姚家山矿“三千矿井建设模式”的可行性研究

发布时间：2017-09-09 17:39

  本文关键词：姚家山矿“三千矿井建设模式”的可行性研究

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【摘要】：相对浅部煤炭开采,深部开采在围岩变形、煤与瓦斯突出、灾害预防及治理等方面均会呈现出一些独有的特征。这些因素的综合作用会给井下煤层资源的开采、运输、提升和通风带来严重影响,进而使井下采掘设备选型和正常生产变得更加困难。论文以潞安集团姚家山矿4+5号倾斜厚煤层赋存情况为背景,采用理论分析、建立力学模型和数值模拟研究等方法,对其“三千矿井建设模式”进行深入系统的可行性论证研究。主要工作如下:(1)基于矿压基础理论,预测了4+5煤层直接顶初次垮落步距和基本顶来压步距;采用顶板结构估算等方法预测了液压支架的合理工作阻力参数;拟布置两个综放面,每面500万t/a,以满足姚家山矿1000万吨的井型要求,并对综放面进行了初步的三机配套选型及设备能力论证。(2)建立单倾斜面的液压支架力学模型并进行稳定性分析,得出影响工作面支架稳定性的因素;针对双倾斜面建立液压支架力学模型,分析其在工作面来压期间的稳定性,得出随着煤层倾角的增大,初次来压期间支架在倾向方向和走向方向上不倾倒、不滑移所需最小支护阻力均近似呈线性增加;给出了姚家山倾斜厚煤层工作面支架不发生倾倒滑移所需最小支护工作阻力参数。(3)运用FLAC3D数值模拟,研究基本顶初次来压时工作面支架的适应性。工作面初次大规模来压期间,基本顶呈“O-X”型破坏模式,工作面中部支架受力较大,而往两端支架受力逐渐减小,所选放顶煤支架可满足来压期间顶板支护与安全控制的要求。(4)经理论研究论证,为姚家山矿选择了箕斗、大巷皮带、井筒断面直径和矿井主通风机,以满足千米深井和千万吨矿井的提升、运输和通风需求;依据矿井部署和生产系统要求,对姚家山矿进行劳动定员969人,并计算了劳动生产率。论文采用多种分析方法,从具体煤层赋存条件、采矿学科基本理论和当前开采技术与设备制造能力等方面综合分析验证,结果表明姚家山矿“三千矿井建设模式”合理可行。这些研究成果对潞安姚家山矿井的深部煤炭开采设计具有重要的决策借鉴价值。
【关键词】：千米深井 三千矿井建设模式 矿井设备选型 劳动定员 可行性论证
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD822
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题的提出与研究意义11-12
• 1.1.1 课题的研究背景及提出11-12
• 1.1.2 课题的研究意义12
• 1.2 国内外课题相关内容的研究现状及发展状况12-17
• 1.2.1 深部矿井的概念及其主要特征12-13
• 1.2.2 我国千万吨矿井建设现状13
• 1.2.3 倾斜煤层分类及其综放开采技术的特点13-14
• 1.2.4 厚煤层综放开采的研究现状及发展状况14-17
• 1.3 论文研究的主要方法、内容及技术路线17-19
• 1.3.1 论文研究的主要内容及方法17-18
• 1.3.2 论文研究采用的技术路线18-19
• 第二章 姚家山矿综放工作面设备选型研究19-37
• 2.1 姚家山矿地质概况19-21
• 2.1.1 姚家山矿地理位置及交通情况19
• 2.1.2 井田主要含煤地层19-20
• 2.1.3 煤层顶底板特征20
• 2.1.4 煤层瓦斯涌出状况20-21
• 2.2 工作面支架选型研究21-32
• 2.2.1 综放工作面支架架型选择21-27
• 2.2.2 支架工作阻力27-31
• 2.2.3 支架其他参数的确定31-32
• 2.3 工作面采煤机和刮板输送机配套研究32-36
• 2.3.1 采煤机32-35
• 2.3.2 工作面可弯曲刮板输送机35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 姚家山矿综放支架稳定性及其对结构的要求研究37-53
• 3.1 倾斜煤层大采高放顶煤工作面支架防倒研究37-49
• 3.1.1 倾斜煤层综放工作面开采条件特性37
• 3.1.2 倾斜煤层综放工作面液压支架在不同状态下的稳定性分析37-41
• 3.1.3 双倾斜面液压支架力学分析模型41-49
• 3.2 四连杆结构49-50
• 3.3 平衡千斤顶50-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 姚家山矿综放支架的适应性模拟研究53-65
• 4.1 模型的建立53-56
• 4.2 工作面初次来压期间支架适应性研究56-63
• 4.2.1 工作面推进中支架受力适应性研究56-58
• 4.2.2 初次来压期间倾斜工作面支架适应性研究58-62
• 4.2.3 长工作面基本顶破断形式研究62-63
• 4.3 本章小结63-65
• 第五章 姚家山矿提升、运输、通风设备选型及劳动定员研究65-89
• 5.1 姚家山矿主井提升设备选型研究65-71
• 5.1.1 主井提升箕斗规格的选择65-67
• 5.1.2 矿井提升系统运动学计算67-68
• 5.1.3 所选箕斗提升能力验算68-69
• 5.1.4 单主立井提升可行性研究69-71
• 5.1.5 主斜井方案提升能力研究71
• 5.2 井筒断面设计71-72
• 5.2.1 井筒净断面尺寸设计71-72
• 5.2.2 通风校核72
• 5.3 运输大巷运煤皮带选型研究72
• 5.4 姚家山矿通风系统研究72-79
• 5.4.1 矿井需风量计算及分配72-78
• 5.4.2 姚家山矿井通风负压研究78-79
• 5.5 劳动定员和劳动生产率79-86
• 5.5.1 劳动定员79-86
• 5.5.2 劳动生产率86
• 5.6 本章小结86-89
• 第六章 结论及展望89-91
• 6.1 本文主要结论89-90
• 6.2 展望90-91
• 参考文献91-95
• 致谢95-96
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研项目96

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1 陈春慧;姚家山矿“三千矿井建设模式”的可行性研究[D];太原理工大学;2016年

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本文编号：821845