第13章采(盘)区准备巷道布置及参数分析

1、第十三章 采（盘）区准备巷道布置及参数分析一、学习目的与要求通过本章的学习，要求学生掌握煤层群的上行开采和下行开采顺序、了解急倾斜煤层的开采方法。二、教学主要内容（1）煤层群区段集中平巷的布置及层间联系方式；（2）采（盘）区上下上布置；（3）采区参数。三、教学重点、难点（一）重点煤层群区段集中平巷的布置及层间联系方式；（二）难点采（盘）区上下上布置。四、教学方法（1）教学方法：板书，最好有多媒体教学相结合。（2）辅助教具：采矿模型实验室模型。（3）重点和难点分析方法：采用理论分析与辅助教具相结合，以利于学生直观掌握。五、课程详细内容与知识点第一节 煤层群区段集中平巷的布置及层间联系方式区段集中

2、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：（1）减少分层区段平巷的维护时间，降低维护费；（2）布置能力大的集中运输系统，减少设备占有数；（3）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：（1）运输集中平巷置于煤层底板岩石内；（2）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 区段集中平巷与工作面超前平巷斜巷联系溜眼a>30°

3、;，煤自溜，少占设备；斜巷2025°，施工条件差；辅运和行人不便（设绞车）；适用：a<15°；层间距1015m。机轨分煤岩布置区段集中平巷与工作面超前平巷斜巷联系；溜眼a>30°，煤自溜，少占设备；斜巷2025°，施工条件差；辅运和行人不便（设绞车）；适用：a<15°；层间距1015 m。机轨分煤岩布置区段集中平巷与工作面超前平巷石门联系施工方便；利用石门布置中部车场，辅运环节少；行人方便。当a很小时，石门长，工程量大；运煤占设备多。适用：a > 1520°的煤层；层间距1015m。 区段集中平巷与工作面超前平

4、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：（1）易定向取直或分段取直，满足输送机要求；（2）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；（3）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，层间距1015m。（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

5、上山1各分煤层超前平巷4 平石门轨道上山2 3、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 23、机轨双岩巷布置优缺点分析： （1）利于上、下区段同采，分层同采，生产能力大；（2）岩石工程量大，准备时间长。4、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a、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

6、各分层平巷联系时，则需穿输送机，抬高输送机。b、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：（1）少一条岩巷，省工程量；（2）易维护；（3）设备集中，易管理；（4）断面大，施工定向困难；（5）中部车场轨道与输送机交叉，交叉点施工复杂；（6）上、下区段不能同采、通风难解决。3、适用：煤层多，产量大的采区。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

7、 （1）岩巷工程量小，掘进速度快，缩短准备时间；（2）利于上、下区段回采，分层回采，A大；（3）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。 第二节 采（盘）区上下山布置一、上山位置l、单一煤层布置岩层中，煤层中2、煤层群联合布置煤组上部、中部和下部岩层中，煤层中 （一）煤层上山沿煤层布置。（要求不破坏顶板的完整性）1、煤层上山特点（1）掘进速度快，联络巷工程少，费用低；（2）超前探煤作用；当a变化时，坡度对输送机不利；（3）需留煤柱保护；（4）上山围岩是煤和软岩；维护条件差；（5）上山与平巷的层面交叉，多开绕道工程；（6）受采动影响 2、改善维护状况

8、的技术措施：（1）避免两侧采面同时接近上山。（2）煤柱越宽，采动影响越小。薄30 m左右，厚3040 m。（3）采用可缩性支护。3、适用条件（1）单一薄及中厚煤层采区，服务年限短；（2）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。（3）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。（4）服务时间短的专用通风或运煤上山。 （二）岩石上山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1020 m2、岩石上山优点：（1）维护费用低；（2）煤损少。可跨上山采，加大采面连续推进长度；（3）生产系统可靠，通风条件好，易封闭采空

9、区，防自燃有利；（4）不受煤层倾角影响，可定向按坡度取直掘进（5）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。 3、岩石上山缺点：（1）岩石工程量大；（2）需岩石施工能力强的队伍。4、岩石上山适用条件：（1）单一厚煤层（>3个分层），或近距煤层群联合布置；（2）采区服务年限>3年以上；（3）岩石施工能力强；（4）煤层底板岩层较稳定，无承压水。 （三）上山的层位与坡度1、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：（1）能适应煤层下行开采顺序；（2）提高采出率，煤损少；（3）采区生产系统可靠，易维护。 2、上山的层位与坡度特殊条件下，将上

10、山置于煤层群的中部或上部。可能的原因为：（1）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。（2）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。 3、上山的倾角（坡度）（1）一般与煤层倾角一致；（2）当a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°<a<20°时，“运上”调为15°，胶带机；20°<a<30°时，“运上”调为30°，煤自溜。 二、采区上山数目及相对位置（一）上山数目1、采区上山至少两条轨道上山进风、辅运

11、运输上山运煤，回风2、在下述条件下增加上山数目（1）生产能力大的厚煤层采区，或煤层群集中联合准备的采区；（2）生产能力大，瓦斯涌出量大和水大的采区（下山采区）；（3）生产能力大，常出现上、下区段同采的采区。增设通风上山。（4）“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。（5）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a、布置特点：双上山置于下部薄及中厚稳定煤层中；走向间距2025 m，两侧煤柱30 m±。b、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a、布置特点：轨上沿煤层

12、顶板布置；运上沿底板岩层布置。上山错距：运上距煤层1012 m运上、轨上走向距20 m±b、适用：生产能力小、服务年限短的采区。（t>5a） (3) 双岩上山a、布置特点:两条上山置于底板岩石中，轨上距煤层810 m。运上距煤层1214 m。走向间距：2025 m。b、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a、布置特点： 走向间距1 - 3和3 2，1015 m层位上：1距煤层 810 m，2距煤层1214 m， 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。 b、适用：开采煤层数目多，

13、厚度大，储量丰富的采区。瓦斯、水大的采区。（5）三岩上山a、布置特点三岩上山均置于底板岩层中；b、走向间距：1015 m；c、层位上：1和3同层位，2低24 m。d、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12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。 三、采区上（下）山运输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：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

14、般：普采按采面设备能力计算；炮采Q(采区日产量）´1.5/n，t/h； 2）近水平、缓倾和倾斜煤层运输上山中的运输设备类型a、胶带输送机：吊挂式、落地式b、胶带输送机能力大： 胶带输送机运输能力带宽（mm）能力（t/h）8003501000630120070010014002500c、运输可靠，费用低。d、运距长。一般一部胶带输送机运距可达300-500m。e、功率大的可达500-1000 W。f、适用：上山（向下运煤）,a<15°；下山（向上运煤）a<7°新型胶带机：适于a=28°± g、型号下链式回空链条在溜槽下面；上链式回空链

15、条在溜槽上面。平八矿：上链式刮板机：电机：1544kW；长：150300m。f、适应角度；向下运可达1828°。阻力小，耗电低，能力大，事故少，易维护。下链式刮板机：适用a<25°，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。 g、自溜运输采区上山的倾角> 30°i、煤层或上山的a> 3°时，均采用自溜；ii、对25°±的煤层，将上山置于底板岩石中，增大上山角度，a=（3035°）、实现自溜；搪瓷溜槽：a> 25°，可自溜。铸石溜槽：铁板溜槽，砼溜槽等，a=30°

16、±。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：1 t、1.5 t、3.0 t、5.0 t绞车：视上山a、长度、生产任务等选用。 绞车滚筒直径与绳长滚筒直径（m）绳长（m）1.2600±1.6800±2.01000±2.51200±第三节 采区（盘区）参数一、采区倾斜长度采区斜长在开拓部署时已定，大致为定值。1、区段斜长工作面长度上下区段平巷宽度护巷煤柱宽度。1）回采工作面斜长影响因素：

17、（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80250m。I巷=34.5m, I柱=020mI区= I采+2 I巷+ I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I采合理的前提下，划分区段。 （13-1）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 = 45（个），倾、急斜层：n23（个）。二、采区走向长度（一）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：（1）

18、相对减少上（下）山、车场及硐室的掘进工程量；（2）减少采区边界煤柱、上（下）山煤柱损失；（3）增大采区储量和服务年限，利于接替；（4）利于采区和矿井合理集中生产，提高采区A；（5）减少采面搬家次数。 （二）确定采区走向长度主要影响因素 1、地质因素（1）断层、倾角和厚度变化大处、变薄带处；（2）“三下”开采、必须留煤柱处，采区以此为界；（3）煤层顶底板岩性松软支护、维护困难；（4）煤的自燃期长短短区段一翼较短。 2、技术因素区段巷道的掘进、维护、运输、供电等因素。 （1）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：1000 m±当前，掘进技术受局扇通风影响

19、。 （2）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400500 m，双翼采区走向长度为8001000 m。ii、胶带机 宽800 mm：500 m±，宽1000 mm：8001000 m，不受限制。采区一翼长可达500m1000 m，双翼采区走向长度为10002000m采区走向长度主要影响因素（3）供电i、380 V供电，采区一翼长可达400 m±；ii、660 V供电，采区一翼长可达700 m1000 m；iii、移动变电站，1140 V供电，可达1000 m以上，采区走向长度不受限制。 3、经济因素 经济合理的采区走向长度，经济上合理-吨煤费

20、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10001500m。不受地质条件限制的综采双翼采区：一般16003000 m。大柳塔推进40006000m急斜煤层：双翼采区走向长1000 m ；单翼采区走向长500 m。三、采区生产能力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

21、产能力A0（万t / a）A0= L·V0·m··c0 （13-2）式中：L采面长，m； V0采面年进度，m/a；（综采：10001200 m; 普采：600 m;炮采：400500 m）m采高，m；容重，t/m3；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 /a，M2 m，一般80100万t /a普采：平均2530万t /a。炮采：平均1020万t /a。急倾斜炮采510万t /a。2、采区同采工作面数目缓倾斜煤层：综采 12个采面同采；普采 12个采面同采。急斜煤层炮采：23个采面同采。3、采区生产能力AB（万t/a）： （13-3）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： （13-4）式中：An小时设备能力，t / h；k产量不均衡系数，K=1.21.3;T日出煤时间，h；运输设备正常工作系数，= 0.70.9。 2）采区通风能力 风量和风速限制 （13-5）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