采礦學(xué)第四章-單一走向長(zhǎng)壁采煤方法

采礦學(xué)電子教案中國(guó)礦業(yè)大學(xué)主講：屠世浩教授第一節(jié)采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)第二節(jié)回采巷道布置分析第四章單一走向長(zhǎng)壁采煤法單一走向長(zhǎng)壁采煤法：指的是一次將整層煤采完，主要用于近水平、緩（傾）斜和中斜薄及中厚煤層。20世紀(jì)80年代以來(lái)，由于采用了新型綜采裝備，我國(guó)多處煤礦對(duì)3.5~6.0m厚的近水平和緩（傾）斜煤層成功地實(shí)現(xiàn)了一次采全厚開(kāi)采。第一節(jié)采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)

一、采區(qū)巷道布置二、主要生產(chǎn)系統(tǒng)三、采區(qū)內(nèi)巷道類型四、區(qū)段參數(shù)一、采區(qū)巷道布置1、適用條件近水平、緩（傾）斜和中斜煤層；薄、中厚及厚煤層；地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，瓦斯涌出量小。2、巷道布置及其特點(diǎn)

（1）巷道名稱（2）巷道布置特點(diǎn)上山、區(qū)段平巷、聯(lián)絡(luò)巷沿煤層布置；車(chē)場(chǎng)及硐室布置于巖層中。（3）按用途及服務(wù)方法分類開(kāi)拓巷道準(zhǔn)備巷道回采巷道3、巷道掘進(jìn)順序原則：

（1）巷道掘進(jìn)盡快構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)（2）盡量采用平行作業(yè)（3）用雙巷布置與掘進(jìn)的辦法，向采區(qū)兩翼邊界同時(shí)開(kāi)掘第一區(qū)段工作面的運(yùn)輸平巷和第二區(qū)段工作面的回風(fēng)平巷，回風(fēng)平巷超前運(yùn)輸平巷約100～150m掘進(jìn)，兩巷道間每隔100m左右用聯(lián)絡(luò)巷連通，沿傾斜方向兩巷道間的煤柱寬度一般為8～20m。采較小、煤層較硬和較薄時(shí)取小值，反之取大值。二、主要生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)煤系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)料排矸系統(tǒng)供電系統(tǒng)壓氣和供水系統(tǒng)掘進(jìn)出矸掘進(jìn)通風(fēng)三、采區(qū)內(nèi)巷道類型回采巷道：直接為回采工作面服務(wù)上山巷道：為各區(qū)段、整個(gè)采區(qū)服務(wù)采區(qū)上、中、下部車(chē)場(chǎng)：聯(lián)結(jié)上山與區(qū)段平巷硐室：絞車(chē)房、變電所、煤倉(cāng)等聯(lián)絡(luò)巷：附屬于上述各類巷道四、區(qū)段參數(shù)區(qū)段參數(shù)包括區(qū)段走向長(zhǎng)度和區(qū)段傾斜長(zhǎng)度1、區(qū)段走向長(zhǎng)度區(qū)段走向長(zhǎng)=采區(qū)走向長(zhǎng)普采>500m綜采>1000m

技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：加大2、區(qū)段傾斜長(zhǎng)度

區(qū)段斜長(zhǎng)：L區(qū)

=L采+2L巷+L柱

區(qū)段煤柱寬度：在雙巷布置與掘進(jìn)的情況下一般為8～25m，在無(wú)煤柱護(hù)巷的情況下為0～5m。區(qū)段巷道的寬度一般為2.5～5.0m，炮采工作面和普采工作面一般為2.5～3.5m，綜采工作面一般為3.5～5.0m。我國(guó)煤礦長(zhǎng)壁工作面長(zhǎng)度一般為120～220m。炮采工作面長(zhǎng)度一般小于普采和綜采工作面長(zhǎng)度，綜采工作面長(zhǎng)度不宜小于150m。近幾年，我國(guó)一部分高產(chǎn)高效工作面長(zhǎng)度超過(guò)了200m，有的達(dá)到300多m。第二節(jié)回采巷道布置分析一、區(qū)段平巷二、區(qū)段平巷布置與掘進(jìn)方式三、雙工作面布置四、采煤工作面回采順序五、采場(chǎng)通風(fēng)方式與回采巷道布置六、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)區(qū)段平巷布置的影響一、區(qū)段平巷1、普采或炮采區(qū)段平巷布置1）區(qū)段回風(fēng)平巷（軌巷）：（1）功用：軌道運(yùn)輸、回風(fēng)、行人。（2）要求：與采面上出口相連，必須沿煤層掘進(jìn)；斷面要符合運(yùn)輸、通風(fēng)、行人、安全等要求。軌道要求：①坡度i=35‰

，有時(shí)610‰，以利于

礦車(chē)運(yùn)輸、流水；②能適應(yīng)彎道:1t礦車(chē)，R>6m，

>1.5t礦車(chē)，R>9m。③軌距與全礦一致。（3）施工措施：軌道要求巷道按腰線沿煤層走向掘進(jìn)。兩端安絞車(chē)時(shí)也可以按中線掘進(jìn)，分段取直。

2）區(qū)段運(yùn)輸平巷（機(jī)巷）（1）功用：鋪輸送機(jī)，運(yùn)煤或物料，行人。（2）要求：與采面下出口相連，必須沿煤層掘進(jìn)。位置、斷面利于裝運(yùn)煤。方向要求直或分段取直，利于運(yùn)煤。如采用刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，輸送機(jī)每部長(zhǎng)200m±，允許彎度值<3o;如采用轉(zhuǎn)載機(jī)+膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，則要求取直。運(yùn)輸機(jī)要求:能適應(yīng)上下坡度變化膠帶機(jī)要求:向上≯17

o

向下≯15

o

斷面符合運(yùn)輸、通風(fēng)、行人安全等要求；既要沿煤層掘進(jìn)，又要求直，巷道必定不平；方案一：掛中線掘進(jìn)；方案二：分段掛中線取直。方案一：A—B—C—D—E直線，掛中線掘進(jìn)。a.上下起伏變化大，C、E點(diǎn)最低，達(dá)1.0m;b.低點(diǎn)積水；泵排水；方案二：A—F—G—H，分段掛中線取直。a.坡度緩和，相差(0.5m)；b.低點(diǎn)積水，用水泵排出；c.折點(diǎn)少，占用設(shè)備少，每段宜用一臺(tái)輸送機(jī)。（3）施工措施：定向取直或分段取直，掛中線掘進(jìn)。普采、炮采——軌巷按腰線施工；機(jī)巷按中線分段取直。如采用雙巷布置方式，要求：雙巷（上區(qū)段機(jī)巷、下區(qū)段軌巷）一次掘出，且軌巷超前機(jī)巷：①超前探清煤層沿走向的變化情況，確定機(jī)巷轉(zhuǎn)折點(diǎn)，為機(jī)巷定向取直，保證施工質(zhì)量；②機(jī)巷低洼處泄水（通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷泄水）。2、綜采工作面區(qū)段平巷布置1）一般綜采工作面機(jī)巷、風(fēng)巷布置機(jī)巷：鋪輸送機(jī)、設(shè)備列車(chē)—鋪軌，斷面大，一般S大于12m2

。

風(fēng)巷：鋪軌，以設(shè)備最大外廓尺寸定，一般大于10m2。要求：

（1）機(jī)巷、風(fēng)巷定向取直、平行布置，保持采面等長(zhǎng)；（2）機(jī)巷、風(fēng)巷分段定向取直、平行布置，保持采面等長(zhǎng)；（3）施工技術(shù)：沿中線定向取直或分段取直。2）特殊推進(jìn)長(zhǎng)度大的綜采面設(shè)中切眼布置

中切眼作用：

（1）解決掘進(jìn)期間局部通風(fēng)問(wèn)題。利用中切眼，縮短了供風(fēng)距離，降低了風(fēng)阻，提高通風(fēng)效率；

（2）解決長(zhǎng)距離掘進(jìn)供電問(wèn)題。綜合掘進(jìn)機(jī)容量300kW以上，低壓供電困難；設(shè)中切眼后，可將移動(dòng)變電站放在中切眼附近，高壓供電；

（3）增加安全避災(zāi)通道；

（4）加快了巷道掘進(jìn)速度：風(fēng)巷煤可通過(guò)中切眼從機(jī)巷一起運(yùn)出，材料由風(fēng)巷運(yùn)進(jìn)方便。

中切眼——在采面推進(jìn)方向走向中部開(kāi)掘、連通機(jī)巷、風(fēng)巷的聯(lián)絡(luò)巷。中切眼位置——根據(jù)采面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度及設(shè)備性能，避開(kāi)應(yīng)力集中區(qū)，選擇圍巖穩(wěn)定、無(wú)淋水的地段。與區(qū)段平巷交角為85O左右為宜。通過(guò)中切眼方法

：（1）采面通過(guò)中切眼前，提前3050m（動(dòng)壓影響之外）加強(qiáng)支護(hù)或替換支護(hù)。（2）拆除風(fēng)門(mén)，設(shè)臨時(shí)風(fēng)簾。（3）加強(qiáng)中切眼頂板管理。

二、區(qū)段平巷布置與掘進(jìn)方式1、雙巷布置與掘進(jìn)上區(qū)段機(jī)巷與下區(qū)段風(fēng)巷統(tǒng)一布置。雙巷同時(shí)一次掘出，軌巷超前。雙巷布置的優(yōu)點(diǎn)：（1）掘進(jìn)通風(fēng)容易；（2）安全好——進(jìn)出掘進(jìn)面有兩個(gè)出口，對(duì)回采也有避災(zāi)出口；（3）可超前勘探煤層變化，利于為機(jī)巷定向；（4）泄水方便；（5）易送物料到機(jī)巷（安裝維修）；（6）為上、下采面及時(shí)接替創(chuàng)造條件。

雙巷布置缺點(diǎn)：（1）下區(qū)段風(fēng)巷受采動(dòng)影響，維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)且困難；（2）若設(shè)備放在下區(qū)段風(fēng)巷內(nèi)，需重新移置電路和油管等；（3）損失區(qū)段煤柱。高沼礦設(shè)瓦斯尾巷的雙巷布置；

高瓦斯礦：雙巷布置設(shè)瓦斯尾巷。

2、一條半巷布置

上區(qū)段機(jī)巷掘出，下區(qū)段風(fēng)巷掘一半。

優(yōu)點(diǎn)：同雙巷布置，利于接替，一半長(zhǎng)巷道易維護(hù)。

3、單巷布置（上圖）分巷布置，

10o時(shí)，下行風(fēng)，設(shè)備在上巷，可用于低瓦斯礦井。（下圖）設(shè)備在機(jī)巷，要求機(jī)巷大斷面。沿空掘巷

（1）特點(diǎn)：沿上覆巖層穩(wěn)定的采空區(qū)邊緣或僅留很窄的煤柱掘巷。（2）沿空掘巷時(shí)回采面接替順序。優(yōu)點(diǎn)：區(qū)段跳采接替方便；巷道掘進(jìn)量少。缺點(diǎn)：生產(chǎn)分散；“孤島”采煤礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈；適用：采區(qū)區(qū)段數(shù)目多。單面保持采區(qū)產(chǎn)量，區(qū)段順序接替。區(qū)段平巷雙巷布置，留煤柱2030m，回收部分煤柱。適用：區(qū)段數(shù)目少；礦壓大，不宜跳采時(shí)，增加了平巷及聯(lián)絡(luò)巷的工程量。4、沿空留巷（1）沿空留巷（巷旁充填）：工作面采煤后沿采空區(qū)邊緣維護(hù)原回采巷道（2）前進(jìn)式沿空留巷：采面前進(jìn)式回采，沿采空區(qū)留出平巷。（3）后退式沿空留巷：先掘區(qū)段平巷到采區(qū)邊界，采面后退回采，沿采空區(qū)留出平巷，為下區(qū)段服務(wù)。（4）往復(fù)式沿空留巷：沿空留巷適用，沿空留巷比較困難，使用的比例有下降的趨勢(shì)。5、多巷布置1—運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)平巷2—運(yùn)料進(jìn)風(fēng)平巷3—進(jìn)風(fēng)平巷4，5—回風(fēng)平巷6，7—撤架通道8—瓦斯尾巷三、雙工作面布置對(duì)拉工作面1、對(duì)拉采面生產(chǎn)系統(tǒng)1）運(yùn)煤:上采面下運(yùn)下采面上運(yùn)2）通風(fēng)：（1）1-進(jìn)風(fēng)，2、3-回風(fēng)，下采面下行風(fēng)；（2）2、3-進(jìn)風(fēng)，1-回風(fēng)，上采面下行風(fēng)；（3）串聯(lián)摻新，3、1-進(jìn)風(fēng)，2-回風(fēng)。2、上、下采面錯(cuò)距：一般5m，木垛維護(hù)。3、優(yōu)、缺點(diǎn)及適用：

優(yōu)點(diǎn)—減少平巷掘進(jìn)量和維護(hù)量；采出率高；占用設(shè)備少；生產(chǎn)集中；管理方便。

缺點(diǎn)—上、下采面交接處難維護(hù)。

適用—非綜采工作面；頂板中等穩(wěn)定以上；瓦斯少。四、采煤工作面回采順序1、工作面后退式由采區(qū)邊界附近向采區(qū)上山方向推進(jìn)采煤。適用：我國(guó)廣泛應(yīng)用2、工作面前進(jìn)式采面由采區(qū)上山附近向采區(qū)邊界方向回采，區(qū)段平巷沿空留巷。優(yōu)點(diǎn)：少掘巷；采出率高；問(wèn)題：支護(hù)困難、防漏風(fēng)。使用較少。3、工作面往復(fù)式：

上采面前進(jìn)式，沿空留巷；下采面后退式，沿空留巷。

優(yōu)點(diǎn)：縮短搬家距離；采出率高；少掘巷道。

使用較少。

4、工作面往復(fù)旋轉(zhuǎn)式：使綜采面旋轉(zhuǎn)180，往復(fù)回采，需沿空留巷。優(yōu)點(diǎn)：采面不搬家；少掘巷；缺點(diǎn)：煤損大；回采技術(shù)復(fù)雜；轉(zhuǎn)折點(diǎn)難維護(hù)，設(shè)備折損嚴(yán)重。五、采場(chǎng)通風(fēng)方式與回采巷道布置1、工作面通風(fēng)的要求:符合安全規(guī)程，防止上隅角瓦斯聚積；防漏風(fēng)；通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單；風(fēng)巷斷面足夠。上隅角2、通風(fēng)方式U型通風(fēng)：

通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，漏風(fēng)少，風(fēng)流線路長(zhǎng)，變化大。適用：瓦斯不太大，我國(guó)常用；瓦斯大，設(shè)瓦斯尾巷通風(fēng)、排放采空區(qū)瓦斯