潞安王庄矿3.0Mt_a新井设计

摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为王庄矿 3.0 Mt/a 新井设计，共包括 10章,分别为：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。王庄煤矿位于山西省长治市北面，交通便利。井田走向（南北）长约 12.76 km，倾向（东西）长约 4.10 km，井田总面积为 46.767 km2。主采煤层为 3号煤，平均倾角为 3，煤层平均总厚为 6.65m。矿井涌水量为 3.1 m3/min，属涌水量小型。矿井瓦斯相对涌出量为 2.22 m3/t，为低瓦斯矿井。井田地质条件较为简单。井田工业储量为319.9 Mt，矿井可采储量235.9 Mt。矿井设计生产能力为3.0 Mt/a，服务年限为60.5a。根据井田地质条件，将主采煤层划分为一个开采水平，水平标高为+690 m，同时提出四个技术上可行开拓方案，通过技术经济比较，最终确定最优方案为：两斜井一立井单水平开拓，按带区和盘区布置，以带区式准备为主，盘区式准备为辅。在井田的大部分范围内，都按带区式准备，只是在井田内两条断层和井田南部边界断层附近按盘区式准备。设计首采区采用带区准备方式，工作面长度230m，采用放顶煤采煤法，全部跨落法处理采空区。矿井年工作日为330d，工作制度采用“四六”制作业，三班生产，一班检修，生产班每班2个循环，日进6个循环，循环进尺0.8 m，矿井日产量9036t。主运输采用带式输送机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车运输。矿井前期采用中央并列式通风，后期采用两翼对角式通风。通风容易时期矿井总需风量为6300m3/min，矿井通风总阻力为1488Pa，风阻为0.135Ns2/m8，等积孔为3.22m2。矿井通风困难时期矿井总风量为7726m3/min，矿井通风总阻力为2489 Pa，风阻为0.15Ns2/m8，等积孔为3.05m2。矿井通风容易。 专题部分题目是浅析巷道掘进的现状与发展 。翻译部分题目为巷道宽度对围岩稳定性的影响规律 ，英文题目为：Influence laws of roadway width on stability of surrounding rock关键词：斜-立井开拓；单水平；带-盘区准备；倾斜长壁综放；高产高效；ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part.The general part is a new design of 3.0 Mt/a for Wangzhuang mine. it 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 engineering of coalfield; 5.The layout of panelen; 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.Wangzhuang mine lines in north of Changzhi in ShanXi province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 12.76 km ,the width is about 4.10 km，well farmland total area is 46.767 km2.The three is the main coal seam, and its dip angle is 3 degree. The thickness of the mine is about 6.65m in all. The folw of the mine is 3.1m3/min,The normal flow of the mine is lower. The mineral well gas gushes the deal lower, for low gas mineral well.The geological condition of the mine is relatively simple.The proved reserves of the minefield are 319.9 million tons. The recoverable reserves are 235.9 million tons. The designed productive capacity is 3 million tons percent year, and the service life of the mine is 60.5 years.According to the geological conditions, the Lord will run into a building,level evevation for +690m.Put forward four technically feasible development plan. Through the technical and economic comparison,determine plan is single level in an inclined well to expand.The design apply Belt area pereparation against the first band,the lengh of working face is 230m,use top coal caving to exploit it coal,fall to dispose worked out section.In the Wangzhuang mine,It produced 330d/a.and use four-six working system.Three classes production,One class examine and repair.The depth-web is 0.8m with six working cycles perday,daily production is 9036t.The belt conveyor is applied to transport coal and trackless transport is used in the auxiliary conveying.The mine adopts slope development with one mining level and exhaust ventilation, centralized juxtapose eariler and radial later.Easily ventialte need input air 6300m3/min,all resistance of ventilation is 1488 pa,windage is 0.135N.s2/m8,equivalent conductance is 3.22 m2,hardly ventilate need input air 7726m3/min,all resistance of ventilation is 2489 pa,windage is 0.15 N.s2/m8,equivalent conductance is 3.05 m2.The topic of special subject parts is Analyses the status and development of roadway excavationTranslation part of main contentses is Influence laws of roadway width on stability of surrounding rockKeywords：slope;single-level; sub-level caving mining; high production and high efficiency; roadway driving along next goaf for fully-mechanized caving face.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 .31.3煤层特征 .92 井田境界和储量 .152.1 井田境界 .152.2 矿井的工业储量 .152.3矿井可采储量 .173 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .213.1 矿井工作制度 .213.2 矿井设计生产能力及服务年限 .214 井田开拓 .244.1井田开拓的基本问题 .244.2矿井基本巷道 .335 准备方式 带区巷道布置 .455.1煤层地质特征 .455.2带区巷道布置及生产系统 .465.3带区车场及主要硐室 .496 采煤方法 .516.1采煤工艺方式 .516.2设备 .576.3顶板管理 .606.4劳动组织和工作面成本 .636.5回采巷道布置 .667 井下运输 .687.1概述 .687.2煤炭运输方式和设备选择 .687.3辅助运输方式和设备选择 .698 矿井提升 .738.1矿井提升概述 .738.2主副井提升 .739 矿井通风及安全 .789.1矿井通风系统选择 .789.2带区及全矿所需风量 .829.3矿井通风总阻力计算 .879.4选择矿井通风设备 .939.5防止特殊灾害的安全措施 .9610 设计矿井基本技术经济指标 .98参 考 文 献 .100专题部分浅析巷道掘进的现状与发展 .102引言 .1021 巷道掘进的现状 .1031.1以 6202运巷为例简单介绍王庄煤矿的掘进现状 .1031.2影响掘进速度的因素 .1101.3现有条件下实现快速掘进的途径 .1112 国内外先进的煤巷快速掘进技术 .1132.1国内外的先进掘进工艺概况 .1132.2连续采煤机快速掘进技术设备配套及施工工艺 .1142.3 掘锚一体化快速掘进技术设备配套及施工工艺 .1213 煤巷快速掘进技术的改进与发展 .1243.1悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配合的施工工艺 .1243.2连续采煤机与锚杆台车交叉换位掘进工艺 .1243.3掘锚一体化掘进工艺 .1243.4掘进技术的改进与发展 .125翻译部分中文译文巷道宽度对围岩稳定性的影响规律 .1271 生产地质条件 .1282 模型的建立 .1283 巷道宽度对围岩稳定性的影响 .1294 巷道临界宽度的确定方法 .1335 超临界宽度巷道围岩控制工程实践 .1336 结论 .135英文原文1 PRODUCTION AND GEOLOGICAL CONDITIONS .1402 ESTABLISHMENT OF MODEL .1403 INFLUENCE OF ROADWAY WIDTH FOR STABILITY OF SURROUNDING ROCK.1414 METHOD OF DETERMINING THE CRITICAL ROADWAY WIDTH .1455 ENGINEERING PRACTICE OF ROADWAY ROCK CONTROL OF SUPER CRITICAL WIDTH.1456 CONCLUSIONS .147致 谢 .151 一般部分 1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置王庄煤矿位于山西省长治市北郊区故县地区，距市中心 30 km，地理坐标为：东经11258251130321,北纬 361404 362435。王庄煤矿北距太原市 230 km，南距焦作市 220 km，东距邯郸市 183 km。地处潞安矿区的东南部，跨长治市郊区和屯留县两个行政区。208国道由北向南穿越矿区，东距王庄矿约 6 km，309 国道横贯矿区。王庄矿铁路专用线至长治北站 14 km，与太（原）焦（作）及长（治）邯（郸）铁路通往全国各地，地面交通方便。交通位置图如图 1-1所示。图 1-1 矿井交通位置泽 漳水库县留屯 潞 城市故 县 村王 庄 煤 矿 潞 城 市平 顺 县马 场 镇 长 治 北 站邯 长 高 速候 堡 镇 西 白 兔 乡漳 村 矿 小 河小 河 207309309208浊 漳 南 源公 路 高 速 公 路王 庄 专 线 黄 碾 镇 史 迥 乡上 村 镇 邯 长铁路临 漳 安 阳西 旺马 庄葛 家 庄吴 家 庄南 村中 村 王 交庄 通煤 位矿 置 图 1.1.2 气候条件及地震井田地处黄土高原，区域气候属暖温带半干旱大陆性气候区，年温差和日温差变化较大，夏季午间较热，晚间较凉。年日照时间长，全年日照时数为 2598.6小时。蒸发量为降雨量的倍多。蒸发量：据屯留县气象站 1967年1987 年统计，年最高蒸发量 1978年为 1996.3mm，年最低蒸发量 1985年为 14938mm，20 年平均蒸发量为 1731.84mm。降雨量：年最高降水量 1971年为 917.00mm，年最低降水量 1986年为 311.8mm，年平均降雨量为 558.8mm，全年降水量的 62.5%集中在夏季（6-8 月份） ，秋季降水量占21.2%，春季降水量占 13.5%，冬季季降水量占 2.8%左右。全年雷雨最多日数 1985年为 44天。日最大降水量 1972年 7月 7日达 109.7mm。历年平均相对湿度为 65%。气温：年平均最低气温 7.8，年平均最高气温为 9.7。日最高温度 1972年 7月 5日为 37.4，日最低温度 1972年 1月 27日为29.1。风向及风速：夏季多为东南风，冬季为西北风。年平均风速 2.48m秒。最大风速为 14一 16ms。冰冻期：是每年 10月至次年的 4月，最大冻土深度 1977年 2月为 75cm。晋东南地区除 1890年武乡县曾发生过 5.5级（裂度 7度）地震外，尚未发生过 4级以上地震。而 4级以下的小震比较频繁。由于临近地区发生的大地震波及本区，同样具有破坏性。据 1977年山西省地震基本烈度区划图 ，长治市地震基本烈度为 7度区，屯留县为 6度。1.1.3 地形地貌及水系潞安矿区位于太行山脉中段之西坡，太行山脉大致呈南北方向伸展，其最高点的标高达+1500 m 以上，从大地构造而言，太行山脉中段为一大背斜构造，山之东侧陡峻，西侧平缓，山西高原即为西侧之平缓地带，地形标高渐次降至+1000 到+900 m，地貌上限制煤田的另一因素为文王山，文王山系太行山脉的分支，大致呈东西方向伸展，文王山将潞安矿区分割成南北两部。文王山为一背斜构造，山顶最大标高不超过+1100 m，主要由奥陶纪石灰岩构成，山之南北两侧因有正断层构造的存在而下降约 400 m，地面标高渐次降至 9751000 m。文王山两侧地区大部分为黄土所覆盖，厚达百余米。在王庄井田内南岭村附近地区地形起伏甚大，高低悬殊有达 100 m者。在王庄村附近地区及井田中南部地形稍为平缓。井田内河流较少，水系为浊漳河支流，区内没有较大的河流，仅有少量的干沟发育，只有雨季才有流水。王庄矿地处上党盆地西北部，属高原内部断陷堆积盆地。盆地北部黄土冲沟发育，局部有基岩出露，南部为山前斜坡地带，区内地势起伏不平，均被较厚的第四系黄土所覆盖，井田北部较高，南部较低，最大标高 1025 m，最小标高 890 m，最大标高相对高差为 135 m左右。 王庄井田河流较少，在井田中部有一条故县小河和一条积石小河，流经井田塌陷区，属季节性河流，只有雨季才有流水。绛河流经王庄井田南部，在王庄扩区，除绛河以外，仅有少量干沟发育。绛河于崔邵村附近进入王庄矿区，自西向东流入王庄井田东南部的漳泽水库，该水库的库容约 1.995109 m3，现蓄水量为 1.4109 m3。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造潞安矿区处于武阳凹褶带中段，晋获断裂西侧。晋获断裂对矿区构造格局的形成和发展具有重要的控制作用。矿区主体构造线方向与晋获断裂带一致，总体为向西倾斜的北北东向或近南北向的宽缓褶区，伴以北东东向的次级压扭性断褶构造和北东向的短轴褶曲。王庄井田位于潞安矿区的中部东缘，处于文王山南断层与刘家畛断层之间。地层的整体走向为北北西向，倾角一般在 26，最大倾角达 10。井田内地质构造主要表现为褶曲和断层。1) 褶曲王庄井田内的褶曲比较发育，褶曲发育规模较大的共有 19条，其发育的区域、规模、轴向、两翼倾角、对称性、延伸长度等都各有特征。详细见汇总表 1-1。 表 1-1 王庄井田褶曲发育特征汇总表序 号 褶 曲 名 称 轴 向 两 翼 倾 角倾 向 井 田 内 延 伸长 度 （ m）对 称 性1 落 土 沟 背 斜 北 东 东 2-3 向 西 1500对 称2 南 村 向 斜 北 西 西 26 向 西 1000不 对 称3 南 村 背 斜 北 东 东 38 向 西 2000不 对 称4 石 室 背 斜 北 东 东 25 向 西 2000不 对 称5 寺 底 向 斜 北 北 东 48 向 南 1200不 对 称6 寺 底 -东 古 向 斜 北 西 西 28 向 西 3200对 称7 寺 底 、 东 古 背斜北 西 西 28 向 西 3200对 称8 崔 蒙 向 斜 北 西 西 26 向 西 3150不 对 称9 新 安 庄 背 斜 北 东 东 26 向 西 4000不 对 称10 积 石 向 斜 北 西 西 38 向 西 2850对 称11 积 石 背 斜 北 东 东 38 向 西 4250不 对 称12 岭 上 向 斜 北 东 东 38 向 西 4000对 称13 岭 上 南 背 斜 北 东 东 26 向 西 6000对 称14 呈 寺 向 斜 北 北 西 710 向 东 3200不 对 称15 呈 寺 背 斜 北 北 西 710 向 西 6400不 对 称16 中 华 向 斜 北 北 西 59 向 西 6400不 对 称17 中 华 背 斜 北 北 西 513 向 东 6750不 对 称18 崔 邵 向 斜 北 北 西 56 北 西 6000对 称19 崔 邵 背 斜 北 北 西 67 北 西 3300对 称大多数褶曲的两翼地层倾角较平缓，发育的规模也不尽相同，有的褶曲延伸长，有的延伸短，背斜与向斜、断层往往伴生发育，即一个区域发育有背斜，它的左右区域， 就伴有向斜和断层发育；在井田的部分区段，发育有穹窿和构造盆地。另外，小型规模的向、背斜在井田内比较发育，它们的延伸长度一般小于 500 m。2) 断层井田内已揭露大小断层全为正断层，且断层面的倾角均较大，大多在 6675之间，其中落差大于 10 m的断层有王庄断层、故县断层、刘家畛断层 3条断层，这些断层在井田内均延伸较长，而且在井田内呈一定间隔分布，对井田的中小型断裂起着主导作用，现将其特征及揭露地点分述如下：王庄断层：位于井田的中北部，断层的走向整体上是 NWW向，但实际上断层的走向发生波浪状变化，断层的落差东部大，西部相对小，东部落差 H=2032 m，西部落差 H=810 m，断层面倾角为 7080至井田中部逐步尖灭。故县断层：位于井田的中部，断层的走向变化较大，在 N7095W间变化，倾角 7080，断层的倾向随走向由 NNE变为 NNW，断层的落差 H=1038m，断层由井田的中部向西延伸至常村井田内。断层向井田中东外延伸呈逐渐尖灭迹象。刘家畛断层：位于井田的南部，贯穿井田的东西边界，断层是在精查勘探阶段查明的，断层的走向 58，倾向 148，断层的落差 H=50 m，倾角 75。王庄井田断层特征如表 1-2。表 1-2 王庄井田大断层发育特征汇总表参数断层性质 走向 倾向 落差(m) 位置井田内延伸长度(m) 倾角王庄断层 正NWW106 NNE2032 井田中北部 1900 5580故县断层 正85110NNENNW1038 井田中部 1600 5086刘家珍 正 58 148 3050井田南部 4700 50 883) 冲刷带井田内的同沉积河流的冲刷现象（冲刷带）在井田内局部较发育，在目前开采的3号煤层中，发现有对 3号煤层底板的冲刷，造成煤层底板的局部缺失（或底板凹凸不平）；有在泥岩的堆积过程中，对泥岩的冲刷，造成目前煤层内的包裹体和夹矸变厚（有的厚达 1 m）的地质现象；主要表现为 3号煤层顶板沉积后河流的冲刷，这种冲刷带的规模大小不一，有的冲刷带宽约几十公分，有的则达几十米，冲刷深度有的为几十公分，最深达 2.5 m左右，冲刷带的岩性大多为砂岩，泥岩也出现过，但不多见。 4) 陷落柱井田内没有发现陷落柱。岩浆岩本井田没有岩浆岩侵入现象。1.2.2 地层王庄井田广为第四系地层所覆盖，仅在井田的西北部有少量的基岩出露。地层由老到新叙述如下：1、中奥陶统（）仅揭露 0.70331m，均为海相沉积，从下到上有：上马家沟组（S）：在钻探时仅揭露最上一段部分地层（第三段S3） ，为巨厚层状石灰岩和薄层泥灰岩，总厚度不详。中奥陶统峰峰组（f）:以石膏层底板与上马家沟组分界，为含煤地层之基底。此组按其岩性可分上、下两段：上段（f）和下段（f1） 。在扩大区钻孔揭露最大厚度为 203.84m。下段（f1）：厚度 70.8145.98m，主要岩性为厚层状灰岩，泥灰岩，夹灰灰白石膏层，石膏层中又夹有薄层灰岩。厚层状灰岩中含白云质和方解石脉条带；泥灰岩一般较松软性脆。以厚层状泥灰岩顶板与峰峰组上段分界。在王庄扩大区岩性主要由白云岩、白云质灰岩、石灰岩及白云质泥灰岩组成，含有大量薄层纤维状石膏。平均厚度大于 73.04m。岩溶在扩大区中部有发育。上段（f）：可分上、下两部分，厚度 118.19136.87m，主要为灰灰黑色巨厚层状石灰岩，致密坚硬。下部岩性主要由石灰岩，含白云质灰岩、泥灰岩和含泥灰岩组成，含方解石脉，裂隙、在扩大区平均厚度为 52.00m，岩溶在此层段较为发育。上部：平均厚度为 75.55m，岩性主要为石灰岩、泥灰岩、泥质灰岩，含较多的黄铁矿结核，底多见角砾状灰岩。岩溶稍有发育。2、中石炭统本溪组（b）平行不整合于