A260采矿工程毕业设计（论文）-涡北煤矿1.8Mta新井设计 下载积分：50　资料编号： A260

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摘  要

本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。

一般部分为涡北煤矿1.8Mt/a新井设计。涡北煤矿位于安徽省亳州市境内，东有京九铁路，西有濉阜铁路，交通便利。井

田走向长5.56～7.06km，倾向长1.64～3.27km，水平面积约为15.12km2。主采煤层为8号煤组，平均倾角为21°，81煤、

82煤平均厚度均为5.5m，间距10.57～19.77m，平均15m。井田工业储量为213.7234Mt，可采储量为125.7174Mt，矿井服

务年限为53.73a。矿井正常涌水量为420m3/h，最大涌水量为860m3/h。矿井相对瓦斯涌出量为15.98m3/t，属于高瓦斯矿

井。根据井田地质条件，提出四个技术上可行的开拓方案。方案一：立井两水平开拓上下山混合开采，暗斜井延深；方案二

：立井两水平开拓上下山混合开采，立井直接延深；方案三：立井两水平开拓上下山混合开采，暗斜井延深；方案四：

立井两水平开拓上下山混合开采，立井直接延深。通过技术经济比较，最终确定方案一为最优方案。一水平标高－650m

，二水平标高－1000m。设计首采区采用采区准备方式，工作面长度180m，采用大采高一次采全厚采煤法，矿井年工作日为330d，工作制度为“四六制”。

大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用矿车运输。矿井通风方式为前期中央并列式，后期中央并列式与两翼对角式混

合通风。

专题部分题目：跨采大巷的矿压显现规律及其支护技术。跨煤层底板大巷回采不仅是回收资源的一种有效途径，更能使

被跨采巷道长期处于开采形成的底版低应力区内，显著减小巷道围岩变形，有利于改善巷道维护状态，使巷道保持长期

稳定。但被跨采巷道要依次经历跨采所引起的前支承压力影响区、前支承压力显现区、卸压区、后支撑压力区和压力重

新稳定区，其对巷道的围岩整体性具有严重的破坏作用，对跨采期间巷道的支护提出新的更高要求。本文总结了前人对

跨采巷道矿压显现规律、跨采巷道围岩变形预测、跨采巷道围岩稳定性分析及锚注支护在跨采巷道维护中的应用等问题

所做的研究工作，对跨采大巷矿压显现规律及其支护技术形成了系统的认识。

翻译部分题目：A plasticity model for the behaviour of footings on sand under combined loading。复合载荷下

沙层地基运转塑性模型。

关键词：立井；暗斜井；采区布置；大采高一次采全厚采煤法；中央并列式；两翼对角式；跨采大巷

目    录

一般部分

1 矿区概述及井田地质特征 1

1.1矿区概述 1

1.1.1交通位置 1

1.1.2地貌水系 1

1.1.3气象及地震 1

1.1.4矿区工农业生产概况 1

1.1.5电源及水源 2

1.2井田地质特征 3

1.2.1地质构造 3

1.2.2井田水文地质特征 6

1.2.3井田勘探程度 10

1.3煤层特征 10

1.3.1煤层埋藏条件 10

1.3.2煤层围岩性质 13

1.3.3煤的特征 13

1.3.4其他有益矿产 14

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开采界限 16

2.1.3井田尺寸 16

2.2矿井工业储量 17

2.2.1井田勘探 17

2.2.2矿井工业储量计算基础 17

2.2.3矿井工业储量计算 18

2.3矿井可采储量 19

2.3.1安全煤柱留设原则 19

2.3.2矿井永久煤柱损失量 20

2.3.3矿井可采储量计算 22

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矿井设计生产能力及服务年限 23

3.2.1确定依据 23

3.2.2矿井设计生产能力 23

3.2.3矿井服务年限 23

3.2.4第一水平服务年限 24

3.2.5井型校核 24

4 井田开拓 25

4.1井田开拓的基本问题 25

4.1.1井筒 25

4.1.2井筒及工业场地位置 27

4.1.3阶段及水平 28

4.1.4主要开拓巷道 28

4.1.5开拓延深 28

4.1.6方案比较 28

4.2矿井基本巷道 36

4.2.1井筒 36

4.2.2井底车场及硐室 37

4.2.3主要开拓巷道 38

5 准备方式——采区巷道布置 48

5.1煤层地质特征 48

5.1.1采区位置 48

5.1.2采区煤层特征 48

5.1.3煤层顶底板岩石构造情况 48

5.1.4采区水文地质 48

5.1.5采区主要地质构造 48

5.1.6采区地表状况 48

5.2采区巷道布置及生产系统 49

5.2.1采区范围及区段划分 49

5.2.2采区煤柱尺寸 49

5.2.3采区内煤层开采顺序 49

5.2.4采区巷道布置 49

5.2.5采区内工作面接替顺序 50

5.2.6采区生产系统 50

5.2.7采区内巷道掘进方法 51

5.2.8采区生产能力及采出率 51

5.3采区车场选型设计 52

5.3.1采区上部车场 52

5.3.2采区中部车场 52

5.3.3采区下部车场 52

6 采煤方法 56

6.1采煤工艺方式 56

6.1.1采区地质条件及煤层赋存条件 56

6.1.2采煤工艺方式 56

6.1.3回采工作面参数 57

6.1.4工作面破煤、装煤方式 57

6.1.5工作面支护方式 60

6.1.6端头支护及超前支护 61

6.1.7各工艺过程注意事项 62

6.1.8采煤工作面正规循环作业 64

6.2回采巷道布置 67

6.2.1回采巷道布置方式 67

6.2.2回采巷道参数 67

7 井下运输 70

7.1概述 70

7.1.1矿井设计生产能力及工作制度 70

7.1.2煤层及煤质 70

7.1.3运输距离和载货量 70

7.1.4矿井运输系统 70

7.2采区运输设备选择 71

7.2.1设备选型原则 71

7.2.2采区运输设备选型及运输能力验算 71

7.3大巷运输设备选择 73

7.3.1运输大巷设备选择 73

7.3.2轨道大巷设备选择 74

8 矿井提升 75

8.1概述 75

8.2主副井提升 75

8.2.1主井提升设备选型 75

8.2.2副井提升设备选型 77

9 矿井通风及安全 78

9.1矿井地质、开拓及开采方法概况 78

9.1.1矿井地质概况 78

9.1.2开拓方式 78

9.1.3开采方法 78

9.1.4变电所、充电硐室、火药库 78

9.1.5工作制、人数 78

9.2矿井通风系统选择 79

9.2.1矿井通风系统的基本要求 79

9.2.2矿井通风方式的选择 79

9.2.3矿井主要通风机工作方式选择 80

9.2.4采区通风系统的要求 81

9.2.5工作面通风方式的选择 81

9.2.6回采工作面进回风巷道的布置 81

9.3矿井风量计算 82

9.3.1工作面所需风量计算 82

9.3.2备用工作面需风量计算 84

9.3.3掘进工作面需风量 84

9.3.4硐室需风量 84

9.3.5其他巷道所需风量 85

9.3.6矿井所需总风量 85

9.3.7风量分配 85

9.4矿井通风阻力计算 87

9.4.1矿井最大阻力线路 87

9.4.2矿井通风阻力计算 87

9.4.3矿井通风总阻力 89

9.4.4各时期矿井通风的总风阻和总等积孔 90

9.5矿井通风设备选型 92

9.5.1自然风压 92

9.5.2通风机风量 93

9.5.3通风机风压 93

9.5.4通风机实际工况点 93

9.5.5电动机选型 97

9.5.6矿井主要通风设备的要求 97

9.6特殊灾害的预防措施 98

9.6.1瓦斯和煤尘爆炸预防措施 98

9.6.2井下火灾预防措施 98

9.6.3防水措施 98

10 设计矿井基本技术经济指标 99

参考文献 100

专题部分

跨采大巷的矿压显现规律及其支护技术 101

1 绪论 101

1.1问题的提出和研究意义 101

1.2国内外研究现状 102

1.3研究内容 103

1.4研究方法 103

2 利用跨采进行巷道卸压的机理 103

2.1沿工作面推进方向围岩应力变化规律 103

2.2沿工作面倾斜方向围岩应力变化规律 104

2.3跨采大巷的合理位置关系 104

3 跨采大巷矿压显现规律 105

3.1深部巷道在多元应力场中的围岩稳定性分析 105

3.1.1数值计算模型的建立 105

3.1.2巷道围岩变形特征与应力状态的关系 105

3.1.3巷道围岩塑性破坏区发育形态与应力状态的关系 106

3.1.4巷道围岩应力分布特征与应力状态的关系 106

3.1.5小结 108

3.2工程实例 108

3.2.1跨采概况 108

3.2.2矿压显现规律 109

3.3纵跨底板巷道围岩变形规律 111

3.4横跨底板巷道围岩变形规律 111

4 跨采时底板巷道围岩变形预测 114

4.1工作面前方移动支承压力特征 114

4.2围岩变形预测 115

4.3工程应用实例 115

5 跨采底板巷道的优化设计 115

5.1跨采巷道合理层位与法向距离 116

5.2跨采巷道与跨采面的合理平面位置关系 117

5.2.1纵跨巷道的合理平面位置关系 117

5.2.2横跨巷道的合理平面位置关系及特殊地段 117

6 跨采巷道围岩稳定性分类 118

6.1跨采巷道围岩结构稳定性指标与分类模式 118

6.1.1分类的基本依据 118

6.1.2分类指标的建立 118

6.1.3分类指标的权值 119

6.1.4跨采巷道模糊ISODATA聚类分析与分类模式 120

6.2跨采巷道围岩结构稳定性的实用分类方案 120

6.3跨采巷道锚杆支护合理参数设计的实用方法 121

6.4小结 123

7 锚注支护在跨采巷道支护中的应用 123

7.1锚注支护远原理概述 123

7.2锚注式锚杆结构和施工工艺 123

7.2.1外锚内注式锚杆 123

7.2.2内锚外注式锚杆 123

7.3工程实例 124

7.3.1动压巷道二次锚注支护技术实践 124

7.3.2近间距跨采大巷锚网注喷支护 126

参考文献 128

翻译部分

A plasticity model for the behaviour of footings on sand under combined loading 129

INTRODUCTION 129

OUTLINE OF THE MODEL 130

DETAILS OF THE MODEL 131

Elastic behaviour 132

Yield surface 133

Strain hardening 134

Plastic potential 135

Partially drained behaviour 136

RETROSPECTIVE MODELLING OF EXPERIMENTS 137

Vertical penetration test 137

Moment and horizontal swipe tests from V≈1600 N 138

Moment and horizontal swipe tests from V≈200 N 138

Constant vertical load tests 139

Radial displacement tests 139

APPLICATION OF MODEL C TO A JACK-UP UNIT 141

CONCLUSIONS 145

ACKNOWLEDGEMENTS 146

NOTATION 146

Subscripts 147

REFERENCES 147

复合载荷下沙层地基运转塑性模型 149

1引言 149

2模型概述 150

3模型详解 150

3.1弹性运转 151

3.2屈服面 152

3.3应变硬化 153

3.4塑性势 153

3.5部分排水行为 154

4实验回顾模拟 155

4.1垂直入侵测试 155

4.2始于V≈1600N的力矩重击测试和水平重击测试 155

4.3始于V≈200N的力矩重击测试和水平重击测试 156

4.4常量垂直载荷测试 156

4.5径向位移测试 158

5模型C在自升式单元中的应用 158

6结论 161

7致谢 162

8注释 162

下标 163

致谢 164

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