 区 普 遍 发 育 , 但 煤 层 较 薄 , 均为 不 可 采 煤 层 。 第 十 一 层 石 灰 岩 为 17煤 层 的 顶 板 , 质 不 纯 , 有 时时 相 变 为 泥 岩 。顶 部 以 第 十 二 层 石 灰 岩 与 太 原 组 分 界 。 上 部 为 杂 色 夹 不 稳 定 的 第 十三 层 石 灰 岩 ; 中 部 为 第 十 四 层 石 灰 岩 , 呈 乳 白 色 ~ 灰 白 色 , 含 粘 土 质 及粒 状 黄 铁 矿 , 中 部 常 夹 有 薄 层 泥 岩 , 该 层 岩 性 及 层 位 均 较 稳 定 , 为 本 区主 要 标 志 层 之 一 ; 下 部 为 紫 红 、 灰 绿 等 杂 色 泥 岩 夹 不 稳 定 的 第 十 五 层 石14 ~232~23 ~520 ~336 ~96 ~1中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页图 1.2 综合地质柱状图分段叙述如下:(1)第十二层灰岩顶界至第十 下 层灰岩本段厚度 20-33m,平均 26m。其岩性由细砂岩、粉砂岩、粘土岩和砂质泥岩组成。为太原群的主要含煤层段,含煤三层(16、17、18 煤),其中 16、17 煤层全区普遍存在,第十一层灰岩为 17 煤层的顶板,含泥质,常富集动物化石,有时相变为泥岩,本段底部含极不稳定的第 18 层煤,薄而不可采。(2)第十 下 石灰岩厚度 3.35-6.57m,平均 5.34m。上部为灰色,下部为深灰色,中下部含纺锤虫化石,常堆积成群,偶夹有薄层泥岩及燧石结核,底部常含有泥质及生物化石碎屑,该层为第16 煤层的顶板,岩性特征明显,层位稳定,为本区良好的主要标志层。(3)第十 下 灰岩至第三层灰岩本段一般厚度 96m 左右,其岩性以灰至灰绿色细、中粒砂岩和深灰色泥岩为主,其次为粉砂岩、砂质泥岩和少量粘土岩,夹薄层灰岩 6 层(即四、五、六、七、八、九灰岩),共含薄煤层 9 层(即 7、8、9、10、11、12 上、12 下、14、15 煤层),本段特点是石灰岩和煤层的层数多而厚度薄,说明当时地壳处于小幅度的频繁振荡环境下,因此,不利于中厚煤层的堆积,由于本段各煤层均较薄,因此煤层均不
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