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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： 花园煤矿1.5Mt/a新井设计 煤巷锚杆支护技术的研究及应用 姓名： 学号： 01080066 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： 01080066 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 花园煤矿1.5 Mt/a新井设计 专 题： 煤巷锚杆支护技术的研究及应用 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1月8日毕业设计日期
2、：2012年1月8日 至 2012年6月12日毕业设计题目： 花园煤矿1.5 Mt/a新井设计毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求：经过一个学期的毕业设计，认真完成了所有的毕业设计内容，主要包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分题目为花园煤矿1.5 Mt/a新井设计,并完成了矿井开拓平剖面图、带区巷道布置平剖面图、工作面层面图。专题部分题目是煤巷锚杆支护技术的研究及应用。翻译部分主要内容关于水力压裂消突数值模拟及可控压裂技术研究，英文题目为Numeric Analysis of Hydraulic Fracturing Technique in Preventing Out
3、burst and the Control Technique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
4、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。一般部分为花园煤矿1.5Mt/a新井设计。花园煤矿位于山东省济宁市管辖的金乡县境内，交通便利。井田走向（东西）长约3.9km，倾向（南北）长约3.0km，总面积为13.97km2。主采煤层为15煤，煤层倾角为217，平均总厚度为7.5m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为14775万t，可采储量为12
5、496.7万t。矿井设计生产能力为1.5Mt/a。矿井服务年限为59.50a，涌水量不大，矿井正常涌水量为86m3/h，最大涌水量为99m3/h。矿井瓦斯相对涌出量为1.732 m3/t，绝对涌出量为6.866m3/min，为低瓦斯矿井。井田开拓方式为立井单水平带区开拓。采用胶带输送机运煤，采用矿车进行辅助运输。矿井通风方式为中央并列式通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。一般部分共包括10章：1、矿区概述与地质特征；2、井田境界和储量；3、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；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
6、；10、设计矿井基本技术经济指标。专题部分题目是煤巷锚杆支护技术的研究及应用，主要是研究了对于煤巷的锚杆支护技术，对现代锚杆支护技术在煤巷方面的应用做了全面的陈述。翻译部分主要内容是关于水力压裂消突数值模拟及可控压裂技术研究，英文题目为： Numeric Analysis of Hydraulic Fracturing Technique in Preventing Outburst and the Control Technique。关键词：立井；单水平；带区；中央并列式通风ABSTRACTThis design includes three parts: the general part,
7、 the special subject part and the translation part. The general part is a new design for Huayuan mine. Huayuan mine is located in Jinxiang which comes within the jurisdiction of Jining in Shandong province. It is very convenient to get to the mine in terms of both highway and railway. The length of
8、the coalfield is 3.9km,the width is about 3km，and the total area is 13.97km2.The fifteenth are the main coal seams, and its dip angle is 212 degree. The thickness of the mine is about 7.5m in all. The geologic structure of this coalfield is simple.The recoverable reserves of the coalfield are 147.75
9、 million tons,and the minable reserves are 124.97 million tons. The designed productive capacity is 1.5 million tons percent year, and the service life of the mine is 59.50 years. The normal flow of the mine is 86m3 per hour and the max flow of the mine is 99 m3 per hour. The relative mine gas gush
10、is 1.732 m3/t and the absolute gush is 6.866 m3/min, so it is a low gas mine. The mine is a single level in two shafts to develop. Te central laneway uses Belt Conveyor to transit coal, and trolley wagons are used for accessorial transportation in the roadway.The ventilation mode of this mine is cen
11、ter juxtapose form.The “three-eight” working system is used in the Zhaizhen mine. It produces for 330 days a year. This design 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
12、of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Underground transportation of the mine; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms of the designed mine.The topic of special subject parts is
13、 Numeric Analysis of Hydraulic Fracturing Technique in Preventing Outburst and the Control Technique Translation part is aboat coal mine pillars by shortwall mining.The English title is “Exploitation of developed coal mine pillars by shortwall mininga case example”.Keywords: Shaft; Single level; Pan
14、el； Center juxtapose ventilation目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1矿区地理位置11.1.2矿区气候条件11.1.3矿区的水文情况21.2井田地质特征21.2.1区域地质构造21.2.2地层31.2.3井田地质构造81.2.4含水层91.2.5岩浆侵入活动对煤层的影响121.2.6井田涌水151.3煤层及煤质161.3.1煤层161.3.2煤质161.3.3主采煤层的特性191.3.4主采煤层的特性211.3.5其它有益矿产221.3.6瓦斯，煤尘，自燃及地温232 井田境界和储量262.1井田境界262.1.1井田境界262.2
15、井田工业储量262.2.1构造类型262.2.2矿井工业储量计算262.3 矿井设计储量272.3.1 永久煤柱损失量272.3.2 矿井设计储量272.4矿井可采储量282.4.1工业广场保护煤柱煤量282.4.2主要井巷保护煤柱煤量292.4.3矿井可采储量293 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限303.1矿井工作制度303.2矿井设计生产能力及服务年限303.2.1确定依据303.2.2矿井设计生产能力303.2.3矿井服务年限303.2.4井型校核314 井田开拓324.1井田开拓的基本问题324.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标324.1.2工业场地的位置344.1.3开采水
16、平的确定及带区、采区的划分344.1.4主要开拓巷道354.1.5开拓方案比较354.2矿井基本巷道434.2.1井筒434.2.2井底车场474.2.3大巷485 准备方式带区巷道布置515.1煤层地质特征515.1.1带区位置515.1.2 带区煤层特征515.1.3 煤层顶底板岩石构造情况515.1.4 水文地质515.1.5 地质构造515.2带区巷道布置及生产系统515.2.1带区准备方式的确定515.2.2 带区巷道布置525.2.3 带区生产系统525.2.4 带区内巷道掘进方法535.2.5 带区生产能力及采出率545.3带区车场选型设计556 采煤方法566.1采煤工艺方式5
17、66.1.1带区煤层特征及地质条件566.1.2 确定采煤工艺方式566.1.3回采工作面参数576.1.4回采工作面破煤、装煤方式576.1.5回采工作面支护方式626.1.6工作面端头支护及超前支护方式656.1.7各工艺过程注意事项666.1.8回采工作面正规循环作业686.2回采巷道布置716.2.1回采巷道布置方式716.2.2回采巷道参数717 井下运输747.1概述747.1.1井下运输设计的原始条件和数据747.1.2矿井运输系统747.2煤炭运输方式和设备的选择747.2.1煤炭运输方式的选择747.2.2采区煤炭运输设备选型及验算757.2.3运输大巷设备选择777.3辅助
18、运输方式和设备选择787.3.1采区辅助运输设备的选型与设计787.3.2 轨道运输大巷设备选择798 矿井提升828.1矿井提升概述828.2主副井提升828.2.1主井提升828.2.2副井提升设备选型839 矿井通风与安全859.1矿井概况、开拓方式及开采方法859.1.1矿井地质概况859.1.2 开拓方式859.1.3 开采方法859.1.4 变电所、充电硐室、火药库859.1.5 工作制、人数859.2 矿井通风系统的确定859.2.1 矿井通风系统的基本要求859.2.2 矿井通风方式的选择869.2.3 矿井主要通风机工作方式的选择879.2.4 带区通风系统的要求879.2.
19、5 工作面通风方式的选择889.3 矿井风量计算899.3.1工作面所需风量的计算899.3.2 备用面需风量的计算909.3.3 掘进工作面需风量909.3.4硐室需风量919.3.5其它巷道所需风量919.3.6 矿井总风量计算919.3.7 风量分配929.4 矿井通风阻力计算929.4.1 容易和困难时期矿井最大阻力路线确定939.4.2 矿井通风阻力计算999.4.3 矿井通风总阻力计算1009.4.4矿井总风阻和等积孔计算1009.5选择矿井通风设备1009.5.1选择主要通风机1019.5.2电动机选型1039.5.3主要通风机附属装置1049.6安全灾害的预防措施1049.6.
20、1预防瓦斯爆炸的措施1049.6.2煤尘的防治措施1059.6.3火灾的预防措施1059.6.4水灾的预防措施1059.6.5其他安全措施10610 设计矿井基本技术经济指标107参考文献109专题部分煤巷锚杆支护技术的研究及应用1111 引言1112 国内外煤巷锚杆支护研究现状1122.1国外锚杆支护研究现状1122.2国内锚杆支护研究现状1122.3我国煤巷锚杆支护技术的发展过程1132.4我国煤巷锚杆支护技术的基本特点1133 煤巷锚杆支护技术1173.1锚杆支护理论1173.1.1现有锚杆支护理论1173.1.2锚杆支护新理论1193.2锚杆支护作用机理1203.3锚杆支护设计方法12
21、13.3.1动态信息设计法简介1213.3.2试验点调查和地质力学评估1223.3.3初始设计1223.3.4井下监测1233.3.5信息反馈和修正初始设计1233.4锚杆支护监测技术1233.4.1巷道表面位移1243.4.2顶板离层1243.4.3锚杆（索）受力1253.5特种锚杆与锚索支护技术1253.5.1特种锚杆1263.5.2小孔径树脂锚索1274 煤巷锚杆支护技术的应用1284.1煤巷锚杆支护技术在徐庄煤矿的应用1284.1.1巷道支护设计与施工组织1284.1.2锚杆支护围岩监测系统1304.1.3经济效益与社会效益1324.2 煤巷锚杆支护技术在石台矿的应用1324.2.1断
22、面及支护方式的选择1334.2.2支护参数的确定1334.2.3施工方法及技术保障措施1354.2.4经济效益分析1365结论137参考文献138翻译部分英文原文140中文译文149致 谢155一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置金乡煤田花园井田位于山东省济宁市金乡县，井田范围以东径1161415至1162200，北纬350200至350445为界，面积53.7km2。即北部以F2断层为界，南部以凫山断层为界；东部以F22断层为界，西部以煤层露头及FD11断层为界。东西长约6.7 km，南北宽约4.5 km，有效面积30 km2。井田内交通方便，济宁金乡、徐州
23、金乡、商丘金乡公路均经过井田；北部有兖州新乡铁路经济宁站中转与京沪、京广铁路相通；除以上陆路交通外，航运有金乡码头经万福河通往南阳湖与京杭大运河相连。花园井田距济宁市48km，各村镇间均有简易公路，可通汽车。交通较为方便，见交通位置图1-1。 图1-1交通位置图1.1.2矿区气候条件井田位于鲁西南，属温带季风区，气温变化显著，四季分明，夏季炎热，冬季寒冷。全年以东南风为主，冬季多为北风或西北风，年平均风速2.6m/s，最大风速25m/s（1985年8月）。根据金乡县气象站1959年建站以来的统计资料，年最大降雨量为1060mm(1964年)，年最小降雨量为547.5mm(1963年)，年平均降
24、雨量为654.6mm。月最大降雨量为460.10mm（1963年8月），日最大降雨量为194mm（1965年7月9日）。雨季多集中在6、7、8、9四个月。年平均蒸发量为1619.6mm，最大蒸发时间为48月份，占全年蒸发量的63.9%。1.1.3矿区的水文情况本区地处黄河多次迁移泛滥的黄泛平原，沉积了较厚的松散地层，地势平坦。本区西北部羊山镇、嘉祥县一带裸露有寒武系、奥陶系残丘，大气降水为其补给来源，因出露面积有限（约30km2）无植被覆盖，地面迳流条件较好，使地下水的补给条件较差。在构造上受着北部菏泽支断层、东部嘉祥断层、南部凫山断层所控制，形成半封闭状态。在井田西北部，由于断层存在，使奥灰
25、上升到与煤系地层同一水平，使得奥灰水侧向补给各含水层。另外，区内隐伏3煤顶板砂岩及三灰条带状露头，被含水层段直接覆盖其上，形成了3煤顶板砂岩、三灰水的补给来源。但由于段富水性差，其补给有限。从18-1、15-4、9-7孔奥灰地下水水位长期观测资料看，奥灰水位年变化幅度只有0.010.81m，说明奥灰水补给途径不良，从奥陶系石灰岩地下水水化学资料看，氯离子的含量175.63629.07mg/L，钠离子含量407.63520.70mg/L，总硬度107.03112.44度，矿化度3.654.05g/L，说明地下水交替作用缓慢，迳流条件差。总之，由于本区受北、东、南构造控制，地下水形成半封闭状态，加
26、之区内构造复杂，断层导水性较差，补给与排泄条件均不良。井田所在区域主要为农业区，工业以乡镇工业为主，没有大的工业区，生活饮用水及农田浇灌用水为第四系潜水。井田内取第四系潜水的水井、机井星罗棋布，是主要生活饮用水及农田浇灌的水源，从分析成果看，其水质变化较大，PH值6.97.8，总硬度17.6567.2德国度，矿化度0.661.38克/升，氯化物102.8691.2毫克/升，氟化物0.41.20毫克/升，从水井的长观资料看，其水位标高在+32.2935.94m，年变化幅度在1m左右。井田西部奥灰隐伏于松散层之下，水量较丰富，单位涌水量0.5730.938升/秒m，水质类型为S-CN型，经处理可以
27、作为供水水源。另一方面三灰水水质较好，根据9-7、11-4及金桥煤矿井检-1孔的抽水资料，除氟化物含量较高，为3.5毫克/升，其余均达到饮用水标准，水化学类型为H-N或H-MC型。总之，第四系潜水及奥陶系灰岩含水层均可作为供水水源，三灰水经处理可解决部分用水。1.2井田地质特征1.2.1区域地质构造鲁西南块陷在大地构造上位于华北地台山东台背斜鲁西块陷的南缘，并处于昆仑秦岭东西纬向构造带的东延北分支和新华夏系第二沉降带的复合端。四周被两组断层所控制，即北南二界为近东西向延展的汶泗断层、单县断层；西东二界为近南北向延展的聊考断层和峄山断层。在此块陷内发育了一系列断裂。北北东近南北向正断层组：有孙店断层、济宁断层、嘉祥断层、巨野断层、田桥断层等。该组断层多为延展长、落差大的区域性断层，向西倾的正断层，构成自东向西的台阶下降，西部（嘉祥断层以西）有走向相同，倾向相背的断层出现，从而形成了近南北向的地堑、地垒构造，如嘉祥断层与巨野断层间的嘉祥地垒、巨野断层与田桥断层间的巨野地堑等。北东东近东西向正断层组：有凫山断层、菏泽断层、鱼台断层等。该组断层也是延展长，落差大的区域性断层，且常发育走向相同、倾向相背的断层，形成了近东西向地堑、地垒。由于上述两组断层共同存在，使整个区域形成类似棋盘格状的构造格局。东西向断层形成较早，多被形成较晚的近南北向断层所切割。
