采矿学chpater17[1].ppt

采矿学电子教案能源科学与工程学院采矿系2004年5月 第十七章准备巷道布置及参数分析Layoutandparameterofpreparationroadwayindistrict 第一节采区上山布置layoutofdistrictrise一 上山位置l单一煤层布置岩层中 煤层中l煤层群联合布置煤组上部 中部和下部岩层中 煤层中 一 煤层上山 riseincoal 沿煤层布置 要求不破坏顶板的完整性 1 煤层上山特点l掘进速度快 联络巷工程少 费用低 l超前探煤作用 当 变化时 坡度对输送机不利 l需留煤柱保护 l上山围岩是煤和软岩 维护条件差 l上山与平巷的层面交叉 多开绕道工程 l受采动影响 一 煤层上山 coalrise 2 改善维护状况的技术措施 l避免两侧采面同时接近上山 l煤柱越宽 采动影响越小 薄 30m 厚 30 40ml采用可缩性支护 一 煤层上山 riseincoal 3 适用条件l单 薄及中厚煤层采区 服务年限短 l采两个分层的单一厚煤层采区 一次采全高或放顶煤 煤及围岩稳定l煤层群联合布置采区 下部有维护条件较好的薄及中厚煤层 服务时间短的专用通风或运煤上山 二 岩石上山 rockrise 1 岩石上山布置 岩性要求布置于煤层底板稳定的岩层中 避免构造破坏层间距要求 h 距煤层10 20m范各庄矿 页岩12m 新庄孜矿 砂页岩6 8m 平四矿 砂页岩15m 二 岩石上山 rockrise 2 岩石上山特点1 实例张庄矿 开采M 5m 煤层上山 维护费67 2元 a m 煤柱宽100m 岩石上山 维护费2 0元 a m 不留煤柱 在此条件下 采区服务年限 3年时 岩石上山合理 范各庄矿 开采7层煤 M 14 3m 采区服务t 5a 岩石上山合理 二 岩石上山 rockrise 2 优点 l维护费用低 l煤损少 可跨上山采 加大采面连续推进长度 l生产系统可靠 通风条件好 易封闭采空区 防自燃有利 l不受煤层倾角影响 可定向按坡度取直掘进l能合理处理上山与平巷的平面或立面相交工程 绕道工程量小 二 岩石上山 rockrise 3 缺点 l岩石工程量大 l需岩石施工能力强的队伍 3 岩石上山适用条件 l单一厚煤层 3个分层 或近距煤层群联合布置 l采区服务年限 3年以上 l岩石施工能力强 l煤层底板岩层较稳定 无承压水 二 上山的层位与坡度 一 层位联合布置采区 一般将上 下 山置于下部稳定的煤层或底板岩石中 主要原因为 能适应煤层下行开采顺序 提高采出率 煤损少 采区生产系统可靠 易维护 二 上山的层位与坡度 特殊条件下 将上山置于煤层群的中部或上部 可能的原因为 下部煤层底板接近富含水层 或底板岩石松软 且很厚 不易维护 如 华北奥陶纪灰岩 承压水 峰峰局 焦作局49m3 t水等煤层赋存适于人为或自然分组 单独设置为分组煤层服务的专用上山 二 上山的倾角 坡度 一般与煤层倾角一致 当 有变化时 力求使上山保持固定坡度 为满足运输要求 岩石上山可穿层布置 当15 20 时 运上 调为15 胶带机 20 30 时 运上 调为30 煤自溜 三 采区上山数目及布置类型 一 上山数目1 采区上山至少两条轨道上山 进风 辅运运输上山 运煤 回风 2 在下述条件下增加上山数目A大的联合布置采区 A大 瓦斯涌出量大和水大的采区 下山采区 A大 常出现上 下区段同采的采区 增设通风上山 运上 轨上 均置于底板岩石中 需探明煤层情况 提前掘进煤层内的采区上山 采用特采技术 如水砂充填 需设充填管道或泄水的采区 二 上山布置类型 1 双煤上山布置特点 双上山置于下部薄及中厚稳定煤层中 走向间距20 25m 两侧煤柱30m 适用 下部有薄及稳定的中厚煤层 单一薄及中厚煤层 2 一煤一岩上山 布置特点 轨上沿煤层顶板布置 运上沿底板岩层布置 上山错距 运上距煤层10 12m运上 轨上走向距20m 适用 A小 服务年限短的采区 t 5a 3 双岩上山 Fig 17 1 b示 布置特点 两条上山置于底板岩石中轨上距煤层8 10m运上距煤层12 14m走向间距 20 25m 适用 开采单一厚煤层采区 煤层群最下一层为厚煤层 CH4小的联合布置采区普遍采用 4 双岩一煤上山 布置特点 走向间距1 3和3 210 15m层位上 1距煤层8 10m 2距煤层12 14m 3 沿煤顶 此种方式 3 先掘 超前勘探 为1和2取直定向 3用于通风行人 4 双岩一煤上山 适用 开采煤层数目多 厚度大 储量丰富的采区 瓦斯 水大的采区 5 三岩上山 布置特点 三岩上山均置于底板岩层中 走向间距 10 15m层位上 1和3同层位2低2 4m 适用 煤层多 储量丰富 瓦斯大 水大的采区 三 设采区边界上山 在采区边界设1 2条边界上山 瓦斯大 采用Z Y型通风时 两条需设回风边界上山 往复式开采 不沿空留巷 区段煤柱护巷的往复式开采 要求采区一翼开掘两条上山 四 采区上 下 山运输 risehaulageindistrict 1 任务 采区上 下 山担负采区的煤 矸 物料等运输 通风行人 管线的通道 2 运煤上山 conveyerrise主要任务 运煤 视上 下 山倾角和产量 选运输设备1 上山设备能力 大于同时生产的工作面产量之和 一般 普采 按采面设备能力计算 炮采 Q 采区日产量 1 5 n 5 6 t h 2 运煤上山 2 近水平 缓倾和倾斜煤层运输上山中的运输设备类型胶带输送机吊挂式落地式胶带输送机能力大 胶带输送机运输能力 胶带输送机 运输可靠 费用低 运距长 一般一部胶带输送机运距可达300 500m 功率大的可达500 1000m 适用 上山 向下运煤 下山 向上运煤 7 新型胶带机 适于 28 刮板输送机 型号下链式 回空链条在溜槽下面 上链式 回空链条在溜槽上面 平八矿 上链式刮板机 电机 15 44kW 长 150 300m 适应角度 向下运可达18 28 阻力小 耗电低 能力大 事故少 易维护 下链式刮板机 适用 原则防滑装置 刮板机 适用范围大 运费略高于胶带机 运输可靠 自溜运输 松煤的自然安息角 35 i 煤层或上山的 3 时 均采用自溜 ii 对2 的煤层 将上山置于底板岩石中 增大上山角度 30 3 实现自溜 搪瓷溜槽 可自溜 铸石溜槽 铁板溜槽 砼溜槽等 30 矿车运输 绞车或无极绳牵引矿车运输生产能力小的采区 矿车进采区 采区煤仓口装煤 矿车进采区 在采面下口装煤 A小 运输不连续 间断式 影响生产 适用 轨道600mm 900mm与全矿大巷巷道轨距一致 矿车 1t 1 5t 3 0t 5 0t绞车 视上山 长度 生产任务等选用 绞车滚筒直径与绳长 第二节煤层群区段集中平巷的布置及层间联系方式 districtsublevelgatheringentry 区段集中巷 煤层群联合布置采区 在煤层或煤组下煤层 或岩石中 布置为区段内各煤层生产服务的巷道或为一个区段的几个煤层或几个分层服务的平巷 区段集中运输平巷 集中机巷 集中出煤 区段集中轨道平巷 集中轨巷 运送物料等 布置区段集中平巷的目的 减少分层区段平巷的维护时间 降低维护费 布置能力大的集中运输系统 减少设备占有数 分层同采 合理集中生产 一 区段集中平巷的布置方式 一 机轨分煤岩布置1 布置特点 运输集中平巷置于煤层底板岩石内 轨道集中平巷置于煤层内 2 区段集中平巷与工作面超前平巷联系方式 厚煤层分层同采一煤一岩集中巷布置 区段集中平巷与工作面超前平巷斜巷联系溜眼 30 煤自溜 少占设备 斜巷20 施工条件差 辅运和行人不便 设绞车 适用 15 层间距10 15m 机轨分煤岩布置 机轨分煤岩布置 施工方便 利用石门布置中部车场 辅运环节少 行人方便 当 很小时 石门长 工程量大 运煤占设备多 适用 的煤层 层间距10 15m 区段集中平巷与工作面超前平巷石门联系 区段集中平巷与工作面超前平巷立眼联系 近水平煤层 3 区段集中平巷与采区集中上山的联系方式 一般考虑 运输方式 1 集中 轨上 与集中 轨巷 联系 石门 斜巷 2 集中机巷 溜煤眼 集中 运上 4 机轨分煤岩布置优缺点分析 集中机巷沿岩层布置 易定向取直或分段取直 满足输送机要求 本区段运煤 下区段回风 运送物料 服务时间长 岩层中易维护 实现分层同采 上下区段同采 5 机轨分煤岩布置适用煤层多 A大 层间距10 15m 4 机轨分煤岩布置优缺点分析 集中轨巷沿煤层布置 探煤层走向的变化 为集中机巷定向 采掘互不干扰 利于接替 便于在上分层采空区后反向掘进下分层的超前机巷泄水 易于掘进 受多次采动影响 维护困难 二 机轨双岩巷布置 1 布置特点双岩巷相同标高布置3 集中机巷 4 集中轨巷平行布置于同水平底板岩层中 掘进联系方便 淮南实例 2 联系方式 各分煤层超前平巷 平石门 3 平石门和溜煤眼 运输上山1各分煤层超前平巷 4 平石门 轨道上山2 机轨双岩巷布置 双岩巷不同标高布置 3 集中机巷 4 集中轨巷布置于不同水平的底板岩层中 主 辅运干扰小 2 联系方式 各分煤层超前平巷 平石门 3 平石门 溜煤眼 运输上山1各分煤层超前平巷 平石门 4 平石门 轨道上山2 3 机轨双岩巷布置优缺点分析 利于上 下区段同采 分层同采 A大 岩石工程量大 准备时间长 14 机轨双岩巷布置适用煤层数多 生产时间长 煤巷难以维护 三 机轨合一巷布置 1 布置特点 胶带机和轨道布置在同一大断面岩巷内 1 布置方式 l机轨合一巷的轨道置于远离煤层一侧 轨上通过中部车场直接与3相连 不穿越输送机 但采用平石门与各分层平巷联系时 则需穿输送机 抬高输送机 1 布置方式 l轨道置于靠近煤层一侧时 中部车场通达集中巷的轨道则需穿越输送机 并抬高输送机 2 机轨合一巷分析 少一条岩巷 省工程量 易维护 设备集中 易管理 断面大 施工定向困难 中部车场轨道与输送机交叉 交叉点施工复杂 上 下区段不能同采 通风难解决 3 适用 煤层多 A大的采区 当前 应用较少 近水平煤层机轨合一巷布置 机轨合一集中巷置于底板岩层中采用立眼与斜巷联系方式立眼 溜煤 斜巷 辅运 轨道布置在外侧 四 机轨双煤巷布置 1 布置特点运输集中巷和轨道集中巷均置于下部薄及中厚煤层中 2 机轨双煤巷布置分析 岩巷工程量小 掘进速度快 缩短准备时间 利于上 下区段回采 分层回采 A大 受采动影响大 维护量大 3 机轨双煤巷布置适用 煤层多 下部有薄及中厚煤层 围岩稳定 第三节采区 盘区 参数 parametersindistrict 一 采区倾斜长度采区斜长在开拓部署时已定 大致为定值1 区段斜长1 回采工作面斜长影响因素 1 受地质条件 技术条件 设备 通风能力等因素影响 2 当前开采技术条件 工作面长度为80 250m l巷 3 4 5m l柱 0 20m l区 l采 2l巷 l柱 2 区段数目n 合理的n 保证采区正常生产和接替 在保证l采合理的前提下 划分区段 采区斜长n 区段斜长l区必须调整 n为整数 要充分考虑断层 使采区大部分地区都处于工作面合理长度范围内 当前 缓斜煤层n 4 5 个 倾 急斜层 n 2 3 个 二 采区生产能力 districtproductivecapacity 采区生产能力 采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产量之和 单位一般是万吨 年 1 采面生产能力A0 万t a A0 L V0 m c0式中 L 采面长 m V0 采面年进度 m a 综采 1000 1200m 普采 600m 炮采 400 500mm 采高 m 容重 t m3 c0 采面采出率 c0 采面采出率 薄煤层0 97中厚煤层0 95厚煤层0 93 当前 采面生产能力 综采 平均87万t aM 2m 一般80 100万t a普采 平均25 30万t a炮采 平均10 20万t a急倾斜炮采5 10万t a 2 采区同采工作面数目 缓倾斜煤层 综采 1 2个采面同采 普采 1 2个采面同采 急斜煤层炮采 2 3个采面同采 3 采区生产能力AB 万t a 式中 n 同采工作面数 个 K1 采区掘进出煤系数 K1 1 1 K2 采面之间出煤影响系数 当n 2时 K2 0 95 n 3时 K2 0 90 AB的环节能力验算 1 上山运输能力 式中 An 小时设备能力 t h k 产量不均衡系数 K 1 2 1 3 T 日出煤时间 h 0 运输设备正常工作系数 0 0 7 0 9 2 采区通风能力风量和风速限制 式中 s 巷道净断面 m2 v 巷道允许最大风速 m s c 日1t煤的供风量 m3 min t c1 风量备用系数 c1 1 2 分子 一年的风量分母 产一吨煤的风量 3 保证采区正常接替 式中 Z 采区可采储量 t Tn 新采区准备时间 a 每年生产的能力要小于准备出来的能力 4 采区车场通过能力一般不受限制 5 备用采面综采 只备采面 不备设备 人员 普采 备采面 不备人员 备设备 采区生产能力一般综采 80 100万吨 年大功率综采 200 300万吨 年普采 45 60万吨 年炮采 30 45万吨 年 三 采区走向长度 strikelength 问题及主要影响因素采区走向长度 采面连续推进长度 采区间煤柱尺寸随科技进步 采面单产和采区生产能力提高 矿井生产合理集中 采区尺寸日趋扩大 加大采区走向尺寸的好处 相对减少上 下 山 车场及硐室的掘进工程量 减少采区边界煤柱 上 下 山煤柱损失 增大采区储量和服务年限 利于接替 利于采区和矿井合理集中生产 提高采区A 减少采面搬家次数 确定采区走向长度主要影响因素 一 地质因素l断层 倾角和厚度变化大处 变薄带处范各庄矿北翼采区为急斜煤层 专设计为1472采区 其他采区为缓倾斜煤层采区 三下 开采 必须留煤柱处 采区以此为界 煤层顶底板岩性 松软 支护 维护困难 煤的自燃期长短 短 区段一翼较短 二 技术因素 区段巷道的掘进 维护 运输 供电等因素 掘进i 联合掘进机掘进 ii 炮掘 配以 刮板机 胶带机 局扇单孔掘进 1000m 当前 掘进技术受局扇通风影响 运输i 刮板机多台串联 事故多 费用高 不超过5台为宜 采区一翼为400 500m 双翼采区走向长度为800 1000m 采区走向长度主要影响因素 采区走向长度主要影响因素 ii 胶带机宽800mm 500m 宽1000mm 800 1000m 不受限制 采区一翼长可达500m 1000m 双翼采区走向长度为1000 2000m 区段巷维护技术煤巷维护困难 随采面推进 受采动影响 多次维修 巷道布置 双巷 一条半 单巷 沿空留巷 沿空掘巷 区段间有集中巷 联合布置 区段集中巷可改善回采巷道维护状况 缩短维护时间 可加大采区走向长度 采区走向长度主要影响因素 支护技术 U型钢棚 工字钢梯形棚 锚杆锚 网支护可加大巷道长度 平六矿 J5 6煤 M 3 5m 区段巷长2430m 不是限制采区走向长的决定因素 采区走向长度主要影响因素 供电 i 380v供电 采区一翼长可达400m ii 660v供电 采区一翼长可达700m 1000m iii 移动变电站 1140v供电 可达1000m以上 采区走向长度不受限制 采区走向长度主要影响因素 设备检修时间液压支架检修期 原煤炭部规定一年左右为倒面周期 即 综采设备连续推进时间 检修倒面时间 1年 二 经济因素 经济合理的采区走向长度经济上合理 吨煤费用最低 采区走向长度增加吨煤费用减少石门 上山掘进费 切眼掘进 设备按装费采区走向长度增加吨煤费用增加区段巷道维护费采区走向长度与吨煤费用无关区段巷道掘进费 吨煤费用与采区走向长度关系 准则 技术上先进可行 经济上合理 吨煤费用最低 缓斜煤层 不受地质条件限制的普采 炮采双翼采区 一般1000 1500m不受地质条件限制的综采双翼采区 一般1600 24300m大柳塔推进4000 6000m急斜煤层 双翼采区走向长1000m 单翼采区走向长500m 采区斜长 采区斜长 阶段斜长近水平煤层 5 8 时 采区斜长1000 1500m 以上 采区斜长约800 1000m 四 采区采出率 采区工业储量 开采损失采区采出率 100 采区工业储量开采损失 1 采面落煤损失 3 7 2 区段煤柱 上山煤柱 采区边界煤柱等 采区采出率 煤层国家规定的采区采出率厚煤层 0 75中厚煤层 0 8薄煤层 0 8 工作面采出率 工作面实际出煤量工作面采出率 100 工作面实际储量煤层国家规定的工作面采出率厚煤层 0 93中厚煤层 0 95薄煤层 0 97 提高采出率途径 减小煤柱损失 尽量回收煤柱 合理加大采区尺寸 减少工作面损失 五 采区煤柱尺寸 经验法1 上 下 山煤柱岩石上 下 山可不留煤柱 跨上 下山开采 煤层上 下 山本层中的煤柱 煤层煤柱沿走向一侧宽度 m 薄及中厚20厚煤层30 40 采区煤柱尺寸 2 区段煤柱煤层区段煤柱宽度 m 薄及中厚8 15厚煤层15 20原则上区段巷道应沿空掘巷3 5m 3 运输大巷及总回风巷保护煤柱大巷布置在底板岩石中 其上可不留煤柱 跨大巷开采 大巷布置在煤层中本层中一侧的煤柱 煤层一侧的煤柱宽度 m 近水平 40缓斜25 40倾斜15 25急斜10 15 问题 开采水平大巷煤柱如何留 4 采区边界煤柱 一般10m 5 断层煤柱断层落差断层一侧煤柱宽度 m 落差很大 10m 30落差大 5m 10 15落差很小 3m 不留煤柱 六 煤仓容量 煤仓容量取决于采区A 装车站通过能力 大巷运输能力等 采区煤仓容量的确定原则 保证采区正常生产煤仓与采区A关系 表煤仓与采区A关系 煤仓容量 一 按采煤机连续作业割一刀煤的产量Q Q0 L M B C0 Ktn t 式中 Q0 防漏风留煤量5 10t L 采面长 m B 进刀深度 m M 采高 m 煤的容重 t m3 C0 采面采出率 Kt 同采工作面系数 综采Kt 1 普采Kt 1 0 25nn 采区内同采工作面数 煤仓容量 二 按大巷列车间隔时间内采区高峰产量Q Q0 Qh ti ad t 式中 Qh 采区高峰生产能力 t h Qh一般为 1 5 2 0 Ap ti 列车进入装车站的间隔时间 20 30min ad 不均衡系数 机采取1 15 1 2 炮采取1 5 三 按采区高峰生产延续时间为保连续生产 用于Qh Qt情况Q Q0 Qh Qt thc ad t 式中 Qt 采区车站通过能力 t h Qt 1 3Qp thc 采区高峰生产延续时间 机采为1 1 5h 炮采要取1 5 2h 煤仓容量 当上 下 山及大巷均采用胶带机运输时 采区煤仓容量Q 1 2 Qh 思考题 机轨分煤岩布置特点及适用条件 煤层上山