采矿学第十六章(16-2).ppt

第十六章井田开拓的基本问题第二节开采水平的大巷布置,开采水平划分后，为进行采煤，要在开采水平布置并开掘一整套开拓巷道，开采水平布置解决的主要问题是确定大巷布置、大巷与煤层（组）、采区的联系方式及井底车场形式。一、大巷的类型、运输方式及布置原则1、大巷的类型按在矿井生产系统中的作用，大巷可分为运输大巷和回风大巷。按运输功能的划分，大巷可以分为主要运输（运煤）大巷和辅助运输大巷。,第二节开采水平的大巷布置,一、大巷的类型、运输方式及布置原则,按大巷所在位置的层位划分，有岩层大巷和煤层大巷之分。2、大巷的运输方式和设备我国各类井型矿井的大巷一般采用矿车运输，一部分大中型矿井的大巷采用胶带机运煤，而矸石、物料仍然矿车运输，个别矿井采用了单轨吊或无轨胶轮车运输。实现了从大巷到采区、工作面辅助运输的连续化，这是辅助运输的发展方向。矿车轨道运输适于运距长、拐弯儿多、不同煤种类分运等条件。胶带运输则适于运量大、运距较短、不存在多煤种类分运、巷道又比较直等条件。,3、大巷的断面和支护大巷的断面有能满足运输、通风、行人和管道和揽绳敷设的需要，符合煤炭安全规程。大巷的断面要满足风速的要求，采用轨道矿车运输时，大巷允许风速不大于8m/s，设计时要留有余地，一般不大于6m/s，采用胶带运输机运输时，大巷允许风速不得超过6m/s，设计师可取4m/s。4、大巷的方向和坡度大巷的方向应与煤层的走向大体一致。当煤层因皱曲、断层等地质构造影响，局部走向变化大时，为了提高列车运行速度，缩短路线及航道长度，节约开拓工程量，要避免大巷转弯过多，应使大巷尽量取直。,一、大巷的类型、运输方式及布置原则,大巷的坡度要以有利于运输和排水为原则。采用电机车运输的大巷，一般使大巷向井底车场方向有0.30.5的下坡。采用胶带运输机运煤的大巷，其方向及坡度尽可能与轨道大巷一致。对于开采近水平煤层、大巷采用胶带运输机运煤且辅助运输采用无轨胶轮车（或单轨吊车、卡轨车、齿轨车）的矿井，根据煤层延伸方向及井田地质构造情况，大巷宜按有利于各带区、工作面开采有利的方向布置，可以沿走向、倾斜或伪斜布置。,一、大巷的类型、运输方式及布置原则,二、大巷的布置方式,根据井田内可采煤层的层数、层间距和服务的煤层数目不同，运输大巷可以分层布置、集中布置或分煤组集中布置。1、分层大巷布置采用分层布置方式时，井筒开凿至开采水平之后，掘井底车场，开采水平运输石门（或称主要石门或称中央石门，简称主石门）直接最上层的可采煤层，并开掘回风井，阶段回风石门，如图16-7。在最上层煤中掘分层运输大巷和回风大巷，布置采区。然后按一定的开采顺序在下部煤层中掘该层的分层运输大巷，回风大巷，布置采区，顺序采煤。,分层运输大巷可以沿煤层掘进，也可以在煤层底板中开掘。在煤层中开掘施工容易，掘进速度快，成巷费用低，有助于进一步探明煤层赋存状况，补充地质资料。但其缺点是巷道掘进工程量大，采取生产能力低，生产分散，管理不便。,2、集中大巷布置采用分层布置方式时，井筒掘至开采水平后，掘井底车场、集中大巷、到达采区位置后，开掘采区运输石门，进行采区准备，并开掘回风井、回风大巷和采区回风石门，这种大巷布置方式如图16-8所示。根据煤层间距大小和分组情况不同，采区内可以集中联合准备、分组联合准备、单煤层准备。集中运输大巷优点：减少了大巷的掘进量和维护量，增加了采区石门，有利于采区巷道合理布置，实现合理集中生产。缺点：建井期长、经济技术不合理。,二、大巷的布置方式,3、分组集中大巷布置如图16-9所示，分组集中大巷布置的特点是将煤层划分为若干分组，每个分组开掘一条或一组集中大巷，分组内煤层间用采区石门或区段石门联系，分组集中间通过主要石门联系。井筒开掘至开采水平后，开掘井底车场、主要石门，分煤组布置大巷，在各煤层组内布置采区，进行个采区的准备。这样布置方式可看做是前两种方式的中间过渡形式，它兼有前置或均按分层大巷布置都不合理时，可以根据各煤层的间距有大有小，全部煤组用单一的集中大巷布置或均按分层大巷布置都不合理时，可以根据各煤层相距的远近及煤质等因素，将所有开采煤层划分为若干煤层，每一煤组布置集中大巷，各煤组分别布置采区。因此，合理划分煤组是必要的前提条件。,二、大巷的布置方式,划分煤组的原则和应注意的问题如下：层间距较近的煤层应划分为一组，这样不仅增加的采区石门掘进工程量不大，而且又能充分利用集中大巷或分组集中大巷，并便于布置联合采区，使生产集中，便于配采。有些煤层距主要层的间距虽较大，但因赋存条件或地质构造影响，只有局部块段可采，储量较少，不宜单独布置大巷。可根据具体的条件，与其较近的煤层划分为一组。根据用户需要和提高煤炭质量与售价的要求，对不同煤种和煤质的煤层可分别划组，以便分层分运，保证原煤质量，提高经济效益。对瓦斯涌出量差异很大的几个煤层，在技术和安全必要时，也可以分别划组，以便于风量分配和瓦斯管理。对用水量大有突然涌水威胁的煤层，可分煤层布置大巷，以便于放治水患。,4、分层、分组或集中大巷的应用大巷是采用分层还是采用集中或分组集中布置方式主要决定于矿井开采的煤层层数、层间距、倾角、开采强度及安全要求等因素.煤层间距大、倾角缓、石门长度大，井田走向长度短，可用分层大巷布置；煤层层间距小、倾角较大，石门长度短，井田走向长，宜用集中大巷布置。实际矿井应用的情况是：层间距小于50m的煤层一般采用集中布置，分组集中布置的分组间距一般大于70m。在具体的矿井条件下选用何种大巷布置方式，通常是结合矿井煤层条件和开拓布置情况，提出若干个可行方案，进行技术、经济和安全等方面的综合比较。,二、大巷的布置方式,5、多大巷布置对开采近水平煤层的矿井，由于进风和回风的需要，或主辅运输分离的要求，通常是沿着煤层主要延伸方向和平行布置一队或者一组3条大巷，一条铺设胶带运煤，一条作为辅助运输，一条用于回风。当井田范围很大，或采用分区域开拓是，成对或成组的大巷可不受煤层走向和倾角的限制，而根据服务的盘曲、带区或分区域划分的具体情况，沿有利的开采方向，对角、转折或分支布置，形成多大巷布置方式，这是近水平煤层大巷布置独具的特点。当矿井采用连续采煤机机房柱式开采时，因而在煤层内成组布置平行大巷，每组大巷有3-12条组成，形成煤层多大巷布置，这是美国煤矿典型的大巷布置方式。我国黄陵一号矿也采用了这样的布置方式。如图16-11所示,三、运输大巷位置选择,运输大巷不仅要为上水平开采的各煤层服务，还将作为下水平开采各煤层的总的回风道，其总的使用期限达到十余年至数十年，为便于维护和使用，应不受开采各煤层的采动影响，一般将运输大巷设在煤组的地板岩石中，有条件是，也可也设在煤层的底部煤质坚硬、围岩稳固的薄及中厚煤层中。1、煤层大巷煤层中布置的大巷称为煤层大巷。通常，分层运输大巷多布置在煤层中，条件适宜的分组集中大巷和集中运输大巷有时也布置在煤层中。,分层大巷服务时间短，多布置在煤层中。集中大巷可布置在煤组下部稳定的薄及中厚煤层中分组集中大巷布置在分组下部稳定的薄及中厚煤层中煤层大巷施工：按腰线沿煤层掘进适合机车运输；按中线沿煤层掘进适合胶带运输；按中线及腰线掘进大巷适合机车和胶带（可能穿层）,2、岩层大巷岩层中布置的大巷也称为岩石大巷，其一般作为集中或分组集中大巷。岩层大巷的位置：1）在煤层底板距煤层法线距离：1530m；2）应位于岩性稳定的岩层中；3）不受煤层采动影响，布置在压力传播影响角之外；4）有利于布置采区煤仓和车场；,岩层大巷施工：按中线及腰线取直或分段取直；煤层内设副大巷探巷，超前勘探，及时为岩石大巷定向。煤层稳定时不设副大巷，隔一定距离用探巷或钻孔探距煤层位置急斜煤层大巷位置底板滑动线之外1020m。大巷的保护掘前预采先开卸压工作面，在采空区下有利大巷维护；跨大巷回采采区最下一个区段布置回采工作面，跨大巷回采。,3、煤层大巷与岩层大巷的比较,4、煤层大巷应用及发展趋势构造复杂的小型矿井，或勘探井，可超前探煤。层间距大的单一薄及中厚煤层，储量小，T短。煤系底板附近有富水层，而煤层顶板条件好，可设煤层大巷。煤系最下煤层为薄及中厚煤层，煤质硬，顶板好，无自燃。机械化程度很高（综采面少，推进快）大巷壁后用不燃性材料（碎石等）充填的矿井。,四、回风大巷布置,回风大巷也称为总回风道，其布置原则与运输大巷布置基本相同，并且对一个具体矿井来说，常采用相同的布置方式。实际上，上水平的运输大巷常作为下水平的回风大巷，是同一条大巷在不同时期起的不同作用。总回风巷的布置特点：1、对开采急斜/倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，总回风巷可设在煤层稳固的底板岩石中。2、当井田上部冲积层很厚、含水丰富时，需要沿煤层侵蚀带设防水煤柱，总回风巷布置在防水煤柱内。,3、当井田边界因煤层侵蚀深度不一致而造成标高相差较大时，总回风巷可根据不同标高分段布置。4、对于近水平煤层矿井，总回风巷一般与大巷平行，大多布置在上部煤层或上部岩层中。5、对煤层埋藏较浅，采用采区风井通风的矿井可不设总回风巷。6、在多水平开采的矿井中，当上一水平转入下水平开采时，常利用上水平的运输大巷作为下水平的总回风巷。,五、高产高效特大型矿井大巷布置,近十多年来，国内外大力进行了高产高效矿井建设，出现了一批以现代科学技术手段和技术装备武装的、以同采12个工作面保证全矿产量的大型和特大型矿井。这些矿井井田地质构造简单，煤层赋存稳定，埋藏较浅，开采具有显著的经济效益和鲜明的技术特点。从影响和推动矿井开采部署和大巷布置改革考虑，其主要技术特征是：1、采掘工作面高速推进2、采出煤流高强度运送3、矿井生产高度集中,4、开采布置的参数大工作面长度可超过200300m，工作面推进方向长度可超过30006000m。5、采区、盘区或带区的概念淡化大巷两侧直直接划分大尺寸分带，以往独立的采区、盘区或带区的概念趋于模糊和淡化。这些矿井大巷布置的主要特点是：结合煤层赋存条件，矿井采用平硐、斜井、或平硐-斜井综合开拓方式，主要大巷布置在主采煤层中，有一条胶带主运输大巷，12条无轨胶轮车辅助运输大巷和一条回风大巷组成。大巷与井筒直接相连，不设井底车场。大巷两侧直接布置分带工作面，巷道支护方式全部实