第2頁摘要本設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分為城郊煤礦2.4Mt/a新井設(shè)計(jì)，共分10章：1.礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征；2.井田境界和儲(chǔ)量；3.礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限；4.井田開拓；5.準(zhǔn)備方式—帶區(qū)巷道布置；6.采煤方法；7.井下運(yùn)輸；8.礦井提升；9.礦井通風(fēng)與安全技術(shù)；10.礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。城郊井田位于河南省永城市境內(nèi)，覆蓋城關(guān)鄉(xiāng)、城廂鄉(xiāng)的全部及侯嶺、雙橋、十八里、將口鄉(xiāng)的一部分。井田平均走向長度8.1km，平均傾向長度5.57km，井田面積約45.12km2。煤層傾角平均為6°，傾角變化較小，可采煤層為2煤和3煤，設(shè)計(jì)煤層為3煤，平均厚度4.98m。礦井工業(yè)儲(chǔ)量310.22Mt，可采儲(chǔ)量214.19Mt，設(shè)計(jì)服務(wù)年限63.7a。礦井正常涌水量180m3/h，最大涌水量230m3/h。礦井相對(duì)瓦斯涌出量0.5m3/min，屬低瓦斯礦井。確定開拓方案為立井兩水平開拓（巖巷），立井延伸，設(shè)兩水平，一水平標(biāo)高-550m，二水平標(biāo)高-750m。整個(gè)井田劃分為6個(gè)帶區(qū)。采用中央并列式通風(fēng)。礦井采用帶區(qū)式準(zhǔn)備方式，工作面設(shè)計(jì)長度230m。采用綜合機(jī)械化一次采全高工藝。礦井年工作日為330d，晝夜凈提升時(shí)間為18h。礦井采用“四六”制工作制度，三班生產(chǎn)，一班檢修。生產(chǎn)班每班完成2個(gè)采煤循環(huán)。循環(huán)進(jìn)尺為0.8m，日產(chǎn)量7312.24Mt。礦井煤炭采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用蓄電池式電機(jī)車牽引固定箱式礦車。主井采用兩對(duì)16t側(cè)卸式箕斗提煤，副井采用一對(duì)1.5t礦車雙層四車加寬罐籠運(yùn)送物料和升降人員。專題部分題目為：礦用充填材料與充填技術(shù)發(fā)展。主要綜述了近年來煤礦充填開采中應(yīng)用的充填材料及充填技術(shù)。翻譯部分主要內(nèi)容是熱多孔雙重孔隙介質(zhì)中的井壁穩(wěn)定性分析。英文題目是：Boreholestabilityanalysisinathermoporo-elasticdual-porositymedium。關(guān)鍵詞：立井；兩水平；帶區(qū)；綜合機(jī)械化一次采全高；中央并列式通風(fēng)ABSTRACTThisdesignincludesthreeparts:thegeneraldesign,themonographicstudyandthetranslation.ThegeneraldesignisaboutA1.2Mt/aNewUndergroundMineDesignOfChengjiaoCoalMine.Thedesignincludestenchapters:1.Mineoverviewandminefieldgeologicalfeatures;2.Theminefieldboundaryandthereserves;3.Minesystemofwork,designproductioncapacityandservicelife;4.Minefieldextension;5.Preparation-withthestripdistrictroadwaylayout;6.Miningmethods;7.Undergroundtransport;8.Minehoist;9.Mineventilationandsafetytechnology;10.Minebasictechnicalandeconomicindicators.ChengjiaoMinefieldislocatedtheterritoryofYongchengcity,coveringfullofChengguanTownship,ChengxiangTownship,andpartofHoulingTownship,ShuangqiaoTownship,ShiBaliTownship,JiangkouTownship.It’sabout8.1kmonthestrikeand5.57kmonthedip,withthe45.12km2totalarea.Thereare2minablecoalseam.Themainaquifercoalseamis3coalseamwithanaveragethicknessof4.98m,andtheaveragedipof3coalseamis6°.Theprovedreservesofthiscoalmineare310.22Mtandtheminablereservesare214.19Mt,withaminelifeof63.7a.Thenormalmineinflowis180m3/handthemaximummineinflowis230m3/h.Theminerelativegasemissionquantityis0.5m3/t,andtheabsolutegasemissionquantityis0.5m3/min.Thus,itisalowgasmine.Determineprogramisverticalshaftdevelopmentwithtwomininglevels,andthetunnelissetintherockseam;Thefirstmininglevelis-550m,thesecondmininglevelis-750m.Theminefieldisdividedintosixminingstripdistrict.Thetypeofmineventilationisthecentralizedjuxtaposeventilation.Designedfirstminingdistrictmakesuseofthemethodoftheminingstripdistrictpreparation.Thedesignlengthofworkingfaceis230m,whichusesfullymechanizedminingoverallheightinonetimestechnology.Theworkingdaysinoneyearare330.Everydayittakes18hoursinliftingthecoal.Theoperationmodeinthemineis“four-six”withthreeteamsminingandtheotheroverhauling.Everyminingteammakestwoworkingcycle.Soeverydaythereare6workingcycles.Theadvanceofaworkingcycleis0.8m,andthequantityof7312.24toncoalismakedeveryday.Mainroadwaymakesuseofbeltconveyortotransportcoalresource,andminecartobeassistanttransport.Themainshaftusestwodouble16tskipstoliftcoalandtheauxiliaryshaftusesatwinswide1.5tfour-cardouble-deckcagetoliftmaterialandpersonneltransportation.Themonographicstudyentitled“Minefillingmaterialandfillingtechnologydevelopment.”.Reviewedtheapplicationsinrecentyearsintheminingofcoalfillingthefillingmaterialandfillingtechnology..Thetranslatedtitleis“Boreholestabilityanalysisinathermoporo-elasticdual-porositymedium”.Keywords:shaft;twomininglevels;stripdistrict;fullymechanizedminingoverallheightinonetimestechnology;centralizedjuxtaposeventilation

目錄TOC\h\z\t"標(biāo)題,3,二級(jí)標(biāo)題,2,一級(jí)標(biāo)題,1,專題題目,1,專題一級(jí)標(biāo)題,1"1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 頁譯文：熱多孔雙重孔隙介質(zhì)中的井壁穩(wěn)定性分析RachelGeleta,b,BenjaminLoreta,n,NasserKhaliliba：法國格勒諾布爾市溶膠實(shí)驗(yàn)室，B.P.53X，38041。b：土木與環(huán)境工程學(xué)院，新南威爾士大學(xué)，澳大利亞悉尼2052摘要：雙多孔介質(zhì)中的質(zhì)量擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移是一個(gè)三階段框架內(nèi)的問題。固相假設(shè)包含兩種截然不同的充滿液體的腔。多孔的混合物組成的兩個(gè)重疊的媒體：多孔塊和裂隙網(wǎng)絡(luò)。由于流體壓力差之間的空腔流體可以轉(zhuǎn)換。此外，液壓和熱通過混合擴(kuò)散。提供一個(gè)大規(guī)模轉(zhuǎn)移，擴(kuò)散和變形的全局性共識(shí)。相關(guān)方程與現(xiàn)象源自于熱平衡的混合。利用方程的近似有限元制定和實(shí)施垂直鉆孔的穩(wěn)定性分析。分析參數(shù)評(píng)估井眼周圍流體壓力剖面上的傳熱傳質(zhì)的影響。透水與半透水邊界條件相比并預(yù)測排水和部分排水條件下的井筒故障的潛力。關(guān)鍵詞：熱的孔隙彈性，雙重孔隙，熱平衡，擴(kuò)散控制流動(dòng)，質(zhì)量傳遞，井壁穩(wěn)定介紹裂隙多孔介質(zhì)的性能影響了熱載荷相關(guān)的各種應(yīng)用，如通過蒸汽或熱水注入提高重油回收率，熱及液壓刺激致密儲(chǔ)層，管理粘土緩沖區(qū)的核廢料處理，干熱巖石地?zé)崮茉撮_采發(fā)。所有這些應(yīng)用，需要一個(gè)井眼或隧道的穩(wěn)定性分析，形成了設(shè)計(jì)依據(jù)的重要組成部分。目前井壁穩(wěn)定性分析是建立在熱載荷稀少，主要集中在一個(gè)單一的孔隙飽和巖石代表儲(chǔ)層條件下的。井壁穩(wěn)定的一個(gè)關(guān)鍵因素是井筒由于泥漿滲透的內(nèi)襯上的孔隙水壓力的變化。通常故障發(fā)生時(shí)，孔隙水壓力降低，低于臨界值的有效圍壓。熱感應(yīng)在低滲透介質(zhì)中以熱傳導(dǎo)主，鉆孔周圍的流體流動(dòng)的封閉形式的解決方案已經(jīng)提出了一系列調(diào)查。McTigue提供的分析結(jié)果是用一個(gè)單一的孔隙度飽和多孔巖石的熱彈性響應(yīng)，突出的熱液壓擴(kuò)散率和競爭之間的熱和流體流動(dòng)的重要性。Wang和Papamichos研究圍繞抽水寒冷和溫暖注入進(jìn)程的熱感應(yīng)孔隙流體壓力，基本準(zhǔn)確地估計(jì)了誘導(dǎo)液在低滲透介質(zhì)的流速的熱耦合的重要性。Chen和EWY研究井壁穩(wěn)定的熱多孔效果，并分析井筒附近地區(qū)的塌陷故障指數(shù)。Abousleiman和Ekbote，Wang和Dusseault和Pao等在各向異性導(dǎo)電與對(duì)流傳熱流動(dòng)，井壁失穩(wěn)的多相流的影響方面也取得了顯著的貢獻(xiàn)。基于Biot的混合物理論，熱-水力-力學(xué)模型已擴(kuò)展到Barenblatt等人推出的雙孔隙度概念。然而，現(xiàn)有Nair等人的文獻(xiàn)著重于傳導(dǎo)現(xiàn)象，合并或?qū)α鞯闹鲗?dǎo)地位。雙重孔隙介質(zhì)熱彈性反應(yīng)裂縫間距的靈敏度結(jié)果，但基于一些限制。特別是擬訂分配矛盾的有效應(yīng)力原理，在他們的雙孔隙度模型的形變場中，在一個(gè)單一的應(yīng)力實(shí)體定義為整個(gè)固體骨架，每個(gè)腔系統(tǒng)自身的有效應(yīng)力，變形和整體規(guī)則。此外，他們的理論，來定義有效應(yīng)力參數(shù)，假設(shè)孔隙和裂縫系統(tǒng)的形變場工作的系列方法可能無法適用于真正的巖石。本文提出熱多孔雙多孔介質(zhì)非等溫條件下完全耦合的有限元法。裂隙多孔介質(zhì)被形容為多孔混合物組成的兩個(gè)重疊的連續(xù)多孔塊和裂隙網(wǎng)絡(luò)。固相具有特殊的作用，因?yàn)樗峁┝司仃嚨墓羌芎头忾]的流體相。三相混合物的理論模型的建立，通過假定的三個(gè)階段的本構(gòu)方程和執(zhí)行質(zhì)量，動(dòng)量和能量的結(jié)余。在第2節(jié)提供了一個(gè)總結(jié)理事微分方程，被指定為制定當(dāng)?shù)氐母鱾€(gè)階段之間的熱平衡，飽和土和擴(kuò)散占優(yōu)通量的標(biāo)準(zhǔn)。詳列在第3節(jié)的弱式方程和時(shí)間整合過程，通過有限元方法的耦合方程來解決，主變量是位移，孔隙流體壓力，裂隙中的流體壓力和混合物的溫度。系統(tǒng)方程是用來解決承受的壓力和溫度梯度的垂直鉆孔潛在的故障（第4節(jié)）。重油通過熱激法回收的實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果顯示雙孔隙度的方法和對(duì)井壁穩(wěn)定性邊界條件的影響（第5節(jié)）。另外，研究的重點(diǎn)是孔隙矩陣和裂隙網(wǎng)絡(luò)之間的質(zhì)量傳遞;以及在兩腔之間的擴(kuò)散比的對(duì)比度的穩(wěn)定問題。符號(hào)：向量和矩陣量由黑體字母標(biāo)識(shí)，例如r是總應(yīng)力。i是單位矩陣。TR，▽和div分別表示跟蹤，梯度和發(fā)散執(zhí)行。2．方程

雙孔隙度的概念框架內(nèi)，通過變形裂隙多孔介質(zhì)的變形，液壓和熱流量，傳熱傳質(zhì)微分方程描述，可以表示為（重復(fù)的靜音使用索引i求和公式），其中其中u=（uj）是固相位移，PP是孔隙流體壓力，PF是裂隙流體的壓力和溫度表示的混合。方程（1）1使用拉梅常數(shù)，體力的向量Fi，

λ和μ的排水固體混合物C的可壓縮性，壓縮性的多孔塊CP，固體顆粒的可壓縮性CS，體積熱膨脹系數(shù)固相CT。式（1）2,3要求每個(gè)流體k=

p，f宏觀孔隙nK，宏觀的內(nèi)在滲透kk和動(dòng)力粘度mk。液壓可壓縮ch，k和熱可壓縮ct，k。定義式（11）中從流體k的內(nèi)在的密度rk。方程（1）4涉及整體熱容量在恒應(yīng)變和流體壓力cp，整體密度r，和整體導(dǎo)熱系數(shù)?。方程組（1）直接影響場方程的運(yùn)算（動(dòng)量平衡的混合，每個(gè)流體階段的質(zhì)量平衡，能量平衡的混合）。其中σ是總應(yīng)力，F(xiàn)是體力的載體，Jk是流體通量k，q是混合物的熱通量。項(xiàng)ρktr表示腔體k的質(zhì)量由其他腔體供應(yīng)。初始配置作為一個(gè)參考，在平衡狀態(tài)中的應(yīng)力，應(yīng)變，壓力和溫度，可以是非零。離開這個(gè)參考狀態(tài)表示?。剪切行為占（排水）固體骨架式剪切模數(shù)m。在偏量部分的彈性應(yīng)變和有效應(yīng)力分別表示dev?el和devσ，形變本構(gòu)矩陣涉及的總應(yīng)力的各向同性部分trσ/3，流體的的體積變化?Vp/V和?Vf/V，和固體的熵變化?Ss至各向同性部分的總應(yīng)變tr?，流體壓力pp，pf和溫度變化?T=T-T0，其中ρs是表觀密度的固體等同于ns

ρs，ss表觀的是固體單位體積熵（kg/ms2），Cp，s是固體的內(nèi)在熱容量恒應(yīng)變和流體壓力（J/kgK），ξp和ξf為有效應(yīng)力參數(shù)，它定義了液壓機(jī)械耦合。apf是確保兩者之間長期耦合的孔隙變形系統(tǒng)的兼容性參數(shù)。正壓熱流體k的密度隨其壓力和溫度，其中可壓縮系數(shù)chk和熱膨脹系數(shù)ctk被定義為，擴(kuò)散本構(gòu)關(guān)系描述耦合達(dá)西定律和傅立葉定律，而傳質(zhì)使用Barenblatt的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的關(guān)系，這種熱-水力-力學(xué)模型來自一個(gè)有效應(yīng)力的概念，見公式（7）1，占液壓通量內(nèi)的兩個(gè)腔對(duì)整體熱通量，液兩腔之間的交流模型。該模型忽略對(duì)流的影響，重力和液壓通量和熱通量之間的耦合擴(kuò)散約束。對(duì)模型參數(shù)的附加信息可以在以前的文章中發(fā)現(xiàn)。3有限元法分析混合有限元法的發(fā)展，其中主要的未知位移u，孔隙壓力Pp，對(duì)裂隙流體壓力Pf和溫度的多孔介質(zhì)T.有限元法的壓縮，是介紹表達(dá)式fp，ff和ft的工具，其中加點(diǎn)部分表示局部的時(shí)間微分。3.1半離散方程虛擬域σu，σp和σT乘以場方程，并部分超過整體V整合提供了問題的弱式其中n為單位外向正常的邊界?V。廣義Galerkin過程采用相同的插值函數(shù)主要用于未知數(shù)的變化。主要未知數(shù)內(nèi)插通用元素e，通過插值函數(shù)的節(jié)點(diǎn)值，分別為Nu，Np，Nt，其中Bu是標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)變-位移矩陣，即?=Buue插入總應(yīng)力（7）1，液壓和熱通量（12）（18）產(chǎn)生的方程非線性系統(tǒng)，包括:一個(gè)元素貢獻(xiàn)平衡混合物的動(dòng)量，一個(gè)元素貢獻(xiàn)孔隙流體質(zhì)量的平衡，一個(gè)元素貢獻(xiàn)裂隙流體質(zhì)量的平衡，一個(gè)元素貢獻(xiàn)混合物的能量的平衡，元力向量和矩陣的詳情載于附錄A元素e全局方程，可以在一個(gè)矩陣格式內(nèi)轉(zhuǎn)換，在這里，Ke是單元?jiǎng)偠染仃嚕珼e是元素的擴(kuò)散矩陣，F(xiàn)e是元素負(fù)載向量，Xe為未知向量元素，所有子矩陣Ke和De列在附錄B所造成的全局非線性半離散方程的未知向量X（18）意味著剩余的R為零，其中Fint是內(nèi)力的矢量和Fsurf是表面負(fù)荷向量，共同標(biāo)記為S。3.2時(shí)間積分廣義梯形定義的規(guī)則由一個(gè)標(biāo)量α?[0,1]組離散方程。在N+1步，方程在時(shí)間tn+α=tn+α?t執(zhí)行，?t=tn+1-tn，即在上面的關(guān)系中，我們定義Z=S，X，V為Xn+1和Vn+1是X（tn+1）與（dx/dt）（tn+1）的近似。一個(gè)顯式/隱式算子分裂迭代求解系統(tǒng)（27），即迭代i+1，其中其中X定義為預(yù)估值，及在上面的方程（29）所示的劃分是出于兩點(diǎn)意見：（1）依賴外部力量的矢量對(duì)解決方案的影響微弱;（2）內(nèi)力線性矢量依賴于速度矢量V和非線性解決方案X。因此，通過表1表1

輸入各向均勻同性雙多孔介質(zhì)中的代表性參數(shù)。

材料參數(shù)值單位文獻(xiàn)彈性模量E9.5GPa[1]泊松比n0.25-[1]顆粒的體積彈性模量?s=1/cs10Gpa[1]流體的體積模量?k=1/ch,k4.3GPa[1]流體的粘度μp=μf10-3Pas[1,2]多孔巖塊孔隙率np0.15-[1,2]多孔塊滲透率kp5×10-20M2[1,2]可壓縮比cp/c0.9-[3]裂隙網(wǎng)絡(luò)孔隙nf0.1×np-[3]裂隙網(wǎng)絡(luò)滲透kf10×npM2[3]多孔導(dǎo)熱介質(zhì)?2.65W/mK[1]多孔熱膨脹介質(zhì)ct1.8×10-51/K[1,2]液體體積熱膨脹ct,p=ct,f4.5×10-41/K[4]多孔介質(zhì)的比熱容cv837J/kgK[1,2]多孔介質(zhì)的密度ρ1980kg/m3[1,2]然而，所有術(shù)語都著重于保留這個(gè)提法的一般性。全局的迭代過程中使用的全牛頓-拉夫森方程如上所述。系統(tǒng)方程是通過插入時(shí)間積分（30）-（32）解決在（29）的殘差，其中求出牛頓指數(shù)?V，有效擴(kuò)散矩陣C*可以表達(dá)為全局?jǐn)U散矩陣D和整體剛度矩陣K，時(shí)間步進(jìn)?t增量從1到1000秒之間，以電腦時(shí)鐘保持一個(gè)合理的值。時(shí)間積分參數(shù)采取相應(yīng)的2/3加勒金法，提供無條件的穩(wěn)定和第一階精度，線性問題和單通問題。4非等溫井壁穩(wěn)定性分析熱-水力-力學(xué)本構(gòu)方程現(xiàn)在用來評(píng)估在重油回收的背景下井眼的穩(wěn)定，例如熱激發(fā)儲(chǔ)層。為此，認(rèn)定熱多孔裂隙介質(zhì)中一個(gè)垂直的井筒，見圖1。單位厚度的地層（H=0.1m），內(nèi)半徑r1設(shè)定為0.1米，遠(yuǎn)場的半徑R2設(shè)置為800米，代表了一個(gè)大的距離邊界。4.1邊界條件雙多孔介質(zhì)應(yīng)用于遠(yuǎn)場半徑R=R2，在頂部的邊界條件Z=H，并在底部Z=0（表2）。為了測試鉆孔的穩(wěn)定性，應(yīng)用恒定的泥漿壓力PW=12.0MPa。邊界條件對(duì)井筒半徑R=R1根據(jù)兩個(gè)不同的配置均另案處理。（a）透水邊界。認(rèn)為徑向應(yīng)力，流體在兩的腔壓力和溫度完全控制在井筒內(nèi)任何z?[0,h]，（b）半透水邊界。在這種情況下，作為鉆井泥漿滲入透水介質(zhì)的井壁上形成泥漿片。因此，具有低滲透孔隙矩陣可以由泥漿片密封在入口。我們來看，這種邊界條件下半透水邊界的密封過程，只適用于多孔塊（圖2）。第二種關(guān)系（38），因此改變， 5雙多孔介質(zhì)的熱效應(yīng)6結(jié)論重油通過熱刺激回收的背景下，在有兩個(gè)孔洞之間的材料轉(zhuǎn)移擴(kuò)散機(jī)制和質(zhì)量進(jìn)行了