礦井巷道布置2

1、高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)礦井巷道布置-25.3 單翼、整層連續(xù)跨上(下)山巷道布置系統(tǒng) 20世紀(jì)70年代以前，我國國有重點煤礦中，除近水平煤層外主要采用采區(qū)式準(zhǔn)備，其中絕大部分是雙翼采區(qū)準(zhǔn)備，將上（下）山布置在采區(qū)中部為采區(qū)兩翼服務(wù)，相對減少上（下）山及車場的掘進工作量。隨著采礦技術(shù)的發(fā)展，高產(chǎn)高效礦井采區(qū)式準(zhǔn)備系統(tǒng)朝著擴大采區(qū)尺寸及生產(chǎn)能力，推廣跨上山連續(xù)開采和采區(qū)內(nèi)整層、單翼化布置方向發(fā)展。 兗州礦區(qū)厚煤層礦井采區(qū)式準(zhǔn)備系統(tǒng)巷道布置改革針對兗州的實際和需要創(chuàng)出了具有特色的巷道布置系統(tǒng)。形成具有系統(tǒng)性、科學(xué)性、綜合性的實用技術(shù)和理論研究成果。5.3.1 煤、巖巷垂直布置1) 礦井原有巷道布置系統(tǒng)

2、 （1） 雙翼采區(qū)巖石上(下)山和巖石集中巷布置模式 二十世紀(jì)80年代初，以南屯煤礦沿用的巖石上(下)山和巖石集中巷布置模式為原型，通過擴大采區(qū)尺寸，工作面等長切割和改用無煤柱開采等手段，對采區(qū)進行合理化、規(guī)范化改革。改革后的巷道系統(tǒng)適應(yīng)初期綜采開采的需要，回采巷道維護良好，安全生產(chǎn)設(shè)備完備、可靠，很快移植到新建井的設(shè)計。 改革后的巷道系統(tǒng)具有以下特點(圖5-8)： 一個采區(qū)只有一對采區(qū)軌道運輸上山和膠帶輸送機上山，且一般位于采區(qū)中部。 采煤工作面的運輸平巷與膠帶輸送機巖石集中巷重疊平行布置，兩者之間除用坡度270聯(lián)絡(luò)斜巷聯(lián)通外，還要用溜煤眼聯(lián)通，形成煤炭運輸系統(tǒng)。 采煤工作面順槽無煤柱沿空掘

3、巷、煤順槽定向施工。 工作面平巷、巖石集中巷、采區(qū)上下山之間分別用坡度270的聯(lián)絡(luò)巷聯(lián)通。 傳統(tǒng)的巖石大巷開拓，分兩翼上（下）山布置1-膠帶運輸機石門；2-北石門；3-采區(qū)軌道上山；4-采區(qū)回風(fēng)上山；5-反上山；6-煤倉；7-聯(lián)絡(luò)斜巷；8-西翼總回風(fēng)巷；9-分層回風(fēng)順槽；10-巖石集中運輸巷；11-分層運輸順槽；12-軌道順槽；13-溜煤眼。 圖5-8 改革后的巷道系統(tǒng) （2） 巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)點 采區(qū)集中化生產(chǎn)。巷道布置系統(tǒng)得到進一步改進，形成了一礦二面和一礦一面的高度集中化生產(chǎn)的格局。出現(xiàn)增產(chǎn)、減面、減人的良性的循環(huán)。 采區(qū)尺寸擴大。隨著采掘設(shè)備的改進、采掘工藝的完善，高產(chǎn)高效工作面快速開

4、采，巷道支護技術(shù)的進步使巷道的支護與維護變得容易和可靠；加之安全技術(shù)的進步，安全可靠性大大提高。采區(qū)尺寸加大是采礦技術(shù)進步發(fā)展的必然趨勢。 采區(qū)生產(chǎn)能力提高。采區(qū)生產(chǎn)能力基本上是采區(qū)內(nèi)回采工作面生產(chǎn)能力的總和。采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的回采工作面數(shù)目的多少，直接影響到采區(qū)巷道布置方式。（3） 巷道布置系統(tǒng)存在的問題 通過擴大采區(qū)尺寸，工作面等長切割和改用無煤柱開采等手段，對采區(qū)巷道系統(tǒng)進行合理化、規(guī)范化改革后，采區(qū)巖石集中巷布置方式的主要缺陷是: 巖巷掘進率太高，采準(zhǔn)巷道的巖巷掘進率一般在25m/萬t左右。 采區(qū)上山至工作面平巷需經(jīng)過兩個坡度270的聯(lián)絡(luò)巷，系統(tǒng)復(fù)雜、占用設(shè)備多，效率低。 下部的巖石集中

5、巷要受上部3個分層上下相鄰采煤工作面的6次采動影響，巖石集中巷維護條件差。 由于上下兩個相鄰的采煤工作面共用一條膠帶輸送機巖石集中巷，后一個工作面煤層平巷靠近采空區(qū)一側(cè)，煤層運輸平巷要鋪設(shè)膠帶輸送機，巷道斷面大，難以維護。 上下兩個相鄰工作面，只有一個采煤工作面正坡向下運輸，另一個采煤工作面則需反坡向上運輸，運輸效率低。通過生產(chǎn)實踐暴露出來的上述問題，嚴重制約著綜合機械化生產(chǎn)的發(fā)展。 隨著綜采技術(shù)的飛速發(fā)展，巖巷掘進與采面推進速度之間的差距進一步拉大，采準(zhǔn)接續(xù)上升為主要矛盾；分層開采導(dǎo)致巖集巷多次經(jīng)受采動影響，巷道維修工作量大。因此，提出新的采區(qū)巷道布置方式，減少巖巷成為下一階段改革的主攻方向

6、。2）煤、巖巷垂直布置 傳統(tǒng)的巖石上下山、區(qū)段巖集巷和煤巖巷平行布置的模式，掘進率并沒有明顯降低。1980年改用綜采設(shè)備后，綜采面年推進度提高到10OOm左右，而巖巷掘進速度始終在600700m/a徘徊。巖巷掘進速度沒有突破性進展。隨著綜采單產(chǎn)不斷飛速提高，與巖巷施工速度徘徊不前的矛盾日益突出。采掘工作面單進速度的不平衡，直接影響采掘工作面接替和均衡生產(chǎn)。 因此，減少巖巷，尤其是取消采區(qū)內(nèi)區(qū)段巖集巷的問題尤為突出。但是，取消采區(qū)內(nèi)區(qū)段巖集巷，煤、巖巷垂直布置必需具備以下條件： 消除和處理易燃厚煤層自然發(fā)火的隱患是采區(qū)巷道布置改革的關(guān)鍵 在厚煤層分層開采過程中，無煤柱開采的廣泛應(yīng)用和推廣，采空區(qū)

7、內(nèi)不留煤柱，為消除采空區(qū)內(nèi)煤炭自然發(fā)火的隱患創(chuàng)造了十分有利的條件。 其次，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行了優(yōu)化，擴大了通風(fēng)斷面，增加了進、回風(fēng)道，降低負壓，有效地減少了采空區(qū)漏風(fēng)。同時采取了綜合防滅火技術(shù):如均壓通風(fēng)，注漿技術(shù)，堵漏風(fēng)技術(shù)、阻化技術(shù)、注氮技術(shù)等。在防治煤層自然發(fā)火的新設(shè)備、新材料、新技術(shù)不斷出現(xiàn)的情況下，采空區(qū)煤炭自然發(fā)火隱患基本得到控制，為采區(qū)巷道布置改革提供了保證。(2)跨巷開采成功為采區(qū)巷道布置改革提供了新思路 兗州礦區(qū)各厚煤層礦井的大巷及采區(qū)上山多布置在3層煤底板巖層內(nèi)，初期建設(shè)的礦井對此類巷道均留設(shè)一定寬度的護巷煤柱。上山煤柱的存在，限制了綜采面的連續(xù)推進長度，而且通過煤柱傳遞的

8、支承壓力長期作用于上山，不利于巷道維護。 推行跨上山開采圓滿地解決了上述矛盾，而且以最簡單的方式回收了可能丟失的上山護巷煤柱，資源回收率得以大幅度提高?？缦镩_采先由上山開始，隨后擴大至大巷煤柱的回收。優(yōu)化聯(lián)絡(luò)斜巷布置保證采區(qū)巷道系統(tǒng)的完整性 聯(lián)絡(luò)斜巷是由采區(qū)的巖石巷道通往綜采工作面煤順槽的主要通道，它擔(dān)負著綜采工作面的通風(fēng)、輔助運輸、供電、排水、注漿等主要任務(wù)，是構(gòu)成采區(qū)巷道的主要環(huán)節(jié)。 根據(jù)多年來的生產(chǎn)實踐，從幾種聯(lián)絡(luò)斜巷布置形式中組合優(yōu)化成Y型聯(lián)絡(luò)斜巷，這種布置形式能適應(yīng)多變的地質(zhì)條件，能由兩條上下山同時聯(lián)結(jié)一條煤順槽。Y型聯(lián)絡(luò)斜巷的多功能性保證了改革后的巷道布置系統(tǒng)的完整性。 巷道布置改

9、革主要內(nèi)容(1) 中間巖石上下山、區(qū)段巖集巷改為分組巖石上下山 煤巖巷垂直布置方式是通過生產(chǎn)實踐，不斷總結(jié)融合各項新技術(shù)為一體，大膽改革后的一種能適應(yīng)綜采生產(chǎn)發(fā)展和能適應(yīng)厚煤層無煤柱開采的巷道布置形式。這種布置形式如圖5-9所示。 圖5-9 煤巖巷垂直布置 在走向布置的采區(qū)內(nèi)，分組巖石上下山的方向與煤順槽垂直，沿煤層傾斜方向布置在距3層煤102Om的底板巖層內(nèi)，分組巖石上下山間距根據(jù)采區(qū)走向長度和在煤順槽內(nèi)所選設(shè)的膠帶輸送機長度確定。這種中間上下山根據(jù)各采區(qū)的地質(zhì)條件布置一組或多組。第一組中間上下山距采區(qū)邊界切眼600m左右(根據(jù)煤層平巷所鋪設(shè)的膠帶輸送機的長度而定)，第二組中間上下山(或邊界

10、上下山)距第一組中間上下山550m左右。 取消與煤層平巷平行重疊布置的采區(qū)軌道巖石集中巷和膠帶輸送機巖石集中巷。 在采區(qū)的上部布置采區(qū)的巖石軌道運輸巷，與各組中間上下山相聯(lián)通；在采區(qū)下部邊界布置巖石疏水巷；距切眼6080m內(nèi)側(cè)布置邊界疏水巖石巷道并聯(lián)通采區(qū)上部的巖石軌道運輸巷和采區(qū)下部的巖石疏水巷，構(gòu)成一個大回路和幾個分組小回路，以使煤流、通風(fēng)和疏水等形成系統(tǒng)。解決采區(qū)內(nèi)各巖石巷道的獨頭通風(fēng)問題。 每組中間上下山中有一條是軌道運輸上下山，另一條是膠帶輸送機上下山，在膠帶輸送機上下山與煤層運輸平巷相交的位置，用溜煤眼聯(lián)通，以形成綜采工作面煤的連續(xù)運輸系統(tǒng)。 采區(qū)各軌道運輸上下山用Y型聯(lián)絡(luò)斜巷與綜

11、采工作面運輸巷連通，形成綜采工作面的輔助運輸系統(tǒng)和進回分風(fēng)系統(tǒng)，見圖5-10。 采區(qū)的最后一組上下山(也稱采區(qū)邊界上下山)，除留足煤柱外，在停采線以外布置綜采工作面的設(shè)備撤出聯(lián)絡(luò)巷，其長度應(yīng)以能夠容納移動變電站為準(zhǔn)，并盡量考慮能為上下兩個工作面服務(wù)。 圖5-10 Y型聯(lián)絡(luò)斜巷與綜采工作面運輸巷連通 鮑店礦五采區(qū)采取分組上下山巷道布置方式，工作面連續(xù)跨上山回采，區(qū)段間不留煤柱，不設(shè)巖石集中巷(圖5-11)。采區(qū)走向長2500m，傾斜寬1600m。采區(qū)軌道大巷、皮帶大巷沿煤層走向，布置在采區(qū)下部。四組上山沿煤層傾向布置，每組上山間隔600m，四組上山上與采區(qū)總回風(fēng)巷相連，下與采區(qū)軌道大巷皮帶大巷相

12、連。與煤順槽、巖集巷平行布置方式比較，減少巖石工程量，縮短采區(qū)準(zhǔn)備時間，保證了礦井正常生產(chǎn)。圖5-11 鮑店礦五采區(qū)分組上山布置平面圖1-北翼膠帶機大巷；2-北翼軌道大巷；3-采區(qū)煤倉；4-采區(qū)膠帶機上山；5-采區(qū)軌道上山；6-溜煤眼；7-Y型聯(lián)絡(luò)斜巷；8-煤順槽；9-五采區(qū)總回風(fēng)巷；采區(qū)分組上山編號(2) 在3層煤分叉部分，開掘煤集巷有條件取代原有巖集巷 兗州礦區(qū)的3層煤在南屯礦井田內(nèi)分叉成兩層。兩層煤的平均層間距為6.89m，其巖性為粉砂巖和細砂巖，利用其巖性好和層間距較大的特點，把巖石集中巷改為煤層集中巷設(shè)在3層煤里。 采用傾斜長壁采煤方法，在三采區(qū)的北、中、南部分別設(shè)三組巖石巷道布置在

13、距三層煤底板1015m的巖層內(nèi)。北部布置一組巖石上山，設(shè)一條皮帶上山和一條軌道上山以解決三采區(qū)北翼的掘進運輸問題。在這些巖石巷道里分別掘溜煤眼和聯(lián)絡(luò)斜巷與3層煤煤層集中巷和3上分層順槽相聯(lián)通。各煤層順槽與3層煤煤層集中巷平行布置(圖5-12)。 圖5-12 南屯煤礦煤層集 中巷布置方式示意圖 1-265m軌道巷；2-南部 膠帶巷；3-295m回風(fēng)巷； 4-295m軌道巷；5-295 m膠帶機巷；6-巖石上山； 7-北部膠帶機上山；8-北部 軌道上山；9-聯(lián)絡(luò)斜巷； 10-溜煤眼；11-3層煤集中 巷；12-3上層煤順槽 13-3上層煤開切眼； 14-3層煤開切眼 巷道布置方式的主要特點： 利用

14、兩層煤的層間距大于10m的特點，改巖集巷為煤集巷，達到少開掘巖巷的目的。 利用傾斜長而走向短的特點，采用傾斜長壁采煤法仰斜開采，便于采空區(qū)和順槽的自然疏水。 煤集巷受3上煤層兩個分層四次開采的動壓影響，巷道維護量較大，維修費用較高。 這種布置方式的萬噸掘進率在60m左右，巖巷占采區(qū)巷道總工程量的20%左右。 煤、巖巷垂直布置的優(yōu)越性 通過多年的生產(chǎn)實踐，改革后的采區(qū)巷道布置形式，除克服了傳統(tǒng)的采區(qū)巷道布置形式的種種弊端外，還顯現(xiàn)出以下優(yōu)越性:(1) 煤巖垂直布置比煤巖平行布置，采區(qū)掘進率降低152Om/萬t，其中巖巷掘進率降低1114m/萬t。(2) 由于在采區(qū)內(nèi)回采順序由跳采改為階梯式接替，

15、接替綜采工作面鋪設(shè)膠帶輸送機的運輸順槽在實體煤一側(cè)掘進，便于大斷面煤順槽的維護。(3) 取消與煤順槽平行重疊的巖集巷，用150型膠帶輸送機鋪設(shè)于煤順槽中取代DX型鋼繩芯膠帶輸送機解決綜采工作面的運輸問題，大幅度減少采區(qū)運輸設(shè)備的投資。(4) 采區(qū)各軌道運輸上下山用Y型聯(lián)絡(luò)斜巷與綜采工作面的煤層平巷聯(lián)通，形成綜采工作面的輔助運輸系統(tǒng)和進回分風(fēng)系統(tǒng)，便于采區(qū)通風(fēng)調(diào)節(jié)和采區(qū)的防滅火工作。(5) 采區(qū)巷道布置工程量的減少，大大減少了采區(qū)巷道維護費用。(6) 跨巷開采和分組巖石上下山無巖集巷的布置方式的成功，打破了傳統(tǒng)采區(qū)的概念，如地質(zhì)條件允許，可使采區(qū)進行無邊界連續(xù)開采，為實現(xiàn)高度集中化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件

16、。5.3.2 整層開采巷道布置系統(tǒng)1) 整層開采簡化巷道布置 鑒于采用分層綜采技術(shù)的工作面單產(chǎn)水平難以大幅度提高。為此，兗州礦區(qū)推廣應(yīng)用綜放開采技術(shù)，形成具有中國特色的集中化生產(chǎn)采區(qū)巷道布置系統(tǒng)，對合理集中生產(chǎn)起到了保證作用。 采區(qū)巷道布置系統(tǒng)首先要求巷道系統(tǒng)簡潔，確保煤流通暢，輔助、安全系統(tǒng)完善可靠。同時對工作面參數(shù)的變化與調(diào)整具備適應(yīng)性，為工作面今后的發(fā)展留有充分余地。還要有利于采掘工作面在時間、空間上的安排，確保巷道維護并消除災(zāi)變隱患，實現(xiàn)采面有序接續(xù)。最終實現(xiàn)煤巷為主、少做巖巷的布置方式。整層開采具備的條件(1) 綜放開采技術(shù) 分層開采的綜合機械化采煤工藝雖較高檔普采有較大優(yōu)點，但經(jīng)多

17、年實踐也暴露出一些缺點，如工作面安撤次數(shù)多，煤巷掘進率高，準(zhǔn)備工作量大，生產(chǎn)接續(xù)緊張；采空區(qū)封閉頻繁、通風(fēng)管理困難、自然發(fā)火隱患大；采區(qū)巷道重復(fù)受壓，增大了維護工作量；底分層煤厚變化大，割底多影響煤質(zhì)、損壞設(shè)備等。 由于存在上述技術(shù)問題，從1985年到l992年間工作面月單產(chǎn)一直徘徊在5.5萬t至7.0萬t之間。傳統(tǒng)的分層開采綜合機械化采煤工藝已不能適應(yīng)兗州礦區(qū)實現(xiàn)合理集中生產(chǎn)，建設(shè)“雙高”礦井的需要。 1992年在興隆莊礦5306面試驗綜采放頂煤開采取得成功后，在礦區(qū)進行了大面積推廣，取代了分層綜采成為主導(dǎo)采煤方式。1996年各礦的綜放工作面單產(chǎn)幾乎都在200萬t以上，興隆莊煤礦4326綜放

18、工作面2002年工作面日產(chǎn)量達到了2.4萬t，月產(chǎn)量達到了62.3萬t，平均回采工效313t/工，工作面單產(chǎn)達到年產(chǎn)610萬t?；夭晒ぷ髅婧筒蓞^(qū)生產(chǎn)能力的變化，給礦井大型化、集中化、現(xiàn)代化生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，基本上實現(xiàn)了一個采區(qū)一個工作面。1995年兗州礦區(qū)的6對厚煤層礦井中，南屯礦已經(jīng)達到一礦一面，興隆莊、鮑店、東灘3對礦井已經(jīng)達到一礦二面的集中化程度。 (2) 全煤巷道錨桿支護技術(shù) 綜放工作面回采巷道與分層綜采工作面回采巷道的基本功能完全相同，但由于綜放工作面回采巷道通常位于所開采煤層的底板，因此與分層綜采相比，綜放工作面回采巷道具有以下基本特點: 巷道由跟頂掘進 (煤層頂板或分層假頂)變

19、為跟底 (煤層底板)掘進，完全取消了分層假頂下掘進。 巷道支護的對象由煤層頂板巖石或分層假頂、兩幫煤體變?yōu)轫?、幫完全煤體、圍巖類型發(fā)生變化，其均質(zhì)程度提高，但強度降低。 巷道斷面一般為矩形或梯形，斷面面積增大。 隨著工作面單產(chǎn)及礦井集中化程度大幅度提高，暴露出剛性金屬支架的某些缺陷與不足： 高產(chǎn)工作面運煤量增長，12OOmm膠帶輸送機勢在必行，巷道凈寬增加至4.0m，這是11號、12號礦用工字鋼梯形支架很難達到的跨度。 大功率綜采、綜放面快速推進，棚子回撤、外運任務(wù)龐大而艱巨，在一定程度上制約了采面工時利用和產(chǎn)量。 綜放面煤順槽沿空側(cè)壓力大于分層面，棚腿變形嚴重；使用錨梁網(wǎng)組合支護，具有良好的

20、抗采動影響能力。 綜放面煤順槽特別強調(diào)防滅火要求，巷旁防火噴漿層將棚腿與金屬網(wǎng)包成一體，增加了棚子回撤的難度。綜放整層開采巷道布置的特點 綜放開采實現(xiàn)了厚煤層一次采全高，為采區(qū)巷道布置簡化創(chuàng)造了條件。取得了減少巖巷，合理降低掘進率的效果。發(fā)展了綜放整層開采煤巖巷垂直布置方式如圖5-13所示。綜放開采巷道布置具有以下優(yōu)點： 綜放開采巷道布置降低巷道掘進率，保證高產(chǎn)高效工作面的正常接替。 綜放開采簡化采掘關(guān)系，也減輕了工作面回采對巷道的影響程度，巷道維修量降低。 簡化運輸系統(tǒng)，便于采用新型輔助運輸設(shè)備，實現(xiàn)直通式輔助運輸。 煤流運輸系統(tǒng)簡化。圖5-13 煤巖巷垂直布置方式1運輸大巷，2軌道大巷，3

21、皮帶下山，4軌道下山，5中間軌道下山，6邊界泄水巷，7下部邊界泄水巷，8皮帶順槽，9軌道順槽，10溜煤眼，11采區(qū)煤倉 在采區(qū)的上部布置采區(qū)的巖石軌道巷，下部邊界布置巖石排水巷。煤層1020的底板巖層內(nèi)，在采區(qū)中間布置一條軌道中間上（下）山，邊界布置一條邊界巖石泄水巷，方向與煤層順槽垂直。中間上（下）山的作用主要是為了便于工作面準(zhǔn)備和接替，用型聯(lián)絡(luò)巷與綜采工作面的煤層順槽聯(lián)通，形成工作面的輔助運輸系統(tǒng)。5.3.3 單翼開采巷道布置系統(tǒng) 礦井井筒 (硐)的開拓布局一般為雙翼布置，。隨著工作面生產(chǎn)能力的提高，同采工作面數(shù)目減少，高產(chǎn)高效礦井開采的基本模式為一井一面或一井兩面。布置采區(qū)邊界上山，從采

22、區(qū)的一個邊界連續(xù)推進開采到另一個采區(qū)邊界，以及跨多上山的單翼開采方式。 全礦只需一條生產(chǎn)線單翼生產(chǎn)，巷道少、生產(chǎn)效率高， 有條件配置先進的監(jiān)測監(jiān)控、事故診斷及安全保障系統(tǒng)等，是高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展方向。 工作面推進距離越來越大，上山掘進費在噸煤費用中所占比重越來越小，而折返運輸距離越來越長，折返運輸噸煤費用所占比重越來越大。單翼開采巷道布置具備的條件(1) 綜放開采煤炭自然防治技術(shù) 綜放開采的自然發(fā)火與分層綜采相比，呈現(xiàn)出完全不同的特點，主要表現(xiàn)在： 煤層最短自然發(fā)火期由分層開采時36個月縮短到18d。 綜放開采丟煤相對增加，特別是采空區(qū)周邊丟煤增加。 實施無煤柱開采，大面積采空區(qū)連成一片，漏風(fēng)

23、系統(tǒng)復(fù)雜且難以避免。 綜放面兩巷沿煤層底板掘進，巷道頂煤易破碎，甚至冒頂，極易自燃。 高度集中生產(chǎn)，對礦井防滅火工作的安全可靠性要求越來越高。 為了提高防滅火工作的有效性和可靠性，采用注漿防滅火技術(shù)、堵漏風(fēng)技術(shù)，使用氯化鎂阻化劑和凝膠阻化劑、均壓通風(fēng)技術(shù)、煤層自燃預(yù)測預(yù)報、注氮技術(shù)等防滅火新技術(shù)，新型防滅火充填材料。 采取綜合性的防治措施，選擇采面適宜的供風(fēng)量及合理穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)；確定合理的采掘安排；保持掘進工作面快速掘進；回采工作面停采后及時撤除和封存；煤炭自然的早期預(yù)測預(yù)報等工作。 采煤工作面的快速推進不僅是一個效益問題，而且是一項極其重要的防滅火措施，工作面推進速度只要保持在50.3m/

24、月以上，一般本面采空區(qū)就不會發(fā)火。(2) 長距離膠帶輸送機 綜放工作面峰值產(chǎn)量大于20OOt/h，持續(xù)時間一般為23h。對煤炭運輸系統(tǒng)進行了以下幾個方面的改造。 合理選擇采區(qū)煤炭運輸設(shè)備。根據(jù)綜放工作面生產(chǎn)能力，對刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機及順槽可伸縮帶式輸送機進行計算選型。我國目前SSJ-1400/3400型帶式輸送機滿足高產(chǎn)高效綜放工作面配套要求。 局部改造煤炭運輸系統(tǒng)，增加驅(qū)動功率或多點驅(qū)動提高運輸量；調(diào)整減速機減速比提高帶速；現(xiàn)有的輸送機中間增加驅(qū)動裝置。 帶式輸送機軟啟動技術(shù)。采用機、電、液一體化控制的軟啟動技術(shù)改善帶式輸送機的啟動性能，提高安全性和節(jié)能效益。(3) 完善快速掘進技術(shù)

25、 實現(xiàn)煤巷快速高效掘進的主要途徑是采用綜合機械化掘進技術(shù)。綜合機械化掘進技術(shù)是由掘進機、轉(zhuǎn)載機、輸送機等組成的綜合性配套技術(shù)，可以實現(xiàn)巷道掘進、轉(zhuǎn)載、運輸、支護機械化作業(yè)。 九五以來，兗礦集團不僅從日本、英國引進能夠鉆鑿頂板、兩側(cè)邊幫錨桿孔的大功率掘進機機載錨桿機，而且與有關(guān)科研究所合作，研制開發(fā)了可安裝在現(xiàn)有MRH一SlO0型掘進機上的機載錨桿鉆機。掘進機機載錨桿鉆機的引進、研制提高了綜掘巷道錨網(wǎng)支護的機械化水平。 單翼開采巷道布置(1) 單翼采區(qū)巷道布置方式 分組巖石上下山、單翼回采、巖石上下山與煤順槽垂直布置的巷道布置方式，雖然減少了大量巖巷工程。但還保留了分組上下山的全部巖巷工程，以便

26、為準(zhǔn)備下區(qū)段工作面順槽、疏水和防滅火之用。綜放開采技術(shù)、綜放開采煤炭自燃防治技術(shù)、煤巷快速掘進技術(shù)的完善，以及長距離膠帶輸送機的使用，為取消中間部分的分組巖石上下山創(chuàng)造前提條件。邊界上下山采區(qū)巷道布置方式如圖5-14所示。其采區(qū)走向長度除地質(zhì)因素外還決定于煤順槽所選用的長距離膠帶輸送機設(shè)備。 圖5-14 單翼采區(qū)巷道布置方式1-軌道運輸大巷；2-膠帶運輸機大巷；3-總回風(fēng)巷；4-軌道上山；5-膠帶機上山；6-聯(lián)絡(luò)斜巷；7-溜煤眼；8-邊界巖巷；9-煤順槽；10-開切眼；11-采區(qū)煤倉 單翼采區(qū)巷道布置主要優(yōu)點： 采區(qū)生產(chǎn)掘進率及巖巷掘進率大幅度降低，采區(qū)掘進率為2030 m/萬t，巖石掘進率為

27、35 m/萬t。 生產(chǎn)系統(tǒng)進一步簡化，為輔助運輸現(xiàn)代化創(chuàng)造了十分有利的條件。 由于采區(qū)工程量的大大減少，使采區(qū)開拓準(zhǔn)備時間大為縮短，有利于礦井生產(chǎn)接續(xù)。 取消了與工作面順槽垂直的底板中間巖石上山，巷道的維護費用大大降低。 采區(qū)煤柱損失較少，采出率高。 采區(qū)如果是前進式布置，采區(qū)邊界上下山應(yīng)設(shè)在靠近井筒一側(cè)，開切眼設(shè)在遠離井筒一側(cè)。采區(qū)內(nèi)工作面后退回采，運輸系統(tǒng)順向。有條件的地方，開切眼設(shè)在井筒一側(cè)，采區(qū)邊界上下山應(yīng)設(shè)在遠離井筒一側(cè)?？尚纬刹蓞^(qū)無邊界連續(xù)回采，但大巷運輸反向。采用邊界風(fēng)井通風(fēng)方式時，采區(qū)后退式布置。通過邊界上下山，可形成采區(qū)無邊界連續(xù)回采，比較理想。 為便于掘進準(zhǔn)備和采空區(qū)疏水，

28、在開切眼一側(cè)也布置邊界上下山或利用下一采區(qū)的采區(qū)邊界上下山，并與上下開拓巷道相聯(lián)通，形成生產(chǎn)系統(tǒng)。采區(qū)邊界上下山可以是全煤巷布置或一條煤巷一條巖巷，開切眼一側(cè)的邊界上下山則需要布置在煤層底板內(nèi)。(2) 帶區(qū)邊界上山巷道布置方式 邊界上山煤巖巷直交布置：在帶區(qū)邊界布置上山，工作面自帶區(qū)邊界俯斜連續(xù)推進(圖5-15)。工作面連續(xù)推進，巖巷工作量小，生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，利于排水。 圖5-15 邊界上山煤 巖巷直交布置 1-軌道大巷；2-膠帶機 大巷；3-軌道上山； 4-膠帶機上山；5-回風(fēng) 上山；6-膠帶機平巷； 7-軌道平巷；8-煤順槽； 9-開切眼。東灘礦十四采區(qū)(擴大)巷道布置 采區(qū)走向長度1500

29、2200m，傾斜長度13002200m。在采區(qū)的結(jié)束邊界布置一組上山“一煤一巖”，軌道上山作為輔助運輸兼作采區(qū)的主進風(fēng)，運輸上山作為主運煤系統(tǒng)兼作回風(fēng)。工作面停采線距第一條上山90m，避開工作面超前支承壓力的影響。十四采區(qū)擴大區(qū)完全采用邊界上山布置方式。利用兗石鐵路煤柱作為護巷煤柱，軌道上山沿煤層布置，運輸上山布置在巖層中。煤順槽與邊界上山系統(tǒng)垂直，與軌道上山同層交聯(lián)，與運輸上山有垂直溜煤眼搭接和回風(fēng)斜巷聯(lián)絡(luò)(圖5-16)。 圖5-16 十四采區(qū)擴大區(qū)巷道布置示意圖1-北翼石門；2-西翼石門；3-東翼大巷；4-運輸機上山； 5-軌道上山(4) 采區(qū)(帶區(qū))邊界巷道系統(tǒng) 不論是走向長壁采區(qū)還是傾

30、斜長壁帶區(qū)，沿其邊界布置邊界上下山或帶區(qū)集中巷與上部和下布的開拓巷道相聯(lián)，都形成采區(qū)(帶區(qū))邊界巷道系統(tǒng)。其優(yōu)點如下： 通過采區(qū)(帶區(qū))邊界巷道系統(tǒng)運轉(zhuǎn)設(shè)備，縮短綜采工作面設(shè)備的安裝、撤除周期。 形成排水系統(tǒng)，排、放、泄采空區(qū)積水。 可用于均壓通風(fēng)及作為消火道，有利于工作面的準(zhǔn)備、開切眼防滅火。 克服采掘工作相互干擾，確保采掘正常接續(xù)。 周邊巷道的存在為輔助運輸實現(xiàn)現(xiàn)代化創(chuàng)造條件。(5) 跨多上山的單翼開采方式 采區(qū)上山(石門)布置在煤層底板，走向每隔50010OOm(一部帶式輸送機的鋪設(shè)長度)布置一組。采煤工作面自本采區(qū)的一翼邊界連續(xù)推進，跨過相鄰一個或數(shù)個采區(qū)的巖石上山 (石門)，如圖5-

31、17所示。這種跨采方案既在新采區(qū)設(shè)計中被采用，也可用于改造舊采區(qū)設(shè)計，擴大采區(qū)走向長度。這種跨采布置形式相當(dāng)于由若干個單翼采區(qū)構(gòu)成一個大采區(qū)，擴大了采區(qū)范圍和儲量。 圖5-17 連續(xù)跨多上山的單翼開采方式單翼、整層開采巷道布置改革效益分析 兗礦集團厚煤層采煤工藝發(fā)展歷程為：高擋普采分層綜采綜放開采；巷道布置發(fā)展歷程：煤柱護巷沿空掘巷；采區(qū)煤巖巷道平行重疊布置垂直重疊布置；工作面推進方向：從采區(qū)兩翼向采區(qū)中間上山推進從采區(qū)一翼推進，跨上山推至采區(qū)邊界采區(qū)無邊界連續(xù)開采。 現(xiàn)在正朝著全煤巷布置方向發(fā)展，為輔助運輸現(xiàn)代化和采區(qū)無邊界連續(xù)開采創(chuàng)造有利條件。優(yōu)化采區(qū)巷道布置系統(tǒng)的成功，為兗州礦區(qū)的礦井集

32、中化、現(xiàn)代化和不斷持續(xù)的高產(chǎn)高效奠定了基礎(chǔ)。采區(qū)巷道布置改革的成就集中表現(xiàn)在大幅度降低巷道掘進率。 采區(qū)走向和傾斜尺寸基本相同條件下，不同巷道布置方式的掘進率計算列表5-2。 巷道布置改革減少采區(qū)生產(chǎn)掘進進尺，促進了兗州礦區(qū)生產(chǎn)掘進率的逐年大幅度降低。 兗州礦區(qū)掘進工作面年平均個數(shù) 八五期間大幅度減少，由1990年的76.61個減至2003年的59.54個。掘進工人數(shù)由4267人減到3791人，減少了476人。 生產(chǎn)掘進率、尤其是巖巷掘進率大幅度降低，2003年與1990年比較，生產(chǎn)掘進率由77.02m/萬t降低至37.95 m/萬t，減少56.59m/萬t；巖巷掘進率由31.93m/萬t降低

33、至8.8m/萬t，減少23.1m/萬t。 減少煤流運輸和輔助運輸設(shè)備占用量以及相應(yīng)的材電耗，為礦井輔助運輸現(xiàn)代化創(chuàng)造有利條件。54 全煤巷道布置 全煤巷開拓方式，就是除個別井底車場碉室開挖在穩(wěn)定的巖層中外，所有的開拓巷道全部布置在煤層中。 這種開拓方式，已成為國內(nèi)外礦井建設(shè)的優(yōu)選設(shè)計方案，它不僅有利于煤炭的清潔生產(chǎn)，而且建設(shè)投資少，礦井投產(chǎn)快，建井期間就可生產(chǎn)出商品煤。美國、澳大利亞、南非等國的各種煤礦幾乎都采用多煤巷并行的開拓方式，德國、英國近年也逐漸向全煤巷開拓發(fā)展。全煤巷開拓基本取消了地面矸石山，德國許多礦井已取消排矸系統(tǒng)。 我國一些新設(shè)計的大型礦井(如濟寧3號井，東勝、神府煤田的礦井)

34、，基本上是按全煤巷開拓設(shè)計的。 現(xiàn)代煤炭科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和煤巷支護技術(shù)的提高，使全煤巷開拓方式的實現(xiàn)成為可能，具體表現(xiàn)在以下幾方面： 現(xiàn)代化高強度開采，回采速度加快，生產(chǎn)高度集中，礦井服務(wù)年限相應(yīng)減少;需要同時維護使用的巷道長度和時間縮短。 支護技術(shù)和材料(錨桿支護、U型鋼支護、壁后充填等技術(shù))的發(fā)展，使大斷面煤層巷道能長期維護使用。 高強度長距離帶式輸送機的發(fā)展，新的輔助運輸技術(shù)和裝備的出現(xiàn)，使煤、材料及人員的輸送不再依賴于傳統(tǒng)的軌道礦車，對巷道的起伏己無嚴格要求。 與煤層巷道相適應(yīng)的通風(fēng)、排水技術(shù)和設(shè)備。 5.4.1 布置煤層大巷 高產(chǎn)高效礦井一礦(井)一面或二面的高度集中生產(chǎn)要求礦井生產(chǎn)系

35、統(tǒng)簡化，工作面的高產(chǎn)量、高速度要求開拓準(zhǔn)備的高速度給以保障。 布置煤層巷道、逐層的開采順序能使生產(chǎn)系統(tǒng)簡單化和快速完成開拓準(zhǔn)備。在煤層傾角小、賦存條件好或比較好的條件下，布置煤層大巷、逐層開采各煤層，開拓準(zhǔn)備見效快、綜合效益好。所以煤層大巷、逐層開采成為高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展方向。 除神華大柳塔煤礦、活雞兔煤礦，兗州濟寧二號、三號井等20世紀(jì)90年代設(shè)計 (投產(chǎn))的新井體現(xiàn)了分煤層布置煤層巷道的發(fā)展趨勢外。生產(chǎn)礦井采用分煤層布置煤層大巷的有潞安的漳村煤礦和常村煤礦、義馬的常村煤礦、龍口的梁家煤礦等。 布置煤層大巷是有一定條件的，煤層大巷的技術(shù)可行性包括煤層適應(yīng)性、生產(chǎn)安全性及可維護性三個方面。煤層

36、適應(yīng)性受到煤層平整性、斷層構(gòu)造、圍巖穩(wěn)定性、圍巖巖塊干飽和吸水率的影響;生產(chǎn)安全性受到煤層瓦斯、自燃及沖擊地壓災(zāi)害威脅的影響;可維護性主要受圍巖變形速度的影響。煤層大巷的技術(shù)可行性影響因素結(jié)構(gòu)如圖5-18所示。煤層大巷的技術(shù)可行性受三個方面、9種因素的影響。依據(jù)采礦工程實踐總結(jié)，建立布置煤層大巷與各影響因素的模糊制約關(guān)系，可以采用多因素加權(quán)用多因素模糊綜合評判方法確定煤層大巷的可行性程度。 圖5-18 布置煤層大巷的技術(shù)可行性影響因素 布置煤層大巷存在著煤巷維護問題，我國歷來習(xí)慣于采取留設(shè)窄煤柱護巷，以盡量提高煤炭回收率，卻往往造成護巷困難，甚至把巷道壓垮。國外多采用留設(shè)寬煤柱護巷，最后一并回

37、收煤柱。按英國經(jīng)驗，煤柱寬度以不小于1/10的采深為宜，英國賽爾比礦采深為11OOm時，留設(shè)12Om寬煤柱、采深300350m時，盤區(qū)周圍留設(shè)40m煤柱。濟寧三號井對采深700m的煤層大巷煤柱寬度取1OO120m左右(一側(cè))，采深550m時取7080m，間煤柱及巷道寬度50m，煤層大巷煤柱最后作為一個長壁面采出。 1）神華大柳塔煤礦 大柳塔煤礦主采1-1、2-2和5-2煤層，主采煤層總平均厚度14.4m，煤層近水平。屬低瓦斯礦井，煤塵有爆炸危險，煤層自然發(fā)火。根據(jù)井田內(nèi)煤層賦存特征，將1-1、2-2煤層劃為上組煤，將5-2煤層劃為下組煤。 上組煤宜用平硐開拓。下組煤位于工業(yè)場地標(biāo)高之下約1OOm，適于用斜井開拓。大柳塔礦確定采用平硐一斜井聯(lián)合開拓。主平硐口標(biāo)高為十1078m，主平碉沿2-2煤層底板巖層開掘一段后即以80斜巷進入該煤層，1號副平硐和2號副平硐在巖層中開掘一段后亦分別以60和4030進入2-2煤層，在2-2煤層中布置34條中央大巷，分別擔(dān)負上組煤的運煤、運料和進、回風(fēng)任務(wù)。其開拓系統(tǒng)如圖5-19所示。 全礦共布置3條平硐，1條鋪設(shè)強力帶式輸送機運煤，另外兩條輔助平硐作為無軌膠輪車運送材料設(shè)備的進、回車道。4條煤層大巷，其中3條擔(dān)負上述運輸任務(wù)，另1條專用于回風(fēng)。礦井采用多風(fēng)井進、回風(fēng)的分區(qū)通風(fēng)。 下組煤采用斜井開拓，