显德汪煤矿1.8Mta新井设计

摘 要 本设计包括三个部分：一般 设计 部分、专题 设计 部分和翻译部分。 一般部分为 显德汪 矿 t/a 的新井设计。 显德汪于邢台市西南约 35部与邯郸地区武安市相接。东距京广铁路褡裢车站 25两条主要公路邢（邢台） 渡（渡口）、邢（邢台） 都（都党）及通向各村的简易公路，交通极为方便 。 井田边界东以 层为界，与章村矿三、四井相邻；北部以 第 3 勘探线为界；西以煤层露头线为界；南部与邯郸矿务局郭二庄矿为邻，东西宽约 4北长约 5积约 20 主采煤层 二 层，即 2 号煤层 和 9 号煤层 ， 平均倾角 12，厚约 9.0 m。井田工业储量为 采储量 t，矿井服务年限为 田地质条件相对 简单。表土层平均厚度 80 m。 矿井采用 全立井 ，主石门与阶段运输大巷、采区上、下山相结合的开拓方式，主、副井位于井田 中部 。设计两个生产水平， 即每个煤层布置一个水平， 一水平标高 水平标高 风水平标高大开采深度 右。 矿井正常涌水量为 120 m3/h，最大涌水量为 240 m3/h；煤层硬度系数 f=质牌号为 无烟 煤；矿井绝对瓦斯 涌出量为 m3/低瓦斯矿井；煤层有自燃发火倾向，发火期 36 个月，煤 尘 具有爆炸危险 性 。 设计首采区采用 采 区准备方式，工作面长度 233 m，采用一次采全高采煤法 ，全部跨落法处理采空区 。矿井采用 “ 三八 ” 制作业，两班生产，一班检修。生产班每班 3 个循环，日进 6 个循环，循环进尺 0.6 m，日产量 t。 大巷采用带式输送机运煤，辅助运输采用 1.5 t 固定箱式矿车。主井装备一套12 t 双箕斗和一套 12 t 单箕斗带平衡锤提煤，副井装备一对 3 t 矿车双层单车罐笼带平衡锤担负辅助运输任务。矿井采 用中央并列式通风 。 通风容易时期矿井总需风量 4608 m3/井通风总阻力 2096 阻 s2/积孔 井通风容易。 矿井 通风困难时期矿井总风量 4608 m3/井通风总阻力 2746 阻 s2/积孔 井通风 中等困难 。设计矿井的吨煤成本 110 元 /t。 专题部分题目是 大倾角 工作面 支架稳定性研究 。 翻译部分是一篇关于 神经网络应用程序在采矿工业中的应用的 的论文，英文原文题目为： in 关键词：立井； 两水平 ； 上下山开采 ；大采高；中央并列 式be of an is a t/a of is Its km on km on of an .0 m an .0 m an of t t, a 0.2 of is 20 m3/h 40 m3/h. It is 4 its a to is 160 m, is 290 m, of of in of 33 m, to of .6 m, is of to to be of to of to be In of of in of of At of 608 m3 096 of s2/At of is 608 m3 746 of s2/of 10 is of is of on of in 录 一般 设计 部分 1 矿区概述及井田地质特征 . 1 区概述 . 1 田地质特征 . 3 田水文特征 . 7 层、煤质与资源储量 . 10 2 井田境界和储量 . 16 田境界 . 16 井工业储量 . 18 井可采储量 . 21 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 . 24 井工作制度 . 24 井设计生产能力及服务年限 . 24 4 井田开拓 . 26 田开拓的基本问题 . 26 井基本巷道 . 35 5 准备方式 采区巷道布置 . 48 层地质特征 . 48 区巷道布置及生产系统 . 49 区车场选型设计 . 52 6 采煤方法 . 56 煤工艺方式 . 56 采巷道布置 . 68 7 井下运输 . 72 述 . 72 区运输设备选择 . 75 巷运输设备选择 . 76 8 矿井提升 . 79 述 . 79 副井提升 . 79 9 矿井通风及安全 . 84 井通风系统选择 . 84 区及全矿所需风量 . 88 井通风总阻力计算 . 93 择矿井通风设备 . 101 止特殊灾害的安全措施 . 105 10 矿井基本技术经济指标 . 107 专题设计部分 ：大倾角 工作面 支架稳定性研究 1 引言 . 110 2 大倾角支架稳定性分析 . 111 响液压支架稳定性的因素 . 111 高支架稳定性的措施 . 111 倾角综放液压支架的防倒、防滑装置 . 113 煤工艺控制 . 114 3 静力学角度研究大倾角支架稳定性 . 115 倒稳定分析 . 115 滑稳定分析 . 117 部抗扭分析 . 118 4 大倾角放顶煤液压支架稳定性动态分析 . 121 倾角放顶煤支架一围岩关系 . 122 倾角放顶煤支架受力分析 . 123 倾角放顶煤支架稳定性技术 . 125 论 . 126 5 现场支架防滑、防倒措施 . 127 6 结 语 . 128 参考文献 . 128 翻译部分 ： N 文原文 . 131 中文译文 . 137 致谢 . 142 一 般 部 分中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 区概述 通地理位置 显德汪矿位于邢 台市西南约 35部与邯郸地区武安市相接。东距京广铁路褡裢车站 25两条主要公路邢（邢台） 渡（渡口）、邢（邢台） 都（都党）及通向各村的简易公路，交通极为方便（如图 1 图 1显德汪矿交通位置图 旧周张安北石门井店活水马店头石盆赵县路罗浆水温泉沟邢台市老仓会龙泉寺太子井西兑村大屯任县东韩渡口南和矿山显德汪赵店白塔城关高村沙河永年武安邯郸市辛安镇成安临漳南东坊磁县新坡林坛汉村磁山涉县固新彭城杨家堂关防岭底西达011 届本科生毕业设计 第 2 页 形地貌和水文情况 显德汪井田位于太行山中段东麓山前丘陵地带，地势西高东低，间，地表起伏较大，基岩裸露面积较小，属山前冰碛台地地形。 井田内地表水系不发育，仅有中关小溪、栾卸小溪和紫牛湾小溪 3 条季节性小溪，均属北 洺 河支流，雨季时出现水流，旱季断流 。 区经济状况 邢台有丰富的矿藏资源、农副产品资源和水利资源。矿产资源主要有煤 ,铁、瓷土、石 膏、菱镁矿、兰晶石、重晶石、石墨等 40多种。农业主要盛主棉花、小麦、玉米等； 雪花梨、串枝红杏、辣椒、红枣、核桃、板栗等在国内外市场享有盛名。邢台地下水 资源丰富，水质良好。市内有比较丰富的旅游资源，已开放的有：临城崆山白云洞，邢台县野沟门水库和白云山旅游区、沙河秦王湖风景区等。 区电力供应 矿井 110 台 220 由 110 10 备 用电源引自 煤矿自建电站 110 电 站 。 区的气候条件 本区属北方气候特点，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春季有干旱及寒潮、霜冻等自然灾害，但四季分明，气候温和。 降水量： 多年平均降水量 季多集中在 7、 8 月份 。 蒸发量： 多年平均蒸发量 1719 气 温： 年平均气温 13 。 主导风向 :全年 风向 以 北、北东及南为主 。 本区属大陆性季风气候 。 震 邢台位于北东向断裂活动带上，地震活动相对频繁，如 1967 年的隆尧地震，对建筑破坏严重，近期尚没有破坏性地震活动。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 田 地质 条件 特征 层和煤层 显德汪井田地表全为新生界地层所覆盖，所发育的地层自上而下依次为：第四系 (Q )、二叠系上统上石盒子组（ 、下石盒子组（ 、二叠系下统山西组（ 石炭系上统太原组（ 石炭系中统本溪组（ 奥陶系中统峰峰组（ 、马家沟组（ ，现简述 如下： （ 1）第四系（ Q） 下部为冰碛红色泥砾、冰水沉积的杂色粘土、细砂、亚粘土及砂砾石等，一般厚 40m；中部为冰碛粘土砾石层、透镜状砂层及红色亚粘土组成，一般厚 30m；上部为多种成因的黄土，具垂直节理和大孔隙，一般厚 2 10m。 （ 2）二叠系（ P） 上二叠统上石盒子组（ ：以灰绿色、紫斑色粉砂岩及砂质泥岩为主，夹有数层中细粒含砾砂岩和铝土质泥岩。平均厚度 下二叠统下石盒子组（ ：以灰色、灰绿色、紫 斑色粉砂岩和含铝土质的砂质泥岩为主，中部和下部夹有 2 3层中细粒砂岩。平均 下二叠统山西组（ ：由灰色、深灰色、黑灰色中细粒砂岩、粉砂岩和煤层组成。中下部含煤 2 4层，平均 （ 3）石炭系（ C） 上石炭统太原组（由深灰色、灰色粉砂岩、灰至灰白色中细砂岩、 46层灰岩和 6 9 层煤组成。平均厚度 中石炭统本溪组（主要由深灰色泥 岩、粉砂岩及灰岩组成，夹不稳定薄煤一层，平均厚度 （ 4）奥陶 系（ O ） 中统峰峰组（ ：由厚层状致密灰岩、结晶灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩组成。按岩性特征分为三段，总平均厚度 167m 。 中统上马家沟组（ ：黄、浅红色白云质角砾状灰岩、蜂窝状灰岩、灰中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 色致密块状灰岩及泥质灰岩组成。按岩性分为三段，总厚度平均 246m。 中统下马家沟组（ ：由角砾状灰岩及蜂窝状泥质、白云质灰岩组成，按岩性分为三段，厚度大于 144m。 （ 5）煤层 井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组，其次为石炭系中统本溪组，煤层与含煤地层对应关系如表 2附图显德汪矿综合水文地质柱状图。 表 2层与含煤地层对应关系表 煤层编号 地层 地层平均厚度（ m） 稳定性、可采性 1# 山西组下部 要可采煤层 2# 3# 太原组上部 位稳定不可采 4# 太原组中部 稳定局部可采 5# 不稳定不可采 6# 不稳定局部可采 7# 不稳定局部可采 8# 太原组下部 不稳定局部可采 9# 主要可采煤层 10# 本溪组 稳定局部可采 域地质构造 邯邢煤田位于太行山东麓，华北盆地西缘。煤田西部为太行山隆起的中南段，整体走向呈北东向展布，由赞皇隆起和武安断陷组成。前者由太古代和少部分元古代变质岩系组成，后者主要由古生代地层组成。显德汪井田即位于武安断陷北部太行山隆起带东侧，为新生代华北盆地的西部边缘。由于西侧太行山隆起的上升和 东侧华北盆地的沉降，使邯邢煤田形成走向 边翘起，东边倾降，并具波状起伏的翘倾断块。煤田边界断层多为走向 正断层，煤田内发育有大量 2 ）裂断大前武安邢陷坳安武台显德汪矿邢台（ 1 ）隆尧起隆晋宁隆尧县宁晋县高城县栾城县陷坳城栾县晋起隆皇赞山山行太石家庄陷坳陉井井陉县中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 向正断层及少量 正断层，组成一系列地堑、地垒和阶梯状单斜断块。自北向南有 的晋县栾城断陷 (地堑 )、宁晋隆尧断隆 (地垒 )、巨鹿邯郸断陷 (地堑 )及南部的邢台断陷（与太行山隆起带中的武安断陷共同构成邢台武安断陷），呈雁行状斜列展布。 煤田内褶皱构造主要分布在近东西向的隆尧南正断层以南至洺河一线。轴向大断层走向平行展布的背、向斜为煤田 内主要褶皱构造，延伸较长，形态清晰 , 褶皱规模小，断续出现。地层倾角比较平缓，一般为 1020，局部可达 30左右（图 2 1）。 现将煤田内对显德汪井田有控制作用的区域性构造简述如下： （ 1）隆尧南正断层：展布于隆尧南宫一带，横贯煤田中部，总体走向近 层面向南倾斜，倾角 55左右，落差 900 2900m。在煤田内延伸长度约 44邯邢煤田分为南北两个构造单元。其下盘（北侧）构成尧山山系，出露煤系基底奥陶系灰岩；其上盘（南侧）有煤系地层广泛赋存。 （ 2）太行山山前大断裂南段：由隆尧 邢台之间的唐庄农场断层、晏家屯断层、邢台邯郸间的百泉断层、临洺关断层等组成，总体走向 庄农场断层走向 层面均向东或 斜，落差 500 1800m。太行山山前大断裂是太行山隆起带与华北盆地的分界，在隆尧南断层以南构成太行山隆起带和华北盆地次一级构造单元邢台武安断陷与巨鹿邯郸断陷之间的分界。 田地质构造 显德汪井田位于太行山隆起带与山前大断层之间的过渡地带，即武安断陷的北部。为一不完整的、被 断层切割的 显德汪向斜与 栾卸向斜相复合的构造。井田东部规模较大的 向斜称为显德汪向斜。该向斜宽缓开阔，略显波状起伏，向斜形态较清晰完整。如图 2德汪井田构造纲要图。现将显德汪井田主要构造简述如下： 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 图 2德汪 井田构造纲要图 (1) 褶皱 显德汪井田为一褶皱型井田，挤压揉皱及层滑构造发育，残余构造应力大，造成煤层顶底板岩石破碎，巷道围岩压力大。井田内褶皱构造的特点是：向斜形态完整清晰、延伸较长，背斜较模糊。 组褶皱横跨复合，地层倾角 8 30，一般 10 15左右。主要褶皱特征如表 2 表 2主要褶皱构造特征一览表 名称 延伸长 度 区 内 变 化 两翼倾角 显德汪向斜 6部出露最新基岩为上二叠统上石盒子二段，向斜轴 10线以北 10线以南 14与 17线向东呈弧形弯曲。 东翼倾角 9至 19 ,平均14，西翼倾角较缓，平均 11。 (2)断层 显德汪井田揭露的断层为 井田的中北部的 压扭性正断层，走向以 为主。井田西北部小断层与层滑构造发育。 （ 3）岩浆岩 本区自燕山运动以来，岩浆侵入活动频繁，使煤系地层受到不同程度的影响。推测小型构造盆地背斜倾伏端向斜仰起端下组煤实见断层上组煤实见断层显德汪向斜栾卸向斜栾卸向斜李石岗南背斜李石岗向斜显德汪向斜9000 20000 2200021000750(m)5002500011 届本科生毕业设计 第 7 页 岩浆活动对 2#煤层以上影响不大，而对 6#煤层以下均有不同程度的影 响，尤其对9#煤层影响严重。据测算， 9#煤层受岩浆岩吞蚀、部分吞蚀及直接接触影响的面积约 9#煤层总面积的 田水文地质特征 1. 表水概况 井田范围内没有常年性地表水，季节性的小溪流有中关小溪、栾卸小溪和紫牛湾小溪。虽然位于井田外围，但仍处于井田所属水文地质单元。对本矿井具有间接充水意义的河流有南沙河和马会河等。 1. 界条件 显德汪井田为新生界地层全覆盖型井田，地层基本形态受 的显德汪向斜控制。井田北部、西北部和东部北段为煤层隐伏露头区，以外为奥 陶系灰岩隐伏露头。 1998 年进行奥灰放水试验时，形成以中观孔为中心的 椭圆形降落漏斗，由此分析： 层没有完全阻隔两盘含水段之间的水力联系，应为弱透水边界；西侧为奥灰含水层露头，雨季接受大气降水补给，平时接受地表水系的渗漏补给，为流量边界；南侧、北侧为自然进水边界，由于生产矿井较多，人为影响程度较大。 1. 水层特征 根据岩性、结构、富水特征及其对开采煤层的影响程度，参考区域含水岩组情况，矿区含水层（组）划分如下： 1. 生界松散类孔隙潜水含水组 全新统砂砾石含水组呈条带状分布 于中关、栾卸小溪等沟谷之内，主要为冲洪积相卵砾石层。厚 0均 透系数 d，sm，水位标高 a 型水，富水程度中等。 中更新统砂砾石含水层全区大面积分布，主要由粒径 180碛砾石组成，厚 般 30m。渗透系数 d，钻孔单位涌水量 sm，水位标高 a 型水。富水程度中等。 下更新统砂层含水层出露于显德汪、新村、柳泉、上关一带。厚 透系数 m/d，钻孔单位涌水量 m，水性中等，但极不均一。 以上各含水层动态受季节影响明显，在 17 勘探线以北该组富水性较强，工作面回采时应多加注意。 1. 叠系砂岩裂隙承压含水组 下石盒子组砂岩含水层厚 般 井揭露时最大涌水量为 60m3/h，后逐渐减小至少量淋水，钻孔单位涌水量 m，sm，其渗透系数 为 d，一般 d，水位标高中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页 +般 +化学类型为 l，。井田东、北部富水性稍强。但总体呈弱富水性。 山西组砂岩含水层厚 0均 稳定。井下在一轨道三中、二中材料上山揭露该含水层时，最大涌水量 40 m3/h；在三采区石门揭露该含水层时，涌水量为 23 m3/h，一月后基本疏干。据钻孔抽水试验，单位涌水量 m，渗透系数 d，水位标高 +般 +化学类型为 la 型和 a水，矿化度 d。主要富水区集中于 16 线以北，属弱富水含水层。为开采 1、 2 号煤时的主要直接充水水源。 1. 炭系灰岩岩溶、裂隙承压含水组 野青灰岩含水层厚 均 m，平均 m，渗透系数 d，一般 d。为 l水。 17 勘探线附近、井田的北及西北部富水性稍强。总体富水程度中等偏弱。 伏青灰岩含水层厚 均 孔抽水试验，sm，渗透系数为 d。富水区主要集中于 17 线附近及北、西北翼的浅部。富水性弱偏中等，为 a水。 大青灰岩含水层厚 均 孔抽水试验，sm，平均 sm，渗透系数 d，平均 d。井下涌 水点最大水量 60m3/h，一般小于 30 m3/h； 8 号水源井涌水量 0m3/h。富水区主要集中于 17 线附近及北、西北翼的浅部，富水性中等。水化学类型为a 和 a，矿化度 ，具 味。 本溪灰岩含水层厚度 0均 位涌水量 sm，渗透系数 d，水位标高 +般 +1975 年）。总体富水性中等， 7 勘探线以北地区富水性稍强。 1. 陶系灰岩岩 溶、裂隙承压含水组 本区奥陶系灰岩含水层富水性极不均一，具有明显的分带性，在垂向上按岩性、结构及富水性可分为三组八段，见图 1。其中二、四、五、七段为含水段，七段富水程度最强；一、三、六、八段，可视为隔水层。富水部位主要集中在 段和下马家沟灰岩二段。由平面分布情况来看，井田内统计的漏水钻孔多分布在西部，并且涌水量大于 100m3/h 以上的钻孔包括水 7、放 2、水 9、放 3、放 1、奥观 13 等，均集中在井田的西部，应为强富水区。 由于受显德汪向斜与栾卸向斜影响，两向斜轴部附近的含水层深埋 ，使水循环变缓，勘探期间的涌、漏水点分布少，应属富水性相对较弱区。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页 岩 性 描 述柱状段厚代号地层时代段组统（米）缟纹状、角砾状灰岩。厚层灰岩，岩溶发育。杂色角砾状灰岩、泥灰岩。厚层灰岩，夹角砾状灰岩。厚层灰岩、白云质灰岩，岩溶发育。杂色角砾状白云质灰岩夹泥岩厚层灰岩、白云质灰岩。角砾状灰岩及泥岩。1 0 6 57 5 1 2 012O 21O 212 6 0O 22 1 1 4 05 O 22 1 2 06 O 23 1 6 97O 23 1 2 8中奥陶统第三组0 2 538图 1 奥陶系灰含水层分组及分段柱状图 第三组（峰峰组）灰岩含水层层厚 隙发育。钻孔单位涌水量 sm，渗透系数 d，一般 d。地面 1 号、 4号水井及井下 3 号、 5 号、 7 号、 9 号水井均取水于该层。九十年代地面 1 号、风井 1 号、 7 号水源井水位标高 +109+130m，一般 +110m 左右。富水性强，目 前水位 +65m。 第二段（上马家沟组）灰岩含水层厚 202320m 。sm；出水量在 250m3/h 左右。该层的第二、第三段（ 隙、溶隙、小溶洞较发育，富水性相对较强。 第三段（下马家沟组）灰岩含水层厚度约 75120m，岩溶裂隙发育，面裂隙率 36%。钻孔单位涌水量 m，富水程度强。水化学类型为 化度 . 28g/L。 井下 9#煤供水孔最大涌水量 h；放水孔最大放水量 h（放2）；钻孔抽（注）水试验，单位涌水量 sm，一般大于 sm，渗透系数 d。 1. 山期闪长玢岩风化裂隙承压含水层 该组 /层出露于沙河南部紫牛湾小溪西南；侵入中奥陶统灰岩和煤系地层。厚0均 理裂隙较发育，强风化带深度一般为 1020m。据钻孔抽水试验单位涌水量 sm，渗透系数 d