大学毕业设计---采矿工程.doc
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1、山东科技大学学士学位论文 摘要摘要本毕业论文包括两部分组成。第一部分为济宁矿业集团阳城煤矿南部区域开拓设计说明。说明书主要内容有:阳城煤矿南部区域开拓设方案的提出、比较、选择;南一采区储量计算、服务年限计算、区段划分、采煤方法的选择;矿井的通风、排水、提升系统等。第二部分为煤矿锚杆支护的发展及其支护原理专题,研究了煤矿锚杆支护的现状发展。并对现有的锚杆的支护机理进行了简要分析。关键词: 矿井开拓设计 采区设计 矿井安全 锚杆支护山东科技大学学士学位论文 目录目录第一部分 济宁矿业集团阳城煤矿南部区域开拓设计1 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.2 地质特征42 井田开拓352.1 井田
2、境界及储量352.2 矿井设计生产能力及服务年限422.3 井田开拓453 大巷运输及设备653.1 运输方式的选择653.2 矿车663.3 运输设备选型674 采区布置及装备704.1 采区概况704.2 采区储量及服务年限704.3 采区准备714.5 巷道掘进855 通风与安全885.1 概况885.2 矿井通风895.3 井下灾害预防966 提升、通风、排水和压缩空气设备1086.1 提升设备1086.2通风设备1116.3 排水设备1136.4 压缩空气设备1147 职业安全卫生和消防1177.1 防火1177.2 粉尘防治1187.3 瓦斯防治1197.4 防治水119第二部分
3、专题煤矿锚杆支护的发展及其支护原理1 煤矿锚杆支护1221.1 课题研究背景及意义1221.2 锚杆支护理论的研究现状1242 锚杆在围岩中的加固作用机理分析1292.1 锚杆的种类及结构特征1292.2 锚杆支护理论1332.3 锚杆对加固拱内岩体力学性质的影响138第三部分 翻译西班牙 RiosaOlloniego煤矿瓦斯预防和治理1.简介1462.说明中央盆地和阿斯图里亚斯8煤层气1473.结论148 原文:1511.Introduction1522.Description of the Asturian Central basin and of the 8th Coalbed1543.
4、Conclusions155 第一部分济宁矿业集团阳城煤矿南部区域开拓设计山东科技大学学士学位论文 1井田概况及地质特征1 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置阳城矿井所在井田为韩岗井田,属梁山煤田的一部分,位于山东省济宁市梁山县东南约25km,行政区划隶属济宁市梁山县、汶上县及泰安市东平县,井田主体位于梁山和汶上两县境内。2002年1月28日经山东省国土资源厅勘探许可登记(许可证号:3700000210016),井田范围:东起F1断层,西至太原组17煤层露头;南起F3断层,北至汶泗支断层,东北角为F2断层。东西宽2.26.7km,南北长10.5km,面积41km2。根据国土资
5、源部划定矿区范围批复(国土资矿划字2004012号),矿区范围由17个拐点圈定。其地理坐标为:东经11617181162346,北纬354224354834。本区交通方便,位于京沪铁路与京九铁路之间,南有连接京沪、京九、京广三大南北铁路交通干线的新(乡)兖(州)石(臼所)铁路,通过本区西侧兖州车站;铁路可通往全国各地,还可通过石臼港运往海外。煤炭铁路外运十分方便。济(南)菏(泽)高速公路从本区西北穿过,井田东有105国道,井田南侧为汶(上)梁(山)公路,乡村级公路成网。交通位置见图111。水路方面,京杭大运河流经济宁市,构成水上运输通道,煤炭可通过水路运往华东省市。本井田经汶(上)梁(山)公路
6、至京杭大运河(后孙)21km,具备水运条件。1.1.2地貌水系井田内地势平坦,为黄河冲积平原,井田西北角有一条北东向东平湖大坝将本区分为泄洪区和陆地,泄洪区面积3.5km2,陆地面积37.5km2。陆地标高+38.8041.60m,泄洪区地面标高+37.50+39.20m,东平湖防洪大坝坝顶标高+46.90+47.40m,坝顶面宽20m。井田内地表水系不发育,中部有一条北东向季节性河流,水量受大气降水影响。1.1.3气象井田气候温和,属北温带季风区,气候变化显著,四季分明,夏季炎热,冬季寒冷,年平均气温13.5,月平均最高气温29,日最高气温41.6,月平均最低气温4.1,日最低气温19.4,
7、年平均降雨量701.9mm。降雨多集中于7、8月,春季雨量少。年平均蒸发量1654.7mm,年最大蒸发量1819.5mm。春、夏季多东及东南风,冬季多西北风,平均风速2.3m/s。历年最大积雪厚度0.15m,最大冻土厚度0.3m。1.1.4地震根据1990年中国地震烈度区划图(1990),本井田所在地在度分界线上。根据中国地震动参数区划图(GB183062001)确定:本区地震动反应谱特征周期为0.40s,地震动峰值加速度为0.05g。1.1.5矿区内工农业生产、建筑材料等情况区内土地肥沃,生物资源繁多,主要粮食作物有小麦、玉米、高粱、谷子、绿豆、地瓜、大豆、水稻等。经济作物主要有棉花、花生、
8、芝麻、蔬菜、瓜果、花卉、药材等。农业生产中还有花木种植、水产养殖、畜牧等副业。区内主要工业有煤炭、石材开采、煤化工、酿造、建材等。除乡镇企业外,井田东南部的兖州矿区、济东矿区、济北矿区均已建成投产,并取得了良好的社会效益和经济效益,附近的唐口矿井、梁宝寺矿井等正在建设中。这些矿区的生产建设经验,为本矿井的建设和生产提供了宝贵经验。区地面村庄较多,其中影响井下开采的村庄27个,压煤面积较大。因此,矿井生产期间应根据国家政策,有计划的妥善处理占地和迁村事宜。矿井建设中的钢材、木材等材料主要由外地供应,水泥、砖、瓦、砂、石等材料均可由当地或附近解决。1.1.6区域电源和水源1)电源本矿井所在地区电源
9、充足,周边有济宁电厂、菏泽电厂、邹县电厂等大中型火电厂,220kV、110kV电力网贯穿本矿井周边地区。从电力部门了解到本矿井所在地区电网地理接线图情况,在矿井西约23km的梁山县有梁山中心变一座,安装231.5MVA变压器,110/35kV电压等级,在梁山中心变西南约4km处刚刚建成座220/110/35kV的变电所,220kV电源引自郓城变,前期安装一台150MVA变压器。梁山中心变运行时间较长,已没有35kV出线间隔。在本矿井东约22krn的汶上县有汶上变一座,安装120l31.5MVA变压器两台,110/35kV电压等级,汶上变北约5km处有中都变一座,220/110/35kV,安装一
10、台150MVA变压器,220kV电源引自马青变电所和水浒变电所,有110kV和35kV出线间隔。设计自汶上中都变电所和梁山东南变电所向本矿供电,电源可靠。2)水源据山东省梁山煤田韩岗井田勘探(精查)地质报告,区域内主要含水层有第四系砂层、3煤层顶板砂岩、太原组三灰、十下灰及奥陶系石灰岩。第四系上组含水层具中等富水性,地下水埋藏特征为潜水或弱承压水,补给来源为大气降水和地表水体,水位随季节变化。井田内枯季潜水位埋深11.2011.27m。邻近唐阳煤矿第四系浅部含水层的水质资料,水质类型为重碳酸钙镁型,矿化度为0.2980.405g/L。第四系上组砂层水层是本矿井可选择的水源,但使用第四系浅层水作
11、为供水水源有与农业灌溉及农民争水之虞。根据Y41号孔奥陶系灰岩抽水试验资料,单位涌水量0.275L/sm,中等富水性,水量丰富,水位标高29.455m,埋藏浅,静水位埋深9.91m。但氯化物、硫酸根离子总量达2279.39mg/L,远远大于250mg/L,固形物达3.512g/L,永久硬度1.955g/L。卫生指标未做检测,但一般化学指标均不能满足生活饮用水标准。矿井井下水经处理后,作为井下消防洒水、黄泥灌浆等工业用水。1.2 地质特征1.2.1地质构造1)地层本区为全隐蔽式华北型石炭二叠系含煤区,地层由新到老为:第四系;二迭系上统上石盒子组、二迭系下统下石盒子组和山西组;石炭系上统太原组、石
12、炭系中统本溪组及奥陶系。见地层综合柱状图121。现将地层顺序自上而下叙述如下:(1)第四系(Q)厚197.30337.10m,平均250.00m。为冲积相松散层。上部为灰褐色、灰黄色及灰黑色粘土与粉土;下部为灰褐色、灰绿色及灰白色粘土、砂层、砂姜及钙质层,局部少有细砾。上部含有介壳化石及现代植物根须。南厚北薄,覆盖于煤层及其它地层之上,与下伏基岩为不整合接触。(2)二迭系上统上石盒子组(P2s)厚0636.81m。以内陆湖相为主的洪泛平原砂泥交替沉积。以杂色泥岩为主,具灰色及深灰色泥岩。发育有灰绿色中粗粒厚层砂岩,并有少量细砂岩及粉砂岩。底部为一至两层灰白色及灰褐色含砾中粗砂岩,成份以石英为主
13、,次为长石,铁硅质胶结,致密,较坚硬,俗称“奎山砂岩”,为上下石盒子组地层的分界标志。该地层在井田内浅部多被剥蚀,深部保留厚度较大,主要分布于东部及北部,最大残留厚度为636.81m。与下石盒子组为整合接触。 (3)二迭系下统、下石盒子组(P1x)厚0226.00m。为滨海平原环境下的河湖相砂泥沉积,以杂色泥岩为主,该组地层中部发育有一层中砂岩,局部相变为粗砂岩或细砂岩;该组中下部有一层较混杂的中细砂岩,俗称“老柴顶砂岩”,其下为灰黑色粉砂岩及一层泥岩段,含炭质泥岩,偶夹煤线,俗称“柴煤段”地层,是该组地层对比的辅助标志。底部为一层灰绿色中粗粒砂岩,局部相变为含砾粗砂岩或细砂岩,分选性差,胶结
14、松散,统称为“分界砂岩”,为下石盒子组与山西组地层的分界标志。该地层除浅部极少部分地层未保留外,全井田分布,与下伏地层整合接触。、山西组(P1s)厚66.05110.00m,平均厚92.00m。为滨海潮坪环境下的砂泥含煤沉积,由三大沉积旋回组成。上部以紫色、灰绿色、浅灰色泥岩、粉砂岩及灰色中砂岩、细砂岩组成;中部以浅灰色中细砂岩为主,间夹深灰色泥岩或粉砂岩,本井田内的局部可采2煤层沉积于该地层中;下部由灰白色中细砂岩及深灰色或灰黑色粉砂岩及煤层组成,本井田的主要可采煤层3煤赋存于此地层中。煤层下部的砂岩常形成明显的条带型层理或浑浊状层理,具生物扰动构造,常相变为粉砂岩与下伏太原组的海相泥岩分界
15、。为过渡性接触关系,故山西组整合于太原组地层之上。本地层全井田分布,分别以Y51、Y103号孔为中心,厚度较大,向周围逐渐变薄。(4)石炭系上统太原组(C3t)厚161.55175.00m,平均165.00m。为浅海与滨海环境下的碳酸盐岩与细碎屑岩含煤交替沉积。该组共由8层灰色石灰岩与浅灰色细砂岩、中砂岩及灰黑色粉砂岩、泥岩交互沉积,含煤15层。该地层以三灰、八灰、十灰为重要标志,三灰以厚度较大,坚硬,含较丰富的蜓科化石及燧石结核,沉积稳定为特征;八灰位于该地层中部,以颜色深,沉积稳定,除极不稳定的九灰外,距下部十灰间距较大;十灰位于本组地层下部,以含丰富的个体较大的纺锤蜓、假希瓦格蜓及多量燧
16、石结核,十上灰与十下灰组成上薄下厚的双层机构区分于其它灰岩,为该组地层对比的重要标志。本井田局部可采的15下煤及可采的16、17煤层形成于该组地层的前期建造。本组地层的上部以海相泥岩含海豆芽化石及菱铁矿结核为特征与其上部山西组为界;底部以杂色泥岩与本溪组的十二层灰岩为界。该组地层全井田分布,厚度稳定,与下伏本溪组地层呈整合接触。(5)石炭系中统本溪组(C2b)本组25.0429.14m,平均厚27.00m。为浅海及滨海环境沉积。由浅灰色、灰白色石灰岩及灰绿色、紫红色、灰色泥岩及铝质泥岩组成,偶见粉砂岩。底部褐红色铁质泥岩因长期沉积间断,铁质得到富集而形成残余式铁矿,为本溪组地层与奥陶系的分界标
17、志。本组地层全井田分布,与下伏奥陶系地层呈假整合接触。本组石灰岩中偶见蜓科及其它海相动物化石。(6)奥陶系(O2b)钻孔揭露厚度51.60m,属海相沉积,以浅灰色、灰色厚层状隐晶质灰岩为主,少为深灰色石灰岩,夹有灰褐色白云岩或白云质灰岩,溶蚀孔洞发育。为该区含煤地层的沉积基底。偶见珠角石等化石。2)地质构造本井田位于鲁西断块北部、汶泗向斜北翼及嘉祥东平地垒北部,为两者的复合部位。井田由于受多期构造运动的影响,褶皱和断裂展布具多样性和切割的复杂性。构造复杂因素以断裂为主,次级褶皱北部也较发育,地层走向以NE为主,倾向SE,倾角1125,局部50。(1)褶曲井田北部,即阳城坝断层以北褶曲发育,阳城
18、坝断层南部主要为走向NE的单斜构造,井田内褶曲如下:、侯仓向斜位于井田北部,向斜轴轴向NW25,且被汶泗支断层所切。东南部褶曲仰起,且被季庄断层所截。延展长度3.5km,受后期断裂DF93、DF92、DF支88、阳城坝、DF69等断层切割,破坏褶曲对称性,两翼浅陡深缓,倾角1150,褶曲幅度1050m,东翼与屈楼背斜相连。该褶曲地震有11条测线,勘探有两条剖面控制,褶曲形态清晰。、王楼背斜位于西部偏北,勘探46线西部,轴向EW,往东转NE且枢纽倾伏与侯仓向斜交汇处形成鞍部。该背斜被后期阳城坝断层、DF74、DF75等断层破坏失去完整性。轴向延展长度1.5km,该褶曲物探7条测线,勘探2条剖面控
19、制,因褶曲幅度小,褶曲形态不甚清晰。、屈楼背斜位于井田东北角、西部紧靠侯仓向斜。该背斜轴向NE10,延展长度1.5km,北部被汶泗支断层所截,枢纽往南倾伏,东翼被F2断层所切,背斜中部又被DF91、DF90、DF88、DF89、阳城坝等多条断层破坏,失去完整性。该褶曲幅度小,物探有6条测线,勘探第2剖面东部控制,褶曲形态较清晰。(2)断层井田内断层发育,东、南、北分别被F1、F2、F3、F4及汶泗支断层所截,据物探资料提供有大小断层124条,均为正断层。其中57条小断层,因断层落差甚小,在3煤底板等高线图上显示不清。其余67条断层均在3煤底板等高线图上标出,其控制程度按断层走向可分北东(含NN
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