显德汪煤矿18mta新井设计大学论文.docx

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显德汪煤矿18mta新井设计大学论文

中国矿业大学毕业论文任务书

学院矿业工程学院专业年级学生姓名

任务下达日期：

年月日

毕业论文日期：

年月日至年月日

毕业论文题目：

显德汪煤矿1.8Mt/a新井设计

毕业论文专题题目：

大倾角工作面支架稳定性研究

毕业论文主要内容和要求：

按照采矿工程专业毕业设计大纲要求，完成一般部分显德汪矿1.8Mt/a新井设计和专题部分大倾角工作面支架稳定性研究，英译汉中文字数3000以上。

院长签字：

指导教师签字：

中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成绩：

指导教师签字：

年月日

中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：

成绩：

评阅教师签字：

年月日

中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：

成绩：

评阅教师签字：

年月日

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：

一般设计部分、专题设计部分和翻译部分。

一般部分为显德汪矿1.8Mt/a的新井设计。

显德汪于邢台市西南约35km，南部与邯郸地区武安市相接。

东距京广铁路褡裢车站25km，有两条主要公路邢（邢台）—渡（渡口）、邢（邢台）—都（都党）及通向各村的简易公路，交通极为方便。

井田边界东以F1断层为界，与章村矿三、四井相邻；北部以K2及第3勘探线为界；西以煤层露头线为界；南部与邯郸矿务局郭二庄矿为邻，东西宽约4km，南北长约5km，面积约20km2。

主采煤层二层，即2号煤层和9号煤层，平均倾角12°°，厚约9.0m。

井田工业储量为188.31Mt，可采储量140.87Mt，矿井服务年限为60.2a。

井田地质条件相对简单。

表土层平均厚度80m。

矿井采用全立井，主石门与阶段运输大巷、采区上、下山相结合的开拓方式，主、副井位于井田中部。

设计两个生产水平，即每个煤层布置一个水平，一水平标高-160m，二水平标高-290m，回风水平标高-160m，最大开采深度-520m左右。

矿井正常涌水量为120m3/h，最大涌水量为240m3/h；煤层硬度系数f=2.3，煤质牌号为无烟煤；矿井绝对瓦斯涌出量为1.84m3/min，属低瓦斯矿井；煤层有自燃发火倾向，发火期3~6个月，煤尘具有爆炸危险性。

设计首采区采用采区准备方式，工作面长度233m，采用一次采全高采煤法，全部跨落法处理采空区。

矿井采用“三八”制作业，两班生产，一班检修。

生产班每班3个循环，日进6个循环，循环进尺0.6m，日产量5617.86t。

大巷采用带式输送机运煤，辅助运输采用1.5t固定箱式矿车。

主井装备一套12t双箕斗和一套12t单箕斗带平衡锤提煤，副井装备一对3t矿车双层单车罐笼带平衡锤担负辅助运输任务。

矿井采用中央并列式通风。

通风容易时期矿井总需风量4608m3/min，矿井通风总阻力2096Pa，风阻0.35N·s2/m8，等积孔2.03m2，矿井通风容易。

矿井通风困难时期矿井总风量4608m3/min，矿井通风总阻力2746Pa，风阻0.46N·s2/m8，等积孔1.74m2，矿井通风中等困难。

设计矿井的吨煤成本110元/t。

专题部分题目是大倾角工作面支架稳定性研究。

翻译部分是一篇关于神经网络应用程序在采矿工业中的应用的的论文，英文原文题目为：

PracticalNeuralNetworkApplicationsintheMiningIndustry。

关键词：

立井；两水平；上下山开采；大采高；中央并列式

ABSTRACT

Thisdesigncanbedividedintothreesections:

generaldesign,monographicstudyandtranslationofanacademicpaper.

Thegeneraldesignisabouta1.8Mt/anewundergroundminedesignofXiandewangcoalmine.XiandewangcoalmineliesinXingtai,Hebeiprovince.AsPeitunrailwayrunacrosstheeastpartoftheminingfieldconnecttoLonghairailway,thetrafficisveryconvenient.It’sabout5.23kmonthestrikeand4.18kmonthedip,withthe20.03km2totalhorizontalarea.Theminablecoalseamofthismineis2withanaveragethicknessof5.0mand7withanaveragethicknessof4.0mandanaveragedipof8.9°.Theprovedreservesofthiscoalmineare188.31Mtandtheminablereservesare140.87Mt,withaminelifeof60.2a.Thegeologicalconditionofthemineisrelativelysimple.Thenormalmineinflowis120m3/handthemaximummineinflowis240m3/h.Itisbituminouscoal44withlowminegasemissionrateandcoalspontaneouscombustiontendency,andit’sacoalseamliabletoexplosion.

Thefirstlevelisat-160m,Thesecondlevelisat-290m,Designedfirstminingdistrictmakesuseofthemethodofpreparationinminingarea,thelengthofworkingfaceis233m,whichusesfully-mechanizedcoalminingtechnology,andfullycavingmethodtodealwithgoaf.Theworkingsystemis“three-eight”,withtwoteamsmining,andtheotheroverhauling.Everyminingteammakesthreeworkingcycle,withsixworkingcycleeveryday.Advanceofworkingcycleis0.6m,andquantityof5617.86toncoalismakedeveryday.

Mainroadwaymakesuseofbeltconveyortotransportcoalresource,andminecartobeassistanttransport.Mainshaftmakesuseofskiptotransportcoalresource,whensubsidiaryshaftmakesuseofcagetobeassistanttransport.Intheprophaseofminingtheminemakesuseofcentralizedventilationmethod,whenintheeveningofminingtheminemakesuseofareasventilationmethod.Attheeasytimeofmineventilation,thetotalairquantityis4608m3perminute,thetotalmineventilationresistanceis2096Pa,thecoefficientofresistanceis0.355N·s2/m8,equivalentorificeis2.03m2.Atthedifficulttimeofmineventilation,thetotalairquantityisabout4608m3perminute,thetotalmineventilationresistanceis2746Pa,thecoefficientofresistanceis0.465N·s2/m8,equivalentorificeis1.74m2.Thecostofthedesignedmineis110yuanperton.

ThemonographicstudyisboltingtechnologyofdeepwelldrawedbyMATLAB7.1.

Thetranslatedacademicpaperisabouteffectsoffrequencyandgroutedlengthonthebehaviorofguidedultrasonicwavesinrockbolts。

Keywords：

shaft;twolevels;up-dipanddown-dipminging;largeminingheight;centralizedjuxtaposeventilation

一般设计部分

专题设计部分：

大倾角工作面支架稳定性研究

4.4结论126

翻译部分：

PracticalNeuralNetworkApplicationsintheMiningIndustry

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交通地理位置

显德汪矿位于邢台市西南约35km，南部与邯郸地区武安市相接。

东距京广铁路褡裢车站25km，有两条主要公路邢（邢台）—渡（渡口）、邢（邢台）—都（都党）及通向各村的简易公路，交通极为方便（如图1-1）。

图1-1显德汪矿交通位置图

1.1.2地形地貌和水文情况

显德汪井田位于太行山中段东麓山前丘陵地带，地势西高东低，海拨在194.10~339.6m之间，地表起伏较大，基岩裸露面积较小，属山前冰碛台地地形。

井田内地表水系不发育，仅有中关小溪、栾卸小溪和紫牛湾小溪3条季节性小溪，均属北洺河支流，雨季时出现水流，旱季断流。

1.1.3矿区经济状况

邢台有丰富的矿藏资源、农副产品资源和水利资源。

矿产资源主要有煤,铁、瓷土、石 膏、菱镁矿、兰晶石、重晶石、石墨等40多种。

农业主要盛主棉花、小麦、玉米等； 雪花梨、串枝红杏、辣椒、红枣、核桃、板栗等在国内外市场享有盛名。

邢台地下水 资源丰富，水质良好。

市内有比较丰富的旅游资源，已开放的有：

临城崆山白云洞，邢台县野沟门水库和白云山旅游区、沙河秦王湖风景区等。

1.1.4矿区电力供应

矿井110kV主电源引自邢台220kV变电站，由110kV线路送至距矿井110kV变电站，备用电源引自煤矿自建电站110kV发电站。

1.1.5矿区的气候条件

本区属北方气候特点，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春季有干旱及寒潮、霜冻等自然灾害，但四季分明，气候温和。

降水量：

多年平均降水量497.0mm，雨季多集中在7、8月份。

蒸发量：

多年平均蒸发量1719mm。

气温：

年平均气温13℃。

主导风向:

全年风向以北、北东及南为主。

本区属大陆性季风气候。

1.1.6地震

邢台位于北东向断裂活动带上，地震活动相对频繁，如1967年的隆尧地震，对建筑破坏严重，近期尚没有破坏性地震活动。

1.2井田地质条件特征

1.2.1地层和煤层

显德汪井田地表全为新生界地层所覆盖，所发育的地层自上而下依次为：

第四系（

）、二叠系上统上石盒子组（

）、下石盒子组（

）、二叠系下统山西组（P1s）、石炭系上统太原组（C3t）、石炭系中统本溪组（C2b）、奥陶系中统峰峰组（

）、马家沟组（

），现简述如下：

（1）第四系（Q）

下部为冰碛红色泥砾、冰水沉积的杂色粘土、细砂、亚粘土及砂砾石等，一般厚40m；中部为冰碛粘土砾石层、透镜状砂层及红色亚粘土组成，一般厚30m；上部为多种成因的黄土，具垂直节理和大孔隙，一般厚2～10m。

（2）二叠系（P）

①上二叠统上石盒子组（

）：

以灰绿色、紫斑色粉砂岩及砂质泥岩为主，夹有数层中细粒含砾砂岩和铝土质泥岩。

平均厚度307.4m。

②下二叠统下石盒子组（

）：

以灰色、灰绿色、紫斑色粉砂岩和含铝土质的砂质泥岩为主，中部和下部夹有2～3层中细粒砂岩。

平均41.1m。

③下二叠统山西组（

）：

由灰色、深灰色、黑灰色中细粒砂岩、粉砂岩和煤层组成。

中下部含煤2～4层，平均83.8m。

（3）石炭系（C）

①上石炭统太原组（

）：

由深灰色、灰色粉砂岩、灰至灰白色中细砂岩、4～6层灰岩和6～9层煤组成。

平均厚度135.5m。

②中石炭统本溪组（

）：

主要由深灰色泥岩、粉砂岩及灰岩组成，夹不稳定薄煤一层，平均厚度17.56m。

（4）奥陶系（

）

①中统峰峰组（

）：

由厚层状致密灰岩、结晶灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩组成。

按岩性特征分为三段，总平均厚度167m。

②中统上马家沟组（

）：

黄、浅红色白云质角砾状灰岩、蜂窝状灰岩、灰色致密块状灰岩及泥质灰岩组成。

按岩性分为三段，总厚度平均246m。

③中统下马家沟组（

）：

由角砾状灰岩及蜂窝状泥质、白云质灰岩组成，按岩性分为三段，厚度大于144m。

（5）煤层

井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组，其次为石炭系中统本溪组，煤层与含煤地层对应关系如表2-1及附图显德汪矿综合水文地质柱状图。

表2-1煤层与含煤地层对应关系表

煤层编号

地层

地层平均厚度（m）

稳定性、可采性

1#

山西组下部

45.10

主要可采煤层

2#

3#

太原组上部

14.73

层位稳定不可采

4#

太原组中部

80.30

不稳定局部可采

5#

不稳定不可采

6#

不稳定局部可采

7#

不稳定局部可采

8#

太原组下部

32.62

极不稳定局部可采

9#

主要可采煤层

10#

本溪组

17.56

不稳定局部可采

1.2.2区域地质构造

邯邢煤田位于太行山东麓，华北盆地西缘。

煤田西部为太行山隆起的中南段，整体走向呈北东向展布，由赞皇隆起和武安断陷组成。

前者由太古代和少部分元古代变质岩系组成，后者主要由古生代地层组成。

显德汪井田即位于武安断陷北部太行山隆起带东侧，为新生代华北盆地的西部边缘。

由于西侧太行山隆起的上升和东侧华北盆地的沉降，使邯邢煤田形成走向NNE～近SN，西边翘起，东边倾降，并具波状起伏的翘倾断块。

煤田边界断层多为走向NNE的正断层，煤田内发育有大量NNE—NE向正断层及少量NNW向正断层，组成一系列地堑、地垒和阶梯状单斜断块。

自北向南有NNE向的晋县栾城断陷（地堑）、宁晋隆尧断隆（地垒）、巨鹿邯郸断陷（地堑）及南部的邢台断陷（与太行山隆起带中的武安断陷共同构成邢台武安断陷），呈雁行状斜列展布。

煤田内褶皱构造主要分布在近东西向的隆尧南正断层以南至洺河一线。

轴向NNE，与大断层走向平行展布的背、向斜为煤田内主要褶皱构造，延伸较长，形态清晰,EW向～NW向褶皱规模小，断续出现。

地层倾角比较平缓，一般为10°～20°，局部可达30°左右（图2－1）。

现将煤田内对显德汪井田有控制作用的区域性构造简述如下：

（1）隆尧南正断层：

展布于隆尧─南宫一带，横贯煤田中部，总体走向近EW，断层面向南倾斜，倾角55°左右，落差900～2900m。

在煤田内延伸长度约44km，将邯邢煤田分为南北两个构造单元。

其下盘（北侧）构成尧山山系，出露煤系基底奥陶系灰岩；其上盘（南侧）有煤系地层广泛赋存。

（2）太行山山前大断裂南段：

由隆尧─邢台之间的唐庄农场断层、晏家屯断层、邢台─邯郸间的百泉断层、临洺关断层等组成，总体走向NNE，唐庄农场断层走向NE。

断层面均向东或SE倾斜，落差500～1800m。

太行山山前大断裂是太行山隆起带与华北盆地的分界，在隆尧南断层以南构成太行山隆起带和华北盆地次一级构造单元──邢台武安断陷与巨鹿邯郸断陷之间的分界。

1.2.3井田地质构造

显德汪井田位于太行山隆起带与山前大断层之间的过渡地带，即武安断陷的北部。

为一不完整的、被NNE向断层切割的NNE向显德汪向斜与NWW向栾卸向斜相复合的构造。

井田东部规模较大的NNE向向斜称为显德汪向斜。

该向斜宽缓开阔，略显波状起伏，向斜形态较清晰完整。

如图2-2显德汪井田构造纲要图。

现将显德汪井田主要构造简述如下：

图2-2显德汪井田构造纲要图

（1）褶皱

显德汪井田为一褶皱型井田，挤压揉皱及层滑构造发育，残余构造应力大，造成煤层顶底板岩石破碎，巷道围岩压力大。

井田内褶皱构造的特点是：

向斜形态完整清晰、延伸较长，背斜较模糊。

NNE与NWW两组褶皱横跨复合，地层倾角8～30°，一般10～15°左右。

主要褶皱特征如表2-2。

表2-2主要褶皱构造特征一览表

名称

延伸长度

区内变化

两翼倾角

显德汪向斜

6km

轴部出露最新基岩为上二叠统上石盒子二段，向斜轴10线以北NNE向在上关一带仰起，10线以南SN向，14与17线向东呈弧形弯曲。

东翼倾角9至19°,平均14°，西翼倾角较缓，平均11°。

（2）断层

显德汪井田揭露的断层为井田的中北部的压扭性正断层，走向以NNE向为主。

井田西北部小断层与层滑构造发育。

（3）岩浆岩

本区自燕山运动以来，岩浆侵入活动频繁，使煤系地层受到不同程度的影响。

岩浆活动对2#煤层以上影响不大，而对6#煤层以下均有不同程度的影响，尤其对9#煤层影响严重。

据测算，9#煤层受岩浆岩吞蚀、部分吞蚀及直接接触影响的面积约3.5km2，占9#煤层总面积的18.6%。

1.3井田水文地质特征

1.3.1、地表水概况

井田范围内没有常年性地表水，季节性的小溪流有中关小溪、栾卸小溪和紫牛湾小溪。

虽然位于井田外围，但仍处于井田所属水文地质单元。

对本矿井具有间接充水意义的河流有南沙河和马会河等。

1.3.2、边界条件

显德汪井田为新生界地层全覆盖型井田，地层基本形态受NNE向的显德汪向斜控制。

井田北部、西北部和东部北段为煤层隐伏露头区，以外为奥陶系灰岩隐伏露头。

1998年进行奥灰放水试验时，形成以中观孔为中心的NNE向椭圆形降落漏斗，由此分析：

F1断层没有完全阻隔两盘含水段之间的水力联系，应为弱透水边界；西侧为奥灰含水层露头，雨季接受大气降水补给，平时接受地表水系的渗漏补给，为流量边界；南侧、北侧为自然进水边界，由于生产矿井较多，人为影响程度较大。

1.3.3、含水层特征

根据岩性、结构、富水特征及其对开采煤层的影响程度，参考区域含水岩组情况，矿区含水层（组）划分如下：

1.3.3.1新生界松散类孔隙潜水含水组

全新统砂砾石含水组呈条带状分布于中关、栾卸小溪等沟谷之内，主要为冲洪积相卵砾石层。

厚0~13.00m，平均4.00m。

渗透系数13.0m/d，钻孔单位涌水量0.662L/s·m，水位标高198.2m，为HCO3—Ca型水，富水程度中等。

中更新统砂砾石含水层全区大面积分布，主要由粒径1~80cm冰碛砾石组成，厚8.00~81.64m，一般30m。

渗透系数0.692m/d，钻孔单位涌水量0.125L/s·m，水位标高280.04m，为HCO3—Ca型水。

富水程度中等。

下更新统砂层含水层出露于显德汪、新村、柳泉、上关一带。

厚10.00~80.14m。

渗透系数4.05~5.72m/d，钻孔单位涌水量0.0938~0.609L/s·m，水位标高230.89~242.77m。

富水性中等，但极不均一。

以上各含水层动态受季节影响明显，在17勘探线以北该组富水性较强，工作面回采时应多加注意。

1.3.3.2二叠系砂岩裂隙承压含水组

下石盒子组砂岩含水层厚0.50~42.79m，一般14.37m。

矿井揭露时最大涌水量为60m3/h，后逐渐减小至少量淋水，钻孔单位涌水量0.00433~0.0231L/s·m，一般0.0137L/s·m，其渗透系数为0.0262~0.311m/d，一般0.0974m/d，水位标高+198.75~+216.87m，一般+213.58m。

水化学类型为HCO3·Cl—Na水，矿化度0.309g/L。

井田东、北部富水性稍强。

但总体呈弱富水性。

山西组砂岩含水层厚0~23.29m，平均9.95m，不稳定。

井下在一轨道三中、二中材料上山揭露该含水层时，最大涌水量40m3/h；在三采区石门揭露该含水层时，涌水量为23m3/h，一月后基本疏干。

据钻孔抽水试验，单位涌水量0.0178L/s·m，渗透系数0.14m/d，水位标高+171.74~+269.62m，一般+215.66m，水化学类型为HCO3·Cl—Na·Ca型和HCO3·SO4—Ca·Mg型水，矿化度0.427m/d。

主要富水区集中于16线以北，属弱富水含水层。

为开采1、2号煤时的主要直接充水水源。

1.3.3.3石炭系灰岩岩溶、裂隙承压含水组

野青灰岩含水层厚0.7~3.76m，平均2.31m。

钻孔抽水试验单位涌水量0.000575~0.120L/s·m，平均0.0603L/s·m，渗透系数5.01~0.0154m/d，一般0.729m/d。

为HCO3·Cl—Ca型水。

17勘探线附近、井田的北及西北部富水性稍强。

总体富水程度中等偏弱。

伏青灰岩含水层厚0.39~3.40m，平均1.86m。

钻孔抽水试验，单位涌水量为0.00274L/s·m，渗透系数为0.0166m/d。

富水区主要集中于17线附近及北、西北翼的浅部。

富水性弱偏中等