煤矿1100下山快速掘进及巷道支护设计.docx

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煤矿1100下山快速掘进及巷道支护设计

煤矿-1100下山快速掘进及巷道支护设计

要求设计内容（供参考）

第一章煤矿及巷道施工概况

1.1煤矿概况

1.1.1煤矿地理位置及交通条件

1.1.2煤矿地质条件及气候特征

1.2-1100水平巷道概况

1.2.1巷道地质概况

1.2.2煤（岩）层赋存特征

1.3生产系统概况

1.3.1通风系统

1.3.2压风系统

1.3.3防尘系统

1.3.4防灭火

1.3.5安全监测系统

1.3.6供电系统

1.3.7排水系统

1.3.8运输系统

1.3.9通迅系统

第二章-1100下山快速施工方案

2.1-1100下山快速施工爆破方案

2.1.1全断面中深孔光面爆破方案

2.1.2全断面巷道定向断裂控制爆破方案

2.1.3爆破方案对比分析及选择

2.2-1100下山快速施工机械化配备方案

2.2.1装岩方式

2.2.2运输方式

2.2.3管线及轨道敷设

2.2.4设备及工具配备

第三章-1100下山快速施工支护方案

3.1六水平矸石井断面设计概况

3.2支护方式选择

3.3支护参数设计

3.4锚网喷施工工艺及要求

3.5U棚的施工工艺

第四章安全技术措施

4.1特殊措施

4.2“一通三防”管理

4.3顶板管理

4.4爆破管理

4.5防治水管理

4.6机电管理

4.7运输管理

第五章结论

最好包含下列理论、技术、方案（供选择）：

第一章爆破技术影响因素分析

第一节爆破参数设计理论

1.1炮眼深度

1.2掏槽爆破

1.3掏槽参数

第二节光面爆破技术

2.1光面爆破的基本原理

2.2光面爆破参数

2.3光面爆破的优点

2.4光面爆破的质量标准

2.5光面爆破施工工艺

2.6爆破参数的优化与分析

第三节定向断裂控制爆破技术

3.1定向导向缝形成机理

3.2裂纹扩展机理及扩展过程

3.3定向断裂爆破的能量问题

3.4岩石爆破定向破裂装药结构研究

3.5定向断裂控制爆破参数确定

第二章岩巷机械化作业线影响因素分析

第一节巷道施工机械化配套原则

1.1平巷施工机械化配套原则

1.2斜井（巷）施工机械化作业线配套原则

第二节岩巷施工机械化作业线配套

2.1以耙斗装岩机为主的岩巷施工机械化作业线

2.2以侧卸式装岩机为主的施工机械化作业线设备配套

2.3以钻装机为主的施工机械化作业线的配套设备

2.4以岩石掘进机为主的施工机械化作业线配套设备

第三节巷道掘进机械化作业线配套优化

3.1全液压钻车配侧卸装岩机作业线配套优化

3.2岩石掘进机为主的作业线优化44

3.3侧卸式和耙斗装岩机结合的机械化作业线配套优化

第三章快速支护技术影响因素分析

第一节现代支护结构原理与类型

1.1现代支护结构理论

1.2现代支护结构类型

第二节锚喷支护设计与施工原则

2.1锚喷支护设计原则

2.2选用锚喷支护参数的原则

2.3锚喷支护参数设计

2.4锚喷支护快速施工

深部巷道支护技术研究

以煤矿-1100巷道为例

1研究课题的提出

1.1煤矿深部巷道工程的特点

1.2研究深部巷道支护技术的意义

1.3煤矿深部巷道工程理论的进展与现状

1.4国内外深部巷道支护技术的发展

2深部巷道围岩的物理力学特征

2.1深部软岩的概念

2.2深部软岩的工程特性

2.3深部软岩的力学属性

2.4深部软岩的工程分类及对策

3深部巷道工程支护荷载确定方法

3.1原岩应力场的构成

3.2原岩应力确定方法

3.3围岩支护荷载的确定（依据围岩性质计算锚固力）

4巷道支护技术方案

4.1深部巷道的支护技术方案

4.2支护参数计算

4.3巷道支护加固机理分析

4.4预期效果预测

5底臌的防治

5.1深部巷道底臌的特征

5.2深部巷道底臌的分类

5.3深部巷道底臌的机理

5.4影响的底臌主要因素

5.5深部巷道底臌的防治方法

6结论

煤矿及巷道施工概况

煤矿是一个年产原煤百万吨的特级质量标准化、现代化企业。

位于五岳独尊的泰山和圣人故都曲阜之间，临近京沪铁路、京福高速公路，交通便利。

1958年改扩建，目前生产能力130万吨，现有员工12000人。

煤矿下属两大集团三大公司：

一个年产450万吨的国家级企业－泰山水泥集团和一个下属33个独立法人企业的清大集团；一处跨省开采的矿业公司（安徽宿州矿业公司），三处合计装机容量14MW的电力公司和一处产业化发展、企业化经营的长城物业公司，一座年产30万吨的石膏矿。

经营范围涉及煤炭、电力、建材、养殖、金融等20多个行业，8个过亿元投资规模企业；经营区域跨越两省三市多县运营，初步发展成为一个跨行业、跨区域、多种所有制结构并存、多元化发展的现代化的综合性企业，2004年实现销售收入13.4亿元，利税完成3.5亿元。

煤矿煤炭储量丰富，可采储量在30年以上，开采深度达到海拔－1200米，采掘工艺使用综放、综采及综掘技术，安全监测、主运、主排、供电、洗选等辅助系统实现行自动化。

煤炭品种为优质气肥煤，发热量在21.8兆焦以上，拥有自主品牌的“双八”精煤（灰分小于8%，硫分小于0.8%）是十分理想的工业、化工、发电和动力燃料，享誉华东地区，远销台湾、日本、韩国、东亚和东南亚地区。

第一节煤矿概况

1.1煤矿地理位置及交通条件

煤矿位于山东省泰安市宁阳县镇。

地理座标为东经113°08′41〃～113°15′16〃，北纬37°23′34〃～37°39′42，北依泰山，南邻曲阜，西界为京沪铁路，地处丘陵和平原地带，地势南高北低。

南北20km，东西最大长约8.5km。

南部有三条东西向山脉，有河流柴汶河、故城河。

煤矿地理位置优越北距泰安市区32km，西距宁阳县城35.2km，南距曲阜市区38.4km。

京福高速公路、京沪高速公路这两条国家干线穿境而过，其中距离京福高速公路宁阳出口仅6.7km，距离京沪高速公路新泰出口37.1km。

京沪铁路穿境而过。

这也就为煤炭的外运提供了得天独厚的交通条件。

1.2煤矿地质条件及气候特征

煤矿位于沮来山和蒙山两大分水岭之间，地形特点属山间凹地，脊峰标高+750m，凹地标高+117m。

凹地内南高北低，井田中央第三系砾。

岩构成低缓平坦的丘陵，其标高在+130m左右。

井田总体为NE倾伏的簸箕状向斜构造，中部地层走向290～310o，至东翼渐变为30～60o，西翼则变为340～360o，中部地层走向较为稳定，两翼地层急剧转弯，显示出簸箕状。

区内出露地层有：

泰山群，厚度不详；寒武灰岩，厚约700m；奥陶灰岩，厚约800m；石炭系含煤地层，局部出露，厚约240m；第三系砾岩，厚0～775m；第四系粘土层，厚0～7.5m。

矿区主要生产矿井布置在向斜东翼，主采煤层为石炭二迭系4煤、6煤等。

故城河从矿区东部穿过，流向大致垂直地层走向，河道宽30～50m，河谷最低标高为110m，为一季节性河流，夏秋季有水，冬春干枯。

最大流量为1.9×106m3/h，洪水宽达285m，最高洪水位发生在1900年，标高达119.9m。

煤矿原设计能力60万t，改扩建后产量提高到90万t，最高年产量130万t，投产35年共采出原煤1921.4万t。

目前煤矿已结束两个生产水平，第3水平（-450m）为生产水平，第4水平（-750m）为延伸水平，并已开采4层煤、6层煤两层煤。

煤矿浅部由于4层煤被剥蚀，主采煤层6层煤厚仅1.1m，开采引起的地面沉陷问题并不突出。

随着矿井开采深度的增加，6m厚的4层煤变为主要的开采煤层，同时由于上覆砾岩厚度较大，岩层坚硬，与下覆岩层岩性差异大，而表土层薄，仅2.0m，地表除产生明显的移动外，还出现了严重的斑裂现象。

经岩移观测发现，地表移动变形具有两个明显的特点：

（1）地表活动时间长由于4层煤以上煤系地层保存较少，煤系之上为厚层状、硬度较大、完整性较好的巨厚第三系砾岩，当煤层采过后，因上覆岩层在岩性上有较大的差异，造成不同步下沉，砾岩下沉滞后，致使地表活动时间较长，如2406E工作面结束9个月后，所测地表下沉速度仍是1.5mm/d。

（2）地表出现斑裂由于第四纪表土层沉积较薄（0～7.5m），当煤层采过后，地表除下沉外，还出现严重的斑裂。

地表斑裂方向大致与砾岩走向平行而与煤层走向有一定差异，在一采区上方表现最为明显，约比煤层走向大10～15o，其方位约为100～105o，沿走向大致连续。

斑裂多沿砾岩弱面裂开，裂缝的宽度0～3m不等，深不见底，且上宽下窄，也有将砾岩直接裂开的，其宽度一般0.2～0.3m。

在一采区上方，距1405下平巷地面投影位置往北已出现8条裂缝，其裂缝之间的间距为60～80m。

地表下沉及斑裂已严重损害农田，尤其是1406面采后的地表活动范围已波及南良父村南面的民房，尽管只有很轻微的下沉，但和地表表土层下沉相迭加，使这部分房屋的下沉加剧，裂缝增多加宽。

煤田早在春秋战国时期就被发现并有利用的记载，以后各朝均有不同规模的利用、开采，到明末清初小矿井星罗棋布，日本侵华时期进行了一定规模的调查和开采，其开采下限达-75m（局部到-150m水平）。

几乎所有可采煤层（11，12，13，15，16层煤）的浅部均被开采，其规模大小不等，但相互之间多已联通。

据1955年调查，由于古井开采引起地面沉陷，在北故城和西故城一带形成500多平方米的洼地，沉降引起的裂缝长达5000余米，宽度为0.2～2m，在裂缝两侧形成了7～10m宽的破碎带。

破碎带穿过故城河，可能对矿井充水构成严重威胁。

在四号井西部开采11层煤时，地面上形成宽0.5m左右的裂缝，雨季裂缝涌水，矿井内涌水量增大60m3/h左右。

目前在矿区内有冬庄乡煤矿、灵山乡煤矿和镇煤矿，另外还有38个小煤窑，大部分为个体经营。

由于上述各矿井的生产，在地面形成沉降裂缝和积水洼地，使地表水大量进入地下。

目前，随着矿井开采深度的增加，人为采动将造成农田大面积下沉，形成负地形；矿区周围的古井以及小煤矿的生产也在地面造成洼地和裂缝。

负地形和洼地积水会导致农田沼泽化，而斑裂和沉降裂缝的存在既能造成水力灌溉水无法正常浇灌农田，又能使水利工程被毁坏。

矿区内浅部煤层已大量采空，彼此连通一体；废弃小井有的已经塌陷，形成断水和积水坑，导致地表水和大气降水流入地下，矿井涌水量增加。

本区发育3个侵蚀阶段，表明第四纪时期地壳曾3次抬升；目前在柴汶河及故城河的河床内，均有基岩裸露，显示地壳正在抬升，地壳抬升将导致故城河侵蚀作用加强，对河底破坏加剧。

故城河下防水煤柱受到地方小煤井的开采破坏，有可能造成河水溃入井下。

第二节-1100水平巷道概况

2.1巷道地质概况

该课题涉及巷道自六水平矸石井车场原停头处开门，六水平矸石井下山设计长度191.77m，车场设计长度50.7m（已掘15m）。

表：

地面相对位置及邻近采区开采情况

水平名称

六水平

采区名称

一采区

地面标高（m）

+108～+115m

井下标高（m）

-1100m

地面相对位置及建筑物

该巷道地面投影对应小河西村村南农田，无重点保护建筑物，掘进时对地面无影响。

井下位置及掘进对地面设施的影响

该巷道位于-1100m水平。

上1610、1611采煤工作面已开采区，下为未开采区。

邻近采区开采情况

本区相邻的采区尚未开拓。

走向

56°～58°

倾向

304°～302°

长度

227.5m

根据1611、1612采煤工作面实际揭露，