采矿工程毕业设计（论文）-屯留煤矿1.8Mta新井设计【全套图纸】.doc

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号： ： 21070020 学 院： 应应用技用技术术学院学院 专 业： 采采矿矿工程工程 设计题目： 屯留煤屯留煤矿矿 1.8Mt/a 新井新井设计设计 专 题： 煤巷煤巷锚锚杆支杆支护护技技术术分析分析 指导教师： 职 称： 讲讲 师师 2011 年 6 月 徐州 、 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应应用技用技术术学院学院 专业年级 采采矿矿 07-1 班班 学生姓名 任任 务务 下下 达达 日日 期期 ： ： 2011 年年 1 月月 14 日日 毕业设计毕业设计日期：日期：2011 年年 3 月月 14 日至日至 2011 年年 6 月月 10 日日 毕业设计题毕业设计题：屯留煤：屯留煤矿矿 1.8Mt/a 新井新井设计设计 毕业设计专题题毕业设计专题题目：目：煤巷煤巷锚锚杆支杆支护护技技术术分析分析 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的 能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点； 工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意 答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合 运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果 及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为屯留煤矿 1.8Mt/a 新井设计，屯留井田位于山西省屯留、襄 垣县境内，矿区交通便利。井田走向长约 5.6km，倾向长约 4km，井田总面 积约 22.4 km2。井田内主采煤层为 3#煤，煤层平均倾角为 6，平均厚度 6.0m，井田地质条件简单。 井田工业储量为 158.93Mt，可采储量 116.9Mt。矿井服务年限为 50 a， 矿井正常涌水量为 533m3/h，最大涌水量为 800m3/h。矿井相对瓦斯涌出量 为 2m3/t，属低瓦斯矿井。 矿井开拓方式为立井单水平。矿井年工作日为 330d，工作制度为“三 八”制。矿井采用一矿一面的高产高效模式，采煤方法为倾斜长壁综合机 械化放顶煤开采。运输大巷采用胶带运输煤炭，辅助运输采用矿车设备。 矿井通风方式为中央边界式通风，主扇工作方式采用抽出式。 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。 专题部分对煤巷锚杆支护技术进行了简要分析。 翻译部分题目为“Review of roadway control in soft surrounding rock under dynamic pressure” 关键词：立井开拓；带区；综采放顶煤 ABSTRACT This design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design of Tunliu coalmine. Tunliumine located at Tunliu and Xianghen territory in ShanXi province. The traffic of road and railway is very convenience to themine. The run of theminefield is 5.6km ,the width is about 4km，well farmland total area is 22.42.The three is themain coal seam, and its dip angle is 5 degree. The thickness of themine is about 6m in all. The proved reserves of theminefield are 158.93million tons. The recoverable reserves are 116.9million tons. The designed productive capacity is 1.8million tons percent year, and the service life of themine is 50 years. The normal flow of themine is 533m3 percent hour and themax flow of themine is 800m3 percent hour. Themineral well gas gushes quantity 2m3/t, is a low gasmineral well. The well farmland is a single level with an double upright well to expand. The working system “three-eight” is used in the Tunliumine. It produced 330d/a.The colliery adopts onemine one efficiently working-facemethod. Theminingmethod of themine is fully-mechanized top-coal caving face with longwall in the tilt. Transportation Roadway belt used to transport coal, Assist transportation to adopt harvesters.mine ventilation for the central border type.main workmethod for draw out type. This design includes ten chapters: 1.An outline of themine field geology; 2.Boundary and the reserves ofmine; 3.The service life and working system ofmine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of districts; 6. Themethod used in coalmining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of themine; 9. The ventilation and the safety operation of themine; 10.The basic economic and technical norms. Keywords：vertical shaft development; take area ways to prepare; the top-coal cavingmining; 目目 录录 一般部分一般部分 1 矿区概述及井田地质特征 .1 1.1 井田概况 .1 1.1.1 交通位置 .1 1.1.2 地形地势 .1 1.1.3 气象及地震 .2 1.1.4 矿区所在地的经济概况 .2 1.1.5 矿区能源 .3 1.2 地质特征 .3 1.2.1 地质构造 .3 1.2.2 煤层及煤质 .6 1.2.3 其它开采技术条件 .8 1.3 水文地质 .10 1.3.1 含水层及其水文地质特征 .10 1.3.2 井田内主要隔水层 .11 1.3.3 断层及陷落柱的导水性 .11 1.3.4 含水层的补给、迳流、排泄条件 .11 1.3.5 邻近矿井的水文地质特征 .12 1.3.6 井田充水因素 .12 1.3.7 矿井涌水量 .13 1.4 其它有益矿产 .14 1.5 勘探程度、资源及开采条件评价 .15 2 井田境界和储量 .16 2.1 井田境界 .16 2.1.1 井田范围 .16 2.1.2 井田尺寸 .16 2.2 矿井工业储量 .16 2.2.1 井田勘探情况 .16 2.2.2 矿井储量块段划分 .16 2.2.3 矿井工业储量 .17 2.2.4 工业储量计算 .17 2.3 矿井可采储量 .19 2.3.1 安全煤柱留设原则 .19 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 .19 2.3.3 矿井可采储量 .21 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .23 3.1 矿井工作制度 .23 3.2 矿井设计生产能力 .23 3.3 矿井服务年限 .24 4 井田开拓 .25 4.1 井田开拓的基本问题 .25 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置、坐标 .25 4.1.2 工业广场的位置、形状和面积的确定 .28 4.1.3 开采水平的确定 .28 4.1.4 主要开拓巷道 .28 4.1.5 开拓方案比较 .30 4.2 矿井基本巷道 .36 4.2.1 井筒 .36 4.2.2 井底车场 .36 4.2.3 主要开拓巷道 .39 4.2.4 巷道支护 .40 5 准备方式带区巷道布置 .52 5.1 煤层的地质特征 .52 5.1.1 带区位置及范围 .52 5.1.2 带区煤层特征 .52 5.1.3 顶底板情况 .52 5.1.4 水文地质 .52 5.1.5 其它地质因素 .52 5.1.6 地表情况 .52 5.2 带区巷道布置及生产系统 .52 5.2.1 带区巷道布置 .52 5.2.2 带区工作面布置及接替 .52 5.2.3 带区生产系统 .53 5.2.4 带区巷道掘进方法 .53 5.2.5 带区生产能力及采出率 .54 5.3 带区车场及主要硐室 .55 5.3.1 带区车场 .56 5.3.2 带区主要硐室 .56 6 采煤方法 .57 6.1 采煤工艺方式 .57 6.1.1 采煤方法 .57 6.1.2 工作面各项参数 .57 6.1.3 采煤工艺 .57 6.1.4 工作面设备选型与配置 .60 6.1.5 工作面顶板管理及支架选型 .60 6.1.6 工作面端头支护及超前支护方式 .64 6.1.7 工作面劳动组织和主要技术经济指标 .65 6.2 回采巷道布置 .68 6.2.1 回采巷道布置方式 .69 6.2.2 回采巷道断面及支护方式 .69 7 井下运输 .70 7.1 概述 .70 7.1.1 运煤系统 .70 7.1.2 运料系统 .70 7.1.3 排矸系统 .70 7.1.4 行人系统 .70 7.2 带区运输设备选型 .70 7.2.1 工作面运煤设备的选型 .71 7.2.2 运输设备的能力验算 .71 7.2.3 带区辅助运输方式 .72 7.3 大巷运输设备选型 .74 7.3.1 设备选型 .74 7.3.2 运输能力验算 .75 8 矿井提升 .76 8.1 概述 .76 8.2 主副井提升 .76 8.2.1 主井提升设备选型 .76 8.2.2 副井设备选型 .79 9 矿井通风及安全技术 .81 9.1 概述 .81 9.1.1 矿井概况 .81 9.1.2 煤层赋存条件 .81 9.1.3 矿井开拓开采技术条件 .81 9.2 矿井通风系统的确定 .81 9.2.1 矿井通风方式的确定 .81 9.2.2 确定矿井主扇的工作方法 .83 9.2.3 工作面通风方式的确定 .84 9.2.4 矿井达产后，确定矿井通风容易时期和困难时期的开采位置 .85 9.2.5 确定矿井通风容易时期和困难时期的矿井用风地点 .86 9.2.6 矿井通风容易和困难时期的通风网路图及立体图 .86 9.3 矿井风量的计算与分配 .87 9.3.1 采煤工作面所需风量的计算 .88 9.3.2 掘进工作面所需风量的计算 .89 9.3.3 峒室所需风量的计算 .90 9.3.4 其它巷道所需风量的计算 .90 9.3.5 矿井总风量的计算 .90 9.3.6 矿井总风量的分配 .91 9.4 矿井通风总阻力的计算 .91 9.4.1 绘制通风系统图 .91 9.4.2 确定矿井最大通风阻力路线 .91 9.4.3 矿井最大通风阻力路线上各段通风阻力计算 .92 9.4.4 全矿通风总阻力 .93 9.4.5 矿井等积孔的计算 .93 9.5 矿井通风设备的选择 .93 9.5.1 矿井自然风压的计算 .93 9.5.2 主扇静风压计算 .94 9.5.3 计算通过通风机的风量 .94 9.5.4 计算通风机的风阻 .94 9.5.5 通风机实际工况点的确定 .95 9.5.6 电动机选型 .95 9.6 防止特殊灾害的安全措施 .97 9.6.1 预防瓦斯灾害的一般性措施 .97 9.6.2 预防井下火灾的措施 .97 9.6.3 预防井下水灾的措施 .97 10 设计矿井基本技术经济指标 .99 参考文献 .100 专题部分专题部分 1 问题的提出 .102 2.1 锚杆支护理论.103 2.1.1 现有锚杆支护理论 .103 2.1.2 锚杆支护新理论 .104 2.2 锚杆支护设计方法.106 2.2.1 动态信息设计法简介 .106 2.2.2 试验点调查和地质力学评估 .106 2.2.3 初始设计 .107 2.2.4 井下监测 .107 2.2.5 信息反馈和修正初始设计 .108 2.3 锚杆支护监测技术.108 2.3.1 巷道表面位移 .108 2.3.2 顶板离层 .108 2.3.3 锚杆(索)受力 .109 2.4 特种锚杆与锚索支护技术.109 2.4.1 特种锚杆 .109 2.4.2 小孔径树脂锚索 .110 3 煤巷锚杆支护技术的应用 .111 3.1 煤巷锚杆支护技术在徐庄煤矿的应用.111 3.1.1 巷道支护设计与施工组织 .112 3.1.2 锚杆支护围岩监测系统 .114 3.1.3 经济效益与社会效益 .115 3.2 煤巷锚杆支护技术在石台矿的应用 .116 3.2.1 断面及支护方式的选择 .116 3.2.2 支护参数的确定 .116 3.2.3 施工方法及技术保障措施 .118 3.2.4 经济效益分析 .119 4 结论 .120 参考文献 .122 翻译部分翻译部分 英文原文 .125 中文译文 .136 致 谢 .144 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 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置 屯留煤矿位于山西省屯留、襄垣县境内，矿区对外交通有太（原）焦 （作）铁路、邯（郸）长（治）铁路和太（原）洛（阳）公路。太焦铁路 经矿区东部由北向南通过，太焦铁路的夏店站距潞矿集团约 7km，距五阳 站 16km。以夏店站为起点距太原市约 230km，距焦作市约 204km，距邯郸 市约 216km。本矿选煤厂装车站距邯长铁路长治北站约 29km。 屯留煤矿井在潞矿集团西南 23km 处的后庄村北，距长治市约 35km， 距常村矿约 11km。屯留县城在井田东南部 6km 处，有公路通往太原、临汾、 长治等市。交通比较方便。 矿井交通位置见图 1-1。 图 1-1 矿井交通位置图 1.1.2 地形地势 屯留井田位于太行山中段西侧，长治盆地西部。井田内广为第四系黄 土覆盖。北部西部边缘为高原丘陵地带，冲沟发育，地形复杂，仅沟底有 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页 零星基岩出露。中部绛河由西向东流入漳泽水库，形成河谷阶地。南部及 工业场地附近地形较平缓，总体上地势为西北高，东南低，井田内最高点 在北部的老干庄东南的白云山（1113.1m） ，最低点在屯留县南侧 1km 的 绛河河滩处（906.3m） ，工业场地和东风井场地地面标高在 950m970m 之间。 矿区主要河流为浊漳河（由南向北） 、西漳河（由西向东）汇合于五阳 村；井田范围内主要河流为绛河，为海河水系浊漳河的支流。由西向东穿 越井田，注入漳泽水库，其流量为 0.37m3/s5.06m3/s。井田西北余吾镇北 侧有一条交川河，流量为 0.02m3/s0.17m3/s，属季节性小河。另外，在工 业场地东北部有“七一”水库，库容量为 l.07Mm3，工业场地西北有贾庄水 库。 1.1.3 气象及地震 本区属典型大陆性气候，干燥多风，四季分明，年平均气温 8.9，日 最高气温 37.4，最低气温-29.1。年平均降水量为 583.3mm，最大 917.0mm，最小 414.0mm，雨季集中在 7、8、9 三个月，日最大降水量 109.7mm。 年平均蒸发量为 1755.3mm（高于降水量 2.01 倍） ；最高为 1996.3mm，最低为 1502.1mm。 年主导风向为西北风，夏季风向为东南风，最大风速为 17m/s，最大风 压为 350Pa。 冰冻期为每年 10 月末到翌年 4 月，最大冻土深度为 0.75m。 根据 1990 年国家地震局对屯留、襄垣县地区地震基本烈度的划分意见， 本区地震基本烈度为 6 度。 1.1.4 矿区所在地的经济概况 潞矿集团为我国煤炭工业的重要企业，地处山西省长治市。长治市位 于山西省东南部，是连接晋、冀、豫三省的重要通道。全市总面积 13896 平方公里，其中市区面积 334 平方公里。平均海拔 1000m，最高处 2453m。现长治市辖十三县、区（长治、潞城、屯留，长子、壶关、平顺、 黎城、武乡、襄垣、沁县、沁源县、城区、郊区） ，人口 312 万人，其中市 区人口 61 万人。 长治农业生产条件优越，全市耕地面积 456 万亩，其中水地面积 100.2 万亩；全市宜林面积 735 万亩，实有林地 585 万亩；宜牧面积 480 万亩， 已开发草场 271 万亩。长治地下矿藏资源丰富，现已探明有开采价值的矿 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 藏有煤、铁、锰、铝、硫磺、石灰石、石膏、石英、大理石等 40 多种，其 中预测煤炭埋藏量为 906 亿吨，已探明储量 346 亿吨。长治工业基础较好， 是山西能源重化工基础的重要组成部分和轻工业基地。主要工业门类有： 煤炭、电力、治金、机械、化工、医药、建材等；主要工业产品有：原煤、 电力、钢材、焦炭、水泥、轴承、洗衣机、锻压设备、中药制剂、生化药 品、防爆电器、健身器械、锯条、化肥、铁合金、生铁等。 2001 年，长治市国内生产总值达到 185 亿元，其中第一产业总产值 28 亿元；第二产业总产值 101 亿元；第三产业总产值 58 亿元。财政总收入 17.91 亿元，农民人均纯收入 2427 元，城镇居民可支配收入 5244 元。 1.1.5 矿区能源 1）水源 矿井工业用水采用井下排水处理后复用。生活用水原准备取自常村矿 井水源地的奥陶系灰岩水，用约 10.5km 的长距离输水管送到矿井工业场地。 由于生活饮用水水源过远，目前，潞矿集团正在矿井工业场地与矿井 东风井场地之间进行水源勘探，积极查明第四系底砾层及中奥陶系 O2f、O2s等地层的水文情况，如其水量、水质能满足饮用水要求和标准，则 优先利用其作为矿井饮用水源。 2）电源 长治地区有华北电网主力电厂漳泽电厂一处，处于漳泽水库大坝 东约 2.5km，现装机已达 1000MW。长治北有 220kV 变电站一座，容量 290MVA，电压为 220/110/35kV，目前以 220kV 线路与霍县电厂 （400MW） 、漳泽电厂并网，该变电站为电力系统的枢纽变电站。 矿区现有电源三处：西白兔电厂，规模（36+12）MW；长治电厂装 机 23MW；五阳矿坑口热电厂装机 225MW。常村矿设有 110kV 变电站， 是矿区的一座中心变电所，电源两回引自位于常村矿井东南约 3km 的辛安 开闭所，两回引自五阳电厂，装置 3 台 31.5MVA 变压器，电压为 110/35/6kV。本矿井电源条件可靠。 1.2 地质特征 1.2.1 地质构造 1）区域地质构造 潞安矿区位于沁水煤田东部中段，处于华北断块区吕梁太行断块沁水 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 块坳东部次级构造单元的沾尚武乡阳城北北东向褶曲带中段，晋获断裂 带西侧。矿区主体部分为新生代叠加的长治新裂陷，屯留井田位于新裂陷 西北部。 2）地层 井田内及其外围广为第四系黄土覆盖，仅北部及西部沟谷中有二叠系 上统上石盒子组，石千峰组及三叠系下统刘家沟地层出露。井田内地层从 新至老有第四系（Q） 、三叠系下统刘家沟组（T1L） 、二叠系上统石千峰组 （P2sh） 、二叠系上统上石盒子组（P2s） 、二叠系下统下石盒子组（P1x） 、二 叠系下统山西组（P1S） 、石炭系上统太原组（C3t） 、石炭系中统本溪组 （C2b） 、奥陶系中统峰峰组（Q2f） 。其特征见表 1-1。 表 1-1 井田地层特征表 地层 系 统组 地层厚度 最小最大 平均 简 要 特 征 第 四 系 0139.48 44.53 为黄褐色含砂亚粘土夹粉砂、细砂、中砂及粗砂和砾 石组成，顶部为耕植土。 三 叠 系 下 统 刘家沟组53.38浅棕色细砂岩、粉砂岩夹紫红色泥岩 石千峰组192 上部为紫红色泥岩，夹灰色结核灰岩；中、下部为黄 绿、砖红色中及粗粒砂岩 上 统 上石盒子组 523.5470 503.17 上部为灰绿灰白砂岩与泥岩互层；中部为泥岩、粉 砂岩和细、中粗砂岩；下部为灰色粘土泥岩与砂岩互 层 下石盒子组 4579.6 63.57 顶部为铝质泥岩，含锰、铁质；中部为中粒砂岩夹细 粒砂岩，中、下部为细砂岩与泥岩互层，偶见薄煤层； 底部为中粒砂岩，含菱铁质结核 二 叠 系 下 统 山西组 43.4064.1 51.15 为上部主要含煤地层，本组上部及中部为粉砂岩、中 粒砂岩及砂质泥岩;中下部为 3#煤层;下部为砂质泥岩 及粉砂岩 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 上 统 太原组 91.4123.5 103.59 为下部含煤地层，岩性为泥岩、粉砂岩、砂岩、石灰 岩及煤层。9、12、15-2、15-3 号煤层位于本组的下 部 石 炭 系 中 统 本溪组 2.5033.6 12.70 上部为泥岩、粉砂岩互层，中、下部为粘土泥岩及砖 灰色铝质泥岩，底部局部发育有透镜状铁矿层 奥 陶 系 中 统 峰峰组 195205.9 198.80 为含煤地层之基底，上部为灰深灰色石灰岩、白云 质灰岩、中部为灰色石灰岩，下部为灰色、深灰色泥 质灰岩 3）井田地质构造 矿区主构造线近南北，以褶曲为主，向斜紧密，背斜开阔，断裂较少， 地层走向近南北，倾向西且略有起伏；倾角 315o。 井田内揭露的断层共 33 条，其中正断层 10 条，逆断层 23 条。落差大 于 30m 的断层有 9 条（包括井田南、北边界断层） ，3010m 的断层有 20 条，落差小于 10mm 的有 4 条。主要断层特征详见表 l-2。 表 1-2 断层特征表 产状控制点数及品级查明程度 序 号 名称 性 质倾向 倾角 （度） 最大落差 （m） 延展长度 （km） ABC 1 文王 正断层 正 SSE7527010.2 2 个钻孔，其它为地表 断点 查明 2F58正 SSE70200.60地表断点 基本 查明 3F62正 NNW70251.00地表断点 基本 查明 4F59正 NNW70253.10地表断点 基本 查明 5F11正 NNW70160.5822查明 6F24正 NNW70364.1231 基本 查明 7 东贾 正断层 正 NNW70754.305 基本 查明 8F25正 NNW70451.9021查明 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 9F27正 SSW70553.1521 基本 查明 10 西魏 正断层