【正文】 ?????????????????????????????????????????????829 礦井通風(fēng)與安全 ...............................................................................................83 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83 礦井風(fēng)量計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????88 礦井阻力計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93 選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????100 安全災(zāi)害的預(yù)防措施 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10610 礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ...............................................................................108專題部分1 堅硬巖層的力學(xué)特性 .....................................................................................111 堅硬頂板力學(xué)特性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????111 堅硬頂板分類 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1122 堅硬頂板采場礦山壓力及其顯現(xiàn)規(guī)律 .........................................................113 堅硬頂板采場礦山壓力顯現(xiàn)特征 ??????????????????????????????????????????????????????????113 單一長壁采場上覆巖層移動規(guī)律 ??????????????????????????????????????????????????????????116 初次來壓、周期來壓力學(xué)模型 ???????????????????????????????????????????????????????????????1173 采場來壓預(yù)測預(yù)報 .........................................................................................119 初次來壓的預(yù)測 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????119 周期來壓的預(yù)測 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????120 采場來壓步距的主要影響因素 ???????????????????????????????????????????????????????????????121 長壁采場的來壓預(yù)報 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1224 堅硬頂板采場支架受力分析 .........................................................................122 工作阻力和初撐力確定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????122 液壓支架受力分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123 堅硬頂板采場支架架型選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????125參考文獻(xiàn) .............................................................................................................127翻譯部分英文原文 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????129中文譯文 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????138致謝 .....................................................................................................................145一般部分中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 礦區(qū)概況 礦井地理位置及交通條件楊莊礦位于淮北市南約 8km 處，井田范圍：東經(jīng) 116176。46′5″6～116176。51′51″2，北緯 33176。53′32″3～33176。56′42″9。井口位置：東經(jīng) 116176。48′9″，北緯33176。54′28″。井田處在閘河煤田最南端，東、南、西部均以露頭為界，東西最長 ，南北最寬約 ，面積約 24km2。井田內(nèi)有宿淮公路和一條鐵路專用線穿過，并有雷河，西流河，濉河流經(jīng)，其歷史最高洪水位：雷河+、西流河 +、濉河 +。楊莊礦交通便利，礦區(qū)鐵路專用線在青龍山站與符夾線、濉阜線接軌，可北通徐州，南至符離集，西達(dá)阜陽、亳州，與隴海、京滬、京九鐵路干線聯(lián)網(wǎng)?；此?、淮徐公路以及徐合、連霍高速公路等可通全國各地。楊莊礦交通位置示意圖見圖 。圖 楊莊礦交通位置示意圖中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 地形、地貌楊莊井田地面地勢平坦，海拔標(biāo)高+～+，地面主要為農(nóng)田、村莊等，呈東北高西南低的趨勢。區(qū)內(nèi)流經(jīng)的地表水系自東向西分別有閘河、岱河、雷河、西流河、濉河等。其中雷河最高洪水位為+，西流河最高洪水位為+ ，濉河最高洪水位為 +。區(qū)外東西兩側(cè)皆為寒武、奧陶紀(jì)石灰?guī)r所構(gòu)成的東北、西南走向的小山區(qū)。東有烈山、青龍山、鳳凰山、大鼓山，北部有相山等。 河流及水體礦區(qū)內(nèi)地勢平坦。流經(jīng)該井田的河流皆南北走向，西部有岱河，東部有龍河，閘河，南部有龍岱河，均注入濉河，屬淮河水系。其中以閘河為最長，全長 70 公里，縱貫全礦區(qū)，閘河煤田因之得名。龍河全長 60 公里，發(fā)源于蕭縣城東龍山南麓；岱河流向南東，發(fā)源于蕭縣岱山湖。兩河流于本井田東南邊緣雙莊處匯合。兩河流河床下切不深，侵蝕基準(zhǔn)面于地表僅差 2～3 米；但側(cè)蝕作用顯著，河面寬約 50～150 米；河谷標(biāo)高為+ 米左右。所有河水流量均受季節(jié)控制，河道寬緩平淺，無航運價值。雨季礦區(qū)低洼地區(qū)積水嚴(yán)重，積水深度一般為 ～ 米，澇期最長可達(dá)一個月左右。 地震淮北礦區(qū)位于蘇魯豫皖交界地區(qū)，東有郯廬大斷裂，西有阜陽麻城斷裂，北有秦嶺緯向構(gòu)造帶，南有宿南斷裂（五河～利辛斷裂） 。自公元前 179 年以來，在淮北地區(qū)這塊土地內(nèi)發(fā)生的地震以及鄰省波及的中強(qiáng)地震 40 余次。1973 年 9 月 22 日 11 時 53 分，在濉溪縣臨渙發(fā)生了里氏 級地震，震中居民有強(qiáng)烈震撼，少部分土房有輕度破壞。1983年 11 月 17 日 5 時 9 分，山東荷澤市與東明縣交界處（距淮北市相山 200公里）發(fā)生里氏 級地震，波及到淮北地區(qū)。 據(jù)全國地震烈度區(qū)域報告，淮北礦區(qū)大部分在 6 度范圍內(nèi)，東部少數(shù)地區(qū)在 7 度范圍內(nèi)。楊莊煤礦地震烈度為 6 度，按 7 度設(shè)防。 礦區(qū)氣候條件礦區(qū)地處淮北平原中部，屬季風(fēng)暖溫帶，半濕潤氣候。（一）氣溫冬季寒冷干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，春秋兩季溫和，年平均氣溫中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 ℃。一年之中 7～8 月天氣最熱，最高溫度一般為 35～39℃ ，極端最高氣溫 ℃，出現(xiàn)在 1972 年 6 月 11 日；12 月至第二年 2 月最冷，最低溫度一般為零下 12～15℃，極端最低氣溫零下 23℃，出現(xiàn)在 1955 年 1 月 7 日。氣壓以 12 月最高，為 780 毫米汞柱。（二） 日照年平均日照數(shù) 小時，年承受的太陽輻射總量為 千卡/平方厘米。其中 6～8 月日照時數(shù)最多，12 月最少。年平均蒸發(fā)量 1300～900 毫米。年平均無霜期 203 天。（三）降水年平均降水量 毫米，降雨多集中在 6～8 月份的雨季，平均降水量 438 毫米，占年總降水量的 %；平均降雨天數(shù) 37 天，占年總降雨天數(shù)的 %，最長雨季達(dá) 84 天。年平均于 12 月 12 日出現(xiàn)初雪，次年 3 月2 日出現(xiàn)終雪，初終雪日數(shù)為 80 天。最大積雪深度 350 毫米。土壤凍結(jié)一般出現(xiàn)在 12 月至次年 2 月 14 日，凍土厚度一般在 100～150 毫米，最大厚度可達(dá) 300 毫米。由于受雨季影響，降雨量呈兩個特點：一是年際變化大；二是分配不均。夏季易暴雨成災(zāi)，冬季又易干旱。自 1966 年以來，偏旱年份較之雨澇年份有增加的趨勢。（四）風(fēng)向春夏雨季以東南、東風(fēng)為主，冬季多北風(fēng)。年平均風(fēng)速為 米/秒。其中月平均最大風(fēng)速達(dá) 米/秒，9 月平均風(fēng)速最小，為 米/ 秒。春末夏初常有干熱風(fēng)，最大風(fēng)速為 20 米/秒；夏季時有暴風(fēng)，最大風(fēng)力 9 級，冬季風(fēng)可達(dá) 6 級。 礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況本礦地處華東平原，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，工農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)好，對能源需求大，很有必要建設(shè)大中型礦井來滿足本地區(qū)的需要。 水源礦井生活用水水源取自處理后的淺層地表水；工業(yè)用水取自處理后的井下排水。 井田地質(zhì)特征 井田地形及勘探程度楊莊井田位于閘河復(fù)式向斜的南端閉合處，以褶曲構(gòu)造為主，斷裂構(gòu)中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 造相對不發(fā)育。褶曲有洪莊向斜、濉溪向斜、李樓向斜、陸莊背斜等。煤層走向大致東西，西部轉(zhuǎn)為南北，東部煤層向北傾斜，西部向東傾斜，煤層傾角 4～40176。 ，大部分為 10～12176。 。本區(qū)煤田勘探自 1956 年始，由華東地質(zhì)局 325 隊進(jìn)行詳查，以后又由原淮北礦務(wù)局勘探隊進(jìn)行大量補(bǔ)勘工作，直到礦井投產(chǎn)后的 1977 年，該期間先后完成和提交《一、二、三井田詳勘報告》 ， 《四、五、六井田詳勘報告》 ， 《二水平延深勘探報告》 。1986 年，原淮北礦務(wù)局勘探隊在楊莊井田與朱莊井田、李樓井田等重新調(diào)整過的井田邊界范圍基礎(chǔ)上，以滿足三水平延深設(shè)計為目的，施工 41個鉆孔，總計 ,的進(jìn)尺量，于 1990 年提交 《三水平延深補(bǔ)充勘探地質(zhì)報告》 。該報告提交以來，即 1990 年至今，井田境內(nèi)先后又施工 11 個鉆孔，使得全井田歷年地面總施工的鉆孔達(dá) 405 個，總進(jìn)尺 。 井田煤系地層楊莊井田位于閘河復(fù)式向斜的南部轉(zhuǎn)折端，所處大地構(gòu)造位置為華北淮地臺魯西隆起徐州褶斷帶的西南側(cè)。區(qū)域地層由老至新為遠(yuǎn)古界的清白口系、震旦系，古生界的寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，新生界第三系、第四系。鉆孔接露的本井田地層由老至新為石炭系、二疊系、第四系，其中石炭系、二疊系為本區(qū)含煤地層。（一）中石炭統(tǒng)本溪組（C2b）假整合于中奧陶統(tǒng)老虎山組灰?guī)r之上，厚約 22m。上部為厚約 4m 的灰白色隱晶質(zhì)灰?guī)r（13 灰） ，中下部為厚約 18m 的灰綠、紫紅色鐵鋁質(zhì)泥巖。13 灰的頂面為與太原組的分界面。（二）上石炭統(tǒng)太原組（C3t）整合于本溪組之上，厚約 162m。其巖性主要為灰?guī)r與煤、泥巖互層夾粉砂巖和砂巖，韻律性明顯。其中含有一層 厚的鋁質(zhì)泥巖，為本區(qū)的主要標(biāo)志層之一（K1 標(biāo)志層） 。該組含薄煤層 11 層（井田內(nèi) 11 個孔接露） ，個別煤層局部厚達(dá)，其余均為不穩(wěn)定、不可采煤層。（三）下二疊統(tǒng)山西組（P11s）與下伏地層整合接觸，平均厚 107m。灰色砂質(zhì)泥巖和灰色～灰白色砂巖為主，夾泥巖。底部為厚 10m 左右的黑色砂質(zhì)泥巖與下伏厚約 21m 的黑色泥巖連續(xù)沉積，其底面為與石炭系分界面。其上為細(xì)～中粒砂巖，泥鈣中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 質(zhì)膠結(jié)，見斜層理；中部以灰～深灰色砂質(zhì)泥巖夾條帶砂巖及泥巖，泥巖中常見雜色團(tuán)塊及菱鐵質(zhì)鮞粒