王楼煤矿16上煤开拓设计-开题报告

XX 大 学本科毕业设计（论文）开题报告设计题目 王楼煤矿 16 上 煤开拓设计/90 万 t专题题目 大采高工作面顶板破断结构与支护方法研究学 院 名 称 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 20xx 年 3 月 30 日设计题目 王楼煤矿 16 上 煤开拓设计/90 万 t专题题目 大采高工作面顶板破断结构与支护方法研究工程实际 科研项目 实验室建设 理论研究 其它设计（论文）类型（划“” ） 一、 本课题的研究目的和意义王楼煤矿是临矿集团在济宁开发建设的现代化矿井，位于山东省济宁市南部。矿井主要可采煤层为 3 上 煤、10 下 煤、12 下 煤、16 上 煤、17 煤，主采 3 上 煤层。随着主采煤层的资源枯竭，为了保证煤矿的正常生产，延长矿井服务年限，取得最佳经济效益，决定进行上、下组煤的合理配采，开采二水平 16 煤，对下组煤东翼区域进行开采设计。本设计通过对王楼煤矿井田地质及煤层特征的分析，依据现行井田开采方法及煤层顶低底板地质条件，根据16 上 煤的开采范围，计算出 16 上 煤的储量、生产能力和服务年限，并对 16 上 煤的井田开拓提出方案。在厚煤层的开采过程中，工作面顶板破断和支护技术是矿井生产过程中经常遇到的问题，应用岩石破裂过程分析系统(SFPA 2D)，对开采厚煤层引起的覆岩顶板破断动态过程进行了数值模拟研究,得出了分步开挖的覆岩弹模与剪应力分布图、地表下沉位移图和煤层顶板应力分布图。通过对模拟结果的分析，揭示了厚煤层开采过程中覆岩破坏的冒落带、裂隙带、弯曲带及矿压分布、地表变形的基本规律。实例模拟得出的结论与实际观测结果基本吻合。为了确保大采高综采工作面支架选型的安全性，根据大采高综采工作面支架呈现以静载荷为主的特点，建立了大采高综采支架受静载荷的工作阻力计算力学模型，并应用于现场大采高综采支架选型的安全性分析。大采高综采工作面支架工作阻力随工作面推进距离变化规律的现场监测表明: 以 4 倍采高覆岩重量计算的静载荷工作面支架工作阻力能够控制大采高覆岩运动的矿压显现，满足工作面支架选型的可靠性，保证大采高工作面的安全高效开采。最后，通过采取一定的技术措施来弥补 2-504 大采高综采工作面选型支架额定工作阻力不足的安全隐患，以期实现大采高综采工作面的安全高效开采。二、 本课题的主要研究内容（提纲）设计：山东省济宁市王楼煤矿 16 上 煤开拓设计（90 万 t）主要研究内容：1 矿井概述1.1 矿区概况1.2 井田地质及煤层特征1.3 井田开拓方式1.4 矿井开拓延深的必要性2 开采范围与生产能力2.1 开采范围及储量2.2 生产能力与服务年限3 井田开拓3.1 水平延深方案的选择3.2 井筒及井底车场3.3 水平接续时的技术措施4 采区设计4.1 采区地质特征4.2 采区生产能力及服务年限4.3 采煤方法及采区参数4.4 采区巷道布置4.5 采区车场及硐室4.6 采煤工作面配备和生产能力验算4.7 采掘工作5 通风与安全5.1 矿井通风5.2 井下灾害预防6 主要生产系统设备选型6.1 提升设备6.2 通风设备6.3 排水与供电设备6.4 压风与通信设备7 劳动定员与主要技术经济指标7.1 劳动定员7.2 主要技术经济指标专题：大采高工作面顶板破断结构与支护技术方法研究研究内容：1课题来源及研究意义 2大采高工作面顶板破断结构与模拟研究3大采高工作面支护方法研究4结论三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）1设计：在一定得井田地址、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式，开拓巷道的布置方式成为开拓方式 1。井田开拓方式按照井筒形式可分为主要有立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓；按开采水平数目可分为单水平开拓和多水平开拓；而按开采准备方式又可分为上山式、上下山式及混合式；如果按开采水平大巷布置方式则分为：分煤层大巷、集中大巷和分组集中大巷三类 1。确定井田开拓方式时，应遵循以下原则：贯彻煤炭工业的技术政策，为集中生产创造条件，减少煤炭损失，贯彻煤矿安全生产的有关规定，适应当前国家的技术水平和设备供应情况，而且要照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采 2。斜井开拓在我国 50 年代，其能力、数量比重均占首位，分别占 61.5%和 63.2%3。目前立井开拓主要在表土较厚、含有流砂层、埋藏较深，或倾角较大的地区使用，井型多为大型及特大型矿井。50 年代国内的斜井开拓能力与数量比重较小，在各开采方式中居第二位。随着胶带输送机的发展，为矿井向运输连续化、大型化发展创造了重要条件，应用数量比重逐渐增加。2003 年，斜井开拓的能力、数量比重已非常高 4。平硐开拓具有明显的优越性，只要条件合适，一直是我国推荐采用的一种重要形式。但由于受地形、地质条件限制，外国应用比例始终不高。主要集中在西南地区及华北、西北部分地区。综合开拓随着矿井开拓延伸、技术改造发展，其应用比重最近几年急速上升，尤其是主斜井、副立井综合开拓得到较广泛的应用。斜井开拓具有很多优势，大型斜井以胶带斜井做主井，在技术上经济上均很优越，但副斜井的辅助提升比较困难，通风也不利。而立井作为副井能弥补这方面的不足，于是就可以以斜井为主井、立井为副井，采用主斜井的方式实现大型及特大型矿井的综合开拓。近年来，德国、英国、俄罗斯、日本一些大型矿井设计或改扩建也采用了主斜井、副立井相结合的方式，可以认为，这是建设大型和特大型矿井值得注意的技术方向 5。2专题：煤炭是中国的基础能源，2012 年我国煤炭产量达 36.6 亿 t，占我国一次能源需求量的 70，我国能源工业对煤炭的依赖十分强烈。目前已查明煤炭资源储量约 11598108 t 1。陕北侏罗纪煤田是我国探明的最大煤田，含煤面积达 27140 km2，全区总储量为 2400 亿 t，已探明资源量为 1400 亿 t，约占全国保有量的 14。因此，对地下煤炭资源的开采是一项长期而艰巨的任务。随着国家对新能源的开发利用，煤炭消耗比例将有所下降，据有关资料分析，在近几年能源生产、消费总量的构成中，煤炭的比重占 70%左右。但是每年总量消耗成直线增加。据专家陈清泰等的预测，2020 年煤炭消费比例将会控制在 60%左右 2。其中煤炭总产量 2008 年为 27.16108t，专家预测，2010 年、2015 年、2020 年将会分别达到 29108t 、3310 8t 、3510 8t 。煤炭在我国未来一次能源消费中仍会占主导地位，2050 年，煤炭在我国一次能源消费结构中的比例也不会低于 35% 3。因此，我国未来经济发展的动力仍然脱离不了煤炭工业强有力的支持，在我国，煤炭工业将会是 21 世纪能源工业的主力军。在我国煤炭总储量中，厚煤层储量约占 44%，其产量比重约占原煤产量的 45%左右。目前很多矿区赋存煤层厚度大于 3.5m，如内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林和铜川、河北邢台和开滦、江苏徐州、山东兖州、安徽淮北、辽宁阜新、黑龙江双鸭山、河南义马、山西西山、大同、潞安、晋城和阳泉等矿区 4-6。 大采高工作面一般采用综合机械化采煤。很多专家和学者通过多年的现场观测和大量的理论研究发现，在类似地质条件下，大采高综采工艺随着工作面煤壁和液压支架高度的加大，顶板结构和支架的稳定性变差，支架压死及破坏的情况经常发生，事故率高达 19%以上，远高于一般采高的综采工作面 7,8。因此，研究大采高综采工作面顶板破断结构机理，进行支架的合理选型，提出有效的顶板控制技术，对于大采高综采工作面的安全高效生产具有重要的理论意义和实践价值。四、 拟解决的关键问题设计：（1）新主副井位置选取（2）巷道布置方案选择（3）采区布置方案选择专题：（1）大采高工作面顶板破断结构与模拟研究（2）大采高工作面支护方法研究五、 研究思路和方法设计：（1）选定合适的延深巷道位置，先提出三个方案，然后进行技术和经济指标比较，最终选定最佳方案（2）采区巷道布置 专题：（1）分析大采高工作面顶板破断结构与模拟研究。（2）大采高工作面支护方法研究。（3）选定合适支护方法。六、 本课题的进度安排1. 开拓设计1 矿井概述 2 开采范围与生产能力 3.294.043 井田开拓 4.054.254 采区设计 4.265.095 通风与安全 5.105.166 主要生产系统设备选型 5.175.237 劳动定员与主要技术经济指标 5.245.252. 专题研究 5.266.061 课题来源及研究意义2 大采高工作面顶板破断结构与模拟研究3 大采高工作面支护方法研究 3. 外文翻译及毕业论文 6.076.13 4. 抄写及绘图装订评阅 6.155. 答辩 6.18 参考文献1 徐永圻煤炭开采学，徐州：中国矿业大学出版社，19992 中国煤炭建设协会主编煤炭工业矿井设计规范北京：中国计划出版社，20053 煤炭统计数据中国煤炭，1996，(12)4 中国矿业年鉴编辑部编中国矿业年鉴 2004北京：地震出版社， 20055 徐永圻国内外采煤技术现状和发展煤炭学报，1997 ，( 增刊)6贾承造.我国能源前景与能源科技前沿J . 高校地质学报， 2011,17(2):1511607 陈清泰.中国的能源战略和政策.国务院发展研究中心，能源战略， 2003,118 张建明.煤炭工业仍将是 21 世纪我国能源工业的主力军，中国能源， 20029 陈炎光，钱鸣高主编. 中国煤矿采场围岩控制. 徐州 :中国矿业大学出版社，1994:27227810 钱鸣高，石平五，许家林. 矿山压力与岩层控制M.徐州:中国矿业大学出版社，201011 钱鸣高等著. 岩层控制的关键层理论M . 中国矿业大学出版社， 200012 弓培林. 大采高采场围岩控制理论及应用研究M . 北京:煤炭工业出版社，200613 Gong Peilin, Jin Zhongming, Hao Haijin, etc. Research on stability test for fully mechanized mining support with large mining heightC. Proceedings of the second international symposium on mining technology, 2001, 24625114杨天鸿，刘庭金，刘红元.广州地铁二号线大跨度洞室开挖对基础影响分析 J.西部探矿工程,2000,12(6):656715刘红元，刘建新，唐春安.采动影响下覆岩垮落过程的数值模拟 J.岩土工程学报,2001,23(2):20120416唐春安.岩石破裂过程声发射的数值模拟研究J .岩石力学与工程血报 ,1997,16(4):36837817 Tang C A. Numerical simulation of rock failure and associated seismicityJ. Int. J. Rock Mech. Sci, 1997,34(2): 24926218弓培林. 大采高采场围岩控制理论及应用研究M .北京 : 煤炭工业出版社，200619 闫少宏，毛德兵，范韶刚.综放工作面支架工作阻力确定的理论与应用 J.煤炭学报，2002，27(1) :646720 宋振骐等实用矿山压力控制徐州市：中国矿业大学出版社， 198821 钱鸣高等矿山压力及其控制北京：煤炭工业出版社 ，198422 陆士良，汤 雷，杨新安锚杆锚固力与锚固技术北京：煤炭工业出版社， 199823吴毓熙应用弹性力学上海：同济大学出版社， 1989指导教师意见指导教师（签名）：年 月 日所在系（所）意见负责人（签章）：年 月 日