采区设计的依据、程序和步骤.doc

第十六章 采区方案设计 第一节 采区设计的依据、程序和步骤 一、采区设计的依据 要做好采区设计，起到正确指导生产的作用，必须有正确的设计指导思想和充分可靠的设计依据。 采区设计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。 采区是组成矿井生产的基本单位。采区设计被批准后，在采区的施工及生产过程中，一般不能任意改变。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；煤炭损失少，安全条件好等。 采区设计的主要依据有 1．已批准的采区地质报告 地质报告主要包括地质说明书和附图两部分。 在采区地质说明书中，应有详细的采区地质特征，地质构造状况；煤层赋存条件和煤层稳定程度；矿井瓦斯等级；有无煤和瓦斯突出危险；自然发火期；水文地质特征；煤种和煤质以及国家对产品的要求；钻孔布置及各级储量的比例等。 图纸包括采区井上下对照图、煤层底板等高线图、储量计算图、勘探线剖面图、钻孔柱状图、采掘工程平立面图等。 2．根据矿井生产、接替和发展对设计采区的要求 主要是生产矿井提出的对设计采区的生产能力、采煤工艺方式、采准巷道布置及生产系统改革等要求，以适应生产技术不断发展的需要。 二、采区设计程序 采区设计一般是根据矿井设计和矿井改扩建设计以及生产技术要求，由矿主管单位提出设计任务书，报局批准，而后由矿或局的有关部门、单位根据批准的设计任务书进行设计。 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位工程施工图设计。 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、采区机电设备的选型与布置、安全技术措施等。 在进行具体采区方案设计时，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的方案，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，选择出技术上先进、经济上合理、安全上可靠的方案，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，对采区某些单位工程，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，确定有关尺寸、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。 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位工程来实现，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设计为依据，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，并报上级批准，使设计更加完善、更加符合施工和生产的要求。 三、采区设计的步骤 采区设计按下列步骤进行 1认真学习有关煤矿生产、建设的法规政策，并了解局、矿对采区设计的具体要求和规定。 要按照具体条件，因地制宜同时又积极创造条件，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，降低掘进率和降低煤炭损失；实现合理集中生产，提高劳动生产率。 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。矿井地质部门应提出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，设计人员真正掌握设计依据，使设计建立在可靠的基础上。 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，作为设备选型的参考；搜集巷道掘进、运输、提升、排水、通风和巷道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。 4研究方案，编制设计。在进行实际调查研究的过程中，一定要注意汇集各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。 第二节 采区设计的内容 采区设计编制的内容，包括采区设计说明书，采区设计图纸。 一、采区设计说明书 1采区设计说明书应说明采区位置、境界、开采范围及与邻近采区的关系；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采区所采煤层的赋存情况走向、倾斜、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，顶底板的岩石性质及其厚度等及煤质。 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、隔水层特征及发育情况变化规律；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，邻近采区周围小窑涌水和积水情况等。 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。 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。 5选择采煤方法和采掘工作面的机械装备。 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编制，并在施工中加以贯彻落实。 10计算采区巷道掘进工程量。 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。 二、采区设计图纸 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应进行复印，作为采区设计的一部分。此外，还须有 1采区巷道布置平面及剖面图比例11 000或12 000； 2采区采掘机械配备平面图比例11 000或12 000； 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要此图； 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11 000或12 000； 8采区供电系统图比例11 000或12 000； 9避灾路线图； 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张图属方案设计附图，后4张图是施工图。以上仅是一般情况，具体设计时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。 随着系统工程及计算机在采矿设计中的应用，对采区技术方案进行优化设计，计算机辅助设计，是设计改革的一个重要方向。 第三节 采区参数的确定 采区参数包括采区尺寸、工作面及区段长度、采区煤柱尺寸及采区生产能力等。 一、采区尺寸 一影响采区尺寸的因素 确定合理的采区长度，应考虑采区地质条件、开采技术装备条件、采区生产能力、工作面接替以及经济因素的影响。 1．地质条件 1地质构造。较大的地质构造，对采区长度影响较大。为了便于布置采区巷道，往往以大的断层及褶曲轴作为划分采区的界限。 2煤层及围岩稳定程度。围岩的稳定程度影响区段巷道的维护状况。在松软的煤层中布置区段巷道，维护较困难，采区走向长度不宜过大。如采用岩石集中平巷且围岩较稳定时，工作面采用超前平巷，煤层巷道维护时间很短，采区长度可适当增大。 3自然发火。有自然发火危险的煤层，在确定采区走向长度时，要保证开采、收尾及封堵期间不发生煤层自燃发火，并在采完以后，能将采区迅速封闭。 4再生顶板形成时间。缓斜、倾斜近距离煤层群或厚煤层分层开采时，上下煤层分层工作面要保持一定错距。根据实践经验，工作面错距一般为120～200m。 5煤层倾角。由于开采条件和所使用的采煤方法的限制，急斜煤层采区走向长度较缓斜和倾斜煤层短。随着开采技术的发展，急斜煤层采区走向长度有加大的趋势。 2．生产技术条件 1）区段平巷的运输设备 （1）胶带输送机。一般吊挂胶带输送机有效铺设长度为300400m/台，新系列可伸缩吊挂胶带输送机铺设长度为5001000m/台。所以选用胶带输送机一般都能够满足目前采区走向长度的要求。 （2）刮板输送机。可弯曲刮板输送机每台有效铺设长度可达200m，在区段平巷中串23台串联运输即可满足一般采区走向长度的要求。 （3）矿车。中、小型矿井区段运输平巷常采用无极绳、小绞车牵引矿车运煤，采区长度一般较短。 （4）辅助运输设备。区段平巷坡度起伏较大时，工作面多采用小绞车运料，采区走向长度宜适当缩短，以免多段运料并增加辅助工人数。 2）设备搬迁 缓斜、倾斜煤层群或厚煤层分层开采使用集中运输平巷的采区，宜有较大的走向长度以充分发挥运输设备效能、减少设备拆装次数及工作面搬迁次数。 3）采区供电 采区走向长度加大，采区变电所至负荷供电距离增加，电压降大，影响工作面机电设备的正常运转。所以在确定采区走向长度时，要顾及电压降的影响。 3．经济因素 合理的采区走向长度，应当使吨煤费用最低。采区走向长度的变化会引起多项费用的变化，如区段平巷的维护费和运输费随着采区走向长度的加大而增加；采区上（下）山采区车场和硐室的掘进费和机电设备安装费随着采区走向长度的加大而减少；而区段平巷的掘进费则与采区走向长度的变化无关。因此，在经济上存在着使吨煤费用最低的采区走向长度的合理值。 （二）采区尺寸数值 采区尺寸包括采区走向长度和倾斜长度。使用单体液压支柱的普采工作面采区，其走向长度一般为10001500m。综采采区宜用单面布置，其走向长度一般不小于1000m；当双面布置时，一般不小于2000m。 煤层倾角平缓，采用盘区上（下）山布置时，盘区上山长度一般不超过1500m，盘区下山长度不宜超过1000m；采用盘区石门布置时，盘区斜长可按具体条件确定。盘区走向长度可按采区走向长度考虑。 煤层倾角较大时，采区倾斜长度由水平高度确定，在这种情况下确定采用尺寸主要是确定采区走向长度。 二、采煤工作面长度 一影响工作面长度的因素 合理的工作面长度应能为实现工作面高产、高效提供有利条件。在一定范围内加长工作面长度能获得较高的产量和提高效率，减少采区巷道的开掘工程量和维护量，降低吨煤成本。但是，工作面过长，将会导致工作面推进度降低，不利于实现高产、稳产，影响经济效益。因此，工作面长度有其合理范围。在确定工作面长度时，应考虑以下影响因素 1．煤层赋存条件 1煤层厚度。煤层很薄时，工作面行人运料不便；煤层采高过大超过2.5m时，工作面支柱和回柱操作困难，工作面不宜过长。 2煤层倾角。煤层倾角大于30行人运料即感不便，特别是急斜煤层，由于工作面作业条件困难、劳动强度大、滑落煤块岩块易于伤人等原因，工作面宜较短。 3围岩性质。顶板松软破碎的工作面或坚硬顶板工作面顶板控制工序占用时间较长，工作面均不宜过长。 4地质构造。采区中小的断层多或顶底板起伏较大，会使采煤工作困难、支护复杂，容易打乱正规循环作业，工作面不宜过长。落差较大的走向断层常作为划分区段的境界，在客观上也限制了工作面长度。 如果煤层倾角较小、采高适中，围岩性质便于顶板控制，地质构造简单，则可合理加大工作面长度。 2．机械装备及技术管理水平 1采煤机。由于滚筒采煤机和刨煤机落煤较爆破落煤进度快、效率高，为了充分发挥采煤机械的效能，条件相同的普采工作面长度宜大于炮采工作面。由于使用液压支架能保证采煤机有较高的牵引速度，辅助时间少，所以综采工作面长度可比普采工作面更长，但工作面过长管理复杂，遇到地质变化的可能性也愈大，因此，工作面也不宜过长。 2输送机。工作面输送机的运输能力和有效铺设长度应满足工作面生产的要求，使采落的煤炭在规定时间内运出。 3顶板控制。顶板控制对工作面长度的影响，通常表现为采空区处理能力赶不上采煤的速度，尤其在使用单体支架的普采工作面，常出现这种现象。因此，确定工作面长度要考虑采空区处理能力。倾角小时，可采用分段同时回柱以提高放顶能力；倾角大时，分段回柱则不够安全。顶板稳定时，可实行采回平行作业，但顶板压力大或破碎时，采回平行作业即比较困难，故工作面长度不宜过大。综采工作面实现了“支回合一”，减少了顶板控制对加大工作面长度的影响。 4工作面通风。瓦斯涌出量较大的煤层，风速是限制工作面长度的重要因素。当工作面进度一定时，工作面愈长，则产量愈高，愈需要增加风量，由于工作面断面的限制，易导致风速过大，引起煤尘飞扬，影响安全生产。所以，在高瓦斯矿井中，要考虑工作面通风能力对工作面长度的影响。 3．巷道布置 采区巷道布置方式对工作面长度有一定影响。例如煤层群联合布置的采区，应使各区段上下煤层工作面长度相适应。可能对某一煤层而言工作面长度不大合适，但为了便于巷道布置，必须采用同主要可采煤层相适应的工作面长度。 实际工作中，都是根据煤层赋存条件、机械装备情况、采空区处理能力以及通风能力等因素综合考虑确定工作面长度。 二采煤工作面长度 综合机械化采煤工作面的长度，一般为150～200m；普采工作面的长度，一般为120150m；炮采工作面长度，一般为80150m。对拉工作面总长度一般为200300m。小型矿井采煤工作面长度可采用大、中型矿井的下限或适当降低。急斜煤层采用伪斜柔性掩护支架采煤法的工作面长度一般为30～60m。 三、采区煤柱尺寸 确定煤柱合理尺寸的因素是煤层所受压力的大小以及煤柱本身的强度。在通常情况下，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要决定于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。在选择合理煤柱尺寸时，须综合分析确定。 煤柱留设应按照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的相关规定确定。 1采区上下山间的煤柱宽度沿走向对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～25m。工作面停采线至上下山的煤柱宽度对薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为3040m。 2上下区段平巷之间的煤柱宽度对薄及中厚煤层约为815m；对于厚煤层约为30m。 3运输大巷一侧煤柱宽度对薄及中厚煤层约为2030m；对于厚煤层约为25～50m。 4回风大巷一侧煤柱宽度对于薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为2030m。 5采区边界两个采区之间的煤柱宽度为10m。 6断层一侧煤柱宽度根据断层落差及含水等具体情况而定落差大且含水时留30～50m；落差较大留1015m；采区内落差小的断层通常不留煤柱。 应当指出大巷布置在较坚硬的岩层中，或大巷距煤层垂距在20m以上时，一般不受采动影响，其上方可不留护巷煤柱。 采区内留设的煤柱可以回收一部分，如区段隔离煤柱、上（下）山之间及其两侧煤柱等等，但不可能全部回收出来。 四、采区生产能力 采区生产能力是采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面出煤量的总和。合理确定采区生产能力，可以充分发挥采区主要巷道和设备的效能，改善采区各项技术经济指标，合理提高采区生产能力，是实现采区集中化生产，不断提高矿井产量、减少同时生产采区个数的重要措施。 一采区生产能力的影响因素 确定采区生产能力，应综合考虑以下因素 1地质因素。可采煤层数目、厚度、倾角、层间距、煤层结构、顶底板岩石性质、煤层定程度和地质构造等是影响采区生产能力的主要因素。瓦斯等级、煤层自然发火和水文情况对采区生产能力也有程度不同的影响。 2采煤、掘进、运输的机械化程度和通风、供电能力。 3采区储量。采区的生产能力要与采区储量相适应，使采区具有相应的服务年限。 4采区产量的稳定性 采区服务年限除了递增递减期外，采区产量要保持在生产能力以上，波动幅度不宜大，且稳定时间以不少于整个采区服务年限的为宜。 为了保证采区的正常接替，生产采区处在产量递减期时，新采区的全部准备工作（包括巷道掘进、设备的安装和试运转等），应当相应结束并留有适当余地。 要尽量避免矿井出现两个以上的采区同时处于生产接替状态，以减少同时生产的采区个数并简化生产管理工作。 （二）确定采区生产能力的方法 16-1 式中 采区生产能力，万； 一个采煤工作面产量，万； 同时生产的采煤工作面个数； 采区掘进出煤系数，取1.1； 工作面之间出煤影响系数，2取0.95，3取0.9。 确定采区生产能力主要是确定一个采煤工作面产量和同时生产的工作面个数。 1．一个采煤工作面产量 16-2 式中 采煤工作面长度，m； 工作面推进度，； 煤层厚度或采高，m； 煤的密度，t／m3； 采煤工作面采出率。 采煤工作面的设计能力一般应选取如下数值综采工作面，采高在2m及2m以上的为50～80万，1.12m的为3050万；配备有单体液压支柱的普采工作面产量为20～30万；炮采工作面能力为1020 万。 2．采区内同时生产的工作面数目 采区内同时生产的工作面数目，应根据煤层赋存条件、采区主要巷道的运输能力、开采程序、采掘机械化程度、管理水平和采掘关系等因素，综合考虑确定。同时生产工作面过多，则管理复杂，接续紧张。 为保持采区合理的开采强度，每个双翼采区内同采的工作面数目一般为12个 在一个采区内安排两个综采工作面，容易互相影响，可布置一个综采工作面另外再布置个普采或炮采工作面。 3．采区生产能力的验算 初步确定采区生产能力后，应经过以下各生产环节的验算。 1采区运输能力。采区的运输能力应大于采区生产能力，其中主要是运煤设备的生产能力要与采区生产能力相适应。对于普采或综采工作面，采区集中巷和上下山运煤设备的小时生产能力，应与同时工作的工作面采煤机小时生产能力相适应。 16-3 式中 设备生产能力，； 运输设备正常工作系数，取0.70.9； 产量不均衡系数，取1.21.3； 日出煤时间，。 2采区通风能力。采区的生产能力应和通风能力相适应。根据矿井瓦斯等级、进回风巷道数目、断面和允许的最大风速，验算通风允许的最大采区生产能力如下 16-4 式中 巷道内允许的最大风速，m／s； 巷道净断面积，m2； 日产1t煤需要的风量，m3／min； 风量备用系数。 第四节 采区准备方式的发展方向 我国煤矿地质、开采技术条件的多样性、复杂性，技术结构及管理体制的多层次性、决定了在不同类型矿井中，准备方式的多样性和发展的不平衡性。准备方式的改革与发展，可以归纳为⑴准备方式的多样化；⑵采（盘、带）区的大型化；⑶采区布置的单层化和全煤巷化等。 一、准备方式多样化 国有重点煤矿中，主要采用采区式、盘区式和带区式准备，其产量比重分别占65、20和15，分段式准备仅在个别矿井中采用。 20世纪70年代及以前，除近水平煤层外，均采用采区式准备。20世纪80年代以来，我国在倾角12以下煤层，推广发展倾斜长壁开采的带区式准备。由于多种原因，12以下煤层采用采区式准备仍有相当的比重。从今后发展来看，采区式仍然是我国主要采用的一种准备方式。采区式准备的系统及参数在不同时期、不同类型矿井中，有着不同的发展，其主要方向⑴扩大采区尺寸及生产能力，增大采煤工作面连续推进长度；⑵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；⑶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，减少岩石巷道及大量联络巷，简化生产系统。 20世纪70年代及以前，近水平煤层均采用盘区式准备。20世纪80年代以来，在倾角12以下煤层推广应用倾斜长壁带区式准备后，盘区式准备产量比重呈下降趋势，但目前仍占一定的比重，这是因为⑴过去设计的大型盘区，服务年限有的达1520a，目前正在继续生产；⑵开采块段内走向断层较多，采用倾斜分带布置较困难；⑶开采块段受地质构造或为保护地面建筑物等设施需留设煤柱的限制，倾斜长度较短，用采分带布置易造成工作面搬迁频繁；⑷倾角很小的煤层，从工作面推进方向上，沿走向与沿倾斜推进已无明显区别。主要依据区内是否设有上、下山进行判别。 20世纪80年代以来，带区式准备迅速获得较大推广，产量比重逐年上升，我国12以下煤层可采储量占55，今后发展潜力仍很大，主要方向为⑴12以下煤层，进一步发展各种形式的带区式布置；⑵扩大分带、带区尺寸，增加采煤工作面连续推进长度；⑶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；⑷我国煤层倾角在的矿区也很多，在井田内因地制宜地采用盘区式、带区式混合布置方式，以适应不同地质、开采技术条件，特别是井田构造较复杂时，为适应沿断层布置回采巷道，工作面小角度旋转调斜，在开采块段内出现了不同回采方向、不同倾角的开采单元（区段或分带）。 二、采区大型化 采区大型化含义包括采（盘、带）区尺寸增大、可采储量增多、生产能力增大等几个方面。 20世纪50年代初期，采（盘）区走向长度一般不超过500600m（双翼），而到20世纪70年代末，大中型矿井采区走向长度在1000m左右，各时期规定的参数取值，参见表16-1，20世纪50年代制订的煤矿矿井设计技术方向，主要是参考国外的数据，尚缺乏我国实际经验；自20世纪60年代起，历次制订“规范”、“技术方向”和“技术政策”时都经过实际的调查研究，基本上反映了当时较为合理的参数，从表中也可看出这些参数的变化趋势。 表16-1 不同时期采区有关参数 时期及规定 工作面长度/m 工作面年进度/ma-1 采区走向长度/m 1956年“第一个五年计划期间煤矿井设计技术方向”（部颁） 80100（M≤0.7） 120（M 0.70.8） 150M 0.82.5 80120急斜M≤2.5 480（M≤3.5后退式） 420（M≤3.5前进式） 1963年“煤矿设计规范”（二次稿修正本） ≤60（M＜0.6） 60130（M 0.61.3） 80100M 1.33.0 70100分层开采 360420 （新区） 420480 （老区） 600800（双翼） 300400（单翼） 1973年“煤矿矿区总体和矿井设计规范”（送审稿） 120130（普采） 70150（炮采） 480600（普采） 360540（炮采） 6001000（双翼） 1978年“煤炭工业设计规范”（部颁） ≥150（综采） 120150（普采） 80150（炮采） 9001200（综采） ≥600（普采） 420540（炮采） 15002000（综采、双翼） 10001200（综采双翼、跨上山开采） 8001000（普采、炮采双翼） GB5021594 “煤炭工业矿井设计规范” ≥160（综采） ≥140（普采，中厚煤层） ≥120（普采，薄煤层） ≥1200（综采， M 1.43.2） ≥1000（综采，M＞3.2或综采，M＜1.4 ≥700（普采） ≥1000（综采单翼） ≥2000（综采双翼） 10001500（普采炮采双翼） 20世纪80年代以来，我国开始推广带区式布置，系统大为简化与集中，效果显著。1994年制定的设计规范明确指出在倾角12以下煤层推广采用，上山部分分带斜长为10001500m,下山部分分带斜长为7001200m。 随着煤矿生产和开采技术的发展，新设备、新工艺及机械化程度不断提高，生产日益集中，致使采区参数不断发生阶段性变化。其发展主要方向⑴新设计采区（双翼），炮采、普采采区走向长度应取为10001500m；综采采区一般在2000m以上。⑵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10002000m，有的达3000m或以上。⑶分带斜长一般在7001500m有的达到20003000m 或以上，⑷改造合并采区，扩大采（盘）区尺寸，普采采区联合布置等。⑸采区生产能力不断加大。 采区联合准备的发展 促进了采区的大型化。联合布置采区加大采区尺寸，增多了可采储量和服务年限，可适当多布置工作面，提高采区生产能力，减少矿井同采采区数，有利矿井集中生产；集中巷布置改善了巷道维护条件，促进了采区尺寸进一步加大；提高了采出率。 随着综采、综掘配套设备发展，布置大量岩石巷道已不适应，综采采区、单产较高的普采采区在区段乃至采区范围内出现了单层化布置的趋势。由于煤层赋存及生产技术条件的不平衡性，单层布置采区目前仅占少数，我国大量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。集中平巷的联合准备在综采采区已日趋减少。 采（盘）区生产能力不断提高，20世纪80年代的国有重点煤矿采区平均生产能力约23万t/a，90年代中期已提高到29.24万t/a。综采采区一般一区一面，目前不少矿井综采采区能力达100万t/a以上，少数已达200300万t/a，个别达500万t/a以上。 三、单层化和全煤巷化 20世纪60年代及其以前，我国一些矿区按单层布置采区并采用全煤巷布置，在煤层群中分煤层布置采区上山，煤层巷道维护十分困难，特别是在厚煤层，加上工作面单产低，同产工作 面数目多，生产分散。有鉴于此，自20世纪60年代起，逐步改用多层联合布置，取得了显著的效果。20世纪80-年代以来出现新的单层开采全煤巷布置系统，其基本的布置方式与早期没有特殊区别，但在采掘运装备、支护手段、布置参数、机械化水平及新技术应用及单产、效率指标等方面提高到一个新的水平。 随着高产高效综采的发展，工作面单产大幅度提高，为采区单层化和全煤巷化创造了条件，在单一煤层中，进行集中准备、集中生产及采用全煤巷布置，出现了高效、简单、连续的布置方式，是煤矿准备方式发展的方向。 我国单层化全煤巷布置可以在不同范围内发展应用，首先实现区段（分带）范围内单层开采，取消岩石集中巷，我国大多数综采采区已经实现。其次，逐步实现水平采区范围内单层化、全煤巷化开采。全煤巷布置的优点 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。我国目前掘进综合机械化程度仅占13左右，与综合机械化采煤发展 不相适应。 2）可减少大量联络巷道的工程量及费用。这些巷道大多为岩石巷，施工不便，增加了矿井的生产环节、系统复杂，增加人员及生产成本，减少这些巷道可提高矿井技术效果和经济效益。 3）为实现运煤系统连续化创造了条件。可简化运输系统，便于实现自动化集中控制，大幅度提高运输效率。 4）辅助运输一直是我国煤矿的薄弱环节，采用单层化全煤巷布置，减少了联络巷，便于实现辅助运输的机械化、连续化。 第五节 采区方案设计实例 1．采区概况 该采区位于矿一水平右翼，东以矿井边界为界，西与七采区相邻，南以0等高线为界，走向平均长度，采区平均倾斜长（北以上为煤层风化带），采区面积为 图16-1。 图16-1 采区境界煤层底板等高线图 采区内区有、两层可采煤层，煤层赋存稳定，煤层倾角（平均）东部边界附近的煤层倾角略有变化。 2．采区内地质构造 本采区根据斟探和邻近采区揭露的资料看，构造尚属简单。 3．煤层要素及顶底板特征 煤层平均厚度，容重为，为稳定煤层，含有夹矸，煤质中硬，节理较为发育，低瓦斯。 煤层平均厚度，容重为， 为稳定煤层，结构简单，煤质中硬，节理发育，低瓦斯。 煤层距煤层。 煤层伪顶厚，为泥岩；直接顶厚，为沙质泥岩；基本顶为中粒砂岩，底板为粉砂岩，底板上有厚泥质页岩，较松软。 煤层伪顶厚，为泥页岩，底板为细砂岩或粉砂岩，无突水危险。 4．采区储量 采区地质储量为，可采储量为。 5．采煤方法及采区生产能力 根据煤层赋存条件，在及煤层中采用走向长壁高档机械化采煤法同时开采。 采区日产量1607，月产4.82万，年产48.2万，服务年限为7.7。 6．采区巷道布置 （1）采区形式 采用高档机械化采煤法的采区，要求有一定的走向长度，采区上部走向长度，下部走向长度，平均走向长度，采用双翼采区布置，每翼走向长度，已满足高档普采工作面走向长度的要求，故采区形式采用双翼采区布置形式。 （2）采区上山 根据采区煤层赋存稳定、采区地质构造简单的条件，采区上山可以提出三种布置方案。 第一方案采区上山联合布置。在距煤层的底板岩层中布置两条上山，上山位于采区走向中央，通过石门与煤层联系。两条上山间距20。 第二方案采区上山联合布置。在煤层中布置两条上山，间距20，上山位于采区走向中央。 第三方案采区上山联合布置。其中一条布置在采区中央的煤层中；另一条布置在煤层底板岩层中，距煤层10。煤层上山为输送机上山，岩层上山为轨道上山。 （3）区段巷道 因及煤层均为中厚煤层，可一次采全高，本采区布置区段集中巷，根据本采区煤层的条件，决定采用留2小煤柱的沿空掘巷，区段巷道单巷布置方式。 （4）联络巷道 由于本采区采用上山联合布置，在联络巷道的布置上，采用区段石门溜煤眼结合的联系方式。第一方案中的溜煤眼分煤层设置，即、煤层均在本煤层的区段运煤平巷中设溜煤眼与采区运输上山联系。第二、三方案中输送机上山均布置在煤层中，故仅煤层区段运输平巷用溜煤眼与运输上山联系。各方案的轨道上山均用石门与煤层区段轨道平巷相联系。 各方案采区巷道布置图见图16-2、图16-3、图16-4。 图16-2 第一方案采区巷道布置图 图16-3 第二方案采区巷道布置图 1 运输大巷；2回风大巷；3下部车场；4轨道上山；5输送机上山；6上部车场； 7中部车场；8、8′、区段运输平巷；9、9′、区段轨道平巷； 10联络斜巷；11溜煤眼；12采区煤仓；13采区绞车房 图16-4 第三方案采区巷道布置图 1运输大巷；2回风大巷；3下部车场；4轨道上山；5输送机上山；6上部车场； 7中部车场；8、8′、区段运输平巷；9、9′、区段轨道平巷； 10联络斜巷；11溜煤眼；12采区煤仓；13采区绞车房 7．方案比较 根据已提出的方案及方案比较的原则，三个方案中相同的部分可不参加比较，故区段巷道布置方案不参加比较，仅就采区上山及联络巷道进行比较。方案的技术比较见表16-2。由比较可看出，第三方案实际为第一、二两个方案结合的结果，较第一、二方案并无明显的特点，故该方案不参加经济比较。方案的经济见表16-3和表16-4。通过经济技术比较可以看出，第二方案不仅具有经济上相对较省（初期投资少3.2，总投资少5.8左右）的特点，而且具有工程量小、施工容易、投产期短、沿煤层布置上山有利于进一步摸清煤层赋存情况的优点。故选用第二方案。 表16-2 采区方案技术比较表 方案 项目 第一方案 双岩上山方案 第二方案 双煤上山方案 第三方案 一煤一岩上山方案 1、掘进工程量 工程量大 因两上山均在岩层中，故要多掘进252m石门和60m溜煤眼 工程量小 工程量较大 比第二方案多掘170m石门 2、工程难度 困难 一是岩巷施工，二是巷道联接复杂 较容易 困难 3、通风距离 长 每区段要增加130m的通风距离 短 较长 每区段增加60m通风距离 4、管理环节 多 一是溜煤眼多；二是漏风 地点多 少 多 （同第一方案） 5、巷道维护 维护工程量少，维护费用低 煤层上山，梯形金属支架受采动影响大，维护工程量大，费用高 第一条煤层上山，维护工程量较大，费用较高 6、支架回收 无法回收 可以回收，70可以复用 煤层上山支架可以回收复用 7、工程期 岩石上山掘进速度慢，约需14个月才能投产 煤层上山掘进快，约10个月可投产 同第一方案 表16-3 采区方案经济比较表 方 案 项 目 第一方案 双岩上山方案 第二方案 双煤上山方案 ⒈上山 长度／m