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浅析煤矿冲击矿压的防治.rar

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    浅析 煤矿 冲击 防治
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    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 .......................................................................................................................11.3 煤层特征 ...............................................................................................................................52 井田境界与储量 .......................................................................................................................182.1 井田境界 ..............................................................................................................................182.2 矿井储量计算 .....................................................................................................................183 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 ...........................................................................233.1 矿井工作制度 ......................................................................................................................233.2 矿井设计生产能力及服务年限 ..........................................................................................234 井田开拓 ...................................................................................................................................254.1 井田开拓的基本问题 ..........................................................................................................254.2 矿井基本巷道 .....................................................................................................................345 准备方式—— 采区巷道布置 ...................................................................................................425.1 煤层地质特征 ......................................................................................................................425.2 采区巷道布置及生产系统 ..................................................................................................435.3 采区车场选型设计 ..............................................................................................................476 采煤方法 ...................................................................................................................................506.1 采煤工艺方式 .....................................................................................................................506.2 回采巷道布置 ......................................................................................................................636.3 工作面控制措施 ..................................................................................................................647 井下运输 ...................................................................................................................................667.1 概述 ......................................................................................................................................667.2 采区运输设备选择 ..............................................................................................................677.3 大巷运输设备选 ..................................................................................................................698 矿井提升 ...................................................................................................................................728.1 矿井提升概述 ......................................................................................................................728.2 主副井提升 ..........................................................................................................................729 矿井通风及安全 .......................................................................................................................769.1 矿井地质、开拓、开采概况 ..............................................................................................769.2 矿井通风系统的确定 ..........................................................................................................779.3 矿井风量计算 ......................................................................................................................819.4 矿井阻力计算 ......................................................................................................................879.5 选择矿井通风设备 ..............................................................................................................939.6 安全灾害的预防措施 ..........................................................................................................9710 设计矿井基本技术经济指标 .................................................................................................99中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计参考文献 ..................................................................................................................................100浅析煤矿冲击矿压的防治 .........................................................................................................1011 问题的提出 ...........................................................................................................................1012 国内外现状 ...........................................................................................................................1013 冲击矿压现象、特征及其分类 ...........................................................................................1034 冲击矿压机理 .......................................................................................................................1075 冲击矿压影响因素 ...............................................................................................................1096 冲击矿压的监测 ..................................................................................................................1147 冲击矿压危险性的解除措施 ...............................................................................................1188 结论 .......................................................................................................................................121参考文献: ..............................................................................................................................122英文原文 .....................................................................................................................................123GEOTECHNICAL CONSIDERATIONS IN MINE BACKFILLING IN AUSTRALIA..1231.INTRODUCTION ....................................................................................................................1232.HYDRAULIC BACKFILLS ......................................................................................................1243. BARRICADE BRICKS FOR HYDRAULIC FILL MINES ..................................................................1274. PASTE FILL ............................................................................................................................1295. NUMERICAL...........................................................................................................................1316. CONCLUSIONS .......................................................................................................................131ACKNOWLEDGEMENTS..............................................................................................................132REFERENCES .............................................................................................................................133中文译文 .....................................................................................................................................134澳大利亚充填开采的土力学因素 .............................................................................................1341 介绍 ......................................................................................................................................1342 水力充填体 ..........................................................................................................................1353 水力冲填矿用隔墙砖 ..........................................................................................................1384 膏体充填 ..............................................................................................................................1405 数值模拟 ..............................................................................................................................1426 结论 ......................................................................................................................................142致谢 ..........................................................................................................................................142参考文献 ..................................................................................................................................143致 谢 .........................................................................................................................................144一般部分中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 1 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置本井田位于山西省临汾市北部霍州市东南约 7km 处,其地理坐标为东经: 111°44′~111°48 ′,北纬 36°31′~36 °33′。2001 年 12 月换领《采矿许可证》 ,证号为1000000140179,有效期 30 年,自 2001 年 12 月至 2031 年 12 月。2002 年换领《生产许可证》 ,证号为 G040000003Y1G1,有效期 6 年,自 2002 年 10 月 29 日至 2008 年 12 月31 日。井田范围交通地理图由 1-1 确定。图 1-1 交通地理图井田东西长约 2.1~5.3km,南北宽约 2.5 ~3.5km,面积 13.7697km2。 1.1.2 矿区气候条件本区属暖温带季风型大陆性气候,四季分明,温差较大,雨量集中。春秋干燥,风沙较大,夏季酷热多雨,冬季寒冷干燥。日平均气温 7~8 月最高,达 40℃,12 月下旬~次年 1 月最低,为-20℃,年平均气温 12℃。日最大降水量 137mm,年平均降水量454mm,年平均蒸发量 1752mm。11 月 15 日前后开始结冰,次年 3 月初解冻,冻土深度670mm,无霜期 180 天。1.1.3 矿区的水文情况区内河流属黄河支流汾河水系。汾河从井田西侧约 4km 处自北向南流过。井田内大沟谷为季节性水流,平时为干谷,有的有泉水补给,但流量微小,雨季水量聚增,形成洪水激流。1.2 井田地质特征本井田位于临汾盆地北部霍山与吕梁山间的峡谷地带,属切割强烈的黄土丘陵地貌,由东西向的沟、梁相间组成。区内最高点位于井田北部青郎坪,标高为 783m,最低点位于西南部宋庄,标高为 606m,相对高差为 177m。井田内以黄土塬、梁地貌为主,青郎坪以东为黄土塬、四周已被剥蚀。在宋庄沟等之间为黄土梁,其上因强烈侵蚀而发育为峁或羽状“V ”形小沟谷,沟壁上悬沟明显,溯中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 2 页源侵蚀剧烈,基岩一般出露在大沟的南坡,因其抗侵蚀能力较强,使大沟谷多呈南坡陡,北坡缓的不对称形态。在较大沟谷内形成侵蚀堆积阶地;一级阶地高出河床约 10m,下部为砾石层,上为黄色粉砂质土,北坡阶梯状明显。二级阶地高出沟底 30m 左右,零星分布在沟谷两侧,但北侧较发育,以浅灰色粉砂为主,间夹薄层细砂层,底部有时有砾石层。1.2.1 煤系地层本井田绝大部分为新生界覆盖,仅在较大沟谷中有二叠系下统下石盒子组和山西组小片出露。钻孔揭露基岩地层主要有二叠系下统下石盒子组和山西组、石炭系上统太原组、中统本溪组及奥陶系中统峰峰组。自下而上简述如下:一、奥陶系中统峰峰组(O2f)本组岩性以深灰色厚层状石灰岩为主,上部为泥晶灰岩,其顶部在风化裂隙中富含黄铁矿细晶及结核。中下部为白云质灰岩、泥灰岩及纤维状石膏层,石膏层距顶部约45m。全组厚约 70~90m,本井田钻孔未见底。二、石炭系(C)1.中统本溪组(C2b)本组底部为铝质泥岩和山西式铁矿,与峰峰组呈平行不整合接触。上部为灰色中、细粒薄层石英长石砂岩、黑色泥岩、薄层石灰岩及不稳定薄煤层。厚度 5~38m,平均13.5m。2.上统太原组(C3t)该底界为 K1 砂岩,厚 0.5~10.0m 与下伏本溪组呈整合接触,为本区主要含煤地层之一。本组由深灰色—黑色泥岩、粉砂岩、砂岩、石灰岩和煤层组成,富含动、植物化石,厚 61.5~100m,平均 81.0m。可分为 3 段,下段(C3t1 )厚 13.64~30.51m,平均 20.35m,中段(C3t2 )厚 24.97~40.00m,平均 35.12m,上段( C3t3)厚 17.70~47.64m,平均25.57m。三、二叠系(P )1.下统山西组(P1s)该底界为 K7 砂岩,厚 0~10.5m 与下伏太原组呈整合接触,为本区主要含煤地层之一。本组由深灰色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及浅灰色中、细砂岩和煤层组成,厚 9.5~36.0m,平均 24.0m。2.下统下石盒子组(P1x)该底部为浅灰色中、粗砂岩(K8) ,厚 0~13.14m 与下伏山西组呈整合接触, 。下部为灰色~ 深灰色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及 2~3 层不可采薄煤层。上部为灰绿色砂岩、砂质泥岩、顶部夹紫斑泥岩,相当于太原西山的“桃花泥岩” 。本组厚 90~120m,平均100m。本区所见最大厚度为 75m。四、新生界新第三系上新统(N2)该在井田内较大沟谷中均有出露,可分为上、下两部分,下部为保德组(N2b ,1964年报告称下榆社组 N21) ,上部为静乐组(N2j,1964 年报告称中榆社组 N22) 。1.保德组(N2b)或下榆社组(N21)该底部往往有钙质胶结之砾岩,呈半胶结状,以角度不整合覆盖于基岩之上。其上为红色粘土层,下部夹有灰白色、绿色淡水石灰岩,中部夹有 1~2 层砂层或砂砾互层,中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 3 页上部夹有似古土壤层含植物根痕。厚 57.5~67.5m。2.静乐组(N2j)或中榆社组(N22)该底部为薄层砾石层,胶结疏松,以角度不整合覆盖于下榆社组(N21 )或基岩之上。中上部为红色粘土,偶夹砾石或钙质结核,含三趾马化石。厚约 12m。五、第四系(Q)1.下更新统午城组(Q1w)在阴底沟南坡有小片出露。底部为不稳定的砾石层与下伏上新统(N2 )或基岩呈角度不整合。岩性以棕红色粘土为主,夹 9 层古土壤层,6 层钙质结核层。厚约 19.5m。2.中更新统离石组(Q2l)该分布于井田北缘和南缘。底部为砾石层,厚约 10m,其上为红黄色粉砂质粘土,夹粉砂、小钙质结核,以及 3~4 层棕色古土壤层。厚约 80~140m。3.上更新统(Q3)(1)上更新统丁村组(Q3d)该在各沟谷中均有零星分布,总体呈黄色,局部具白色斑点。底部为砂砾层;中部为砂层,以粉砂土为主,夹薄层砾石层;上部为粉砂土夹古土壤层。厚约 42m。(2)上更新统萨拉乌苏组(Q3a)该构成河谷二级阶地。下部为砾石层,中上部为浅灰黄色砂质粘土,夹古土壤层,含有较完整的石器。厚约 12m。4.全新统(Q4)该为现代冲积层,在较大沟谷中呈条带分布。以砂、砾石、卵石为主,厚 5~32m。第四系各组之间均为角度不整合接触。本井田主要含煤地层为石炭系中统本溪组、上统太原组和二叠系下统山西组,兹自下而上分叙如下:5.石炭系中统本溪组(C2b)该为陆表海—海湾沉积,岩性下部为山西式铁矿及灰色铝质泥岩夹薄层粉砂岩,局部为具鲕状结构的铝质岩,为泻湖海湾沉积。中部为灰色团块状铝质泥岩夹薄层细砂岩,1~2 层不稳定的生物碎屑灰岩及 1~3 层极不稳定的薄煤层,其中 12 号煤层为不稳定的局部可采煤层。上部以黑色泥岩和粉砂岩为主,夹一层不稳定的生物碎屑灰岩。厚度为5~38m,平均 13.5m。6.上统太原组(C3t)该为陆表海沉积,岩性由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层和生物碎屑灰岩组成。本组含 K4、K3、K2、K1 标志层和 13 层煤层,其中可采及局部可采煤层 5 层,即5、6、9、10、11 号。厚度为 61.5~100m,平均 81.5m,厚度变化呈东西向条带,南北两端厚,中部薄。K1 为浅灰色中、细砂岩,局部为粗砂岩,具波状层理或斜层理,为浅水三角洲河道环境沉积。厚 0.30~10.0m,极不稳定。K2 为深灰色生物碎屑灰岩,上部质纯,中部夹燧石结核层,厚 0.2~2.3m,一般为1.0m,下部夹有灰黑色泥岩,具水平层理,厚 7.0~11.50m,平均 9.59m,全区稳定。K3 为灰—深灰色厚层状生物碎屑灰岩,局部相变为灰白色细砂岩。厚中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 4 页7.07~11.68m,平均 9.67m。Q432Q1N2界 系 统 组地 层 系 统 统 厚最 小 -最 大平 均 平 均组 厚 煤 层及 标志 层最 小 最 大 代 号 1∶ 20岩 性柱 状 层 厚最 小 -最 大平 均 岩 性 描 述第四系 更新统第三系 统新上21二 下 下石盒子组二叠古 叠统系石 太生 原炭统系界 本溪统奥 陶 马 家沟 统1.034-685320157.6P12-K9P122-1K8216.25-340P1 K75614.8-27C3 K547K370.34-92586C32 K291013.9-27065K1C31C25.1-6830O210-2.850-52.634.60-1893.71-16.7942-052.503-78490.7-1625810.27-3450-4.817920.4-35196.8025-19.1605-30872.94-1653)(29.0468-123.610-759408.435-12现 代 冲 积 -洪 积 层 ,以 砾 石 、 砂 、 粉 砂 为 主 。底 部 为 砂 砾 层 , 夹 砂 层 透 镜 体 。 砾 石 成 分 以 花 岗 岩 , 片 麻 岩 , 石 英 岩 , 石灰 岩 为 主 , 中 部 夹 一 层 埋 芷 土 , 含 植 物 根 痕 , 上 部 为 浅 灰 色 粉 砂 质 粘 土 ,在 中 部 砾 石 层 中 曾 发 育 发 现 旧 石 器 时 代 较 完 整 的 石 器 。离 石 黄 土 。 下 部 黄 色 浅 棕 黄 色 粉 砂 质 , 夹 1-4层 理 芷 土 , 具 植 物 根孔 。 中 部 有 砾 石 层 , 厚 10m±。 上 部 灰 黄 色 粉 砂 , 夹 3层 埋 址 土 , 含 钙 质结 核 及 埚 牛 化 石 。 该 层 自 霍 山 山 麓 向 汾 河 倾 斜 , 构 成 黄 土 地 形 之 主 体 。棕 黄 色 粘 土 层 , 底 部 砾 岩 层 , 变 化 较 大 , 中 部 为 断 层 埋 芷 土 及 钙 质 结 核层 互 层 。底 部 为 砾 岩 层 , 胶 结 疏 松 , 上 部 为 棕 红 色 砂 粘 土 , 含 钙 质 结 核 及 三 趾 马 化 石 。以 钙 质 胶 结 的 砾 石 层 及 断 层 泥 灰 岩 组 成 , 具 小 溶 洞 , 含 三 趾 马 化 石 。Hiparon ichtfen.Rhiocyprs .黄 绿 色 粉 砂 岩 , 夹 铝 土 泥 岩 及 砂 岩 , 砂 岩 系 泥 质 胶 结 。 本 层 含 有 植 物 化 石 ,Tcesp黄 绿 色 中 粒 砂 岩 , 石 英 , 长 石 为 主 , 含 云 母 片 , 泥 质 胶 结 , 致 密 , 具 斜层 理 , 分 选 较 差 。上 部 深 灰 色 粉 砂 岩 与 灰 白 色 细 砂 岩 互 层 , 砂 岩 以 石 英 为 主 , 泥 质 胶 结 。中 部 以 黑 灰 色 泥 岩 为 主 , 下 部 以 灰 白 色 细 -中 粒 砂 岩 及 灰 黑 色 粉 砂 岩 为 主 。中 下 部 夹 1-3层 薄 煤 层 , 一 般 0.14m, 最 厚 可 达 0.75m, 化 石 :Emplectoridu spTaeiotrs p灰 白 色 中 -粗 粒 砂 岩 , 有 时 为 细 砂 岩 , 成 分 以 石 英 为 主 , 钙 质 胶 结 , 含煤 屑 和 植 物 碎 片 。深 灰 色 粉 砂 岩 , 具 薄 水 层 理 理 , 性 脆 , 含 植 物 化 石 , 局 部 被 煤 层 后 生 河河 冲 蚀 残 尽 。 Enplectoris p.及 芦 木 。煤 层 稳 定 , 以 半 亮 型 煤 为 主 , 含 夹 石 三 层 , 中 夹 厚 度 变 化 较 大 。顶 部 为 深 灰 色 致 密 状 泥 岩 , 含 黄 铁 矿 细 粒 , 裂 隙 面 有 时 被 钙 质 充 填 。 中下 部 为 灰 -灰 黑 色 粉 砂 岩 , 铝 质 泥 岩 夹 薄 层 煤 线 及 细 -中 粒 砂 岩 , 钙 质胶 结 。 本 层 含 菱 铁 矿 结 核 及 植 物 化 石 : Emplectridum sp.Taemioptrs .灰 色 细 砂 岩 , 中 粒 砂 岩 , 成 分 以 石 英 为 主 , 钙 质 胶 结 , 具 波 状 或 水 平 层理 , 含 植 物 碎 屑 。上 部 灰 白 色 铝 质 泥 岩 , 夹 不 稳 定 的 4煤 层 (0-.6m)或 炭 质 泥 岩 , 中下 部 为 黑 色 泥 岩 , 具 明 显 或 不 明 显 的 水 平 层 理 , 含 菱 铁 矿 结 核 和 黄 铁 矿细 粒 , 局 部 夹 粉 砂 岩 。煤 层 , 结 构 简 单 , 为 半 亮 型 煤 。黑 色 泥 岩 , 夹 粉 砂 岩 , 层 理 欠 明 显 , 含 黄 铁 矿 小 结 核 及 植 物 碎 片 :Lepidonr sp.煤 层 , 结 构 简 单 , 为 半 亮 型 煤 。灰 黑 色 泥 岩 , 上 部 夹 不 稳 定 薄 煤 层 ( 0-.39m),中 下 部 含 较 大 菱 铁矿 结 核 , 层 理 欠 清 楚 , 局 部 见 有 海 相 动 物 化 石 : Lingula sp.Sin-ocrinus mogranu'ls井 田 内 局 部 钻 孔 见 到 , 为 灰 白 色 中 粗 粒 砂 岩 , 成 分 以 石 英 为 主 , 钙 质胶 结 , 具 斜 层 理 , 直 接 覆 于 K灰 岩 之 上 , 致 密 坚 硬 , 局 部 为 K灰 岩 所 代 替 。灰 色 石 灰 岩 , 质 不 纯 , 含 泥 质 、 炭 质 及 燧 石 结 核 , 不 稳 定 , 性 坚 硬 裂上 部 深 灰 色 泥 岩 , 夹 薄 煤 层 (2-0.5m),中 下 部 为 泥 岩 , 粉 砂 岩 , 细 砂 岩 ,中 粒 砂 岩 , 具 水 层 理 理 波 状 层 理 , 具 黄 铁 矿 结 核 及 植 物 化 石 ; Lep-idoenr sp煤 层 , 结 构 简 单 , 光 亮 型 煤 为 主 。灰 白 色 铝 土 质 泥 岩 及 粉 砂 岩 , 团 块 状 构 造 , 含 植 物 残 骸 。灰 色 石 英 岩 , 质 较 纯 , 含 动 物 化 石 , 不 稳 定 , 局 部 为 灰 魄 细 砂 岩 代 替 。上 部 灰 色 细 -中 粒 砂 岩 , 具 水 平 层 理 或 波 状 层 理 , 中 下 部 为 灰 色 泥 岩 及细 砂 岩 , 粉 砂 岩 互 层 , 夹 两 层 不 稳 定 极 薄 煤 层 , 其 厚 度 分 别 为 (0-.35m)及 (.25m)。灰
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