采矿工程专业毕业设计开题报告.doc

本科毕业设计（论文）开题报告题 目 学 院 名 称 专业班级 学生姓名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 2012 年 3 月 20日填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文）题目设计（论文）类型（划“”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它 一、 本课题的研究目的和意义设计部分：随着井田范围、生产能力在内的矿井开拓方式不断向高产高效、集约化方向发展，增大规模、简化系统是矿井开拓的最终目标。如何选择矿井的开拓方式，对整个矿井的的开采有着长远的影响，它不仅关系到矿井的基本建设工程量、初建投资和建设速度，尤其重要的是矿井的生产技术条件和技术面貌。选择最佳的开拓方案，最大限度减少投入，合理布局，发挥矿井生产能力，对矿井的长远发展具有重要的战略意义。通过对阳城煤矿资料的分析，利用所学的理论知识对阳城煤矿进行开拓设计，贯彻执行有关煤炭工业的技术政策，为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件。使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产可靠的安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。通过此次矿井开拓设计，合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造了条件。为生产单位的生产、科研、施工服务解决难题，还可合理开发国家资源，减少煤炭损失。专题部分：煤炭是工业社会的主要能源，短期内具有不可替代性。在我国，有些地方的煤矿软岩巷道变形问题十分突出。软岩以其大变形、大地压、难支护特征一直困扰着煤矿生产。煤矿井巷设计施工中， 经常遇到具有流变性和膨胀性的各种松软岩体。随开采深度、强度的增加和地质条件渐趋复杂，问题越来越明显暴露出来。软岩普通支护巷道的破坏特征是开挖初期围岩就发生变形，开挖几天后变形量迅速增加，并产生大变形，大幅度释放其变形能, 巷道支架发生变形短期内钢架产生严重变形, 甚至发生断裂在节理发育段容易出现塌方和冒顶。受影响时， 围岩应力成倍急剧增长， 巷道变形非常大, 难支护，如不及时控制，巷道很快被破坏。 矿自投产以来, 由于巷道变形严重, 每年需要投入很大的精力进行巷道维护, 维修费用高达几百万元, 有些巷道甚至几次反复维修勉强维持生产，由于软岩变形严重影响着煤矿的正常生产，还存在着一定的安全隐患，大大增加了巷道的支护与维护费用，增大了工作量并延长了工期。因此对软岩巷道的变形研究会找出解决上述问题的方法。一、 本课题的主要研究内容（提纲）设计部分：1.开采范围与生产能力（1）开采范围及储量、开采水平的境界、尺寸和面积；（2）开采水平的地质储量，可采储量及开采损失；（3）生产能力与服务年限、矿井工作制度，矿井设计生产能力与服务年限。2.开拓准备（1）井田开拓方式的选择；（2）井筒位置；（3）水平划分及标高；（4）井底车场及硐室；专题部分：1. 分析研究软岩变形的机理和特征；2. 软岩巷道变形破坏原因分析；3. 模拟软岩巷道的变形过程以及软岩巷道变形受工作面采动的影响；4. 找出应对软岩变形的合理的对策，并研究最佳的支护方案； 三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）设计部分：立井开拓在我国20世纪50年代，其能力、数量比重均占首位，分别占61.5%和63.2%。目前立井开拓主要在表土层较厚、含有流沙层、埋藏较深，或倾角较大的地区采用，井型多为大型及特大型矿井。1995年立井开拓其能力、数量比重分别占37.11%和29.22%。50年代我国斜井开拓其能力与数量比重较小，仅为25.1%和24.3%，在各开采方式中居第二位。胶带输送机的发展，为矿井向运输连续化、大型化发展创造了重要条件，斜井开拓应用数量比重逐渐增加。1995年斜井开拓的能力、数量比重已分别达26.04%和39.57%。平硐开拓具有明显的优越性，只要条件合适，一直是我国推荐采用的一种重要形式。但由于受地形、地质条件限制，我国应用比例始终不高，50年代其能力、数量比重分别占8.6%和7.7%。直到1995年也只占8.22%和10.18%。主要集中在西南地区及华北、西北部分地区。综合开拓在50年代应用较少。随着矿井开拓技术发展，其应用比重也呈发展趋势，特别是主斜井、副立井综合开拓在深部开采、技术改造矿井中得到较广泛的应用。1995年综合开拓能力、数量比重已分别达28.63%和21.04%。随着科学技术的进步和煤炭生产发展的要求，井田开拓朝着生产集中化、矿井大型化、运输连续化、系统简单化方向发展，这将使煤矿的技术面貌发生根本性的变化。目前世界各国矿井的开拓设计都取得很大的发展，西方各国如德国、俄罗斯、美国起步较早，中国近年来也在矿井开拓方面取得了很大的进步。专题部分：随着我国煤炭产量逐年加大，矿山开采条件的日益复杂，当前，软岩巷道支护已成为困扰矿区生产建设的一大难题。根据软岩巷道变形学机制及围岩变形压力的显现特点，因地制宜的选择不同形式的支护方式，不仅满足了不同支护要求，而且保证了巷道的安全施工及长期稳定，并取得了较理想的支护效果。巷道支护已经成为制约深部开采的重大难题，而软岩巷道支护问题更是目前国内外尚未解决亟需开展研究的新领域。为了使支护方案、支护参数更加合理、有效，用符合软岩变形破坏特征的多钻孔方法测试围岩的浅部破碎圈和深部塑性圈，结合软岩变形、破坏过程动态追踪试验结果，进而应用损伤力学、卸荷力学方法，从不同角度分析其非线性变形破坏机理，重点研究巷道浅部破碎圈和深部塑性圈的形成机制及变形破坏特征，针对巷道不同阶段的变形和破坏特征，提出一次支护需要重点预防浅部破碎圈的扩展，并允许深部塑性圈的变形卸压；二次支护的主要任务是在适当时机阻止大塑性圈的继续扩展。这一思想得到杜尔坪矿西大巷支护实践的充分验证，取得了较好的效果。近年来，随着矿山开采深度的增加和范围的扩大，不稳定及极不稳定围岩与日俱增，特别是部分开采时间较长的矿井，都存在着软岩巷道支护问题。 部分或全部布置在软岩中的巷道易失稳变形破坏，表现为底鼓，两帮内挤出现折帮，顶板由于断裂、离层而造成掉顶或冒顶等，传统的支护方式已经满足不了生产的需要，造成巷道维护困难，失修严重，多次维护成本高，矿井生产效率低下。 为此，需充分理解软岩巷道变形的机理及支护原理，采取合理的支护措施并选择合理的采矿方法，以保证矿山的安全生产。目前软岩巷道的支护仍然非常受关注，鉴于引起软岩巷道变形的力学原因的多样性，航道的支护方式还有待于进一步的研究。巷道支护的效果监测工作必须坚持科学的进行，发现问题及时采取相应的措施。在我国，有些地方的煤矿软岩巷道变形问题十分突出。软岩以其大变形、大地压、难支护特征一直困扰着煤矿生产。煤矿井巷设计施工中， 经常遇到具有流变性和膨胀性的各种松软岩体。随开采深度、强度的增加和地质条件渐趋复杂，问题越来越明显暴露出来。深部软岩巷道变形破坏特征的多元性是造成其合理和有效支护复杂性的根本原因。巷道围岩岩体受断层破碎带及弱面影响强度降低，在地应力作用下，若巷道支护不及时或支护不当，围岩发生变形与破坏，同时，在地层水的作用下，岩层软化，强度继续降低，围岩变形破坏进一步加剧。受断层构造的影响，应对围岩进行掘前灌浆加固，并进行二次加强支护，最佳时间段是掘巷 100 150 m 后。同时，巷道在掘进过程中应要加强构造异常与地下水的探测，并防止水对围岩的软化及弱化。在解决软岩巷道变形问题，应当重视借鉴世界主要产煤国家的软岩巷道支护经验，尤其是对美国和英国经验的学习。美英两国在煤矿软岩巷道问题解决等方面都颇具特色，尤其是美国对煤矿软岩巷道的改善起了巨大的推动作用。因此我国应加强软岩巷道煤矿的开拓与支护问题的研究，切实解决这类难题。四、 拟解决的关键问题1.开采水平的储量计算2.矿井开拓方案的选择3.井筒、井底车场及大巷的布置4.软岩巷道变形机理以及特征5.Flac3D模拟软岩巷道变形特征及受工作面采动影响6.综合分析解决软岩巷道的支护难题五、 研究思路和方法1.结合井田综合情况及矿井平面图、断面图计算地质储量、可采储量。2.开拓方案研究，在保证生产可靠的安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件。3. 在解决我国软岩巷道变形问题方面，要明确软岩变形破坏的机理与原因，了解软岩巷道变形破坏形式与受工作面采动的影响，通过Flac3D软件的模拟，模拟井下软岩巷道的变形过程，找出应对软岩变形的合理的对策，并研究最佳的支护方案。六、 本课题的进度安排1.开题与整理资料 1.0周 2.矿区概述及地质特征 0.5周3.开采范围与生产能力 1.0周4.开拓准备 1.0周5.搜集专题资料1.0周6.专题写作4.0周7.论文修改及绘图 3.0周8.外文翻译 2.0天9. 装订评阅 1.0天参考文献1 徐永圻.煤矿开采学M.徐州:中国矿业大学出版社.1999. 2 洪晓华.矿井运输提升M.徐州:中国矿业大学出版社.2005. 3 煤炭工业部.煤炭工业技术政策M.北京:煤炭工业出版社.1988.4 煤矿矿井采矿设计手册编写组.煤矿矿井采矿设计手册M.北京:煤炭工业出版社.1984. 5 煤炭工业部.煤矿安全规程M.北京:煤炭工业出版社.1986.6 建设部.煤炭工业矿井设计规范M.北京:中国计划出版社.2005.7 张荣立,何国纬,李铎.采矿工程设计手册M.北京:煤炭工业出版社.2003.8 王应都.煤矿开拓延深方式的新发展J.煤炭学报.2006(4).9 唐又驰.兴安矿开拓延深方案优化研究J.东北煤炭技术.1995(2).10 胡绍祥,李守春.矿山地质学M.徐州:中国矿业大学出版社.2003.11 张国枢.通风安全学M.徐州:中国矿业大学出版社.2008.12 蒋金泉,韩继胜.巷道围岩结构稳定性与控制设计M.北京:煤炭工业出版社.1999.13 宋宏伟,刘刚.井巷工程M.北京:煤炭工业出版社.2006.14 谭元亮,吴士良,尹增德,宁建国M.矿山压力与岩层控制.北京:煤炭工业出版社.2007.15 白云,周蓓蓓,吴勇.计算机辅助设计与绘图M.高等教育出版社.2003.16 F. Jiang, Ground pressureure control designM. Xuzhou: The publishing company of China University of Mining & Technology.1996.17 Z. Song, Appliance ground pressureure controlM. Xuzhou: The publishing company of China University of Mining & Technology.1988.18 何满潮.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南M.北京:科学出版社.2004.19 于学馥.岩石力学新概念与开挖结构优化设计M.北京:科学出版社.1995.20 何满潮.软岩工程力学M.北京:科学出版社.2002.21 王泮飞.软岩巷道变形规律及影响因素分析J.山东煤炭科技.2010.6.22 王超,伍永平,赵自豪,陈世江.深部软岩巷道变形破坏监测分析J.煤炭科学技术.2010.38(11).23 冯光耀,张立勇.关于软岩巷道变形控制的探索J.煤炭技术.2010.29(8).24 李取生,薄福利,丁希阳,王均双,深部软岩巷道变形特性及其控制支护技术研究J.山东科技大学学报(自然科学版).2010.29(4).25 Haas CJ.Analysis of rock bolting to prevent shear move-ment in fractured groundJ. Mining Engineering . 198126 Scholz, C. H. , “Microfracturing and the Inelastic Deformation of Rock in Compression”, J. of Geophysical Research, Vol.73, No.4, pp.1417-1432