采区准备方式设计.ppt

1采区准备方式设计1.1准备方式类型原则及内容1.3准备巷道布置方案分析1.4采区主要参数1.5单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置1.6单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统1.7开采准备系统的改革及发展方向2采区开拓准备方案设计示例2.1采区概况2.2采区开拓准备方案设计,,采区的准备方式种类很多，根据煤层的赋存条件，可分为采区式、盘区式与带区式准备方式；根据开采方式，可分为上山采（盘）区与下山（盘）区准备；根据采区上（下）山的布置，可分为单翼采区与双翼采区；按煤层群开采时的联系，可分为单层准备与联合准备。如图1－1所示。,1.1准备方式类型,1、采区准备方式设计,1.1准备方式类型,图1－1准备方式分类,除近水平煤层以外，井田一般按一定标高划分成若干个阶段。阶段内可有采区式、分段式及带区式三种准备方式。分段式准备只用于走向尺寸很小的井田；我国大多采用采区式准备，即在阶段内沿走向划分成若干生产系统相互独立的采区；倾角在12以下的煤层可采用在大巷两侧直接布置工作面的带区式准备。带区式准备时，可以是相邻两个分带组成一个采准系统，合用一个煤仓；也可由相邻的多个分带组成一个采准系统，开掘为多分带服务的准备巷道。,1.1准备方式类型采区式、盘区式与带区式准备方式,在近水平煤层中，由于倾角很小，且常有波状起伏，井田很难沿一定走向划分阶段，因而将井田直接划分为盘区（或带区）。盘区内的准备也有其一定特点，可有上（下）山盘区与石门盘区等不同准备方式。石门盘区准备方式的主要特点是倾角很小时，可以将盘区运输上山改为盘区运输石门，机车直接进入盘区石门进行装车，取消了上山胶带运煤的运输环节，简化了生产系统。近水平煤层井田直接划分为带区时，其准备方式与阶段内带区式准备基本相同。,1.1准备方式类型采区式、盘区式与带区式准备方式,按开采方式的不同，采区准备方式有上山采（盘）区与下山（盘）区准备两种方式。当煤层倾角较小（一般小于16）时，可利用开采水平大巷来分别开采上、下山采区。开采水平标高以下的采区称下山采区，采区内布置采区下山准备巷道，采出的煤通过下山运至开采水平，反之称为上山开采。当煤层倾角较大时采用下山开采。掘进、运输、通风、排水等困难较大时，一般只开采上山采区。近水平煤层条件下，大巷照例布置在井田中部，向两侧发展布置盘区。按煤层倾向，分别划分为上山盘区或下山盘区。同样，带区式准备时，开采水平可分别开采上山式带区及下山式带区。,1.1准备方式类型上山采（盘）区与下山（盘）区准备,双翼采区是应用最广泛的一种准备方式。其特点是采区上（下）山布置在采区中部为采区两翼服务，相对减少了上山及车场的掘进工程量。当采区受自然条件（如断层）及开采条件（如留有保护地面设施的煤柱）影响，走向长度较短时，可将上（下）山布量在采区一侧边界，此时采区只有一翼，称为单翼采区。上（下）山布置在采区近井田边界方向一侧称前上（下）山单翼采区；反之称后上（下）山单翼采区。采用前上（下）山时，煤炭运输有折返现象，增加了运输工作量，如何选择要根据具体情况来定。如采区一侧边界为保护煤柱，则可将上（下）山布置在煤柱内，以减少煤炭损失。同样，石门盘区准备时，也有双翼盘区和单翼盘区之分，但更多的是双翼盘区。,1.1准备方式类型单翼采区与双翼采区,单层准备即各煤层独立布置自己的准备巷道，生产系统不互相依赖。联合准备即几个煤层组成一个统一的采准系统；准备巷道一般为几个煤层共用，集中成为一个采区。联合准备又可分为集中上山联合准备和集中平巷联合准备两种基本形式，后者包含了前者。集中平巷联合准备方式与厚煤层采用分层同采集中平巷布置方式基本相同，只不过前者是近距离各煤层的集中布置，后者是厚煤层各分层的集中布置。煤层群相邻分带带区式准备，同样也可有分带单层准备与分带集中斜巷联合准备。,1.1准备方式类型单层准备与联合准备,采区是煤矿煤炭开采活动集中的地段，采区布置就是在采区范围之内开掘一系列巷道，建立完整的采掘、运输、通风、供电和排水系统以保证正常的矿井生产。采区布置是一个复杂的综合性技术经济问题，一般要通过技术经济多方案比较才能确定。,1.2采区设计的依据、原则及内容,要做好采区设计，必须有正确的设计指导思想和充分可靠的设计依据。必须贯彻执行煤炭工业技术政策、煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范等党和国家对煤炭工业的技术发展方向和政策的规章制度。采区是组成矿井生产的基本单位。采区设计被批准后，在采区的施工生产过程中，不能任意改变。因此，采区设计要为矿井合理集中生产和持续稳产、高产创造条件；尽量简化巷道系统，减少巷道掘进和维护工程量；有利于采用新技术，发展机械化和自动化；使煤炭损失少，安全条件好。采区设计的主要依据地质资料、设计资料和邻近矿井或条件类似矿井的生产情况等。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计依据,地质资料地质资料包括采区内可采煤层层数、厚度、倾角、层间距、顶底板岩性及厚度；煤的牌号、煤质及用途；储量及分布规律、煤层对比情况；对开采有一影响的地质构造、陷落柱和岩浆侵入煤体情况；水文地质特征、煤层顶底板含水性、涌水量；第四系冲积层厚度、含水情况、有无隔水层及隔水性能、含水层同煤系地层的水力联系；煤层露头、风氧化带界线、小窑开采边界、局部可采煤层的分布；瓦斯等级、是否有煤与瓦斯突出危险、自然发火情况及发火期；地形图、煤层底板等高线图、勘探线剖面图、钻孔柱状图、水文地质图等。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计依据,设计资料设计资料主要包括矿井年生产能力、技术装备要求、开拓方式及开采计划图、通风方式、运输及回风水平位置、大巷运输方式、防水煤柱图、工业场地和风井煤柱等。邻近矿井或条件类似矿井的生产情况主要包括采煤方法、采（盘）区巷道布置方式、瓦斯涌出量、工作面和采区生产能力及有关经济技术指标、建筑物下、水体下和铁路下的开采方法和有关参数，以及有关矿压测定资料和正在施工的矿井所揭露的地质情况。对于改扩建矿井采区设计时更应该详细了解、掌握现有生产采区的上述有关资料，同时应注意新采区布置与原有生产系统等适应和协调合理。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计依据,1、合理集中生产（1）采煤工作面合理集中。通过合理选择采煤方法，发展机械化采煤及适当加大工作面长度和加快工作面推进度来获得。（2）采区合理集中。通过改革采区巷道布置系统，合理加大采区尺寸来实现。2、合理确定采区生产能力根据地质条件、煤层生产能力、开采技术条件及机械装备标准，综合考虑合理确定采区生产能力。采区应具有足够的可采储量和合理的服务年限。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计原则,3、良好的经济效果工程量省、投资少、投产快、巷道维护量少、回采率和生产效率高、采区生产成本低。4、合理的通风、运输系统通风、运输系统要简单、安全、可靠。5、其它（1）合理配采。（2）便于采后密闭。（3）施工方便，尽量避免长距离单孔掘进。（4）在采区布置时应统一考虑有开采价值的其它有益矿物。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计原则,采区设计一般按照下列步骤进行（1）认真学习有关煤矿生产、建设的政策法规，收集有关地质和开采技术资料，掌握上级管理部门对采区设计的具体规定。要按照具体条件，因地制宜创造条件提高采、掘、运机械化水平，提高采煤工作面单产；积极推广无煤柱护巷技术及巷旁支护技术、降低掘进率和减少煤炭损失；实现合理集中生产，提高劳动生产率。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计的步骤,（2）明确设计任务，掌握设计依据，根据矿井生产技术发展及生产衔接的需要，明确采区设计中重大问题的设计任务，如采准巷道布置及采煤工艺的改革、采区生产能力的确定等主要技术原则。矿井地质部门应提供采区的地质说明书及附图，并应有分煤层和分等级的储量计算图。必要时设计人员需对储量进行核算，设计人员应真正掌握设计依据，使设计建立在可靠的基础上。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计的步骤,（3）深入现场，调查研究。根据采区设计所需要解决的问题，确定调查的课题、内容、范围和方法。例如，调查原有采区的部署、巷道布置及生产系统、车场形式等，作为巷道布置方案设计时的借鉴；调查采煤、掘进、运输、提升等的生产能力，煤仓容量等数据，作为设备造型的参考；搜集巷道掘进、运输、提升、排水、通风和维护等方面的技术经济指标，以便进行不同方案的技术经济比较。充分掌握第一手资料，使设计建立在客观实际的基础上。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计的步骤,（4）研究方案，编制设计。在进行实际调查研究的过程中，一要注意汇集有关单位对设计的具体要求及设想，根据设计条件提出几个可行方案，广泛征求意见，认真研究、修改和充实设计方案内容，在此基础上集中为两三个较合理的方案，进行技术经济比较，确定出采用的方案，正式编制设计。（5）审批方案设计。将已完成的方案设计经有关单位会同审查后，由有关上级部门批准。（6）进行施工图设计。根据已批准的方案设计，进行各单位工程的施工图设计。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计的步骤,采区设计编制的内容，包括采区设计说明书和采区设计图纸。采区设计说明书（1）采区设计说明书应说明采区位置、境界、开采范围及邻近采区的关系；可采煤层埋藏的最大垂深，有无小煤窑和采空区积水；与邻近采区有无压茬关系等。（2）采区所采煤层的走向、倾向、倾角及其变化规律、煤层厚度、层数、层间距离、夹矸层厚度及其分布，顶底板岩性及厚度等赋存情况及煤质。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计内容,瓦斯涌出情况及其变化规律，瓦斯涌出量及确定依据；煤尘爆炸性，煤层自然发火性及其发火期；地温情况等。水文地质井上、下水文地质条件；含水层、隔水层发育情况及变化规律；矿井突水情况、静止水位和含水层水位变化；断层导水性；现生产区域最大及正常涌水量，邻近采区、周围小煤窑涌水和积水情况。煤层及其顶底板的物理、力学性质等。说明对地质资料进行审查的结果，包括资料的可靠性及存在的问题。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计内容,（3）确定采区生产能力，计算采区储量（工业储量、可采储量）和高级储量所占的比例，计算采区服务年限并确定同时生产的工作面数目。（4）确定采区准备方式。区段和工作面划分、开采顺序，采掘工作面安排及其生产系统（包括运煤、运料、通风、供电、排水、压气、充填和灌浆等）的确定。当有几个不同的采区巷道准备方案可供选择时，应该进行技术经济分析比较，择优选用。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计内容,（5）选择采煤方法和采掘工作面的机械设备。（6）进行采区所需机电设备的选型计算，确定所需设备型号及数量，采区信号、通讯与照明等。（7）洒水、掘进供水、压气、充填和灌浆等管道的选择及其布置。（8）采区风量的计算与分配。（9）安全技术及组织措施对预防水、火、瓦斯、煤尘、穿过较大断层等地质复杂地区提出原则意见，指导编制采煤与掘进工作面作业规程，并在施工中采取相应的措施。（10）计算采区巷道掘进工程量。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计内容,（11）编制采区设计的主要技术经济指标采区走向长度和倾斜长度、区段数目、可采煤层数目及煤层总厚度、煤层倾角、煤的容重、采煤方法、主采煤层顶板管理方法、采区工业储量和可采储量，机械化程度、采区生产能力、采区服务年限、采区采出率和掘进率、巷道总工程量、投产前的工程量。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计内容,采区设计图纸采区设计图纸一般包括地质柱状图、采区井上下对照图、煤层底板等高线图、储量计算图及剖面图等。此外，还须有（1）采区巷道布置平面及剖面图（比例11000或12000）（2）采区采掘机械配备平面图（比例11000或12000）（3）采煤工作面布置图（比例150或1200）（4）采区通风系统（最大、最小负压）示意图（5）瓦斯抽放系统图（低瓦斯矿井不需要）（6）采区管线布置图（包括防尘、洒水、灌浆管路布置等）（7）采区轨道运输系统图（比例11000或12000）（8）采区供电系统图（比例11000或12000）（9）避灾路线图,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计内容,（10）采区车场图（比例1200或1500）（11）采区巷道断面图（比例150或120）（12）采区巷道交岔点图（比例150或1100）（13）采区硐室布置图（比例1200）前9张图为方案设计必需附图，后4张是施工图。具体设计应根据情况适当增删。采区设计的编制和实施是矿井生产技术管理工作的一项重要内容，一般由矿总工程师负责组织地质、采煤、掘进、通风、安全、机电、劳资、财务等部门共同完成。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计内容,采区设计一般是根据矿井设计、矿井改扩建设计和生产技术要求，由矿进行设计，而后报公司备案。采区设计通常分为两个阶段进行，即确定采区主要技术特征的采区方案设计和根据批准的方案设计而进行的采区单项工程施工图设计。采区方案设计除了需要阐述采区范围、地质条件、煤层赋存状况、采区生产能力、采区储量及服务年限等基本情况外，应着重论证和确定以下问题采准巷道的布置方式及生产系统、采煤方法选择、采掘工作面的工艺及装备、采区参数、年产量、采区机电设备的选型与布置、安全技术措施等。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计程序,在进行具体方案设计时，应根据煤炭工业技术政策、地质和生产技术条件、设备供应状况，拟定数个技术上可行方案，然后计算各方案相应的技术经济指标，通过对这些方案进行技术经济比较，选择出技术上和经济上合理的方案，为进一步进行采区施工图设计打下基础。采区施工图设计是在采区方案设计被批准后进行的。在施工图设计中，主要是根据采区方案设计的要求，对采区某些单项工程，如采区巷道断面、采区上、中、下部车场、巷道交岔点及采区硐室等进行具体的设计，求出有关尺寸、工程量和材料消耗量，绘制出图纸和表格，以便进行施工前的准备工作及施工。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计程序,应该指出，采区方案设计和施工图设计是紧密相联系的整体和局部的关系。采区方案设计中技术方案要通过单项工程来实现，在进行采区方案设计时应考虑施工图设计的可能性和合理性；但施工图设计要以批准的方案为依据，体现方案设计的技术要求。必要时，应根据实际情况的变化和施工的具体要求，本着实事求是的精神，进行适当的修改，并报公司备案，使设计更加完善、更加符合施工和生产的要求。,1.2采区设计的依据、原则及内容采区设计程序,采区上山的位置（1）煤层上山采区上山沿煤层布置，掘进容易、费用低、速度快，联络巷道工程量少。其主要问题是煤层上山受工作面采动影响较大，生产期间上山的维护比较困难，特别是在缺乏先进支护手段的情况下。虽然用加大煤柱尺寸可以改善上山维护效果，但会增加煤炭损失。因此，一般在下列条件下，可考虑布置煤层上山①开采薄或中厚煤层的单一煤层采区，采区服务年限短。②开采只有两个分层的单一厚煤层采区，煤层顶底板岩石比较稳固，上山不难维护。③煤层群联合准备的采区，下部有维护条件较好的薄及中厚煤层。④为部分煤层服务的、维护期限不长的专用于通风或运煤的上山。,1.3准备巷道布置方案分析,1.3准备巷道布置方案分析采区上山布置,（2）岩石上山对单一厚煤层采区和联合准备采区，为改善维护条件，目前多将上山布置在煤层底板岩石中，其技术经济效果比较显著。岩石上山与煤层上山相比，维护状况好，维护费用低，受采动影响小。（3）上山的层位与坡度联合布置的采区集中上山、通常都布置在下部煤层或其底板岩石中，其主要考虑因素是适应煤层下行开采顺序，减少煤柱损失和便于维护。否则，为保护上山巷道、必须在其下部的煤层中留设宽度较大的煤柱，并且距上山愈远的下部煤层中，所要保留的煤柱尺寸愈大。,1.3准备巷道布置方案分析采区上山布置,在下部煤层的底板岩层距涌水量特别大的岩层很近，不能布置巷道时，可将采区上山布置在煤层群的中部。采区上山的倾角，一般与煤层倾角一致；当煤层沿倾斜方向倾角有变化时，为便于使用，应使上山尽可能保持适当的固定坡度。另外在岩石中开掘的上山，有时为适应带式输送机运煤（≯15）或自溜运输的需要，亦可采取穿层布置。,1.3准备巷道布置方案分析采区上山布置,采区上山数目及布置方式（1）采区上山条数采区上山至少要有两条，即一条运输上山，一条轨道上山。随着生产的需要或地质条件的变化可根据需要增加上山数目。（2）采区上山布置方式按采区上山在煤层或岩石中的布置情况及数目，上山布置方式见表1－1。,1.3准备巷道布置方案分析采区上山布置,1.3准备巷道布置方案分析采区上山布置,（3）采区上山的相互位置关系采区上山之间在层面上需要保持一定的距离。当采用两条岩石上山布置时，其间距一般取20-25m。采用三条岩石上山布置时，其间距可缩小到10-15m。上山间距过大，使上山间联络巷长度增大，若是煤层上山，还要相应地增大煤柱宽度。若上山间距过小，则不利于保证施工质量和上山维护，也不便于利用上山间的联络巷作为采区机电硐室，中部车场的布置也会遇到困难。,1.3准备巷道布置方案分析采区上山布置,采区上山之间在立面上的相互位置，可以在同一层位上。也可使两条上山之间在层位上保持一定高差。为便于运煤，可把运输上山设在比轨道上山层位低3-5m处；如果采区涌水量较大，为使运输上山不流水，同时也便于布置中部车场，则可将轨道上山布置在低于运输上山层位的位置；若适于布置上山的稳固岩层厚度较小，使两条上山保持定高差就会造成其中的一条处于软弱破碎岩层中时，则需采用在同一层位布置上山方式；当两条上山都布置在同一煤层，而煤层厚度又大于上山断面坡度时，一般都将轨道上山沿煤层项板、运输上山沿煤层底板布置，以便于处理区段平巷与上山的交叉关系。,1.3准备巷道布置方案分析采区上山布置,（4）设置采区边界上山有的双翼采区除在中部设置一组上山外，还在采区两翼的边界，设置1-2条边界上山。设置采区边界上山主要作用是①当采区瓦斯涌出量大，采煤工作面采用Z形、Y形等通风方式时，两翼各需设一条边界回风上山。②当采用往复式开采又无条件应用沿空留巷时，则可采用区段有煤柱护巷的往复式开采，这种情况下一般要求在采区一翼开掘二条上山，工程量较大。,1.3准备巷道布置方案分析采区上山布置,采区上下山运输采区运输上（下）山是为采区内工作面出煤服务的。其设备的生产能力应大于同时生产的工作面生产能力总和。在设计选择采区上（下）山的运输设备时，机采按工作面的设备能力计算，炮采按采区日产量乘以1.5的运输不均衡系数以及每班运煤时间为5-6h计算。开采缓倾斜及倾斜煤层的矿井，其上（下）山的运输设备应根据采区运输量、上（下）山坡度、运输设备的性能，选用带式输送机（常用吊挂式）、刮板输送机、自溜运输、绞车或无极绳运输。,,1.3准备巷道布置方案分析采区上山布置,采区沿倾斜划分成若干区段进行回采，划分区段时要合理地确定区段斜长和区段数目。区段内安排一个走向长壁工作面，区段斜长等于工作面长度加上下区段平巷宽度和护巷煤柱的宽度。一般的，工作面长度取10m的整数倍。在我国目前开采技术条件下，综采工作面的长度不宜小于160m；普通机械化采煤工作面长度，中厚及以上煤层不宜小于140m，薄煤层不宜小于120m，炮采工作面长度可取80-120m。受断层切割影响时，可适当加长或缩短工作面长度。,1.4采区主要参数,1.4采区主要参数采区倾斜长度,实际上，工作面长度和区段斜长在不同区段，常常不是一固定数值。当遇到煤层倾角从某部分开始有较大的变化，或遇到有落差较大的走向断层时，区段划分应考虑以地质变化或地质构造作为区段边界，以免影响工作面的正常生产。我国矿井实际的采区倾斜长度多为600-1000m，近水平煤层盘区的倾斜长度较大，可达1500m左右。,1.4采区主要参数,1.4采区主要参数采区倾斜长度,地质因素煤层的地质因素，如断层、褶曲以及煤层倾角或厚度的急剧变化等地质因素对采区走向长度有重要影响。工作面通过这些地带，既困难又不安全。对于落差较大的断层，不仅工作面无法通过，而且还要留有一定尺寸的保护煤柱，因此可利用这些地带作为采区边界，以减少回采工作的困难及煤柱的损失。地质构造对采区走向长度往往起决定性的作用。当由于构造、留设保护煤柱等原因，使采区走向长度较短时，为了保持工作面有一定的连续推进长度，可在采区一侧布置上山，成为单翼采区。,1.4采区主要参数采区走向长度,采区变电所通常设置在采区上（下）山附近，因此确定采区走向长度时，必须考虑供电线路的长短。采区走向长度太大将使供电距离增加，电压降加大，会影响到工作面机电设备的启动。当供电电压为660V时，采区一翼走向长度可达700m。综合机械化开采时，为适应加大工作面推进方向长度的要求，平巷内设置可伸缩带式输送机，供电采用移动变电站，采区一翼长度不宜小于1000m，有条件时可达到2000m以上。,1.4采区主要参数采区走向长度,技术因素技术上的因素主要考虑区段巷道的运输、掘进和供电等问题。以往，区段平巷铺设刮板输送机，采区走向长度受串联输送机台数的限制，一般为800-1000m，一翼为500m。随着带式输送机的改进和广泛应用，区段平巷多铺设带式输送机，由于一台带式输送机长度可达500-1000m，所以采区走向长度每翼可以达到500-1000m，双翼采区的走向长度可达1000-2000m。区段平巷采用单巷掘进时，受掘进通风影响，采区一翼长度不宜超过1000m。,1.4采区主要参数采区走向长度,经济因素在经济上，采区走向长度的变化将引起掘进费、维护费和运输费的变化。采区上（下）山、采区车场和硐室的掘进费和相应的机电设备安装费将随采区走向长度的增大而减少；区段平巷的维护费和运输费将随采区走向长度的增加而增大；而区段平巷的掘进费则与采区走向长度的变化无关。因此，在客观上必然存在着一个在经济上合理的采区走向长度。目前，根据我国现场的实际情况，缓倾斜、倾斜煤层采区走向长度，双冀采区一般不宜小于1000-1500m；采区综合机械化采煤的，采区一翼走向长度不宜小于1000m。近年来由于综合机械化采煤进度加快，采区生产能力逐渐增加，相应要求增大采区走向长度，扩大采区储量，以保证必要的采区服务年限。,1.4采区主要参数采区走向长度,采区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度、工作面长度及推进度。采煤工作面生产能力一个采煤工作面产量A0（万t／a）为,1.4采区主要参数采区生产能力,,式中L采煤工作面长度，m；V0工作面年进度，m／a；m工作面采高（放顶煤工作面包括顶煤厚度），m；γ煤的密度，t／m3；C0工作面采出率。采煤工作面的年进度一般可达综采工作面1000～1200m；普采工作面≥700m；炮采工作面420～540m。,采区生产能力采区的生产能力与采区内同采工作面的个数有关。采区中同时生产的工作面个数一般为1-2个。综采时宜为1个，普采时炮采时宜为2个。采区生产能力AB（万t／a）为,1.4采区主要参数采区生产能力,,式中n同时生产的工作面数，个；k1采区掘进出煤系数，可取为1.1左右；k2工作面之间出煤影响系数，n2时可取0.95，n3时可取0.9。,采区生产能力的验算对AB需按各环节通过能力进行验算。AB应由必要的采区上（下）山运输设备生产能力来保证，即,,式中An设备小时能力，t／h；K产量不均衡系数，可取1.2-1.3；T日工作（出煤），h；η0运输设备正常工作系数，可取0.7-0.9。,1.4采区主要参数采区生产能力,,式中S巷道净断面，m2；v巷道内允许的最大风速，m／s；c日产1t煤的供风电，m3／mint；c1风量备用系数（产量及瓦斯涌出的不均衡性）。采区车场的通过能力，一般不会限制采区生产能力。,1.4采区主要参数采区生产能力,AB还应满足采区通风能力、风量和风速限制的要求，即,采区采出率采区（煤炭）采出率是指采区储量中所能采出的储量占采区储量的比重。采区开采过程中的煤炭损失主要有工作面落煤损失，约占3％-7％（厚煤层留煤皮或放顶煤开采时另行计算）；采区区段煤柱、上下山煤柱、采区隔离煤柱等各项煤柱损失，根据煤柱尺寸不同及考虑煤柱的回收状况分别加以计算。为了提高采出率，在采区巷道布置中，应力求减少煤柱损失。首先是合理确定煤柱尺寸、或采取措施取消区段煤柱或上下山煤柱；其次是在必须留设煤柱时，尽量提高煤柱的采出率；第三是适当加大采区尺寸、相对减小采区隔离煤柱及上下山煤柱损失所占的比例。,1.4采区主要参数采区采出率及采区煤柱尺寸,采面煤柱尺寸采区煤柱尺寸与煤柱承受的矿山压力大小和煤体本身的强度有关。煤柱所受的矿山压力愈大，采区煤柱的尺寸就应该愈大；反之采区煤柱尺寸应该减小。上（下）山开掘在煤层底扳岩石中，只要有一定的岩柱厚度，其上部煤层就不必留保护煤柱。如在煤层中开掘时，对薄及中厚煤层，上山一侧或两上山之间留设煤柱宽度20m左右，对厚煤层采区上山一侧，留设煤柱宽30-40m，两上山间留煤柱宽20-25m。在区段运输平巷和轨道平巷之间留设区段煤柱，对于一般煤质和围岩条件的近水平、缓倾斜及倾斜煤层、薄及中厚煤层不小于8-15m，厚煤层不小于5-20m。,1.4采区主要参数采区采出率及采区煤柱尺寸,采区边界煤柱的作用是将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互漫延；避免从采空区大量漏风，影响生产采区的风量。采区边界煤柱一般宽10m左右。断层煤柱的尺寸大小取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一侧煤柱宽度一般为10-15m；落差较小的煤层通常可以不留设断层煤柱。,1.4采区主要参数采区采出率及采区煤柱尺寸,1.5单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,（一）巷道布置及特点,某一采区开采一层中厚煤层，煤层埋藏稳定，顶底板岩层稳定，地质构造简单，瓦斯涌出量小。采区走向长度2000m，倾斜长度600m，采区沿倾斜划分为3个区段，工作面采煤工艺为综合机械化采煤。,（如右图7-3）,1、巷道名称及作用,1.5单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,2、按服务范围及其用途对巷道进行分类,为全矿井或一个开采水平服务的巷道。,采区运输石门；采区回风石门。,2准备巷道,为采区、一个以上区段服务的运输、通风巷道。,轨道上山；运输上山；采区上、中、下部车场；采区变电所；绞车房等采区硐室,3回采巷道,形成采煤工作面及为其服务的巷道。,开切眼；区段回风平巷；区段运输平巷。,1开拓巷道,1.5单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,（二）巷道掘进,1、原则（1）巷道掘进尽快构成通风系统（2）尽量采用平行作业,1.5单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,2、巷道布置特点,（1）上山、区段平巷、联络巷布置在煤层中（2）车场、石门、硐室布置在岩层中,1.5单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,3、掘进顺序,从运输大巷掘进采区下部运输石门1，从回风大巷掘进采区上部回风石门2。在采区运输石门1接近煤层处,开掘采区下部车场3，由下部车场向上,沿煤层分别开掘轨道上山4和运输上山5,两条上山相距20m,至采区上部边界后,以采区上部车场6与采区回风石门2联通,形成通风系统。此后,为了准备出第一区段的采煤工作面,在上山附近第一区段下部掘中部车场7,,1.5单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,3、掘进顺序,并用双巷掘进的方法掘进两翼的第二区段回风平巷8和第一区段的运输平巷9。其倾斜间距一般8-15m薄煤层取下限,即为区段煤柱上区段采后,以维护下区段回风平巷。回风平巷8超前运输平巷9约100-150m掘进,沿走向每隔80-100m掘联络巷11沟通两巷,8和9掘到采区边界后再掘出开切眼。与此同时,在采区上部边界，从上部车场6向两翼开掘第一区段的回风平巷10。在掘进上述各巷道的过程中,还要开掘采区煤仓12、变电所13和绞车房14。,1.5单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,3、掘进顺序,当上述巷道和硐室的规格质量经验收合格后．再安装所需要的机电设备,形成一个完整的采区生产系统,便可交工投产。随着第一区段的回采,应及时开掘第二区段的中部车场7‘、回风平巷8’、运输平巷9‘和开切眼，准备出第二区段的采煤工作面,以保证工作面的正常生产接替。同理,在第二区段回采时,准备出第三区段的有关巷道。这种先采第一区段再采第二、三区段的开采顺序为下行式开采顺序。,1.5单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置,（一）运煤系统采煤工作面内铺设可弯曲刮板输送机，区段运输平巷9内铺设桥式转载机和带式输送机，在运输上山内铺设带式输送机或刮板输送机。其运煤路线为工作面运出的煤炭区段运输平巷9运输上山5采区煤仓12采区运输石门1装车外运。,1.6单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,（二）运料排矸系统,运料排矸采用600mm轨距的矿车和平板车。1、运料系统物料采区运输石门1采区下部车场3轨道上山4采区上部车场6采区回风平巷10采煤工作面。物料采区运输石门1采区下部车场3轨道上山4采区中部车场7,7‘区段回风平巷8,8和运输平巷9,9。2、排矸系统掘进巷道时所出的煤和矸石采区中部车场7,7＇轨道上山4采区下部车场3采区运输石门1运出采区。,1.6单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,（三）通风系统,新风采区运输石门1采区下部车场3轨道上山4采区中部车场7区段回风平巷8联络眼11区段运输平巷9采煤工作面污风区段回风平巷10采区回风石门2排出采区。,1.6单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,1、采煤工作面通风,2、掘进工作面通风,新风采区运输石门1采区下部车场3轨道上山4采区中部车场7＇区段回风平巷8＇局部通风机掘进工作面污风联络巷11区段运输平巷9＇运输上山5采区回风石门2排出采区。,1.6单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,3、硐室通风,采区绞车房和变电所需要的新风由轨道上山直接供给。采区绞车房的回风经联络小巷处的调节风窗回入采区回风石门；变电所的回风经输送机上山进入回风石门；采区煤仓不通风。为使风流能按上述路线流通,在相应地点需设置风门。,1.6单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,（四）动力供给系统,1、供电系统,高压电缆井底中央变电所运输大巷采区运输石门1采区下部车场3运输上山5采区变电所13降压后到各用电地点。,1.6单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,2、压气系统,掘进岩巷时所用的压缩空气由地面（有的将空压机房设在井底车场附近）压气机房,通过专用管路送至各用气地点。,1.6单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,（五）供水系统,采掘工作面、平巷以及上山输送机转载点所需的防尘喷雾用水,由地面或井下储水池通过专用管路送至各用水地点。,1.6单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区生产系统,1.7开采准备系统的改革及发展方向,1、多样化国有重点煤矿主要采用采区式、盘区式和带区式准备。采区式仍然是我国主要的准备方式。采区式准备的主要发展方向①扩大采区尺寸及生产能力，增大采煤工作面连续推进长度；②普采采区发展多种形式的联合布置，减少矿井同采采区数、生产集中化；③综采采区及单产较高的变更采区内，在区段、采区范围内发展单层化布置，减少岩石巷道及大巷联络巷，简化生产系统。,1.7开采准备系统的改革及发展方向,带区式准备的主要发展方向①12以下煤层，进一步发展各种带区式布置；②扩大分带、带区尺寸，增加采煤工作面连续推进长度；③适应不同地质、开采技术条件，分别采用仰斜开采、俯斜开采、伪斜开采；④我国煤层倾角在10～15的矿区很多，在井田内因地制宜得采用盘区式、带区式混合布置方式，以适应不同地质、开采技术条件。,采区参数发展方向①新设计采区（双翼），炮采、普采区走向长度应取1500～2000m；综采采区一般在2000m以上；②大型煤层上山采区，为了达到投产快及避免煤的长距离折返运输，后上山的单翼采区呈发展趋势，走向长度1000～2000m，有的达3000m以上；③分带斜长一般在700～1500m，有的达到2000～3000m或以上；④改造合并采区，扩大采（盘）区尺寸，普采采区联合布置等；⑤采区生产能力不断加大。盘区式准备方式呈下降趋势。,1.7开采准备系统的改革及发展方向,2、大型化采盘、带区尺寸增大，可采储量增多，生产能力增大。综采采区仍以集中上山联合准备为主，上山大多布置在底板岩石中，实现跨上山开采，取消上山煤柱。集中平巷分带斜巷的联合准备在综采采区已日趋减少。3、高产高效生产集中化矿井产量增加，同采工作面数减少，开拓系统简化与集中。高产高效矿井由1～2面达产。,1.7开采准备系统的改革及发展方向,3、高产高效生产集中化矿井产量增加，同采工作面数减少，开拓系统简化与集中。高产高效矿井由1～2面达产。4、单层化和全煤巷化全煤巷化布置的优点（1）大幅度或全部取消岩石巷道，最大限度利用综掘设备，加快进度，降低成本，减少辅助工作量。（2）可减少大量联络巷道的工程量及费用。（3）为实现运煤系统连续化创造了条件。（4）便于实现辅助运输的机械化、连续化。,1.7开采准备系统的改革及发展方向,1.7开采准备系统的改革及发展方向,2采区开拓准备方案设计示例,2.1采区概况采区位置,设计采区位于陈四楼煤矿北翼，北至二2煤层露头、风氧化带及井田边界，南至F18断层，西至DNF53断层，东至二2煤层露头、风氧化带及井田边界；南北走向长2690m，东西倾向长1365m，平面积约254.9万m2，二2煤上限标高为-287m，下限标高为-580m，地面标高为34.80～36.03m。,2.1采区概况采区内地质构造,根据精查勘探及本区、邻区三维地震勘探，采区整体上处于周庄向斜的东翼，地层总体上呈单斜构造，向斜东翼地层及煤层露头倾角较陡，一般为11～25，平均18，周庄向斜轴迹走向170左右，北部抬起，沿周庄向斜轴迹发育次一级向斜，地层呈马鞍状、缓波状，倾角较小，3～16，平均8。,2.1采区概况采区内地质构造,该区断裂构造发育，本区共发育断层23条，均为正断层，其中勘探控制的F18大断层，作为本区的边界断层，三维地震所控制的断层22条。按断层的落差划分，落差10～20m的断层有5条，为DNF52、DNF53、DNF62、DNF64、DNF70；落差5～10m的断层有15条，为DN54、DNF55、DNF56、DNF59、DNF60、DNF61、DNF63、DNF65、DNF66、DNF67、DNF68、DNF69、DNF71、DNF72、DNF73；落差小于5m的断层有2条，为DNF57和DNF58；根据三维地震勘探资料，F18、DNF52、DNF53、DNF62、DNF64、DNF69、DNF70、DNF73断层切穿太原组L8灰岩含水层，断层性质及产状详见表2-1。本区岩浆岩仅发育在下石盒子组三煤组层位，二2煤不受岩浆岩侵入的影响。根据地震时间剖面及时间切片的对比分析，本区内没有发现陷落柱。,2.1采区概况采区内地质构造,表2-1断层产状及控制程度表,本区开采煤层为二2煤，煤层灰黑色、黑色，金属光泽，上部块状，中下部粒状、层状构造，煤岩组分以亮煤为主，次为暗煤，属半亮型及光亮型煤，煤层镜煤组反射率为2.89，属无烟煤。根据区内钻孔资料，本区块段二2煤层煤厚范围为2.07～3.5m，平均煤厚2.74m，结构简单，二2煤层煤厚全区可采，可采性指数Km1。煤层厚度变异系数rS/M10015，属稳定煤层。,2.1采区概况煤层要素及顶底板特征,二2煤层顶、底板特征见表2-2。表2-2二2煤层顶、底板特征表,2.1采区概况煤层要素及顶底板特