煤礦開采學第八章采(盤)區(qū)準備巷道布置及參數分析

煤礦開采學主講人：李建忠T第八章采區(qū)巷道布置及參數第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置第二節(jié)采區(qū)上山布置布置第三節(jié)采區(qū)參數第四節(jié)開采準備系統(tǒng)的改革及發(fā)展方向減少各層區(qū)段平巷的維護時間，降低維護費。布置能力大的集中運輸系統(tǒng)，減少設備占有數。各層同采，合理集中生產。第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置一、布置區(qū)段集中平巷的目的區(qū)段集中平巷——煤層群聯(lián)合布置采區(qū)，在煤層或煤組下煤層（或巖石中）布置為區(qū)段內各煤層生產服務的巷道，或為一個區(qū)段的幾個煤層或幾個分層服務的平巷。二、區(qū)段集中平巷布置方式分類

根據煤層賦存條件和生產需要，煤層群區(qū)段集中平巷方式大致有四種：機軌分煤巖巷布置；機軌雙巖巷布置；機軌合一巷布置；機軌雙煤巷布置。第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置在聯(lián)合準備的煤層群中，若有賦存條件穩(wěn)定、圍巖條件較好的薄及中厚煤層，且位于煤層群的下部時，則可將集中平巷布置在該煤層中，以減少巖石巷道的工程量。當聯(lián)合準備的煤層群層數多，總厚度大，集中平巷服務期較長，而煤層的圍巖條件較差時，可將集中運輸平巷、集中軌道平巷均布置在煤層群底板巖層中，以減少巷道維護工程量。第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置三、集中平巷布置的特點(一)布置特點運輸集中平巷布置在煤層底板巖層內。軌道集中平巷布置在煤層內。第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置四、機軌分煤巖巷布置返回(一)布置特點第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置四、機軌分煤巖巷布置(二)區(qū)段集中巷與超前平巷的聯(lián)系方式根據煤層傾角和區(qū)段平巷的布置形式，區(qū)段集中巷與超前平巷間的聯(lián)系方式有三種：石門、斜巷和立眼。1)石門聯(lián)系當煤層傾角較大，各煤層平巷為水平布置時，常采用石門聯(lián)系。即區(qū)段軌道集中巷與各煤層超前回風平巷以石門聯(lián)系，區(qū)段運輸集中巷通過溜煤眼和石門與各煤層超前運輸巷聯(lián)系，見圖13-1（a）。第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置四、機軌分煤巖巷布置1)石門聯(lián)系(1)石門聯(lián)系的優(yōu)缺點優(yōu)點：這種方式施工方便，可以利用區(qū)段石門布置采區(qū)中部車場，輔助運輸環(huán)節(jié)少，人員行走方便。缺點：當煤層傾角較小時，石門很長，掘進工程量大，石門不易維護，且石門輔設輸送機運煤，占用設備較多。(2)適用條件這種方式一般用于準備傾角大于15°~20°的煤層。(二)區(qū)段集中巷與超前平巷的聯(lián)系方式第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置四、機軌分煤巖巷布置

2)斜巷聯(lián)系斜巷聯(lián)系方式，如圖13-1（b）。(1)斜巷聯(lián)系的優(yōu)缺點優(yōu)點：這種方式可以使煤炭自溜，少占設備。缺點：施工條件差，輔助運輸和行人不方便。特別是綜合機械化采煤時，工作面設備的噸位重，體積大，通過斜巷運送比較困難。(2)適用條件這種聯(lián)系方式適用于傾角較小，層間距較大的煤層，以便減少掘進工程量。(二)區(qū)段集中巷與超前平巷的聯(lián)系方式第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置四、機軌分煤巖巷布置(三)區(qū)段集中平巷與采區(qū)集中上山的聯(lián)系方式采區(qū)集中上山與區(qū)段集中平巷之間的聯(lián)系方式，主要根據運輸需要而定。并與區(qū)段集中平巷和區(qū)段各煤層超前平巷的聯(lián)系方式同時考慮和選定。

(1)

集中“軌道上山”與集中“軌道平巷”聯(lián)系—石門、斜巷(2)

集中機巷與集中“運上”聯(lián)系—溜煤眼。第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置四、機軌分煤巖巷布置比雙巖巷布置少掘一條巖石平巷，縮短區(qū)段準備時間。軌道集中平巷沿煤層超前掘進，可以探明煤層變化情況。下區(qū)段投產時可利用軌道集中平巷回風，便于上下同采。軌道集中平巷布置在煤層中，易受采動影響，維護困難。第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置四、機軌分煤巖巷布置(四)機軌分煤巖巷布置優(yōu)缺點：(五)機軌分煤巖巷適用條件煤層多，A大；層間距1015m。(一)布置特點雙巖巷相同標高布置運輸集中平巷和軌道集中平巷，平行布置于同水平底板巖層中，掘進聯(lián)系方便,如圖13-2(a)。(b)雙巖巷不同標高布置運輸集中平巷和軌道集中平巷，布置于不同水平的底板巖層中，主運輸和輔助運干擾小，如圖13-2(b)。第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置二、機軌雙巖巷布置(一)布置特點第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置二、機軌雙巖巷布置

雙巖巷布置的優(yōu)點：巷道壓力小，可以減少維護費用，或者不用維護，使之長期處于良好狀況。同時運輸集中平巷、軌道集中巷與各煤層（或分層）超前平巷之間的聯(lián)系比較方便。雙巖巷布置有利于上下區(qū)段同時回采和提高采區(qū)生產能力。雙巖巷布置的缺點：巖石巷道掘進工程量大，掘進費用高，采區(qū)準備時間較長。二、機軌雙巖巷布置第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置(二)雙巖巷布置的優(yōu)缺點(三)機軌雙巖集中巷布置適用條件煤層數多，生產時間長，煤巷難以維護。二、機軌雙巖巷布置第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置膠帶運輸和軌道運輸集中巷布置在同一條斷面較大的巖石巷道內。三、機軌合一巷布置

(一)布置特點第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置(二)布置方式機軌合一巷的軌道置于遠離煤層一側，軌上通過中部車場直接與3相連，不穿越輸送機；平石門與各分層平巷聯(lián)系則需穿輸送機，抬高輸送機。三、機軌合一巷布置

第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置(二)布置方式軌道置于靠近煤層一側時，中部車場通達集中巷的軌道則需穿越輸送機，并抬高輸送機。三、機軌合一巷布置

第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置機軌合一巷布置優(yōu)點減少了一條巷道和一部分聯(lián)絡巷道，掘進工程量較少；巷道選在適宜位置，可以免受采動影響，節(jié)省維護費用；設備集中布置在一條巷道中，可以充分利用巷道斷面，膠帶輸送機的安裝和拆卸可以利用同一巷道中的軌道運輸，比較方便。

三、機軌合一巷布置

(三)機軌合一巷布置優(yōu)缺點第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置機軌合一巷布置缺點機軌合一巷的跨度和斷面大，沒有煤巷定向，巷道層位不好控制，因此施工相對比較困難，進度較慢。(四)機軌合一巷布置適用條件煤層多，A大的采區(qū)。三、機軌合一巷布置

(三)機軌合一巷布置優(yōu)缺點第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置四、機軌雙煤巷布置

運輸集中巷和軌道集中巷均置于下部薄及中厚煤層中。(一)布置特點第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置機軌雙煤巷布置優(yōu)點掘進速度快，費用低，縮短采區(qū)準備時間。有利于上下區(qū)段同采。機軌雙煤巷布置缺點采動影響大，特別是煤層數目多，間距較小時，巷道將受多次采動影響。在聯(lián)合布置的采區(qū)內，若最下部有圍巖較好的薄及中厚煤層，可以考慮采用雙煤巷布置。四、機軌雙煤巷布置

(二)機軌雙煤巷布置優(yōu)缺點第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置煤層多，下部有薄及中厚煤層、圍巖穩(wěn)定。四、機軌雙煤巷布置

(二)機軌雙煤巷布置適用條件第一節(jié)煤層群區(qū)段集中平巷的布置對于單一煤層，上山位置有布置于巖層中和煤層中問題；對于煤層群，上山位置有布置于煤組上部、中部或下部巖層中，煤層中問題。第二節(jié)采區(qū)上山布置一、采區(qū)上山位置(1)煤層上山特點掘進速度快，聯(lián)絡巷工程少，費用低；超前探煤作用；當變化時，坡度對輸送機不利；需留煤柱保護；上山圍巖是煤和軟巖；維護條件差；上山與平巷的層面交叉，多開繞道工程；受采動影響。(一)煤層上山一、采區(qū)上山位置第二節(jié)采區(qū)上山布置(2)煤層上山適用條件開采薄或中厚煤層的采區(qū)，采區(qū)服務年限短；開采分層數少的厚煤層，煤層頂底板巖石比較穩(wěn)固、煤質中硬以上；煤層群聯(lián)合準備的采區(qū)，下部有維護條件好的薄及中厚煤層。為部分煤層或區(qū)段服務，維護年限短的輔助上山。(一)煤層上山一、采區(qū)上山位置第二節(jié)采區(qū)上山布置(1)巖石上山布置要求巖性要求布置于煤層底板穩(wěn)定的巖層中，避免構造破壞。層間距要求（h）巖石上山應距煤層1020m(二)巖石上山第二節(jié)采區(qū)上山布置一、采區(qū)上山位置巖石上山優(yōu)點：維護費用低；煤損少?？煽缟仙讲桑哟蟛擅孢B續(xù)推進長度；生產系統(tǒng)可靠,通風條件好,易封閉采空區(qū)防自燃有利；不受煤層傾角影響，可定向按坡度取直掘進。能合理處理上山與平巷的平面或立面相交工程，繞道工程量小。巖石上山缺點巖石工程量大。(二)巖石上山(2)巖石上山優(yōu)缺點第二節(jié)采區(qū)上山布置一、采區(qū)上山位置一般與煤層傾角一致；當有變化時，力求使上山保持固定坡度；為滿足運輸要求，巖石上山可穿層布置：當1520時，“運上”調為15，膠帶機；

2030

時，“運上”調為30，煤自溜。二、采區(qū)上山坡度第二節(jié)采區(qū)上山布置1.采區(qū)上山至少兩條。

軌道上山—進風、輔運運輸上山—運煤，回風三、采區(qū)上山數目及巷道布置類型(一)上山數目第二節(jié)采區(qū)上山布置2.增加上山數目的條件A大的聯(lián)合布置采區(qū)；A大，瓦斯涌出量大和水大的采區(qū)（下山采區(qū)）；A大，常出現(xiàn)上、下區(qū)段同采的采區(qū)。增設通風上山?！斑\上”、“軌上”均置于底板巖石中，需探明煤層情況，提前掘進煤層內的采區(qū)上山。采用特采技術(如水砂充填)需設充填管道或泄水的采區(qū)。三、采區(qū)上山數目及巷道布置類型(一)上山數目第二節(jié)采區(qū)上山布置1.雙煤上山(1)布置特點雙上山置于下部薄及中厚穩(wěn)定煤層中；走向間距2025m，兩側煤柱30m。(2)適用條件下部有薄及穩(wěn)定的中厚煤層；單一薄及中厚煤層。(二)上山布置類型三、采區(qū)上山數目及巷道布置類型第二節(jié)采區(qū)上山布置(2)一煤一巖上山1.布置特點軌上沿煤層頂板布置；運上沿底板巖層布置。2.上山錯距運上距煤層1012m；運上、軌上走向距20m。3.適用條件A小、服務年限短的采區(qū)，（t5a）。三、采區(qū)上山數目及巷道布置類型(二)上山布置類型第二節(jié)采區(qū)上山布置(3)雙巖上山1.布置特點:兩條上山置于底板巖石中；運上距煤層1214m；軌上距煤層810m。走向間距：2025m。2.適用條件開采單一厚煤層采區(qū)；煤層群最下一層為厚煤層；CH4小的聯(lián)合布置采區(qū)普遍采用。三、采區(qū)上山數目及巷道布置類型(二)上山布置類型第二節(jié)采區(qū)上山布置(4)

雙巖一煤上山1.布置特點

走向間距：1-3和3-2相距1015m。層位上：1距煤層810m，2距煤層1214m，3—沿煤頂板此種方式：3—先掘，超前勘探，為1和2取直定向；3用于通風行人。2.適用條件開采煤層數目多，厚度大，儲量豐富的采區(qū)。瓦斯、水大的采區(qū)。三、采區(qū)上山數目及巷道布置類型(二)上山布置類型第二節(jié)采區(qū)上山布置(5)三巖上山1.布置特點三巖上山均置于底板巖層中；走向間距：三條巷道相距1015m；層位上：1和3位于同一層位；2低24m。2.適用條件煤層多，儲量豐富，瓦斯大、水大的采區(qū)。三、采區(qū)上山數目及巷道布置類型(二)上山布置類型第二節(jié)采區(qū)上山布置四、采區(qū)上（下）山運輸(一)采區(qū)上下山的任務采區(qū)上（下）山擔負采區(qū)的煤、矸、物料等運輸；通風行人、管線的通道。第二節(jié)采區(qū)上山布置(二)運輸上山運輸上山是為工作面出煤服務的。視上（下）山傾角和產量，選運輸設備。1.上山設備能力:大于同時生產的工作面產量之和。2.

近水平、緩傾和傾斜煤層運輸上山中的運輸設備膠帶輸送機；刮板輸送機；自溜運輸；絞車或無極繩運輸。四、采區(qū)上（下）山運輸第二節(jié)采區(qū)上山布置(1)膠帶輸送機分類：吊掛式輸送機；落地式輸送機。特點運輸可靠，費用低。運距長。最長可達數千米。適用條件上山（向下運煤）6；下山（向上運煤）8

新型膠帶機：適于=28。四、采區(qū)上（下）山運輸(二)運輸上山第二節(jié)采區(qū)上山布置(2)鑄石溜槽鏈式刮板輸送機(3)自溜運輸自溜運輸設備簡單，費用低。自溜運輸采用鐵溜槽、鑄石溜槽時，采區(qū)上山的傾角以30°～35°為宜。采用搪瓷溜槽時，上山傾角可取30°。(4)礦車和無極繩運輸采區(qū)上山用絞車串車或無極繩牽引的礦車運煤，僅適用于工作面產量低、采區(qū)生產能力小、煤層傾角不大的采區(qū)。

四、采區(qū)上（下）山運輸(二)運輸上山第二節(jié)采區(qū)上山布置四、采區(qū)上（下）山運輸(二)軌道上山軌道上山擔負采區(qū)輔助運輸工作。輔助運輸量相對于煤炭運輸來說比較小，例如矸石一般只占出煤量的10%左右。而且貨流不同，運輸設備也有所區(qū)別。矸石要用礦車裝運，某些設備或材料要用平板車運送，而人員需要乘專用的人車上下。目前，采區(qū)輔助運輸一般采用絞車串車運輸方式。第二節(jié)采區(qū)上山布置(一)采區(qū)傾斜長度L的計算公式

L=區(qū)段斜長×區(qū)段數目第三節(jié)采區(qū)參數一、采區(qū)傾斜長度采區(qū)斜長在開拓部署時已定，大致為定值。(二)區(qū)段斜長區(qū)段斜長=工作面長度+煤柱寬度+2條巷道的寬度工作面長度：綜采150～200m；普采120～150m；炮采100～120m一、采區(qū)傾斜長度區(qū)段煤柱寬度：0～20m巷道寬度：3～5m第三節(jié)采區(qū)參數(三)工作面傾斜長度的影響因素地質條件；技術條件（設備）；通風能力等因素。(四)合理區(qū)段數目在保證采區(qū)斜長合理的前提下，劃分區(qū)段。區(qū)段斜長必須調整：n為整數；要充分考慮斷層；使采區(qū)大部分地區(qū)都處于工作面合理長度范圍內。一、采區(qū)傾斜長度第三節(jié)采區(qū)參數二、采區(qū)走向長度(一)采區(qū)走向長度的影響因素地質因素地質構造對采區(qū)走向長度往往起著決定性作用?；夭晒ぷ髅嫱ㄟ^這些地帶，既困難又不安全。技術因素技術上的因素主要考慮區(qū)段巷道的運輸、掘進和供電等問題。區(qū)段平巷鋪設刮板輸送機；單巷掘進時，受掘進通風影響；考慮供電線路的長短。經濟因素在經濟上，采區(qū)走向長度的變化將引起掘進費、維護費和運輸費的變化第三節(jié)采區(qū)參數(二)采區(qū)走向長度的確定近年來由于綜合機械化采煤發(fā)展及單產的提高、采區(qū)生產能力逐漸增加，相應要求增大采區(qū)走向長度，擴大采區(qū)儲量，以保證必要的采區(qū)服務年限，有利于采區(qū)和回采工作面的正常接替，實現(xiàn)礦井穩(wěn)產高產?！睹禾抗I(yè)礦井設計規(guī)范》規(guī)定：緩傾斜煤層走向長壁綜采時，采區(qū)一翼走向長度不宜少于工作面連續(xù)推進一年的長度；普采時，其采區(qū)一翼長度不宜小于600m。二、采區(qū)走向長度第三節(jié)采區(qū)參數(一)采區(qū)生產能力的定義采區(qū)生產能力是指單位時間采區(qū)內同時生產的采煤工作面和掘進工作面產量總和，一般以萬t/a表示。

三、采區(qū)生產能力第三節(jié)采區(qū)參數(二)確定采區(qū)生產能力的依據(1)

采區(qū)生產能力應與煤層賦存及地質條件相適應。采區(qū)內煤層的賦存狀況及地質條件，是確定采區(qū)生產能力的前提。(2)

采區(qū)生產能力應與采區(qū)內合理的同采工作面數目相適應。綜合機械化裝備的采區(qū)，同采的綜采面宜為1個；普通機械化裝備的采區(qū)，開采單一煤層時，同采工作面不宜超過2個；近距離煤層群聯(lián)合開采，適宜時可布置3個普采面。(3)

采區(qū)生產能力應與采區(qū)儲量相適應。采區(qū)儲量是保證提高采區(qū)生產能力的重要條件。

三、采區(qū)生產能力第三節(jié)采區(qū)參數(三)工作面生產能力一個回采工作面產量（萬t/a）：

A0=L·V0·m·γ·C0

L—回采工作面長度，m；

V0—工作面年推進度，m/a；

m—煤層厚度或采高，m；γ—煤的容重，t/m3；

C0—工作面回采率，取0.93～0.97。采煤工作面的年推進度按采煤設備的技術性能和采煤循環(huán)圖表計算。綜采面年推進度可達1080~1200或以上；普采面年推進度不小于700m；爆破采煤工作面年推進度應在450~540m或以上。

三、采區(qū)生產能力第三節(jié)采區(qū)參數三、采區(qū)生產能力(四)采區(qū)生產能力采區(qū)生產能力與采區(qū)內同采工作面的個數有關，一個采區(qū)中同時生產的工作面?zhèn)€數一般為1~2個。采區(qū)生產能力AB（萬t/a）為：式中n—同時生產的回采工作面數；

k1—采區(qū)掘進出煤系數，可取為1.1左右；

k2—工作面之間出煤影響系數。

n=2時可取0.95，n=3時可取0.9。第三節(jié)采區(qū)參數三、采區(qū)生產能力(五)采區(qū)生產能力的驗算確定采區(qū)生產能力時，還必須與運輸、通風等環(huán)節(jié)的能力相適應，因此需要對生產環(huán)節(jié)能力進行驗算。1.運輸設備生產能力驗算

式中—設備生產能力，t/h；

—產量不均衡系數，可取1.2~1.3；

—日工作（出煤）時間，h；

—運輸設備正常工作系數，可取0.7~0.9。第三節(jié)采區(qū)參數三、采區(qū)生產能力(五)采區(qū)生產能力的驗算2.通風能力

式中

—巷道凈斷面，m2；

—巷道內允許的最大風速，m/s；

—日產噸煤的供風量，m3/min·t-1；

—風量備用系數（產量及瓦斯涌出的不均衡性）。第三節(jié)采區(qū)參數三、采區(qū)生產能力(五)采區(qū)生產能力的驗算3.采區(qū)正常接替和穩(wěn)產采區(qū)生產能力應符合采區(qū)正常接替和穩(wěn)產的需要，即式中—采區(qū)可采儲量，t；

—新采區(qū)準備時間，a。

第三節(jié)采區(qū)參數四、采區(qū)采出率采出率是指工業(yè)儲量中，設計或實際采出的那一部分儲量，約占工業(yè)儲量的比例，以百分數表示。采區(qū)采出率為：(一)采出率概念(二)采出率控制指標采區(qū)采出率：厚煤層不低于75%，中厚煤層不低于80%，薄煤層不低于85%；工作面采出率：厚煤層分層工作面不低于93%，中厚煤層不低于95%，薄煤層不低于97%。第三節(jié)采區(qū)參數(三)采區(qū)的煤炭損失主要構成工作面落煤損失，約占3～7%；采區(qū)區(qū)段煤柱、上下山煤柱、采區(qū)之間的隔離煤柱等各項煤柱損失，根據煤柱尺寸不同分別加以計算。(四)提高采區(qū)采出率的措施首先是合理確定煤柱尺寸，或采取措施取消區(qū)段煤柱或上下山煤柱；其次是在必須留設煤柱時，盡量提高煤柱的回收率；再