采區(qū)設計-方案設計

1模塊一采區(qū)巷道方案設計總目錄下頁上頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第1頁。2一、采區(qū)設計的內容（一）采區(qū)設計說明書（1）采區(qū)位置、境界、開采范圍及與鄰近采區(qū)的關系；可采煤層埋藏的最大垂深，有無小煤窯和采空區(qū)積水；與鄰近采區(qū)有無壓茬關系（2）采區(qū)所采煤層的走向、傾斜、傾角及其變化規(guī)律、煤層厚度、層數(shù)、層間距離、夾矸層厚度及其分布，頂?shù)装宓膸r石性質及其厚度等賦存情況及煤質。瓦斯涌出情況及其變化規(guī)律，瓦斯涌出量及確定依據(jù)；煤塵爆炸性，煤層自然發(fā)火性及其發(fā)火期；地溫情況等。水文地質：井上、下水文地質條件；含水層、隔水層特征及發(fā)育情況變化規(guī)律；礦井突水情況、靜止水位和含水層水位變化；斷層導水性；現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域正常及最大涌水量，鄰近采區(qū)周圍小煤窯涌水和積水情況等。煤層及其頂?shù)装宓奈锢?、力學性質等。下頁上頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第2頁。3（3）確定采區(qū)生產(chǎn)能力，計算采區(qū)儲量（工業(yè)儲量、可采儲量）和高級儲量所占的比例，計算采區(qū)服務年限并確定同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目。（4）確定采區(qū)準備方式。區(qū)段和工作面劃分、開采順序，采掘工作面安排及其生產(chǎn)系統(tǒng)（包括運煤、運料、通風、供電、排水、壓氣、充填和灌漿等）的確定。當有幾個不同的采區(qū)巷道準備方案可供選擇時，應該進行技術經(jīng)濟分析比較，擇優(yōu)選用。（5）選擇采煤方法和采掘工作面的機械裝備。（6）進行采區(qū)所需機電設備的選型計算，確定所需設備型號及數(shù)量，采區(qū)信號、通訊與照明等。（7）灑水、掘進供水、壓氣和灌漿等管道的選擇及其布置。下頁上頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第3頁。4（8）采區(qū)風量的計算與分配。（9）安全技術及組織措施：對預防水、火、瓦斯、煤塵、穿過較大斷層等地質復雜地區(qū)提出原則意見，指導編制采煤與掘進工作面作業(yè)規(guī)程編制，并在施工中加以貫徹落實。（10）計算采區(qū)巷道掘進工程量。（11）編制采區(qū)設計的主要技術經(jīng)濟指標：采區(qū)走向長度和傾斜長度、區(qū)段數(shù)目、可采煤層數(shù)目及煤層總厚度、煤層傾角、煤的容重、采煤方法、主采煤層頂板管理方法、采區(qū)工業(yè)儲量和可采儲量、機械化程度、采區(qū)生產(chǎn)能力、采區(qū)服務年限、采區(qū)采出率和掘進率、巷道總工程量、投產(chǎn)前的工程量。下頁上頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第4頁。5（二）采區(qū)設計圖紙

設計圖紙一般包括：地質柱狀圖、采區(qū)井上下對照圖、煤層底板等高線圖、儲量計算圖及剖面圖等。其均應進行復制，作為采區(qū)設計的一部分。此外，還須有：（1）采區(qū)巷道布置平面及剖面圖（比例：1∶1000或1：2000）；（2）采區(qū)采掘機械配備平面圖（比例：1∶1000或1∶2000）；（3）采煤工作面布置圖（比例：1∶50或1∶200）；（4）采區(qū)通風系統(tǒng)（最大、最小負壓）示意圖；（5）瓦斯抽放系統(tǒng)圖（低瓦斯礦井不要）；（6）采區(qū)管線布置圖（包括防塵、灑水、灌漿管路布置等）；下頁上頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第5頁。6（7）采區(qū)軌道運輸系統(tǒng)圖（比例：1∶1000或1∶2000）；（8）采區(qū)供電系統(tǒng)圖（比例：1∶1000或1∶2000）；（9）避災路線圖；（10）采區(qū)車場圖（比例：1∶200或1∶500）；（11）采區(qū)巷道斷面圖（比例：1∶50或1∶20）；（12）采區(qū)巷道交岔點圖（比例：1∶50或1∶100）；（13）采區(qū)硐室布置圖（比例：1∶200）。前9張圖屬方案設計附圖，后4張圖是施工圖。具體設計時應根據(jù)情況適當增刪下頁上頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第6頁。7二、采區(qū)設計的依據(jù)、程序和步驟

（一）采區(qū)設計的依據(jù)1.已批準的采區(qū)地質報告2.批準的采區(qū)設計任務書3.國家有關煤炭工業(yè)技術政策、規(guī)程和規(guī)范等（二）采區(qū)設計的程序

采區(qū)設計通常分為兩個階段進行，即確定采區(qū)主要技術特征的采區(qū)方案設計和根據(jù)批準的方案設計而進行的采區(qū)單位工程施工圖設計。

下頁上頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第7頁。8（三）采區(qū)設計的步驟（1）認真學習有關煤礦生產(chǎn)、建設的政策法規(guī)，收集有關地質和開采技術資料，掌握上級管理部門對采區(qū)設計的具體規(guī)定。（2）明確設計任務，掌握設計依據(jù)。（3）深入現(xiàn)場，調查研究。（4）研究方案，編制設計。（5）審批方案設計。（6）進行施工圖設計。下頁上頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第8頁。9三、采區(qū)設計方法（一）方案比較法（二）其他設計方法

1.統(tǒng)計分析法

2.標準定額法

3.數(shù)學分析法

4.經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃法下頁上頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第9頁。10模塊Ⅱ采區(qū)巷道方案設計

課題五采區(qū)準備方式和參數(shù)確定

課題六緩、傾斜煤層采區(qū)巷道方案設計

課題七盤、帶區(qū)巷道布置設計

下頁上頁總模塊采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第10頁。11課題五采區(qū)準備方式和參數(shù)確定

任務一采煤方法選擇任務二采區(qū)準備方式的選擇任務三采區(qū)參數(shù)的確定下頁上頁模塊首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第11頁。12任務一采煤方法選擇知識點能力點1、采煤方法的基本概念和分類2、采煤方法的選擇原則、影響因素3、采煤方法的發(fā)展方向

能根據(jù)具體的煤層地質條件初步確定采煤方法

下頁上頁課題首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第12頁。13

一、采煤方法基本概念二、采煤方法分類三、采煤方法選擇四、采煤方法發(fā)展方向下頁上頁任務首頁相關知識采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第13頁。14一、基本概念1、采場：是指在采區(qū)內，用來直接大量開采煤炭資源的場所。2、采煤工作面：是指在采場內進行采煤的煤層暴露面，又稱煤壁。在實際工作中，采煤工作面就是指采煤作業(yè)場地，與采場是同義語。3、采煤工作：是指在采場內，為了開采煤炭資源所進行的一系列工作。4、采煤工藝：是指在一定時間內，按照一定的順序完成采煤工作各項工序的過程。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第14頁。155、采煤系統(tǒng)：是指采區(qū)內的巷道系統(tǒng)以及為了正常生產(chǎn)而建立的采區(qū)內用于運輸、通風、等目的的生產(chǎn)系統(tǒng)。6、采煤方法：是指采煤系統(tǒng)與采煤工藝的綜合及其在時間、空間上的相互配合。不同采煤工藝與采區(qū)內相關巷道布置的組合，構成了不同的采煤方法。

下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第15頁。16二、采煤方法的分類采煤方法早采水采壁式體系柱式體系柱式體系單一長壁放頂煤整層開采斜切分層水平分段放頂煤傾斜分層掩護支架分層開采整層開采整層開采房式房柱式傾斜短壁式走向短壁式走向長壁傾斜長壁走向長壁傾斜長壁下行垮落上行充填垮落刀柱水平分層下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第16頁。17（一）壁式體系采煤法在采煤工作面的兩端各至少布置一條巷道，構成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。采煤工作面長度較長，一般在80—250m。采煤工作面可分別采用把爆破、滾筒式采煤機或刨煤機破煤和裝煤，用與工作面煤壁平行鋪設的可彎曲刮板輸送機運煤，用自移式液壓支架或單體液壓支柱與鉸接頂梁組成的單體支架支護工作面空間，用全部跨落法或充填法處理采空區(qū)。隨著采煤工作面前進，頂板暴露面積增大，礦山壓力顯現(xiàn)較為強烈。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第17頁。181、按煤層傾角分①近水平煤層采煤法②緩傾斜煤層采煤法③傾斜煤層采煤法④急傾斜煤層采煤法根據(jù)開采技術特點，煤層按傾角分為：

近水平煤層<8°～100

緩傾斜煤層8°（100）

~25°

傾斜煤層25°~45°

急傾斜煤層>45°下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第18頁。19

2、按煤層厚度分

①薄及中厚煤層采煤法②厚煤層采煤法：整層開采（放頂煤）分層開采（傾斜、水平、斜切分層）

根據(jù)開采技術特點，煤層按厚度分為：

薄煤層最小可采厚度<1.3m

中厚煤層1.3m~3.5m

厚煤層>3.5m下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第19頁。20

3、按采煤工藝方式分

①爆破采煤法②普通機械化采煤法③綜合機械化采煤法

4、按采空區(qū)處理方法分

①垮落采煤法②刀柱（煤柱支撐）法③充填采煤法

5、按采煤工作面推進方向分

①走向長壁采煤法②傾斜長壁采煤法（俯斜，仰斜）下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第20頁。21單一長壁垮落采煤法

(

a)走向長壁，

(

b)傾斜長壁（仰斜），

(

c)

傾斜長壁（俯斜）下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第21頁。22刀柱（煤柱支撐）法下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第22頁。23（b）（c）（a）傾斜分層采煤方法（c）放頂煤采煤方法（b）水平、斜切分層采煤法下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第23頁。24（二）柱式體系采煤法

①

房式采煤法

②房柱式采煤法特點：煤房比較窄5

7m采掘合一煤柱支撐頂板

下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第24頁。25三、采煤方法的選擇（一）選擇采煤方法的原則

根據(jù)煤層賦存條件、礦井開采技術水平等因素，選用技術選進、經(jīng)濟合理、安全生產(chǎn)條件好、資源回收率高的采煤方法。選擇采煤方法必需滿足安全、經(jīng)濟、煤炭采出率高的基本原則，努力實現(xiàn)高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)。選擇采煤方法應當遵循的三個基本原則，是密切聯(lián)系又相互制約的，在選擇時應當綜合考慮。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第25頁。26（二）影響采煤方法選擇的因素

1、地質因素

1）煤層傾角：2）煤層厚度：

3）煤層特征及頂?shù)装宸€(wěn)定性：

4）煤層地質構造：5）煤層含水性：

6）煤層瓦斯含量：7）煤層自然發(fā)火傾向：

2、技術發(fā)展及裝備水平

3、礦井管理水平

4、礦井經(jīng)濟效益下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第26頁。27四、采煤方法發(fā)展方向1、改進采煤工藝，因地制宜地發(fā)展先進的機械化采煤技術2、擴大走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法的應用范圍3、緩、傾斜厚煤層推行傾斜分層下行跨落法和放頂煤采法4、大力推廣無煤柱護巷技術5、急斜煤層開采要進一步探索采煤機械化的發(fā)展途徑6、柱式體系采煤法應用范圍將不斷擴大7.、采煤方法是一個發(fā)展著的系統(tǒng)工程下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第27頁。28任務二采區(qū)準備方式的選擇

知識點能力點1、采（盤、帶）區(qū)準備方式的分類2、準備方式選擇的原則3、采（盤、帶）區(qū)準備方式的發(fā)展方向能根據(jù)采區(qū)煤層地質條件和工藝方式，合理地確定準備方式下頁上頁課題首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第28頁。29相關知識一、采區(qū)準備方式的分類

二、選擇采區(qū)準備方式應遵循的原則

三、準備方式的發(fā)展方向

下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第29頁。30一、準備方式的分類

采區(qū)（或盤區(qū)）的準備巷道布置方式稱為采區(qū)（或盤區(qū)）準備方式。采（盤）區(qū)準備方式的種類很多，按照采區(qū)（或盤區(qū)）開采方式、上（下）山位置和煤層間的聯(lián)系方式，對采區(qū)（或盤區(qū)）準備方式作如下分類。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第30頁。31（一）按開采方式分為上（下）山采（盤）區(qū)準備

在煤層傾角小于160的情況下，可利用水平大巷分別開采上山采區(qū)和下山采區(qū)。上山采區(qū)是指位于開采水平標高以上的采區(qū)。下山采區(qū)是指位于開采水平標高以下的采區(qū)，。在煤層傾角大于160時，下山采區(qū)在采煤、掘進、運輸、通風、排水等方面就有一定的困難。因此，一個開采水平往往只開采上山采區(qū)。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第31頁。32（二）按上、下山的布置位置分單、雙翼和跨多上、下山采區(qū)1、雙翼采區(qū)特點：采區(qū)上（下）山布置在采區(qū)走向的中央，采區(qū)上（下）山的兩翼分別布置采煤工作面進行開采。與單翼采區(qū)相比較，雙翼采區(qū)相對減少了采區(qū)上（下）山、車場、硐室等巷道的掘進工程量，減少了采區(qū)運輸?shù)仍O備數(shù)量，采區(qū)生產(chǎn)能力大，生產(chǎn)比較集中。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第32頁。332、單翼采區(qū)特點：將采區(qū)上（下）山布置在采區(qū)一側的邊界，形成單翼開采。上（下）山布置在采區(qū)靠近井田邊界一側的，為前上（下）山單翼采區(qū)；上（下）山布置在采區(qū)靠近井筒一側的，為后上（下）山單翼采區(qū)。前上（下）山開采時，煤炭運輸有折返現(xiàn)象，增加了運輸工作量，但采區(qū)商（下）山是在未采動的煤體中，上（下）山維護條件好。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第33頁。343、跨多上（下）山采區(qū)特點：沿煤層走向每隔一段距離（一臺帶式輸送機長度），在煤層底板巖層中布置一組上（下）山，采煤工作面跨幾組上（下）山連續(xù)推進，相當于由多個單翼采區(qū)組成的大采區(qū)的準備方式，減少了工作面搬遷次數(shù)。一般應用于地質構造簡單的綜采或綜放工藝條件。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第34頁。35三、按煤層群開采時的聯(lián)系方式，分為單層和聯(lián)合準備準備方式帶區(qū)式下山采區(qū)上山采區(qū)上山盤區(qū)下山盤區(qū)石門盤區(qū)下山帶區(qū)上山帶區(qū)跨多石門盤區(qū)單翼盤區(qū)雙翼采區(qū)單翼采區(qū)跨多上（下）山采區(qū)雙翼盤區(qū)多分帶帶區(qū)相鄰分帶帶區(qū)聯(lián)合布置準備單層布置準備盤區(qū)式采區(qū)式下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第35頁。36二、選擇準備方式應遵循的原則（1）有利于合理集中生產(chǎn)，保證采（盤）區(qū)有合理的生產(chǎn)能力和增產(chǎn)潛力；（2）安全生產(chǎn)條件好，符合《煤礦安全規(guī)程》的有關規(guī)定；（3）保證有完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于充分發(fā)揮機電設備的效能，為采用新技術、發(fā)展綜合機械化和自動化創(chuàng)造條件（4）力求技術先進、經(jīng)濟合理，盡量簡化巷道系統(tǒng)，減少巷道掘進和維護工作量，減少設備占用率和生產(chǎn)成本費用，便于采（盤）區(qū)和工作面的正常接替；（5）煤炭損失少，有利于提高資源采出率。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第36頁。37三、準備方式的發(fā)展方向

1.準備方式多樣化2.采區(qū)大型化3.單層化和全煤巷化下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第37頁。38知識鏈接采煤工作面礦山壓力基本規(guī)律

下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第38頁。39（一）礦山壓力的概念

由于井下采掘工作破壞了巖體中原巖應力平衡狀態(tài)，引起應力重新分布，我們把存在于采掘空間周圍巖體內和作用在支護物上的力稱為礦山壓力。（二）礦山壓力的來源

采動前，原始巖體中已經(jīng)存在的應力是礦山壓力產(chǎn)生的根源。井下深部原巖處于復雜的受力狀態(tài)。承受著上覆巖層重量引起的自重應力，地質構造引起的構造應力，遇水膨脹和溫度變化引起的應力等。一、礦山壓力基本概念下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第39頁。401、自重應力

第一種假說：把巖石視為均質各向同性的彈性體

σ1=γH

σ2=σ3=λσ1

λ＝μ/(1-μ)?max＝(σ1-σ2)/2式中

μ—單元體巖層的泊松比；

λ—側壓系數(shù)。

第二種假說：隨著開采深度的增加或由于巖性等方面原因，使得μ=0.5時，即

σ1=σ2=σ3=λH

形成所謂的靜水壓力狀態(tài)，即巖體深部的原巖垂直應力與其上覆巖層重量成正比，側向應力大致與垂直應力相等。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第40頁。412、構造應力

構造應力具有以下特點：（1）一般情況下地殼運動以水平運動為主，因此構造應力以水平應力為主；而且以水平壓應力為主。（2）在構造應力場中，主應力的大小和方向可能有很大的變化；兩個方向的水平應力值（σ2=σ3）通常不相等。（3）測定表明，水平應力大于垂直應力，即

σHmax

＞

σHmin

＞σV

（4）構造應力在堅硬巖層中出現(xiàn)一般比較普遍。軟巖強度低，易變形，其中儲存的變形能隨之釋放；硬巖則相反。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第41頁。42（三）礦山壓力顯現(xiàn)

1、礦山壓力顯現(xiàn)

在礦山壓力作用下，圍巖和支架所表現(xiàn)出來的力學宏觀現(xiàn)象，稱為礦山壓力顯現(xiàn)。

礦壓顯現(xiàn)的形式主要有：工作面頂板下沉、支架變與形折損、頂板破碎或大面積冒落、煤壁片幫、支柱插入底板、底板鼓起膨脹等。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第42頁。432、礦山壓力控制

把所有人為的調節(jié)、改變和利用礦山壓力的各種技術措施。（礦山壓力的顯現(xiàn)會給井下采掘工作造成不同程度的危害，為了維護采掘空間，就必須采取各種技術和措施加以控制。其中包括對采掘空間的支護、對軟弱巖體的加固、強制放頂?shù)?，也包括合理利用礦山壓力為采煤工作服務。）下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第43頁。44二、采煤工作面圍巖移動特征

采煤工作面上方的巖層稱頂板，下方的巖層稱底板。根據(jù)頂板巖層和煤層的相對位置、及其垮落的難易程度，把采煤工作面頂板分為偽頂、直接頂和基本頂。

1—基本頂2—直接頂3—偽頂4—煤層5—底板巖層下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第44頁。45煤層頂?shù)装鍘r層1、基本頂；2、直接頂；3、偽頂；4、煤層；5、底板巖層下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第45頁。46（一）直接頂?shù)某醮慰缏?/p>

采煤工作面自開切眼推進一段距離后，直接頂懸露達到一定跨度，就要對采空區(qū)頂板進行初次放頂，使直接頂跨落下來，這一過程稱作直接頂?shù)某醮慰缏?。直接頂初次跨落的跨距稱為初次跨落步距。開切眼直接頂初次跨落步距下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第46頁。47

初次跨落步距的大小取決于直接頂巖層的強度、分層厚度和直接頂內節(jié)理裂隙的發(fā)育程度等，一般為6～12m。由于巖層破碎后體積將產(chǎn)生碎脹，直接頂跨落后堆積高度要大于原來的厚度。開切眼直接頂初次跨落步距下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第47頁。48

若跨落巖層原來的體積為V，破碎后的體積位V`

，則兩者之比值稱為碎脹系數(shù)，以KP表示，即

KP=V`/V

巖石隨脹后，在其上部巖層壓力作用下，逐漸壓實，使碎脹系數(shù)變小，巖塊壓實后的體積與破碎前原始體積之比稱為殘余碎脹系數(shù)以KP`表示。開切眼直接頂初次跨落步距下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第48頁。49

若直接頂巖層的總厚度為∑h，則它冒落后堆積的高度為Kp∑h。它與基本頂之間可能留下的空隙△：

△=∑h+m－Kp∑h=m－∑h(Kp

－1)

當m=∑h(Kp

－1)時，則△=0，即冒落得直接頂充滿采空區(qū)。若不計基本頂下沉，形成充滿采空區(qū)所需直接頂?shù)暮穸葹椋骸苃=m/(Kp

－1)

減小直接頂跨落后巖堆與基本頂之間的空隙△，有利于控制基本頂?shù)幕顒?。開切眼直接頂初次跨落步距下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第49頁。50（二）基本頂?shù)某醮慰缏?/p>

1、基本頂初次跨落前的巖層結構

若△＞0時，隨直接頂初次跨落，采煤工作面不斷推進，基本頂在一定范圍內呈懸露狀態(tài)，此時可將基本頂視為一邊由采煤工作面煤壁支撐，另外三邊由煤柱支撐的一個“板”的結構。但是由于基本頂在采煤工作面方向上的長度遠大于沿工作面推進方向的跨距，因此、可將基本頂視為一端由采煤工作面煤壁支撐，另一端由煤柱支撐的兩端固定的梁的結構。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第50頁。51基本頂初次來壓步距

2、基本頂?shù)某醮慰缏渑c初次來壓（1）基本頂初次跨落

隨著采煤工作面繼續(xù)推進，直接頂不斷跨落，基本頂懸露跨度逐漸增大并產(chǎn)生彎曲，當達到極限跨度時，基本頂將出現(xiàn)斷裂，進而發(fā)生跨落?；卷?shù)牡谝淮慰缏浞Q為基本頂初次跨落。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第51頁。52

（2）基本頂初次來壓

基本頂由開始破壞直至跨落一般要持續(xù)一定時間，上方有時在基本頂跨落前的二三天，即出現(xiàn)頂板斷裂的聲響等來壓預兆。在跨落前的12h采空區(qū)上方可能有隆隆巨響，通常煤壁片幫嚴重，頂板產(chǎn)生裂縫或掉渣，頂板下沉量和下沉速度明顯增加，支架載荷迅速增高，這種現(xiàn)象稱為基本頂?shù)某醮蝸韷??；卷敵醮蝸韷簳r，其最大懸露跨度L初稱為基本頂初次跨落步距。其值得大小取決于基本頂?shù)膹姸?、厚度、巖性等因素。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第52頁。53（三）基本頂?shù)闹芷趤韷?、基本頂周期來壓前狀態(tài)

基本頂初次跨落后，隨著采煤工作面繼續(xù)推進，工作面上方的基本頂巖層由兩端固定梁狀態(tài)轉變?yōu)閼冶哿籂顟B(tài)。此時上覆巖層的重量將由基本頂?shù)膽冶壑苯觽鬟f給煤壁，部分上覆巖層及已跨斷的基本頂重量，將直接作用在已跨落得矸石上，采煤工作面空間處于基本頂懸臂的保護之下。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第53頁。542、基本頂周期來壓及礦壓顯現(xiàn)特征（1）基本頂周期來壓

當采煤工作面繼續(xù)推進，基本頂懸臂跨度達到極限跨度時，基本頂在其自重及上覆巖層載荷的作用下，將沿工作面煤壁甚至煤壁之內發(fā)生折斷和跨落。隨著采煤工作面的推進，基本頂這種“穩(wěn)定—失穩(wěn)—再穩(wěn)定”現(xiàn)象，將周而復始的出現(xiàn)，使采煤工作面礦山壓力周期性明顯增大。這種基本頂?shù)闹芷谛云茢嗍Х€(wěn)對工作面產(chǎn)生的周期性的來壓顯現(xiàn)，稱為基本頂?shù)闹芷趤韷骸Ｏ马撋享撊蝿帐醉摬蓞^(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第54頁。55（2）礦壓顯現(xiàn)特征

基本頂周期來壓的主要表現(xiàn)形式：頂板下沉速度急劇增大，頂板下沉量變大，支柱所受載荷普遍增加，有時還可能引起煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺階下沉等現(xiàn)象?；卷攦纱沃芷趤韷旱拈g隔時間稱為來壓周期。在來壓周期內采煤工作面推進的距離稱為周期來壓步距，用L周表示。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第55頁。56下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第56頁。57（四）工作面上覆巖層移動規(guī)律

在長壁開采全部跨落法管理頂板的采煤工作面，隨著工作面不斷推進，上覆巖層發(fā)生位移或破壞，巖層移動概貌如下圖。根據(jù)巖層移動特征，可將煤層的上覆巖層分為冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第57頁。581、冒落帶

當采煤工作面移架或回柱放頂后，冒落帶巖層自下而上依次跨落。一般在冒落帶下部因巖塊跨落時自由度比較大，排列極不整齊；而上部巖塊由于自由度比較小，塊度較大，排列較規(guī)則。多數(shù)情況下，冒落帶是由直接頂跨落后形成的。冒落帶的高度∑h，可由公式∑h=hm/(Kp-1)來估算，當Kp=1.5時，則∑h=2hm，即冒落帶高度為采高的2倍。一般認為開采后冒落帶的高度為采高的2～4倍。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第58頁。592、裂隙帶

裂隙帶位于冒落帶之上，隨冒落帶巖石的跨落和逐漸壓實，裂隙帶巖層出現(xiàn)彎曲下沉，離層和斷裂為排列整齊的巖塊。裂隙帶的范圍，隨冒落帶上覆巖層的性質、開采高度變化而變化。3、彎曲下沉帶

裂隙帶上方直至地表的巖層為彎曲下沉帶，這部分巖層不產(chǎn)生裂縫或僅產(chǎn)生極微小的裂縫，并在采空區(qū)上方的地表形成一個比開采范圍大的沉降區(qū)。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第59頁。60三、采煤工作面四周支承壓力顯現(xiàn)規(guī)律（一）采煤工作面四周支承壓力顯現(xiàn)規(guī)律

采煤工作面四周支承壓力是指采煤工作面前后方、兩側煤柱或采空區(qū)大于原巖應力的礦山壓力。支承壓力的顯現(xiàn)特征可用支承壓力分布范圍、峰值的位置及應力集中系數(shù)表示。支承壓力分布范圍是指沿指定截面（通常是指沿垂直或平行于煤壁的截面）支承壓力連續(xù)分布的長度；支承壓力峰值的位置是指支承壓力的最大值所在的位置范圍；應力集中系數(shù)是指支承壓力峰值與原巖應力的比值大小。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第60頁。611、采煤工作面前后方支承壓力分布

由于煤壁處為自由面，抗壓強度小，煤壁附近煤層產(chǎn)生壓縮變形，支承壓力峰值KγH隨工作面推進向煤壁深處轉移。側向應力從煤壁自由面向煤壁深處逐漸增加，煤體由單向受力狀態(tài)逐步過渡到三向受力狀態(tài)，其抗壓強度逐漸增加。當工作面不推進時，垂直應力的峰值KγH便較穩(wěn)定地處于煤壁深處，側向應力也將增至KγH后逐漸穩(wěn)定。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第61頁。62采煤工作面前后方支承壓力分布

由于煤壁處為自由面，抗壓強度小，煤壁附近煤層產(chǎn)生壓縮變形，支承壓力峰值KγH隨工作面推進向煤壁深處轉移。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第62頁。63

采煤工作面前后方支承壓力分布特點（1）采煤工作面前方煤壁一端支承著工作面上方裂隙帶及其上覆巖層的大部分重量，即工作面前方支承壓力遠比工作面后方大。（2）由于采煤工作面的推進，煤壁和采空區(qū)冒落帶是向前移動的，因此工作面前后方支承壓力是移動支承壓力。（3）由于裂縫帶形成了以煤壁和采空區(qū)冒落帶為前后支承點的半拱式平衡，所以采煤工作面處于應力降低區(qū)。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第63頁。642、采煤工作面兩側支承壓力分布

采煤工作面兩側的支承壓力是指工作面兩側煤柱或煤體上的支承壓力。對采煤工作面兩側支承壓力分布規(guī)律的掌握，為采煤工作面區(qū)段平巷護巷煤柱尺寸的確定、沿空留巷和沿空送巷位置及時間的選擇具有指導意義。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第64頁。65

隨著采煤工作面推進，除工作面前后方產(chǎn)生支承壓力外，工作面兩側的煤柱或煤體也將出現(xiàn)支承壓力區(qū)。在采動影響范圍內，工作面兩側支承壓力的顯現(xiàn)比較明顯。在工作面前方采動影響范圍之外和采空區(qū)頂板巖層冒落帶穩(wěn)定之后趨于固定值，因此也稱為“固定支承壓力”。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第65頁。66采煤工作面兩側支承壓力研究結論（1）采煤工作面兩側的支承壓力劇烈影響區(qū)并不在煤體邊緣，而是位于煤體邊緣有一定距離的地帶。長期以來采用8～25m煤柱護巷，使巷道恰好處于支承壓力的高峰區(qū)內，這是使用煤柱護巷仍難以維護的根本原因。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第66頁。67（2）采煤工作面兩側煤體邊緣處于應力降低區(qū)，支承壓力低于原巖應力。而且工作面推過一定時間后仍能長期保持穩(wěn)定，如果把巷道布置在這個應力降低區(qū)內，可以使巷道容易維護，這是目前廣泛推廣無煤柱護巷的理論依據(jù)。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第67頁。68（3）采煤工作面兩側支承壓力從形成到向煤體深部轉移要經(jīng)過一段時間過程，所以要使沿空掘巷保持穩(wěn)定，必須從時間上避開未穩(wěn)定的支承壓力作用期，應使沿空掘巷相對于上區(qū)段采煤工作面由一個合理的滯時間。（一般在3個月到1年）下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第68頁。69（二）支承壓力在底板中的傳遞

采煤工作面采動后，在工作面四周形成的支承壓力將向煤層底板進行傳遞，尤其采煤工作面兩側支承壓力的傳遞，對下部煤層開采巷道布置產(chǎn)生重要影響。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第69頁。70

若煤柱上方為均布載荷，底板為處于彈性變形階段的均質巖層，可將承受壓力的煤柱視為壓模，把支承傳遞給底板。在垂直方向與煤柱不同距離的水平截面上的壓應力，將按下圖分布。從圖中可知：底板內各點的應力大小與施力點的距離成反比，隨底板巖層與煤之間的垂直距離增加迅速降低，應力以中心為最大。向煤柱外側呈一定角度擴展，在邊緣處迅速減小。底板巖層煤柱下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第70頁。71

如果把底板中垂直應力相同的各點連成曲線，即構成“等壓線”，如圖所示。曲線4、5以內的底板巖層為增壓區(qū)，距煤柱越近，壓力越大；曲線4、5以外的底板巖層為不受煤柱上方支承壓力影響區(qū)域；曲線6以內是低于原巖應力的降壓區(qū)。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第71頁。72

底板巖層內壓應力的大小與煤柱上方的支承壓力成正比，即與煤層的厚度、傾角、埋藏深度、頂板巖性、煤層的采動情況和煤柱的寬度密切相關。若煤柱兩側都以采動，形成支承壓力疊加，則在煤柱上引起的支承壓力要大于單側采動時，其在底板中傳遞的深度和應力大小也將比單側采動時大。隨煤柱尺寸寬度減小，支承壓力在底板中的傳遞深度和應力都應顯著增大。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第72頁。73

底板巖性對上部煤柱支承壓力在底板中的傳遞范圍有很大影響。堅硬的底板巖層可使傳遞的應力迅速分散而減弱，但應力向煤柱外側的擴展角增大，影響廣度范圍增加。相反，松軟巖層的底板，支承壓力傳遞的深度比在堅硬底板巖層內要大，相對比較集中，影響廣度范圍要小。在實際工作中，為了使底板中布置的巷道避開應力增高區(qū)，通常采用同時控制兩個因素的方法。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第73頁。74（1）巷道與煤層底板的垂直距離不小于一定數(shù)值h。

h值可由4～6m變化至40m。顯然，h值越大，巷道上方煤柱的影響就越小。一般情況下，巷道距煤層底板的合理垂距h與圍巖性質的關系見表。巷道類型巖石種類和特性合理垂距/m圍巖穩(wěn)定的巷道砂巖、石灰?guī)r、其他堅硬巖石6圍巖中等穩(wěn)定的巷道粉砂巖、砂頁巖、中硬鋁土頁巖等10圍巖較松軟的巷道塑性較大的泥質頁巖、頁巖、煤質頁巖等15～20下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第74頁。75（2）巷道布置在煤柱向底板傳遞力的影響角以外

若將巷道布置在煤柱影響角以內，即使巷道位于較穩(wěn)定的巖層內，也要受到應力升高的影響。為此，應將巷道布置在煤柱影響角以外，如圖示。巷道離煤柱邊界的水平距離S為

S≥h·sinφ/sin(α+θ)式中：α——煤層傾角；θ——φ的余角，θ=90-φ。

φ角一般在250～550之間通常支承壓力越大和煤柱尺寸越小，φ角

越大。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第75頁。76四、采煤工作面頂板分類

由于煤層地質條件的多樣性，必須將采煤工作面頂板按其組成、強度和有關開采技術條件進行分類。科學的分類可為頂板控制、支架選型、合理確定支護參數(shù)以及采空區(qū)處理方法提供依據(jù)。目前采用的采煤工作面頂板分類方案，是原煤炭工業(yè)部于1981年頒發(fā)的“緩傾斜煤層工作面頂板分類（試行方案）”。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第76頁。77（一）直接頂分類

方案采用反映頂板穩(wěn)定性的巖石單向抗壓強度Rc,節(jié)理裂隙間距I和分層厚度h綜合而成的強度指數(shù)D作為分類指標，并以直接頂初始跨落步距L作為參考指標進行檢驗，將直接頂分為四類。強度指數(shù)D=10RcC1C2式中：Rc—巖石單向抗壓強度，MPa；

C1—節(jié)理裂隙影響系數(shù)；

C2—分層厚度影響系數(shù)。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第77頁。78

類別指標ⅠⅡⅢⅣ不穩(wěn)定頂板中等穩(wěn)定頂板穩(wěn)定頂板堅硬頂板主要指標強度指數(shù)D3031～7071～120＞120無直接頂。巖層厚度在2～5m以上，σ＞60～80MPa，I和h大于1cm的整體巖層，即基本頂。參考指標直接頂初次跨落步距L/m89～1819～25＞25裂隙間距I/m0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2C10.30.320.340.370.390.410.430.460.480.500.520.55分層厚度h/m0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2C20.240.250.270.290.30.320.330.350.360.380.390.42部頒直接頂分類試行方案裂隙間距I的影響系數(shù)C1值分層厚度h的影響系數(shù)C2值下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第78頁。79（二）基本頂分級

基本頂來壓強度主要決定于直接頂厚度∑h與采高m的比值N及基本頂初次來壓步距L。根據(jù)N和L兩個指標，將基本頂分為四級。分級ⅠⅡⅢⅣ基本頂來壓顯現(xiàn)不明顯明顯強烈非常強烈指標N＞3～50.3＜N≤3～5L=25～500.3＜N≤3～5，L＞50N≤0.3，L=25～50N≤0.3，L＞50下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第79頁。80（1）N＞3～5，這種基本頂跨落或錯動對工作面支架受力無多大影響，稱無周期來壓或周期來壓步明顯的基本頂。（典型柱狀為下圖a）（2）0.3＜N≤3～5且L=25～50m，這時基本頂?shù)目缏鋵ぷ髅嬷Ъ芩茌d荷有較嚴重的影響。（典型柱狀為下圖b）（3）0.3＜N≤3～5且L＞50m或N≤0.3、L=25～50m，這時基本頂?shù)膽衣杜c跨落都將對工作面支架有嚴重影響，稱周期來壓嚴重的基本頂。（典型柱狀為圖c）（4）N≤0.3、L＞50m，由于基本頂特別堅硬，因而常能在采空區(qū)懸露上萬平方米而不跨落。當其跨落時，則在工作面形成劇烈的礦山壓力顯現(xiàn)，從而要求采取特殊措施加以控制。（典型柱狀為下圖d）下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第80頁。81

另外如圖e所示的柱狀，則常?？赡艹霈F(xiàn)下位的石灰?guī)r層發(fā)生跨落，而上位則呈現(xiàn)緩慢下沉現(xiàn)象或全部呈現(xiàn)緩慢下沉現(xiàn)象，從而出現(xiàn)各種不同的礦山壓力顯現(xiàn)。因此，其分級將根據(jù)具體情況而定。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第81頁。82任務三采區(qū)參數(shù)的確定

知識點知識點1、影響各采區(qū)確定的因素和各采區(qū)參數(shù)的經(jīng)驗值2、采區(qū)采出率和生產(chǎn)能力的計算方法

能根據(jù)采區(qū)地質條件和選定的采煤方法、準備方式，合理確定采區(qū)參數(shù)下頁上頁課題首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第82頁。83相關知識一、采區(qū)尺寸

二、采煤工作面長度三、采區(qū)煤柱尺寸四、采區(qū)采出率五、采區(qū)生產(chǎn)能力下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第83頁。84一、采區(qū)尺寸（一）影響采區(qū)尺寸的因素

確定合理的采區(qū)長度，應考慮采區(qū)地質條件、開采技術裝備條件、采區(qū)生產(chǎn)能力、工作面接替以及經(jīng)濟因素的影響。1．地質條件

地質構造、煤層及圍巖穩(wěn)定程度、自燃發(fā)火、再生頂板行成時間、煤層傾角等。2．生產(chǎn)技術條件

區(qū)段平巷運輸設備、設備搬遷、采區(qū)供電等。

3．經(jīng)濟因素下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第84頁。85（二）采區(qū)尺寸數(shù)值走向長度：使用單體液壓支柱的普采工作面采區(qū)，其走向長度一般為1000～1500m。綜采采區(qū)宜用單面布置，其走向長度一般不小于1000m；當雙面布置時，一般不小于2000m。傾斜長度：煤層傾角平緩，采用盤區(qū)上(下)山布置時，盤區(qū)上山長度一般不超過1500m，盤區(qū)下山長度不宜超過1000m；采用盤區(qū)石門布置時，盤區(qū)斜長可按具體條件確定。盤區(qū)走向長度可按采區(qū)走向長度考慮。

下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第85頁。86三、采煤工作面長度（一）影響工作面長度的因素

1.煤層賦存條件煤層厚度、傾角、圍巖性質、地質構造等

2.機械設備及技術管理水平采煤機、輸送機、頂板控制、工作面通風等

3.巷道布置下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第86頁。87（二）采煤工作面長度

綜采：150～200m；（綜采目前有已達300m以上）普采：120～150m；炮采：80～150m；對拉：200～300m；（總長度）神東礦區(qū)綜采一般為300m左右，最長達到500m。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第87頁。88三、采區(qū)煤柱尺寸

煤柱留設應按照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》的相關規(guī)定確定。（1）采區(qū)上(下)山間的煤柱寬度(沿走向)：薄及中厚煤層為

20m；厚煤層為20～25m。工作面停采線至上(下)山的煤柱寬度：薄及中厚煤層約為20m；厚煤層約為

30～40m。（2）上下區(qū)段平巷之間的煤柱寬度：薄及中厚煤層約為8～

15m；厚煤層約為30m。（3）運輸大巷—側煤柱寬度：薄及中厚煤層約為20～30m；厚煤層約為25～50m。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第88頁。89（4）回風大巷一側煤柱寬度：薄及中厚煤層約為20m；厚煤層約為20～30m。（5）采區(qū)邊界兩個采區(qū)之間的煤柱寬度為10m。（6）斷層一側煤柱寬度根據(jù)斷層落差及含水等具體情況而定：落差大且含水時留30～50m；落差較大留10～15m；采區(qū)內落差小的斷層通常不留煤柱。應當指出：大巷布置在較堅硬的巖層中，或大巷距煤層垂距在20m以上時，一般不受采動影響，其上方可不留護巷煤柱。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第89頁。90四、采區(qū)采出率

提高采出率途徑：減小煤柱損失；盡量回收煤柱；合理加大采區(qū)尺寸；減少工作面損失。工作面落煤損失，主要包括未采出的工作面頂板余煤或煤皮，以及遺留在底板上的浮煤和運輸過程中潑灑出的煤。工作面采出率可用下式表示：下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第90頁。91五、采區(qū)生產(chǎn)能力

采區(qū)生產(chǎn)能力是采區(qū)內同時生產(chǎn)的采煤工作面和掘進工作面出煤量的總和。（一）采區(qū)生產(chǎn)能力的影響因素（1）地質因素?？刹擅簩訑?shù)目、厚度、傾角、層間距、煤層結構、頂?shù)装鍘r石性質、煤層堅硬程度和地質構造等是主要因素。瓦斯等級、煤層自然發(fā)火和水文情況也有程度不同的影響。（2）采煤、掘進、運輸?shù)臋C械化程度和通風、供電能力。（3）采區(qū)儲量。采區(qū)的生產(chǎn)能力要與采區(qū)儲量相適應，使采區(qū)具有相應的服務年限。（4）采區(qū)產(chǎn)量的穩(wěn)定性。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第91頁。92（二）確定采區(qū)生產(chǎn)能力的方法式中AB——采區(qū)生產(chǎn)能力，萬t／a；

Aoi——第i個采煤工作面產(chǎn)量，萬t／a；

n——同時生產(chǎn)的采煤工作面?zhèn)€數(shù)；

kl——采區(qū)掘進出煤系數(shù)，取1.1；

k2——作面之間出煤影響系數(shù)，n=2時取0.95，n=3時取0.9。確定采區(qū)生產(chǎn)能力主要是確定一個采煤工作面產(chǎn)量和同時生產(chǎn)的工作面?zhèn)€數(shù)。

下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第92頁。931．一個采煤工作面產(chǎn)量式中

L——采煤工作面長度，m；

υ——工作面推進度，m／a；

m——煤層厚度或采高，m；

γ——煤的體積密度，t／m3；

C0——采煤工作面采出率。

采煤工作面的設計能力一般應選取如下數(shù)值：綜采工作面，采高在2m及其以上的為50～80萬t／a，1.1～2m的為30～50萬t／a；配備有單體液壓支柱的普采工作面產(chǎn)量為20～30萬t／a；炮采工作面能力為10～20萬t／a。

下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第93頁。942．采區(qū)內同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目

采區(qū)內同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目應根據(jù)煤層賦存條件、采區(qū)主要巷道的運輸能力、開采程序、采掘機械化程度、管理水平和采掘關系等因素綜合考慮確定。同時生產(chǎn)工作面過多，則管理復雜，接續(xù)緊張。為保持采區(qū)合理的開采強度，每個雙翼采區(qū)內同采的工作面數(shù)目一般為1～2個。在一個采區(qū)內安排兩個綜采工作面容易互相影響，可布置一個綜采工作面再布置一個普采或炮采工作面。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第94頁。953、采區(qū)生產(chǎn)能力驗算（1）采區(qū)運輸能力：采區(qū)的運輸能力應大于采區(qū)生產(chǎn)能力，其中主要是運煤設備的生產(chǎn)能力要與采區(qū)生產(chǎn)能力相適應。

式中：An—小時設備能力，t/h；

k—產(chǎn)量不均衡系數(shù)，K=1.2

1.3;T—日出煤時間，h；

0—運輸設備正常工作系數(shù)，

0=0.7

0.9。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第95頁。96（2）采區(qū)通風能力：采區(qū)的生產(chǎn)能力應和通風能力相適應。根據(jù)礦井瓦斯等級、進回風巷道數(shù)目、斷面和允許的最大風速，驗算通風允許的最大采區(qū)生產(chǎn)能力如下：式中υ——巷道內允許的最大風速，m／s；

S——巷道凈斷面積，m2；

C——生產(chǎn)1t煤需要的風量，m3／(min·t)；

C1——風量備用系數(shù)。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第96頁。97（3）采區(qū)正常接替和穩(wěn)產(chǎn)的需要式中Z——采區(qū)可采儲量，t；

Tn——新采區(qū)準備時間，a。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第97頁。98（4）采區(qū)車場通過能力：一般不受限制（5）備用采面

采區(qū)生產(chǎn)能力:一般綜采：80

100萬噸/年大功率綜采：200

300萬噸/年普采：45

60萬噸/年炮采：30

45萬噸/年綜采—只備采面，不備設備、人員；普采—備采面，不備人員，備設備。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第98頁。99本課題結束下頁上頁課題首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第99頁。100課題六緩、傾斜煤層采區(qū)巷道方案設計

任務一單一薄及中厚煤層采區(qū)巷道方案設計任務二厚煤層采區(qū)巷道方案設計任務三近距離煤層群采區(qū)巷道布置設計任務四采區(qū)車場形式選擇

下頁上頁模塊首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第100頁。101任務一單一薄及中厚煤層采區(qū)巷道方案設計知識點知識點1、上山的坡度和運輸方式2、區(qū)段平巷的坡度和布置方式3、無煤柱護巷的適用條件4、采煤工作面布置方式和回采順序1、能識讀單一薄及中厚煤層采區(qū)巷道布置平、剖面圖，建立空間立體概念2、能結合采區(qū)煤層地質條件，合理地進行單一薄及中厚煤層采區(qū)巷道布置

下頁上頁課題首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第101頁。102單一煤層走向長壁采煤法采區(qū)巷道布置

該采區(qū)開采一層中厚煤層，煤層埋藏穩(wěn)定，頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定，地質構造簡單，瓦斯涌出量小。采區(qū)走向長度2000m，傾斜長度600m，采區(qū)沿傾斜劃分為3個區(qū)段，工作面的采煤工藝為綜合機械化采煤。由于運輸大巷和回風大巷布置在煤層底板巖層中，因此，在采區(qū)下部和上部分別掘出采區(qū)運輸石門和采區(qū)回風石門進入到該煤層。采區(qū)石門是位于采區(qū)走向長度的中央，分別與運輸大巷和回風大巷相垂直的水平巖石巷道。相關知識下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第102頁。103一、采區(qū)巷道布置下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第103頁。104214106911879`8`7`45311211立體示意圖下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第104頁。105二、采煤生產(chǎn)系統(tǒng)（一）運煤系統(tǒng)（二）運料排矸系統(tǒng)（三）通風系統(tǒng)

1、采煤工作面通風

2、掘進工作面通風（四）動力供給系統(tǒng)（五）供水系統(tǒng)下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第105頁。106（一）運煤系統(tǒng)（二）運料系統(tǒng)（三）通風系統(tǒng)下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第106頁。107掘進工作面運料系統(tǒng)下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第107頁。108排矸系統(tǒng)下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第108頁。109掘進通風系統(tǒng)下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第109頁。110（四）動力供應系統(tǒng)采區(qū)石門1→行人斜巷→運輸上山5→采區(qū)變電所13→運輸上山5→區(qū)段運輸平巷9→采煤工作面采區(qū)變電所下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第110頁。111（五）供水系統(tǒng)下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第111頁。112一、采區(qū)上（下）山坡度

（一）運輸上（下）山1、坡度小于150的上（下）山，可鋪設帶式輸送機或刮板輸送機運煤；2、15～250的上（下）山，可鋪設刮板輸送機運煤；3、坡度超過250的上山，采用搪瓷或鑄鐵溜槽溜煤；4、坡度超過30～350為自溜上山。相關知識下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第112頁。1132.軌道上（下）山采用串車提升時，要求上山坡度應小于250；采用循環(huán)絞車時，要求上山坡度不超過100。當煤層傾角小于250時，軌道上山坡度應與煤層傾角一致；當煤層傾角大于250時，應將上山坡度控制在250以下。當上山坡度在6~250之間，采用單滾筒絞車輔助提升。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第113頁。114二、區(qū)段參數(shù)1、區(qū)段走向長度

即為采區(qū)走向長度。工作面推進長度：即為區(qū)段一翼的走向長度減去采區(qū)上山一側保護寬度和采區(qū)邊界煤柱寬度。炮采一般不小于400m；普采一般不小于500m；綜采一般不小于1000m。發(fā)展趨勢：加大，國內2430m。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第114頁。1152、區(qū)段斜長

L=a+b+m+l工作面長度：炮采80~120m，普采120~150m，綜采150~200m。煤柱寬度：一般為8~15m，厚煤層約為30m。區(qū)段平巷寬度：炮采和普采約為2.5~3.0m，綜采約為4.0~4.5m。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第115頁。116三、區(qū)段平巷的坡度和方向

實際上，區(qū)段運輸平巷和回風平巷并不是絕對的水平巷道。在生產(chǎn)中，為了便于排水和運送材料設備，通常是以0.5%~1.0%的坡度沿煤層走向掘進的。區(qū)段運輸平巷：可以有一定的坡度變化，但要求在一臺輸送機長度范圍內必須保持直線方向。區(qū)段回風平巷：允許有一定的彎曲，但要求巷道按一定的流水坡度施工。為了便于平巷與工作面的聯(lián)接，要求兩條平巷必須布置在所開采的煤層層位上，而且盡量保持平行，以便形成等長工作面。Ⅰ下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第116頁。1171、雙直線式布置兩條區(qū)段平巷均按中線掘進，在平面上兩條巷道成平行直線狀，在剖面上則有起伏變化?；旧媳３止ぷ髅娴拈L度不變，便于組織生產(chǎn)和發(fā)揮機械效能，有利于綜合機械化采煤。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第117頁。1182、折線—弧線布置下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第118頁。119弧線—折線布置雙折線布置下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第119頁。120四、區(qū)段平巷的布置方式1、平巷的雙巷布置雙巷布置是指上一區(qū)段運輸平巷和下一區(qū)段回風平巷兩巷同時掘進成巷的布置方式。1—轉載機；2—帶式輸送機；3—變電站；

4—泵站；5—配電點下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第120頁。121

2、平巷的單巷布置

單巷布置是指一條區(qū)段平巷單獨掘進成巷的布置方式。1—轉載機；2—帶式輸送機；3—變電站；4—泵站；5—配電點下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第121頁。122五、區(qū)段無煤柱護巷1、沿空留巷

1）巷旁支護方法主要考慮的問題：（1）巷道支架要有足夠的支護強度和適當?shù)目煽s量；（2）采煤工作面與巷道聯(lián)接的端頭處要加強支護；（3）巷道靠近采空區(qū)一側采取適宜的支護方法。

2）使用條件：厚度在2~3m以下的煤層，煤層頂板為易冒落或中等冒落，底板不發(fā)生嚴重底鼓的條件下。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第122頁。123沿空留巷沿空留巷下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第123頁。1242、沿空掘巷有完全沿空掘巷和留窄小煤柱沿空掘巷兩種。掘進要求：在采空區(qū)上覆巖層垮落穩(wěn)定之后才能開始掘進，一般情況下間隔時間不少于3個月，通常為4~6個月，個別情況要求8~10個月，堅硬頂板所需時間要長些。要盡量減少掘進時的空頂面積，適當縮小放炮進度，減少炮眼個數(shù)和裝藥量，加大巷道支架密度，并用木板或荊條剎好頂幫，以防止矸石串入巷道，防止冒頂事故。適用條件：多用于開采緩斜、傾斜中厚煤層和厚煤層下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第124頁。125沿

空

掘

巷下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第125頁。126六、采煤工作面的布置形式1、單工作面

在區(qū)段上部和下部各布置一條平巷。2、雙工作面（對拉工作面）

就是利用三條平巷準備出兩個工作面，共用一條巷道。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第126頁。127七、采煤工作面回采順序

1、后退式由采區(qū)邊界附近向采區(qū)上山方向推進采煤。廣泛應用。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第127頁。1282、前進式

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。問題：少掘巷；采出率高；要求支護技術和手段好；要防漏風；留巷困難。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第128頁。1293、往復式上采面前進式，沿空留巷；下采面后退式，沿空留巷。優(yōu)點：縮短搬家距離；采出率高；少掘巷道。適用：雞西、陽泉、開灤均有用。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第129頁。1304、往復旋轉式

使綜采面旋轉180

，往復回采，沿空留巷。優(yōu)點：采面不搬家；少掘巷；缺點：煤損大；技術復雜；轉折點難維護，設備折損嚴重。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第130頁。131任務二厚煤層采區(qū)巷道方案設計

知識點知識點1、厚煤層傾斜分層分層同采、分層分采和放頂煤采煤法采區(qū)巷道布置特點2、厚煤層傾斜分層采法主要參數(shù)的確定3、采區(qū)上（下）山、區(qū)段集中平巷、區(qū)段分層平巷的布置4、分層平巷和區(qū)段集中平巷之間的聯(lián)系方式1、能識讀厚煤層傾斜分層分層同采采煤法采區(qū)巷道布置平、剖面圖，巷道空間概念2、能根據(jù)煤層具體地質條件，合理布置厚煤層傾斜分層或放頂煤采法采區(qū)巷道

下頁上頁課題首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第131頁。132

緩傾斜、傾斜厚煤層采煤法常采用傾斜分層和放頂煤開采兩種方法。對于傾斜分層開采，各分層開采順序有下行式和上行式兩種。下行式一般采用全部垮落法來處理采空區(qū)頂板，上行式則采用充填法處理采空區(qū)。同一區(qū)段內上下分層的開采方式，有分層分采和分層同采兩種。分層分采是在采完上分層后，工作面搬遷到另一區(qū)段采煤，經(jīng)過一段時間待頂板垮落基本穩(wěn)定后，再在上分層采空區(qū)之下掘進下分層平巷然后進行回采的方式。分層同采是在同一區(qū)段內上下分層之間保持一定錯距的條件下同時進行采煤的方式。下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第132頁。133

對于放頂煤開采，根據(jù)厚煤層的賦存條件不同，主要分為三種類型（如下圖所示）。（1）一次采全厚放頂煤開采。（2）預采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采。（3）傾斜分層放頂煤開采。

下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第133頁。134厚煤層傾斜分層分層同采采區(qū)巷道布置

一、采區(qū)巷道布置該采區(qū)將厚煤層分成3個分層，采區(qū)沿傾斜劃分為3～5個區(qū)段。在煤層底板巖層中布置采區(qū)運輸上山和軌道上山。由于上下分層同采，需在每一個區(qū)段布置為各分層共用的區(qū)段運輸集中平巷和區(qū)段軌道集中平巷，并通過聯(lián)絡石門、聯(lián)絡斜巷及溜煤眼與各分層平巷聯(lián)系。各分層平巷通過最近的溜煤眼、聯(lián)絡巷超前于采煤工作面一定距離保持隨采隨掘，其超前距離要求始終有兩個溜煤眼與分層平巷相通。

實例下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第134頁。1351—運輸大巷；2—回風大巷；3—采區(qū)下部車場；4—運輸上山；5—軌道上山；6—采區(qū)上部車場；7—甩車場；8—下區(qū)段回風石門；9—區(qū)段軌道集中平巷；10—區(qū)段運輸集中平巷；11—聯(lián)絡巷；12—溜煤眼；13—回風石門；14—上分層運輸平巷；15—上分層回風平巷；16—采區(qū)變電所；17—絞車房；18—區(qū)段溜煤眼；19—采區(qū)煤倉；20—中分層運輸平巷；21—中分層回風平巷；22—行人聯(lián)絡巷下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第135頁。136二、采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)（一）運煤系統(tǒng)下頁上頁任務首頁采區(qū)設計-方案設計全文共249頁，當前為第136頁。