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1、编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）全套图纸，加153893706题目： 城郊煤矿1.2Mt/a新井设计 姓名： 学号： 01080057 班级： 采矿工程2008-2班 二一二年六月中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 01080057 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 城郊煤矿1.2Mt/a新井设计 专 题： 留小煤柱沿空掘巷技术及可行性分析 指导教师： 职 称： 教授 2012年6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程2008级 学生姓名 任务下达日期：2012年3月12日毕业设计日期：2012年3月12日 至
2、 2012年6月15日毕业设计题目： 城郊煤矿1.2Mt/a新井设计毕业设计专题题目： 留小煤柱沿空掘巷技术及可行性分析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；
3、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论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 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。一般部分为永煤集团城郊煤矿120万t/a新井设计。全篇共分为十个部分：矿井概况及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度、设计生产能力、井田开拓、矿井基本巷道、采煤方法、采区巷道布置、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和
4、矿井主要经济技术指标。城郊矿位于河南省永城市境内。井田南北走向平均长3.34km，东西平均宽5.09km，面积约19.67km2。 井田内可采煤层为二2、三2煤，其赋存稳定，厚度平均为2.98 m和2.95 m，倾角平均8，为缓倾斜煤层。井田内工业储量为1.517亿t，可采储量为0.9636亿t。矿井平均涌水量为180250 m3/d，井田中各煤层沼气含量一般小于0.5cm3/g，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层；地温2930。城郊煤矿年设计生产能力为120万t/a，服务年限为57.36年。采用立井开拓，单水平布置。工作制度为“四六”制。第一水平标高为850m。矿
5、井采用倾斜长壁综合机械化采煤法，一次采全高。矿井布置一个综采工作面，面长220m。煤炭通过胶带输送机运输。矿井通风方式为中央并列式。专题部分：专题题目为“留小煤柱沿空掘巷技术及其可行性分析”。主要分析了沿空掘巷留小煤柱的现状，作用，存在问题及解决办法，并从受力等方面对其进行了分析。翻译部分：翻译了一篇岩石力学与采矿科技国外杂志上的论文，题目为“用有限差分方法预测由水平和倾斜煤层开采引起的沉陷问题” 。关键词：立井；带区；电机车；中央并列式ABSTRACTThis design contains three parts: the general，the special subject and t
6、he translation.The general part is a new design of Chengjiao Mine in Yongcheng coal & electricity combine. The whole article is divided into ten parts: the outline of the mine, the mine field geology, the boundary and reserves, the designed productive capacity, the service life and working area, the
7、 coal transportation, the mine lifting, the ventilation and safety, and the main economical and technological index of the mine.The Chengjiao Mine field lies in Yongcheng in Henan province. The boundary of the mine field runs 5.09km from north to south and 3.34km from west to east on average. The to
8、tal plane area of the mine is about 19.67km2. There is only one exploring layer-number two. Its average thickness of the seam is 2.98m and its stable and flatly inclined. Its dip angle is 8 degree on average. The industry reserves of the mine field are 151.7 million tons and the useable reserves are
9、 96.36 million tons. The average inflow rate in Chengjiao mine is 180250 m3/h. It is a lower gassy mine. The coal dust doesnt have explosion hazard as well as the self-combustion tendency. The productive capacity of Chengjiao Mine is 1.2 million tons per year，and the service life is 57.36years. The
10、work system is 4-shift with a 6-hour workday. Therere two working levels in the mine. The first development level is located at the -850m. The comprehensive mechanized longwall caving method along the dip is used in Chengjiao Mine.There is only one working face in the mine. It is comprehensive mecha
11、nized coal face. The length of the face is 220m, and the designed productive capacity of the face is 1.2 million tons per year. Coal is transported by belt conveyer and the diagonal ventilation system is used in Chengjiao.The title of special subject is “Feasibility analysis on roadways driving alon
12、g next gob with narrow pillar”. It mainly talks about current situation, effect, issue and solution in roadways driving along next gob with narrow pillar, and analyse it from stress meanwhile. The translation part is an article from international journal of Rock Mechanics and Mining Science, titled
13、“FDM predictive methodology for subsidence due to flat and inclined coal seam mining”.Keywords：shaft ; strip district; trackless transport; centralized juxtapose ventilation目 录一般部分摘 要7ABSTRACT8目 录11矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1矿区地理位置与交通11.1.2地形地貌11.1.3主要河流11.2 井田地质特征21.2.1井田地质构造21.2.2煤层特征21.2.3煤质21.2.4水
14、文地质特征21.2.5其它开采地质条件42 井田境界与储量52.1井田境界52.2矿井工业储量计算52.2.1储量计算依据52.2.2矿井工业储量52.3矿井可采储量62.3.1安全煤柱留设原则62.3.2矿井永久保护煤柱损失量62.3.3矿井可采储量83 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限93.1矿井工作制度93.2矿井设计生产能力及服务年限93.2.1矿井设计生产能力及服务年限确定依据93.2.2矿设计生产能力93.2.3矿井服务年限93.2.4井型校核104 井田开拓114.1井田开拓的基本问题114.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标114.1.2工业场地的位置124.1.3开采水
15、平的确定124.1.4运输大巷和井底车场的布置134.1.5矿井开拓延伸方案及阶段划分134.1.6方案比较134.2 矿井基本巷道174.2.1井筒174.2.2井底车场及硐室214.2.3主要开拓巷道225带区巷道布置265.1煤层地质特征265.1.1带区位置及范围265.1.2采区煤层特征265.1.3地质构造265.1.4顶底板特性265.1.5水文地质265.1.6地表情况275.2带区巷道布置及生产系统275.2.1带区准备方式的确定275.2.2生产系统275.2.3带区内巷道掘进285.2.4带区生产能力及采出率285.3带区车场及主要硐室305.3.1带区下部车场设计305
16、.3.2带区主要硐室306 采煤方法316.1带区工艺方式316.1.1带区煤层特征及地质条件316.1.2确定采煤工艺方式316.1.3回采工作面参数316.1.4回采工艺及工作面设备选型326.2工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型336.2.1设备选型原则和装备标准336.2.2工作面设备选型336.2.3采煤工作面支护方式386.2.4、顶板管理396.2.5、移架方式396.2.6、推移刮板输送机396.2.7、端头支护及超前支护方式396.2.8、端头支架支护及要求396.2.9、超前支护406.2.10、各工艺过程注意事项406.2.11、回采工作面正规循环作业426.3回采巷道
17、布置436.3.1回采巷道布置方式436.3.2回采巷道参数437 井下运输487.1概述487.1.1井下运输设计的原始条件与数据487.1.2运输距离和货载量487.1.3井下运输系统487.2带区运输设备选型497.2.1设备选型原则497.2.2带区运输设备的选型及能力验算497.3大巷运输设备选型517.3.1运煤设备517.3.2辅助运输设备选择528 矿井提升548.1矿井提升概述548.2主副井提升548.2.1主井提升548.2.2副井提升569 矿井通风及安全599.1矿井通风系统选择599.1.1矿井概况599.1.2矿井通风系统的基本要求599.1.3矿井通风方式的确定
18、599.1.4主要通风机工作方式选择609.1.5带区通风系统的要求619.1.6工作面通风方式的选择629.1.7回采工作面进回风巷道的布置629.1.8通风构筑物639.2矿井风量计算639.2.1采煤工作面实际需要风量639.2.2掘进工作面需风量659.2.3硐室需风量679.2.4其它巷道所需风量679.2.5矿井总风量计算679.3矿井风量分配689.3.1配风的原则和方法689.3.2配风的依据689.3.3风量分配699.4矿井通风总阻力计算699.4.1矿井通风总阻力计算原则709.4.2确定矿井通风容易和困难时期709.4.3矿井最大阻力路线709.4.4矿井通风阻力计算7
19、09.4.5矿井通风总阻力739.4.6矿井总风阻和总等积孔749.5矿井通风设备选型749.5.1矿井通风设备的要求749.5.2主要通风机的选择759.5.3电动机选型789.6防止特殊灾害的安全措施789.6.1瓦斯管理措施789.6.2煤尘的防治789.6.3预防井下火灾的措施799.6.4防水措施7910 设计矿井基本技术经济指标80参 考 文 献81留小煤柱沿空掘巷技术及可行性分析82摘要821 前言822 沿空掘巷时留小煤柱的作用823 小煤柱宽度的选择833.1 沿空掘巷的合理煤柱留设833.2 合理设计窄煤柱宽度原则833.3 煤柱尺寸843.4 留窄煤柱沿空掘巷的技术关键8
20、64 沿空掘巷矿压显现及围岩控制技术864.1留小煤柱沿空掘巷支护的对象864.2 沿空掘巷矿压显现884.3围岩控制方法及锚杆支护技术探讨894.4 沿空掘巷围岩控制分析915 留小煤柱存在问题及解决办法915.1 留小煤柱存在的问题915.2 支护失效原因分析及解决办法926 总结93参考文献95英文原文961Introduction962Hydraulic backfills972.1 Drainage considerations982.2 Stability considerations983. Barricade bricks for hydraulic fill mines102
21、4. Paste fill1045. Numerical1066. Conclusions106Acknowledgements108References109中文译文110澳大利亚充填开采的土力学因素1101 介绍1102 水力充填体1112.1 排水因素1122.2 稳定性因素1123 水力冲填矿用隔墙砖1154 膏体充填1175 数值模拟1196 结论119参考文献121致 谢122一般部分1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置与交通城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。南北宽约3.34km，东西长约5.09km
22、，勘探面积约19.67km。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为：东经11617301162521，北纬335352340035。井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95km，夏邑东站62km；东北至京沪铁路徐州车站约100km，东南至宿州车站约75km，距京九铁路的亳州车站55km，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通（见图1）。图1 城郊矿交通位置图1.1.2地形地貌城郊井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高在+31+34m之间，相对高差23m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为220m左右。工业广场标高+35m。1.1.3主要河流
23、城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水位标高+30.39m，最大流量384m/s（1963年8月9日），年平均流量一般为12m/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。本区地处中纬34附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温14.3 ，日最高气温41.5，日最低气温为-23.4。年平均降水量962.9mm，年最大降水量1518.6mm，年最小降水量556.2mm。大气降水量多集中在7
24、8月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸发量1808.9。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于6度。1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北南向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧。井田内褶皱构造除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的隆起和凹陷。1.2.2煤层特征本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（P1s）及下石盒子组（P1x），两组煤系地层总厚度平均172.17m，煤层总厚度平均10.21m，总的含煤系数为5.93%
25、。下二叠统山西组（P1s）含二煤组，由13个分层组成，分层编号从下至上分别为二1、二2、二3，煤层平均总厚度为3.94m，含煤系数为3.8%。下石盒子组（P1x）含三煤组，由47个分层组成，分层编号从下至上分别为三1、三2、三3、三4、三5、三6及三7。煤层总厚度为6.27m，含煤系数为9.0%。井田内二2、三2煤层为可采煤层，详见表1-1。1.2.3煤质二2煤层属低灰分，特低硫，特低磷，高发热量，易选的优质无烟煤。三2煤层以富灰分为主，特低硫，特低磷，中等发热量，中等难选的无烟煤。各可采煤层中贫煤数量较少，除它的发热量量稍高于无烟煤外，其它煤质特征与无烟煤相似。二2煤层为无烟煤，首先可作为化
26、工用煤，包括气化用煤及发生炉煤气用煤和化肥用煤，其次作为动力用煤及民用燃料等。三2煤组各层煤可用于发电，水泥工业及民用。各主采煤层的煤质特征见下表1-2：1.2.4水文地质特征新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性又弱，与基岩之间有平均厚44.29m的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但由于井田内砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。太原组上段灰岩是开采二2煤层的间接充水含水层，二2煤底板下距K3（L11灰岩，平均厚1.64m）平均距离50m，距L8灰岩（平均厚1
27、0.49m）平均距离80m，L8上距L11一般平均在30m左右，其间又有泥岩，砂质泥岩相隔，基本无水力联系，因此，如不受断裂构造影响，正常情况下不会造成突水。表1-1 煤层情况一览表煤组号煤层编号煤分层数煤厚最小最大平 均(m)间距最小最大平 均(m)夹矸层数可 采情 况含 煤系 数煤层稳定性三煤组三810.200.500.380不可采9.0%不稳定0.6221.024.10三710.121.200.530不可采不稳定0.4314.293.75三6120.201.170.5701偶见可采点不稳定0.9014.406.57三5130.053.550.4502不可采较稳定0.409.354.10三410.20.950.30不可采不稳定0.5215.214.32三310.403.202.9801可采较稳定（31线以南稳定）25.3032.4228.86三210.200540.340不可采不稳定40.3652.2946.33三1120.32.030.3501不可采较稳定偏不稳定