东坪煤矿0.9Mta新井设计____浅谈软岩巷道支护理论研究与发展本科毕业设计

本科生毕业设计（论文）

题目：东坪煤矿0.9Mt/a新井设计

浅谈软岩巷道支护理论研究与发展

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：

指导教师签名：日期：

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本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日

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指导教师评阅书

评阅教师评阅书

教研室（或答辩小组）及教学系意见

中国矿业大学毕业设计任务书

学院XXX学院专业年级采矿工程2008级学生姓名XXX 任务下达日期：2012年3月1日

毕业设计日期：2012年3月1日至2012年6月15日

毕业设计题目：东坪煤矿0.9 Mt/a新井设计

毕业设计专题题目：浅谈软岩巷道支护理论研究与发展

毕业设计主要内容和要求：

院长签字：指导教师签字：

中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书

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

中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书

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

摘要

本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。

一般部分为东坪煤矿0.9Mt/a新井设计。东坪煤矿位于山西省阳泉市管辖的盂县境内，交通便利。井田走向（南北）长约5.2km，倾向（东西）长约3.0km，总面积为14.33km2。主采煤层为15＃煤，煤层倾角为1~12 ，平均总厚度为3.93m。井田地质条件较为简单。

井田工业储量为7802万t，可采储量为5547万t。矿井设计生产能力为0.9Mt/a。矿井服务年限为47.41a，涌水量不大，矿井正常涌水量为3.75m3/h，最大涌水量为5.63m3/h。矿井瓦斯相对涌出量为1.30 m3/t，绝对涌出量为1.85m3/min，为低瓦斯矿井。

井田开拓方式为双斜井单水平煤巷开拓。采用胶带输送机运煤，采用矿车进行辅助运输。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、矿区概述与地质特征；2、井田境界和储量；3、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4、井田开拓；5、准备方式——带区巷道布置；6、采煤方法；7、井下运输；8、矿井提升；9、矿井通风与安全；10、设计矿井基本技术经济指标。

专题部分题目是：浅谈软岩巷道支护理论研究与发展，主要是归纳了软岩支护技术在国内外的发展现状，总结了软岩巷道支护技术的种类，并结合工程应用对软岩支护技术进行具体分析。

翻译部分主要内容是关于采用非破坏性试验对原位锚杆载荷状态进行分析方面的研究，英文题目为：ANALYSIS OF IN SITU ROCK BOLT LOADING STATUS。

关键词：双斜井；单水平；带区；中央并列式通风

ABSTRACT

This design includes three parts: the general part, the special subject part and the translation part.

The general part is a new design for Dongping mine. Dongping mine is located in Yuxian which comes within the jurisdiction of Yangquan in Shanxi province. It is very convenient to get to the mine in terms of both highway and railway. The length of the coalfield is 5.2km,the width is about 3.0km，and the total area is 14.33km2.The fifteenth coal seam is the main coal seam, and its dip angle is 1~12 degree. The thickness of the mine is about 3.93m in all. The geologic structure of this coalfield is simple.

The recoverable reserves of the coalfield are 78.02 million tons,and the minable reserves are 55.47 million tons. The designed productive capacity is 0.9 million tons percent year, and the service life of the mine is 47.41 years. The normal flow of the mine is 3.75m3 per hour and the max flow of the mine is 5.63 m3per hour. The relative mine gas gush is 1.30 m3/t and the absolute gush is 1.85 m3/min, so it is a low gas mine.

The mine is a single level in double slopes to develop. Te central laneway uses Belt Conveyor to transit coal,and trolley wagons are used for accessorial transportation in the roadway.The ventilation mode of this mine is center juxtapose ventilation.The ―three-eight‖working system is used in the Dongping mine. It produces for 330 days a year.

The general part 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. Underground transportation of the mine; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms of the designed mine.

The topic of special subject part is The Analysis of theoretical research and development on soft rock roadway,.It summarizes the status of development on the soft rock supporting technology at home and abroad,sums up the species of soft rock roadway supporting technology,and combines with engineering application,soft rock supporting technology is specific analysised.

Translation part is about the study of situ rock bolt loading status by non-destructive test.The English title is―ANALYSIS OF IN SITU ROCK BOLT LOADING STATUS‖.

Keywords: Double slopes; Single level; Strips; Center juxtapose ventilation

第I 页

目录

一般部分

_Toc3254666951 矿井概况与地质特征 (2)

1.1 矿井概况 (2)

1.1.1地理位置与交通 (2)

1.1.2 地形地貌及水文情况 (2)

1.1.3 气候条件 (2)

1.1.4 其它条件 (3)

1.2 井田地质特征 (3)

1.2.1 地层 (3)

1.2.2 地质构造 (3)

1.2.3 水文地质 (4)

1.3 煤层特征 (5)

1.3.1 煤层 (5)

1.3.2 煤质及用途 (6)

1.3.3 煤层开采技术条件 (7)

2 井田境界和储量 (9)

2.1井田境界 (9)

2.2井田工业储量 (9)

2.2.1 储量计算基础 (9)

2.2.2 井田勘探程度 (10)

2.2.3 矿井工业储量计算 (10)

2.3 矿井设计储量 (11)

2.3.1 永久煤柱损失量 (11)

2.3.2 矿井设计储量 (12)

2.4 矿井可采储量 (12)

2.4.1 工业广场保护煤柱煤量 (12)

2.4.2 主要井巷保护煤柱煤量 (13)

2.4.3 矿井可采储量 (13)

3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 (15)

3.1 矿井工作制度 (15)

3.2 矿井设计生产能力及服务年限 (15)

3.2.1 确定依据 (15)

3.2.2 矿井设计生产能力 (15)

3.2.3 矿井服务年限 (15)

3.2.4 井型校核 (16)

第II 页4 井田开拓 (17)

4.1井田开拓的基本问题 (17)

4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标 (17)

4.1.2工业场地的位置 (19)

4.1.3开采水平的确定及带区、采区的划分 (19)

4.1.4主要开拓巷道 (20)

4.1.5开拓方案比较 (20)

4.2矿井基本巷道 (28)

4.2.1井筒 (28)

4.2.2井底车场 (30)

4.2.3大巷 (33)

5 准备方式—带区巷道布置 (36)

5.1煤层地质特征 (36)

5.1.1带区位置 (36)

5.1.2 带区煤层特征 (36)

5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 (36)

5.1.4 水文地质 (36)

5.1.5 地质构造 (36)

5.2 带区巷道布置及生产系统 (36)

5.2.1 带区准备方式的确定 (36)

5.2.2 带区巷道布置 (37)

5.2.3 带区生产系统 (37)

5.2.4 带区内巷道掘进方法 (42)

5.2.5 带区生产能力及采出率 (42)

5.3 带区车场选型设计 (43)

6 采煤方法 (44)

6.1采煤工艺方式 (44)

6.1.1 带区煤层特征及地质条件 (44)

6.1.2 确定采煤工艺方式 (44)

6.1.3 回采工作面参数 (45)

6.1.4 采煤工作面破煤、装煤方式 (46)

6.1.5 采煤工作面支护方式 (49)

6.1.6端头支护及超前支护方式 (51)

6.1.7各工艺过程注意事项 (52)

6.1.8回采工作面正规循环作业 (53)

6.2回采巷道布置 (55)

6.2.1回采巷道布置方式 (55)

第III 页

6.2.2回采巷道支护参数 (55)

6.3工作面控制措施 (57)

6.3.1工作面防滑措施 (57)

6.3.2工作面防窜矸措施 (58)

6.3.3工作面防片帮措施 (58)

7 井下运输 (59)

7.1 概述 (59)

7.1.1 井下运输原始数据 (59)

7.1.2 井下运输系统 (59)

7.2 煤炭运输方式和设备的选择 (61)

7.2.1 煤炭运输方式的选择 (61)

7.2.2 带区煤炭运输设备选型及验算 (61)

7.2.3 运输大巷设备选择 (63)

7.3 辅助运输方式和设备选择 (63)

7.3.1 辅助运输方式选择 (63)

7.3.2 辅助运输设备选择 (64)

8 矿井提升 (67)

8.1 矿井提升概述 (67)

8.2 主副井提升 (67)

8.2.1 主井提升 (67)

8.2.2 副井提升 (68)

8.2.3 井上下人员运送 (70)

9 矿井通风与安全 (71)

9.1 矿井概况、开拓方式及开采方法 (71)

9.1.1 矿井地质概况 (71)

9.1.2 开拓方式 (71)

9.1.3 开采方法 (71)

9.1.4 变电所、充电硐室、火药库 (71)

9.1.5 工作制、人数 (71)

9.2 矿井通风系统的确定 (71)

9.2.1 矿井通风系统的基本要求 (71)

9.2.2 矿井通风方式的选择 (72)

9.2.3 矿井主要通风机工作方式的选择 (73)

9.2.4 带区通风系统的要求 (73)

9.2.5 工作面通风方式的选择 (74)

9.3 矿井风量计算 (75)

9.3.1 工作面所需风量的计算 (75)

第IV 页

9.3.2 备用面需风量的计算 (76)

9.3.3 掘进工作面需风量 (76)

9.3.4 硐室需风量 (77)

9.3.5 其它巷道所需风量 (77)

9.3.6 矿井总风量计算 (77)

9.3.7 风量分配 (78)

9.4 矿井通风阻力计算 (78)

9.4.1 容易和困难时期矿井最大阻力路线确定 (78)

9.4.2 矿井通风阻力计算 (1)

9.4.3 矿井通风总阻力计算 (2)

9.4.4矿井总风阻和等积孔计算 (2)

9.5选择矿井通风设备 (3)

9.5.1选择主要通风机 (3)

9.5.2电动机选型 (5)

9.5.3主要通风机附属装置 (6)

9.6安全灾害的预防措施 (6)

9.6.1预防瓦斯爆炸的措施 (7)

9.6.2煤尘的防治措施 (7)

9.6.3火灾的预防措施 (7)

9.6.4水灾的预防措施 (7)

9.6.5其他安全措施 (8)

10 设计矿井基本技术经济指标 (8)

专题部分

浅谈软岩巷道支护理论研究与发展 (12)

参考文献 (33)

翻译部分

英文原文 (37)

中文译文 (48)

致谢 (58)

中国矿业大学2012届本科生毕业设计第1 页

一

般

部

分

中国矿业大学2012届本科生毕业设计

第 2 页

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

东坪煤矿位于盂县县城东南3km 处一带，矿区地理坐标北纬380213'"3804'51" ～，东经11326'21"11326'37" ～。盂县一阳泉公路从矿区北界向东坪村穿过，距阳泉矿务局固庄煤矿铁路专用线盂县货站21km 。盂县向西距省会太原110km ，向东南距阳泉市40km ，向

图1-1 矿井交通位置图

1.1.2 地形地貌及水文情况

井田位于太行山西侧，属低山丘陵地貌，地表经长期风化剥蚀，沟谷纵横，梁岭绵延，地形十分复杂，纵观全井田，其中南部为低山区，沟深坡陡，沟谷多呈“V ”字形，向西、北、东三面渐次过渡为丘陵区，山间沟谷逐渐变开阔宽缓，井田总体地势南高北低，地形最高点位于井田南部南庄沟山.海拨1153.69m ，最低点位于井田北部边界东坪村附近，海拨928.50m 左右，最大相对高差225.19m 。

井田西临秀水河的中游召二河、南河，该水系自南向北由井田西部边界外穿过，经小南河村、贾家沟、南沟汇入温河，为温河上游支流，属滤沱河水系，清水流量0.211 m 3/s ，雨季水量稍大，旱季水量甚微以至干涸。

1.1.3 气候条件

井田位于太行山区，属温带大陆性气候，冬寒夏热，春季多风，秋季凉爽，年平均气温8.7℃，一月份最冷，气温-6.7℃，极端最低气温-21.60℃(1964.2.12)，7月份最热，气温22.30℃，极端最高气温37.4℃(1961.6.10)。年平均降雨量为585.9mm ，最大降雨量817. 6mm(1964年)，最小降雨量302. 0mm (1972年)，且雨量多集中在7、8、9三个月，年平均蒸发量1873.8mm ，为年平均降水量的3倍。年主导风向为西风和东南风，冬季常见西风、

中国矿业大学2012届本科生毕业设计第3 页西北风，夏季多为东南风，最大风速20.7m/s，最大瞬时风速可达30m/s，平均风速为2.8m/s，冰冻期为每年11月初至翌年3月底，最大冻土深度88cm，最大积雪深度17cm，年平均无霜期180天左右。

1.1.4 其它条件

地震烈度：根据山西省地震基本烈度区划图，本区属七级基本烈度区。

1.2 井田地质特征

1.2.1 地层

本井田位于沁水煤田阳泉矿区西北部，井田内地层由老到新依次为奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二迭系下统山西组、下石盒子组及第四系。现自下而上分述如下:

1、中奥陶统马家沟组(O2m)

埋藏于井田深部，为煤系地层之基盘，岩性为厚层状海相石灰岩，坚硬性脆，顶部常因铁质侵染而呈淡红色，厚度不详。

2、中石炭统本溪组(C2b )

平行不整合于下伏奥陶系灰岩侵蚀面之上，为一套海陆交互相沉积建造，底部为褐红色山西式铁矿，多呈鸡窝状分布，铁矿层之上为浅灰色G层铝土泥岩及灰黑色砂质泥岩、泥岩、中细砂岩和石灰岩，夹有1～2层不稳定煤线，本组厚度50～60m，平均55m左右。

3、上石炭统太原组(C3t)

连续沉积于下伏本溪组之上，为一套海陆交互相含煤建造，井田主要含煤地层。主要由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细砂岩和3层石灰岩及5～6层煤层组成，底部以一层浅灰色细砂岩(K1)与本溪组分界，本组厚度100～120m，平均110m左右。

4、下二迭统山西组(P1s)

与下伏太原组呈连续沉积，为一套陆相碎屑岩沉积含煤建造，系井田次要含煤地层，主要由灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩和灰白色砂岩及3层薄煤层组成，底部以一层灰白色中细砂岩( K7)与太原组分界，本组厚度35m左右。

5、下二迭系下统下石盒子组(Pix)

连续沉积于下伏山西组之上，全组厚度150m，根据岩性特征，自下而上可分为三段：第一段(P1x l )：主要由深灰、灰绿色泥岩、砂质泥岩和灰、灰黄色砂岩组成，下部含1～2层薄煤线，底部以一层灰黄色中粗砂岩(K8)与山西组分界，本段旧称“绿色地层”，厚度60m左右。

第二段(P1x2)：主要由黄、黄绿色泥岩、砂质泥岩及浅灰色中粗粒砂岩组成，底部K9砂岩为一层淡黄色中粒砂岩，本段称“黄色地层”，厚度40m左右。

第三段(P1x2)：由灰白色砂岩及黄绿、褐红色泥岩、砂质泥岩组成，顶部多含一层灰、黄、紫等杂色铝质泥岩(俗称“桃花泥岩”)，为良好辅助标志，本段厚度52m左右。

6、第四系(Q)

角度不整合于下伏不同地层之上，多分布于深坡和较大沟谷处，主要为中上更新统黄土层，各处厚度不等，一般0～20m左右。

1.2.2 地质构造

本区位于沁水煤田阳泉矿区西北部，属沁水块段盂县坳缘翘起带（据《山西省区域地

中国矿业大学2012届本科生毕业设计第4 页质志》1982年所划分），区域地层总体走向东西向，向南倾伏，为一单斜构造，在此基础上发育有次一级褶曲和断裂构造。

井田主要由二个宽缓向斜及一较宽缓的背斜组成，褶曲轴向单一，均呈N20～25°E 向延伸，井田内断裂构造不甚发育，仅15#煤层井田南部有一条泥河村断层，倾角为25～30°，断层落差为0～15m。

1.2.3 水文地质

井田位于娘子关泉城西北部，属该泉域的径流区。区域内河流主要为温河，由西向东南经娘子关流入河北省境内，属掉沱河水系。

区域含水层主要有奥陶系石灰岩含水层，上石炭系太原组灰岩含水层和二迭系山西组、石盒子组砂岩含水层及第四系冲、洪积层含水层。其中奥灰含水层为区域主要含永层，埋藏浅处岩溶裂隙发育，含水丰富，区域水位标高500～600m左右。太原组灰岩局部岩溶裂隙亦较发育，含水性稍强，二迭系砂岩含水层含水性较强，地表偶见泉水出露，涌水量一般不大，第四系近代冲积层主要分布于较大沟谷处，含丰富潜水，为重要农用水源。

1、地表迳流

井田西临秀山河中游地段，南段称召二河，北段称南河，该水系自南向北由井田西部边界外通过，清水流量0.211m3/s，矿区流域长度8km，流域面积35km2，属季节性河流，雨季水量稍大，早季水量甚微以致干涸。此外，井田沟谷中有泉水出露，涌水量随季节性变化，一般涌水量40～80m3/d。

2、井田含水层

（1）奥陶系灰岩裂隙、岩溶含水层

埋藏于井田深部，据119队钻孔揭露，该灰岩200m深度以下岩溶裂隙发育，含水性强，水位较低，奥灰水位标高约500～600m。

（2）太原组灰岩岩溶含水层

太原组赋存三层发育稳定的石灰岩，自下而上分别为四节石灰岩(K2)、钱石灰岩( K3)和猴石灰岩(K4)，单层厚度1.75～9.75m，局部岩溶裂隙较发育，含水性较强，据119队勘探资料，钻孔钻至Kz灰岩层段时，有不同程度漏水现象，具有一定充水条件。经钻孔抽水试验，单位涌水量0.027～0.710 L/s. m，渗透系数0.216～6.299m/d。

（3）山西组砂岩裂隙含水层

山西组含有数层砂岩，尤以底界K7砂岩厚度最大，最厚可达19.50m，但据钻孔简易水文观测，钻至该层段时，冲洗液消耗量并无明显增大，砂岩裂隙发育程度较差，含水较弱。据钻孔抽水试验，单位涌水量0.068L/s. m，渗透系数0. 201m/d。

（4）下石盒子组哈岩裂隙含水层

下石盒子组含多层厚层砂岩，但由于大部处于侵蚀基准面以上，泄水条件好，含水性较弱。

（5）第四系砂砾孔隙含水层

井田内黄土广为覆盖，砂砾层较厚，据简易抽水试验，涌水量0.554L/s.m，渗透系数6.8m/d，水量丰富，为当地村民重要的生活和农用水源。

3、井田隔水层

井田隔水层主妥为中石炭统本溪组泥质岩隔水层组，岩性白铝土泥岩、砂质泥岩组成，总厚度达30m以上，岩性致密，细腻，为井田及区域良好的隔水层。

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