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山西大同大学采矿学电子教案工学院采矿工程系2008年4月,第十七章准备巷道布置及参数分析,第一节采区上山布置一、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、中部或下部岩层中，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,（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1020m,（二）岩石上山,2、岩石上山特点1）实例张庄矿，开采M5m，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.,（二）岩石上山,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；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煤层底板岩层较稳定，无承压水。,留煤柱上山绞车房变形,（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、增加上山数目的条件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、171、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。,四、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。,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胶带输送机吊挂式落地式,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。,铸石溜槽上链式刮板输送机,铸石溜槽上链式刮板输送机,下链式回空链条在溜槽下面；上链式回空链条在溜槽上面。,铸石溜槽上链式刮板机,电机1544kW；长度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，采区上山长度较小，采区能力不大。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、煤层或上山倾角3时，均采用自溜；搪瓷溜槽，可自溜。铁板溜槽等，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，与全矿大巷轨距一致。矿车1t、1.5t绞车视上山倾角、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,区段集中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,减少各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；各层同采，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,机轨分煤岩布置,石门联系方式斜巷联系方式1运输上山；2轨道上山；3运输集中平巷；4轨道集中平巷；5层间运输联络石门或斜巷；6层间轨道联络石门或斜巷；7上区段分层超前运输平巷；8下区段分层超前回风轨道平巷9层间溜煤眼；10区段轨道石门或斜巷；11区段溜煤眼；12中部甩车场,机轨分煤岩布置,1运输上山；2轨道上山；3运输集中平巷；4轨道集中平巷；5层间运输联络石门或斜巷；6层间轨道联络石门或斜巷；7上区段分层超前运输平巷；8下区段分层超前回风轨道平巷9层间溜煤眼；10区段轨道石门或斜巷；11区段溜煤眼；12中部甩车场,2、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,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,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，服务时间长，岩层中易维护；实现各层同采，上下区段同采。,4、机轨分煤岩布置优缺点,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易于掘进；受多次采动影响，维护困难；泄水。,5、机轨分煤岩布置适用,煤层多，A大；层间距1015m。,（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,7593111864122,1运输上山2轨道上山3运输集中平巷4轨道集中平巷；5层间运输联络石门6层间轨道联络石门7上区段分层超前运输平巷8下区段分层超前回风轨道平巷9层间溜煤眼10区段轨道石门11区段溜煤眼12中部甩车场,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,3、机轨双岩巷布置优缺点,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4、机轨双岩集中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；平石门与各分层平巷联系则需穿输送机，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,,,,,,,,,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,少一条岩巷，减少了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。,2、机轨合一巷分析,（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，维护工程量大。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,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,区段斜长,2、区段数目,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。,,缓斜煤层n45（个）倾、急斜层n23（个）,二、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、采面生产能力A0（万t/a）A0L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400m采高，m；容重，t/m3；c0采面采出率,采区生产能力,采区生产能力,c0采面采出率薄煤层0.97中厚煤层0.95厚煤层0.93,2、采区同采工作面数目,缓倾斜煤层综采一般1采面；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，K11.1；K2采面之间出煤影响系数，当n2时，K20.95;n3时,K20.90,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,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,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）地质因素断层、倾角和厚度变化大处、变薄带处“三下”压煤、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;煤的自燃发火期短区段一翼较短。,（二）技术因素,区段巷道的掘进、维护、运输、供电等因素。掘进掘进受局扇通风影响,单巷掘进1000m,运输i、刮板机多台串联事故多，费用高，一般不超过5台采区一翼为400500m双翼采区走向长度为8001000mii、胶带机宽800mm500m宽1000mm8001000m不限制采区走向长度,采区走向长度主要影响因素,区段巷道维护技术煤巷维护困难随采面推进，受采动影响，多次维修,采区走向长度主要影响因素,采区走向长度主要影响因素,支护技术U型钢拱形棚、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，M3.5m，区段巷长2430m。,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,,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2000（1600）2430m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,采区走向长度,采区边界划分,1采区间垂直划分，其境界线与煤层倾斜线一致。2利用自然条件作为采区的边界，尽量使采区有合理的走向长度。大的断层、煤层变薄带、局部不可采、或火成岩侵入煤层形成较厚的岩墙，或是地面有河流、湖泊、铁路、建筑物，需要留设安全煤柱。,采区边界划分,3上下煤层组的采区划分应一致。4多水平开采的矿井，要求上下水平的采区石门，采区上山相互对应，即采区划分一致。5暂不能开采的块段，如某些临时煤柱、待迁村庄压煤等可暂不划分采区，作为呆滞煤量。,采区边界划分,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2000（1600）2430m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,采区走向长度,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≮0.80薄煤层≮0.85,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≮0.97,五、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5,3、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,采区边界煤柱,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,第四节煤层群开采顺序,煤层间、厚煤层分层间及煤组间先采标高高的煤层、分层或煤组，后采标高低的煤层、分层或煤组称为下行式开采顺序，反之，则称为上行式开采顺序,一、缓斜及倾斜煤层群开采顺序,（一）下行式开采顺序1、下行式开采顺序有利于下层煤的开采和巷道维护。上层煤开采时应尽量不留或少留煤柱。,,,2、同区段内上、下层采面同采超前关系,LminMctg（2025）b，（m）,当上、下层间距较小，上、下采面应保持合理的超前关系，其最小距离L,式中M层间距，m；岩石移动角，（坚硬岩石为6075，软弱岩石为45）。b上煤层采面最大控顶距，m。再生顶板假顶，上下分层采面滞后时间至少46个月,二、急倾斜煤层开采顺序,急斜煤层开采特点之一顶、底板均会滑动。（一）下行式开采顺序先采上层，当时，影响下层。,H1煤层间距；h1区段高度底板岩层移动角；煤层倾角。,急倾斜煤层上行顺序开采,,,,,,,,H2,h2,α,m1,m2,β,,,先采m2后采m1,,急倾斜煤层上行顺序开采,第五节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。盘区式准备方式呈下降趋势,我国煤矿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。,我国煤矿开采准备系统的改革及发展方向,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。,我国煤矿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。,我国煤矿开采准备系统的改革及发展方向,4、单层化和全煤巷化在单一煤层中，进行集中开拓、集中准备、集中回采.采用全煤巷布置、大幅度或全部取消岩石巷道，最大限度利用综掘设备改善辅助运输系统全煤巷,我国煤矿开采准备系统的改革及发展方向,我国煤矿开采准备系统的改革及发展方向,思考题,区段集中巷分煤岩布置特点及适用条件。煤层上山、岩石上山布置特点及适用条件。如何选择采区上山的层位及坡度。煤层上山与煤层区段平巷在维护方面有哪些特点确定采区走向长度的主要因素如何确定采区生产能力采区采出率及其规定,