富源县鑫龙煤矿井筒软岩破碎地质带支护技术方案探讨毕业论文.doc
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1、成人教育学院采矿121级毕业设计(论文)说明书云南能源职业技术学院成人教育学院毕 业 论 文 姓 名: 刘武坪 层 次: 中专升大专 学 号: 93 专业班级: 采矿121级 设计题目:富源县鑫龙煤矿井筒软岩破碎地质带支护技术方案探讨 指导教师: 杜运夯 职 称: 2014年10月毕业设计 ( 论文 ) 任务书函授站(点) 曲靖站 专业年级 采矿121 学生姓名 刘武坪 任务下达日期: 2014年 5 月 21 日设计(论文)日期: 2014年 10 月 8 日 至 2014 年 11月 1日设计(论文)题目: 富源县鑫龙煤矿井筒软岩破碎地质带 支护技术方案探讨 设计(论文)主要内容和要求:为
2、规范管理,提高学生毕业设计(论文)质量,云南能源职业技术学院成人教育学院要求严格按以下正规论文部分撰写:封面、毕业设计(论文)任务书、毕业设计(论文)评语及成绩评定表、中文摘要、目录、正文、致谢、参考文献、附录、图纸等。指导教师签字:云南能源职业技术学院成人教育学院毕业设计(论文)指导教师评阅书指导教师评语(包含基础理论及基本技能的掌握;独立解决实际问题的能力;研究内容的理论依据和技术方法;取得的主要成果及创新点;工作态度及工作量;总体评价及建议成绩;存在问题;是否同意答辩等):建 议 成 绩: 指导教师签字: 年 月 日云南能源职业技术学院成人教育学院毕业设计(论文)答辩及综合成绩函授站(点
3、) 专业年级 学生姓名 说明书 页 图纸 张 其它材料 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 日目 录摘要及关键词1第一章 矿井设计基本情况1一、矿井与矿体特征1(一)矿井的自燃条件11、地理交通位置192、地形及河流水系19(二)矿井地质21、井田地质构造192、工程地质条件193、水文地质条件224、瓦斯、煤尘、煤层自燃和地温19第二章 井筒过软岩破碎地质带支护技术方案16一、概况说明16二、支护设计理论16(一)松软破碎岩体中巷道失稳,破坏机理17(二)巷道支护技术对策17(三)松软
4、破碎岩体中巷道支护的确定17三、支护技术方案19(一)、方案一:超前管棚+格栅拱拱架+锚网+C25喷射砼191、支护设计及支护材料192、施工工序及工艺流程193、施工安全技术措施22(二)、方案二:超前管棚+格栅拱拱架+锚网+C25喷射砼+壁后注浆241、注浆方式、注浆材料及参数242、施工工序及工艺流程253、施工安全技术措施27(三)、方案三:采用喷、浇、锚、网+壁后注浆联合支护;301、支护设计及支护材料302、施工工序及工艺流程31(四)、方案四:超前管棚+ 18#矿工钢/29U型钢+锚网+C25喷射砼+壁后注浆联合支护 321、支护设计及支护材料322、施工工艺333、施工安全技术
5、措施34(五)、方案五:初喷混凝土+钢筋混泥土浇筑联合支护;341、支护设计及支护材料352、施工工序及工艺流程353、施工安全技术措施:36(六)、方案六:初喷混凝土+12#矿工钢/25U钢+素混泥土浇筑支护361、支护设计及支护材料362、施工工序及工艺流程36致 谢38附 图 38参考文献 385 成人教育学院采矿121级毕业设计(论文)说明书富源县鑫龙煤矿有限公司井筒软岩破碎地质带支护技术方案探讨摘要:富源县鑫龙煤矿有限公司位于富源县城162方位,平距55km处,公路里程110km 。行政区划属富源县老厂镇新堡村民委员会管辖。地理位置为东经10424001042500,北纬251200
6、251345。矿区范围由38个拐点坐标圈定,矿区南北长约2.4km,东西宽约1.1km,面积为2.5551km2,开采深度由+2000m至+1100m。根据云南省煤炭资源整合工作领导小组文件关于曲靖市富源县煤炭资源整合方案的批复(云煤整合【2008】44号),鑫龙煤矿为规划项目,按新建矿井程序建设。富源县鑫龙煤矿属于2009年云维集团新整合的探矿井,2013年完善所有建矿手续,2014年3月正式开工,计划2017年7月投产。矿井设计为斜井开拓,设计生产能力30万t/a,服务年限27.5年。鑫龙煤矿现目前主斜井掘进81m,副斜井掘进70m,回风斜井掘进71m,均为地质破碎带。根据现场已掘、支段实
7、际开挖情况来看,主斜井、副斜井、回风斜井在进硐后施工岩性均以松软碎裂膨胀型泥质粉砂岩为主的松软破碎带,且局部地段伴有淋水现象,而此类岩体亲水性强、膨胀率高、膨胀压力大、强度低、崩解性强,在进行现浇砼浇筑时,易发生垮塌,影响现浇砼质量;又由于拱架设好后,不宜暴露时间过长,必须及时封闭,否则也易发生垮塌。总之,在此类岩体中开掘巷道整体稳固性较差,若支护不当,后期返修率较高、返修费用较高。为了保证矿井工程质量、施工安全及满足投产使用期限的要求,此方案特针对主斜井、副斜井井筒过地质破碎带、断层带及煤门支护方式,拟提出如下支护方案,力争在技术上可行、安全上可靠、经济上合理。关键词:鑫龙煤矿;软岩破碎地质
8、带;井筒;巷道支护;一次成巷;二次支护;联合支护;全断面一次爆破;柔性支护;壁后注浆1第一章 矿井设计基本情况一、矿井与矿体特征(一)矿井的自燃条件1、地理交通位置富源县鑫龙煤矿位于富源县城162方位,平距55km处,公路里程110km,行政区划属富源县老厂镇新堡村民委员会管辖。地理坐标(极值):东经10424001042500北纬251200251345。煤矿现有柏油路与外界相通,从矿区至老厂镇28km,至富源县城110km,至曲靖175km,至昆明305 km,交通较为方便。鑫龙煤矿交通位置见图1-1。鑫龙煤矿图1-1 交通位置图2、地形及河流水系1)、地形本区地貌属中山区,地势总体为东高
9、西低,北高南低,地形切割较大,由于构造影响,形成一近北东向的沟谷与山脊,与构造线展布基本一致。普鲁小河以东主要含煤地段,地形坡度2050,一般2535。区内最高点为岩峰洞小寨东, 海拔标高2082.0m,最低侵蚀基准面位于区内南西普鲁小河,标高1455m, 最大相对高差627.0m。2)、气象该区属亚热带高原型季风气候区,冬春干燥多雾,夏秋多雨湿润。年平均气温15,最低气温-6,最高气温34.9。年降雨量890.51353.3mm,平均1169mm,每年11月份至次年4月份为干季,5月至10月为雨季,7月份降雨量最大,约占年降雨量的40%。全年风向以西南风为主,平均风速2m/s,最大风速7级(
10、即15m/s),风向受山形和谷地影响而多变,干季多西南风,雨季多东南风、冬季多西北风。3)、河流水系区内较大的地表水体普鲁小河,由矿区北东向南西汇入块泽河后注入南盘江,块泽河距矿区约1.5km。其它各季节性小溪流量受大气降水的影响,流量随季节变化较大。矿区属珠江水系。(二)矿井地质1、井田地质构造(一)、地层根据地表出露和钻探资料,地表出露的地层由老至新有(钻孔揭露的地层与地表相同):二叠系上统龙潭组(P2l)、长兴组(P2c);三叠系下统卡以头组(T1k)、飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1y);三叠系中统个旧组(T2g)及第四系。现由老至新简述如下:1、龙潭组(P2l)为区内主要含煤地层之
11、一。受F1断层影响出露不全,钻孔揭露地层厚度40.83160.61m,平均厚度90.82m。上至M7煤层顶板,下至峨眉山玄武岩组(P2)顶界(受F1犁式断层的影响玄武岩缺失),根据岩性、岩相等组合特征 ,共分为两个岩性段。 龙潭组第一段(P2l1)地表分布于矿区南西部边缘,上至M9煤层底板,下至玄武岩顶界,受F1犁式断层的影响,区内本段缺失不全。据地表及钻孔资料,所见地层厚度仅存有6.0078.60m,平均厚度31.80m,岩性为灰、深灰色粉砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩,局部含12层不可采煤层,含少量黄铁矿结核及颗粒。与个旧组地层呈断层接触。 龙潭组第二段(P2l2)为区内主要含煤地层,地表主
12、要分布于矿区西部,上至M7煤层顶,下至M9煤层底板,出露厚34.8382.01m,平均58.42m,含煤36层,一般4层,其中M7、M8、M9三层为可采煤层。以M9煤层底板作为龙潭组一、二段的分界线。岩性上部以灰色、深灰色含菱铁质粉砂岩为主,中厚层状,岩石较为坚硬,节理裂隙发育,局部含1层不稳定不可采薄煤层,下部以粉砂岩为主,底部3.08.0m(M9煤层顶板)为菱铁质粉砂岩与泥岩近等厚相间出现,单层厚一般16cm,俗称“排骨状”砂岩。2、长兴组(P2c)为区内主要含煤地层,上界至M1煤层顶板卡以头组底界,下界至M7煤层顶板,地表及钻孔揭露厚度为56.50147.94m,平均102.34m,含煤
13、510层,一般6层,其中M3、M5两层为可采煤层。岩性上部以灰、深灰色粉砂岩、细粒砂岩、泥质粉砂岩、泥岩为主,节理裂隙发育,中部以灰、深灰色粉砂岩、细粒砂岩、泥岩、泥质粉砂岩为主,薄中厚层状,岩石较坚硬、性脆,含M3煤层;下部以灰、深灰色粉砂岩为主夹薄层状泥质粉砂岩,薄中厚层状,节理裂隙发育,含M5、M6两层可采煤层(M6煤层厚02.10m,不稳定)。以M7煤层顶板作为长兴组与龙潭组地层的分界线。3、卡以头组(T1k)区内广泛分布,为煤系地层的直接盖层,地表掩盖较严重,据钻孔揭露:厚度148.00164.00m,平均156.40m。上部岩性为灰绿色粉砂岩、细粒砂岩夹紫灰、灰紫色泥质粉砂岩及泥岩
14、薄层;下部以灰绿色粉砂岩、细粒砂岩为主,夹紫灰色泥岩、硅质泥岩薄层,底部产瓣鳃类动物化石,风化后呈“荞糕状”,为与煤系地层的分界标志(B1标志层)。以M1煤层顶板(B1标志层)作为与长兴组的分界线,与下伏长兴组地层呈整合接触。4、飞仙关组(T1f)广泛分布于矿区内,为区内非含煤地层,厚399.71454.64m,平均428.67m。按岩性组合、成因标志及颜色等特征,从下至上分为四个岩性段: 飞仙关组第一段(T1f1)本段厚122.00130.00m,平均厚126.67m,岩性以紫红、紫灰、灰紫色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主,夹薄层状粉砂岩及细粒砂岩薄层,岩层中以含大量钙质条带及蠕虫状方解石
15、为特征(b4标志层),为T1k与T1f2+3分界标志。产Plaeoneilo sp动物化石。与下伏地层呈整合接触。 飞仙关组第二、三段(T1f2+3)呈北东南西向带状分布于矿区中东部F2断层以西,厚171.21194.64m,平均182.00m。以灰紫、灰黄色粉、细粒砂岩为主,夹薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩,薄中厚层状,节理裂隙发育,泥岩中富含舌形贝化石,中下部含0.050.15m厚的泥质灰岩24层。局部夹含铜砂岩,经采样化验最大含铜量0.21%。 飞仙关组第四段(T1f4)仅分布于矿区南西部及外围,地层厚度106.50130.00m,平均120.00m。以紫灰、灰紫、黄灰色粉、细砂岩为主
16、,夹薄层泥质粉砂岩及粉砂质泥岩,薄中厚层状,节理裂隙发育,底部有515m厚的紫红色含钙泥岩(b3标志层),为与下伏地层的分界标志。5、永宁镇组(T1y)广泛分布于矿区F2断层以东,地层厚度431.00618.50m,平均534.00m,从下至上分为三个岩性段: 永宁镇组第一段(T1y1)分布于矿区南东部边缘,厚度175.00205.00m,平均182.75m。岩性以灰、深灰色灰岩为主,夹薄层白云质灰岩,顶、底部为5.0015.00m的泥质灰岩,产瓣腮类、腕足类动物化石,与下伏飞仙关组(T1f)地层呈整合接触。地形上形成陡峻的山崖,为崩塌物的主要来源。 永宁镇组第二段(T1y2)分布于矿区南东部
17、,厚度96.00131.00m,平均110.25m。岩性主要为紫、紫灰、灰紫色粉砂岩、细粒砂岩,夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩薄层,含云母碎片,产瓣鳃类动物化石(b2标志层)。 永宁镇组第三段(T1y3)广泛分布于矿区东部,地形上形成陡峻的山崖,为崩塌物的主要来源。厚160.00282.50m,平均厚度241.00m,岩性以灰岩为主,夹薄层泥质灰岩及白云质灰岩,中厚层状,裂隙、溶洞发育,并发育有大小不等的陷落柱,产腕足类动物化石。6、个旧组(T2g)在矿区内仅出露第一、二段。 个旧组第一段(T2g1)主要分布于矿区东部边缘,一般厚150.00350.71m,平均厚度238.00m,岩性为紫、紫
18、灰、灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩,局部地段夹灰白色泥岩及隐晶质白云岩薄层,底部夹13层灰绿色铝土质泥岩(俗称“绿豆岩”),为与下伏永宁镇三段的分界标志(b1标志层)。中上部产瓣鳃类动物化石。与下伏地层呈整合接触。 个旧组第二段(T2g2)分布于矿区西部F1断层以西,地层厚度259.17320.20m,平均285.00m,以灰、浅灰色的灰岩为主,薄中厚层状,夹泥质灰岩及白云质灰岩薄层,含虫迹动物化石。与下伏地层呈整合接触。7、第四系(Q)主要分布于山坡(以崩塌坡积物为主)、沟谷(以冲积物为主)一带,厚度030m,一般厚5m。以黄褐、紫灰、紫红、黄灰色松散的粘土、粉、细砂、砂砾及砾石等崩塌
19、坡积物为主,次为冲洪积和人工堆积物。与下伏各老地层呈不整合接触。 (二)、构造区内主体构造线呈北东3040方向展布,地层走向、山脉走向与主体构造线方向基本一致(见图1-2构造纲要示意图),总体为一向南东倾斜的单斜构造,地层走向近北东,主体倾向南东,地层倾角为1550,一般为2030,北部边缘较陡(局部大于60),主体属缓倾斜岩层。受断层牵引影响,局部地层形成不完整褶皱(背斜)。矿区地质构造较复杂,断层较发育,以走向及斜交断层为主,受断层的影响,煤层发生重叠、缺失,地层层序出现不连续,除F1、F2主要断层外,共发现F3、F4、F5、F6等断层共7条,各断层情况详见“主要断层特征表(表1-3)”。
20、总体看,矿区为一向南东倾斜的单斜构造,褶皱不发育,仅有微波状起伏,除F3斜交地层走向外,其它断层走向与地层走向基本一致,而且所见断层落差较大,从20100m不等,矿区构造属中等偏复杂类型。表1-3 主要断层特征表 编号性质产状()落差(m)长度(m)控制情况对煤层的影响探明程度走向倾向倾角F1逆掩(犁式)30-45120-13510-6010003000深部5个钻孔整个煤系地层基本探明F2正40-55130-14560470-5803000影响深部煤层了解F3逆155-17065-807045-701500ZK501孔整个煤系地层了解F4逆305-32565851000了解F5逆40-5013
21、0-1405545-851300ZK302孔基本探明F6逆45-5030-651000ZK301孔了解f1逆40-5020-40ZK301孔了解图1-2构造纲要示意图2、工程地质条件1)、工程地质岩组区内范围内与矿床开采有关的地层主要有:二叠系上统龙潭组(P2l)、长兴组(P2c);三叠系下统卡以头组(T1k)、飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1y);三叠系中统个旧组(T2g)及第四系。按地层岩性及其工程地质特征可划分为十个工程地质岩组。该工程地质岩组力学强度有如下特点: 岩石强度与煤系地层沉积环境、岩石粒度有关,一般细粒砂岩强度大,粉砂质泥岩及泥岩强度小。 岩石力学强度随风化程度增加而减弱。
22、 受构造及节理裂隙因素影响,构造破碎带岩石及周围岩石节理裂隙发育其力学强度减小。 煤系地层各主采煤层顶底板岩石力学强度均较低,需加强支护。从采样成果看,长兴组、龙潭组岩石多为软弱岩石,力学强度低,完整性较差,顶、底板一般难以维护,有冒顶、底鼓及片帮现象。巷道穿过该层段时需支护,一般上部煤层较中下部煤层较好支护。2、构造破碎带工程地质特征区内地质构造较复杂,断层较发育,以走向及斜交断层为主,受断层的影响,煤层发生重叠、缺失,地层层序出现不连续,除F1、F2主要断层外,共发现F3、F4、F5、F6、f等断层共7条,7条断层的构造结构面为级,切穿多个工程地质岩组,破坏各岩组稳定。因此 未来矿山开采遇
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