凉水井煤矿4.0 Mta新井设计-大采高一次采全高的上覆岩层特性分析-频率和锚固长度对超声波在锚杆中传播行为的影响.doc
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1、 摘 要 中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名: 学 号: 学 院: 矿业工程学院 专 业: 采矿工程 设计题目: 凉水井煤矿4.0 Mt/a新井设计 专 题: 大采高一次采全高的上覆岩层特性分析 指导教师: 职 称: 副 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:2012年3月12日 至 2012年6月8日毕业设计题目: 凉水井煤矿4.0 Mt/a新井设计毕业设计专题题目: 大采高一次采全高的上覆岩层特性分析毕业设计主要内容和要求:以实习矿井凉水井煤矿条件为基础,完成凉
2、水井煤矿4.0Mt/a新井设计。主要内容包括:矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。结合煤矿生产前沿及矿井设计情况,撰写一篇关于大采高一次采全高的上覆岩层特性分析研究的专题论文。完成2010年国际岩石力学与采矿科学杂志上与采矿有关的科技论文翻译一篇,题目为“Effects of frequency and grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts,论文4243字符。院长签字: 指导教师签字:摘 要本设计包括三个部分:一般部分、专题部
3、分和翻译部分。一般部分为凉水井煤矿4.0Mt/a新井设计。凉水井煤矿位于陕西省榆林市神木县锦界镇,交通较为便利。井田走向长度约为6.990km,倾向长度约为9.35km,面积约为63.04km2。主采煤层4-2煤的平均厚度为6m,平均倾角为1,地质条件简单。井田工业储量为487.93Mt,可采储量为353.8Mt。矿井设计年生产能力为4.0Mt/a,服务年限为68a。矿井涌水量不大,瓦斯涌出量小,为低瓦斯矿井。井田为斜井单水平开拓。大巷运输采用胶带运输机运煤,辅助运输采用无轨胶轮车设备。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
4、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-盘区巷道布置;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。专题部分题目是大采高一次采全高的上覆岩层特性分析。翻译部分主要内容为锚索支护在深井条件下的应用实践,英文题目为:Effects of frequency and grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts. 中国矿业大学2012届本科生毕业设计 第143页ABSTRACTThis d
5、esign includes three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a 4.0Mt/a new design of Liangshuijing Mine. Liangshuijing Mine lines in Jingjie Town of YuLin City in ShanXi.The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The length of the
6、minefield is about 9.35 km ,the width is about 6.99 km,the total area is 63.04km2.The main coal seam is 4-2 coal seam, and its average thickness is 6m.The average angle of the mine is 1 degree.So the geology condition of mining is simple.The industrial reserves of the minefield are 487.93 million to
7、ns. The recoverable reserves are 353.8million tons. The designed productive capacity is 4 million tons percent year, and the service life of the mine is 68 years. The inflow of the mine is not large. The amount of gas emission is low and it is a low gas mine.The development form of the mine field is
8、 a double level in an inclined well to expand.The belt conveyors transport coal and Auxiliary Transportation is done by Trackless Tyred Vehicle. Ventilation mode is separation regional ventilation.The working system “three-eight” is used in the liangshuijing Mine. It produced 330d/a.The general part
9、 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 panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting o
10、f the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.The topics of special subject parts is Large mining height once minedthe entire highAnalysises the overlying rock characteristics.The topic of translation part is Effects of frequency and g
11、routed length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts.一般部分1 矿井概况与地质特征11.1矿井概况11.1.1地理位置与交通11.1.2地形与河流11.1.3气象及地震31.1.4水源、电源、通讯和经济状况31.2井田地质特征31.2.1地质特征31.2.2构造特性41.2.3水文地质51.3煤层特征61.3.1煤层特征61.3.2煤的特征72 井田境界和储量102.1井田境界102.2资源/储量112.2.1矿井地质资源量112.2.2矿井工业资源/储量112.2.3矿井设计资源/储量123 矿井工作制
12、度、设计生产能力及服务年限143.1矿井工作制度143.2矿井设计生产能力143.3矿井服务年限153.4井型校核154井田开拓174.1井田开拓的基本问题174.1.1井田开拓的基本概念174.1.2确定井筒形式、数目、位置及坐标174.1.3确定工业场地位置、形状和面积184.1.4方案比较184.2矿井基本巷道234.2.1井筒234.2.2 井底车场及硐室304.2.3主要开拓巷道305 准备方式盘区巷道布置355.1煤层的地质特征355.1.1盘区煤层特征355.1.2煤层顶底板岩层情况355.1.3煤层瓦斯及煤尘情况355.1.4水文地质365.1.5地质构造365.1.5地面情况
13、365.2盘区巷道布置及生产系统365.2.1盘区准备方式的确定365.2.2盘区巷道布置365.2.3盘区生产系统375.2.4盘区巷道掘进方法385.2.5盘区生产能力及采出率395.3盘区车场选型设计406 采煤方法406.1 采煤工艺方式406.1.1 采煤工艺方式的确定406.1.2回采工作面参数416.1.3进刀方式416.1.4破煤、装煤方式426.1.5运煤方式426.1.6支护方式436.1.7工作面设备446.1.8采煤工艺要求496.1.9支护强度校核506.1.10工作面正规循环作业516.2 回采巷道布置537 井下运输577.1概述577.1.1井下运输的原始条件和
14、数据577.1.2井下运输系统577.1.3运输距离和货载量597.2盘区运输设备选择597.2.1井下运输设计规定597.2.2盘区运输设备的选择597.3大巷运输设备选择617.3.1主运输大巷设备选择617.3.2辅助运输大巷设备选择618 矿井提升638.1矿井提升的原始数据和条件638.2主副井提升638.2.1主井提升选型638.2.2辅运斜井提升选型649 矿井通风及安全659.1矿井通风系统的选择659.1.1矿井基本情况659.1.2矿井通风设计的规定659.2.2矿井通风方式的确定659.2.3矿井通风方法的确定699.2.4矿井通风系统的主要特征699.2.5盘区通风系统
15、的要求699.2.6盘区通风方式的确定709.2.7采煤工作面通风方式的确定709.3盘区及全矿井所需风量719.3.1综采工作面需风量719.3.2掘进工作面需风量729.3.3硐室需风量739.3.4其它巷道需风量739.3.5矿井总风量749.3.6矿井风量分配749.4全矿通风阻力的计算759.4.1矿井通风总阻力计算原则759.4.2矿井摩擦阻力和总阻力的计算方法759.4.3矿井通风总阻力的计算769.5通风立体图和网络图799.6通风机选型819.6.1设备选择的原则819.6.2设备选择829.7.4 电机选型839.7防止特殊灾害的安全措施859.7.1火灾防治859.7.2
16、顶板灾害防治859.7.2矿井突水溃沙防治8610 设计矿井基本技术经济指标87参考文献89专题部分大采高一次采全高的上覆岩层特性分析911绪 论921.1 研究目的和意义921.2 国内外研究现状921.2.1国外技术研究现状921.2.2国内技术研究现状921.3 厚煤层大采高全厚开采技术突破与创新的关键点931.4 拟采取的技术路线942 厚煤层一次采全高的开采条件952.1 某矿区厚煤层覆存概况952.2 大采高综采工作面地质条件952.2.1工作面位置及井上下关系952.2.2煤层962.2.3煤层顶底板972.2.4 地质构造972.2.5水文地质982.2.6影响回采的其它因素9
17、92.3大采高综采1003 一次采全高采动覆岩结构特征分析1033.1 上覆岩层关键层结构效应分析1033.2 老顶关键层来压步距的理论计算确定1073.2.1 初次来压步距1073.2.2 周期来压步距1083.3 上覆岩层垮落特征分析RFPA2D模拟1083.3.1 模型建立1083.3.3采动履岩垮落特征模拟结果分析109翻译部分英文原文115中文译文 频率和锚固长度对超声波在锚杆中传播行为的影响1261 引言1262 超声导波测试的实验1282.1 试验样本1282.2 试验仪器和实验描述1283 实验数据的分析方法1283.1 衰减估计1283.2 估算群速度1294 自由锚杆中频率
18、和锚杆长度对导波行为的影响1304.1 自由锚杆中的衰减1304.2 自由锚杆中的群速度1305 频率和锚固长度对导波行为的影响1305.1 锚固锚杆中的衰减1315.2 锚固锚杆中的群速度1316 讨论及结论131致谢133 1 矿井概况与地质特征1.1矿井概况1.1.1地理位置与交通凉水井井田地处陕西省榆林市以北、神木县以南,属于榆神矿区,行政区划隶属神木县西沟乡、麻家塔乡及瑶镇管辖。210国道西(安)包(头)段从矿区西侧通过,榆神府二级公路(204省道)和西(安)包(头)铁路并行从井田南缘的矿井工业场地南侧通过。矿井北至神木县城16 km、大柳塔镇76 km包头304 km,东经神木到府
19、谷90 km,南距榆林市94 km、西安市770 km。区内各县、乡之间均有公路相通,并与省内“米”字型公路网相连,向省外辐射,与蒙西、晋北以及宁北地区形成四通八达的公路网。西(安)包(头)铁路神延段通过矿井南部,在本矿井附近分别设有锦界车站、凉水井车站,神(木)黄(骅)铁路线神朔段在神木北站与西包铁路接轨,矿井交通十分方便。榆林机场已开通至西安、包头航线,航空运输快捷方便。矿井交通位置如图1-1-1所示。1.1.2地形与河流井田位于陕北黄土高原北部,毛乌苏沙漠之南缘,属丘陵区。东部为黄土梁峁沟谷地貌,西部为波状沙丘地,地势开阔。井田南部、北部黄土冲沟发育,梁峁区及沙丘区植被覆盖良好,主要以沙
20、柳、沙蒿、柠条、沙打旺等为主。地势总体呈西低东高的特点,最大高差226.40 m,一般标高+1220.00 m左右。本区属黄河一级支流窟野河流域。西部边界大致为窟野河与秃尾河之分水岭。北部的麻家塔沟流和南部的西沟沟流为窟野河一级支流,均为长年性流水,受区内东西向分水岭制约,两沟分别于神木县城北、南两地注入窟野河内,据长观资料,麻家塔沟流量一般为528.75 L/S,西沟流量一般为256.80 L/S。井田内其它沟流均属季节性,流量随季节变化明显。 图1-1矿井交通位置图1.1.3气象及地震本井田属中温带半干旱大陆性气候,冬季寒冷,夏季炎热,昼夜温差悬殊。当年11月至次年3月为冰冻期,冻土最大深
21、度146cm;最大积雪厚度12cm;元月初至5月初为季风期,多为西北风,多年平均风速2.5m/s,最大风速25m/s,年平均气温8.5,极端最高气温38.9,极端最低气温28.5,年平均降雨量436.7mm,且多集中于7、8、9三个月;年平均蒸发量1907.22122.7mm,是降雨量的45倍。根据国家地震局和建设部2001年颁发的GB50011-2001建筑抗震设计规范规定,区内地震烈度为度,设计基本地震加速度值为0.05g。据史料记载,除公元1448年和1621年在府谷、榆林、横山发生过5级地震外,在本区再未发生过4级以上地震。1.1.4水源、电源、通讯和经济状况西北电网330kV供电线路
22、已分别送至榆林和神木,榆林至神木、榆林至店塔镇的两条11kV电源线路已经建成使用。从榆林镇北台变电站出线的矿区110kV供电专线已送至锦界,并已在锦界建成二座110/35kV变电站,矿井电源可从锦界110/35kV变电站接取。矿井永久水源为锦界水厂,其上级水源取自瑶镇水库蓄水,瑶镇水库已于2004年建成,从水库通往锦界水厂的供水管网也已建成投运,故矿井水源可靠。本区属榆林市电话网,矿井地面通讯经神木、锦界并入榆林市通讯网络与全国各地联系,矿井对外通讯方便。矿区农作物主要有小麦、谷子、玉米,经济作物以豆类为主,矿区工业主要以煤炭生产为主,其余有电力、纺织、建材等工业。1.2井田地质特征1.2.1
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