用于倾斜长壁开采的集中大巷搭配反斜巷的巷道布置方式讲解

1、黑龙江省专业技术人员继续教育 知识更新培训 采矿工程专业采矿工程专业 （2010-2014） 第一年专题：第一年专题： 用于倾斜长壁开采的用于倾斜长壁开采的 集中大巷搭配反斜巷的巷道布置方式集中大巷搭配反斜巷的巷道布置方式 学习材料学习材料 黑龙江科技学院 2014 年 1 月 1 用于倾斜长壁开采的用于倾斜长壁开采的 集中大巷搭配反斜巷的巷道布置方式集中大巷搭配反斜巷的巷道布置方式 专题教学计划专题教学计划 一、教学目的与要求一、教学目的与要求 以专业技术人才的能力建设为核心，以提高专业技术人员的创新能力、专 业水平和科学素质为目的，通过组织网上自学和网上面授辅导的方式，强化学 员的专业知识

2、，使各类专业技术人员了解本专业的科技发展动态，掌握本专业 的最新科技理论和技术成果，为黑龙江省发展建设提供强有力的人才保障和智 力支持。 二、课程设置及授课计划二、课程设置及授课计划 学时分配考核方式 序 号 专题名称总学时 网上 函授 网上 面授 以完成思考题和撰 写论文相结合形式 40（高、 中级） 8（高、 中级） 1 用于倾斜长壁开采 的集中大巷搭配反 斜巷的巷道布置方 式 48 48（初级） 20（高、 中级） 4（高、 中级） 2 创新能力建设：专 业技术人员创新案 例 24 24（初级） 初级职称人员完成 两次作业，培训中 期和结束前各一次； 高、中级职称人员 在培训中期完成一

3、次作业，培训结束 前完成一篇学习体 会（3000-5000 字） 。 合计726012 三、学习考核三、学习考核 1、思考题和学习体会通过知识更新网络学习平台提交。 2、培训实行单科结业制，凡坚持参加学习，按时提交作业和研究论文，公 需科目和专业科目考试均取得及格以上成绩者，可获得由黑龙江省人力资源和 社会保障厅颁发的合格证书，作为职称评定的条件之一。 2 四、作业四、作业 1、思考题、思考题 初级职称人员： 1）什么是带区？ 2）叙述集中大巷搭配反斜巷的布置方式的掘进顺序。 3）集中大巷搭配反斜巷的布置方式优缺点有哪些？ 2、学习体会、学习体会 高、中级职称人员： 要求：要求：以集中大巷搭配

4、反斜巷的巷道布置方式或相关题目为题，撰写 一篇学习体会，要求：（1）字数在 3000-5000 字；（2）能体现对所学的新知 识基本系统掌握；（3）结合自己实际工作，在某些问题或某些方面有自己独到 方法和见解。 3 目目 录录 第一讲第一讲 绪论绪论.1 1.1 关于小倾角.1 1.2 关于矿井两翼的均衡生产.1 1.3 关于带区的概念.1 第二讲第二讲 国内常用的两种倾斜长壁巷道布置方式国内常用的两种倾斜长壁巷道布置方式.2 2.1 总石门分煤层大巷巷道布置方式（方式一）.2 2.2 集中斜巷分煤层大巷巷道布置方式（方式二）.6 第三讲第三讲 集中大巷搭配反斜巷的布置方式的提出与设计集中大巷

5、搭配反斜巷的布置方式的提出与设计.10 3.1 集中大巷搭配反斜巷的布置方式（方式三）.10 3.2 集中大巷搭配反斜巷的布置方式的核心.17 3.3 集中大巷搭配反斜巷的布置方式的掘进顺序及生产系统.18 3.4 带区斜巷采用反倾斜穿层布置的合理性分析.18 3.5 集中大巷搭配反斜巷布置方式的优缺点.20 第四讲第四讲 新老方式的综合对比新老方式的综合对比.20 4.1 各种方式之间的技术对比.20 4.2 各种方式之间的一水平掘进费用对比.21 4.3 结论.25 第五讲第五讲 井田巷道布置方式展望井田巷道布置方式展望.26 思考题 .26 1 第一讲第一讲 绪论绪论 在一定的井田地质和

6、开采技术条件下，可有多种巷道布置形式。合理的巷道布置方式 一般要在技术可行的多种方式中进行技术经济分析比较后才能确定。本讲座要对倾角小于 12 度的煤层群的常用的两种巷道方式与集中大巷搭配反斜巷的布置方式（创新）进行比较 和论述。在展开上述问题之前，就一些前提进行一下讨论，以便问题的切入。 1.1 关于小倾角关于小倾角 当煤层倾角在 012之间的时候，按煤炭工业矿井设计规范（以下简称设计 规范）的规定，可采用倾斜长壁采煤法。当然也有采用走向长壁采煤法的可能，例如当走 向断层发育的时候。当煤层倾角在 1225的时候，是否采用倾斜长壁开采，要由技术 经济对比决定，其实国内这样的实例很多。当煤层倾角

7、小于 12，走向断层又不发育的时 候，一般来说应采用倾斜长壁采煤法，优点甚多。当采煤设备进行适应倾斜长壁采煤法的 根本性的变革以后，倾斜长壁采煤法的适用倾角将加大。 众所周知，采用倾斜长壁采煤法的、煤层倾角小于 12的矿井内的划分一般是条带式、 带区式、盘区式；采用走向长壁采煤法的、煤层倾角大于 12的矿井内的划分一般是采区 式；由此会带来开拓方式、大巷布置、采区布置、通风方式及设备选型等诸多方面的根本 性的差别。 所以，本讲座提出一个定义：12以下的煤层为小倾角煤层，12以下的倾角叫小倾 角。把小于 12的煤层群做为本讲座的研究范围，它包含了近水平煤层群。 此时不应再采用采区式划分，所以，本

8、讲座摒弃了采区式巷道布置方式，但采区上山 与煤层之间的联络巷的方式，例如石门联络、斜巷（与煤层倾向相反）联络等，将在本讲 座中被引用。本讲座对适用于小倾角煤层群的盘区式巷道布置方式也予以摒弃，不予研究， 不参加对比，并坚决反对这种巷道布置方式，因其巷道工程量大，系统复杂，应该被讲座 中所述的三种方式所替代。 1.2 关于矿井两翼的均衡生产关于矿井两翼的均衡生产 本讲座认为，不能简单地、一概而论地提倡一井一面。其实很多条件下用一井两面或 两面以上更合理，容易实现矿井两翼的均衡生产，矿井两翼的均衡分风，减少大巷的通风 阻力，降低通风费用，有效缩小主要大巷的断面，降低大巷造价，降低投资收益比，降低

9、矿井生产成本，实现矿井效益的最大化。 “一井一面”的提法往往和“高产高效”连在一起，这里的效主要是指“全员效率” 的效，不能等同于经济效益的效，显然是后者更重要，后者务实，前者务虚。一井一面， 全员效率是高了，工资成本降了，但是，如果条件不适宜，会引发主要大巷及其它巷道断 面的加大，通风阻力增大，费用和其它成本提高，生产过于集中造成采掘干扰严重，因此， 经济效益不一定高。所以，在设计井型及进行井田划分时，只要条件适宜，要尽量按矿井 两翼均衡生产摆布工作面，以实现效益的最大化。 1.3 关于带区的概念关于带区的概念 采用条带式划分的矿井，一般采用倾斜长壁采煤法。一个条带可跨多个煤层甚至所有 煤层

10、。如果某层煤相邻的几个俯斜工作面能共用一个煤仓，或某层煤相邻的几个仰斜工作 2 面能共用一个煤仓，或某层煤几个俯斜工作面及与其相邻的几个仰斜工作面能共用一个煤 仓的话，那么能共用一个煤仓的这些条带工作面就同属于一个带区。而带区的范围还不仅 仅如此，在铅垂方向上，带区可跨多个煤层甚至所有煤层，范围内的工作面都共用这一个 煤仓，都同属于一个带区。而这个煤仓则叫带区煤仓。 带区的概念显现如下： 带区能共用一个带区煤仓的所有煤层的所有工作面所组成的区域。 一个工作面的开采范围叫做一个分带。一个条带内可能包含多个分带。一个带区内可 能包含多个条带。 第二讲第二讲 国内常用的两种倾斜长壁巷道布置方式国内常

11、用的两种倾斜长壁巷道布置方式 2.1 总石门分煤层大巷巷道布置方式（方式一）总石门分煤层大巷巷道布置方式（方式一） 总石门分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷 倾斜长壁回采工作面 这种方式应用时间较早，沿用时间较长，是常用的一种开拓方式，属于一种煤层群单 层开拓的方式，即扒皮式回采。该方式有单水平和多水平开拓，每一水平施工一至两条总 石门贯穿各煤层，每个煤层至少布置两条主要大巷，一条是主要回风大巷，可沿煤布置， 一条是主要运输大巷，铺设轨道，担负主、辅运输及入风的任务，一般布置在煤层底板岩 石中。如果大巷采用皮带运输，则每层煤一般布置三条主要大巷为本煤层服务，一条是皮 带大巷

12、兼入少量风，一条是运料大巷兼入风，一条是回风大巷。 这些大巷叫做分煤层大巷。分煤层大巷标高以上的各煤层组成上山阶段，布置倾斜长 壁俯斜工作面，分煤层大巷标高以下的各煤层组成下山阶段，布置倾斜长壁仰斜工作面。 阶段内的再划分采用分层式，煤层内的再划分采用带区式。 其开拓剖面如图 21 所示，一水平平面图如图 22 所示。 3 图 21 总石门分煤层大巷巷道布置方式开拓剖面图 4 图 22 总石门分煤层大巷巷道布置方式一水平开拓平面图 5 掘进顺序：首先在井田走向的中部打主、副井，当主、副井掘进到第一水平时开掘第 一水平的井底车场、总石门，再开掘一水平最上部煤层的分煤层大巷。分煤层回风大巷沿 煤掘

13、进，应尽早与回风立井贯通，形成通风系统，并为在底板岩石中的分煤层运输大巷探 明构造。当分煤层运输大巷向两翼开掘一定距离后，即可由分煤层运输大巷开掘带区入风 石门、带区材料车场和带区煤仓进入煤层，再沿煤层开掘分带运输入风巷、分带运料回风 巷。最后沿煤层走向掘进开切眼进行回采。 在分带运输入风巷和分带运料回风巷的下部布置两个掘进工作面，进行接续分带的准 备工作。 运输系统：由工作面采出的煤装入刮板输送机运至分带运输巷，经转载机至胶带输送 机运至带区煤仓在运输大巷装车，由电机车牵引至井底车场，通过主井提至地面。工作面 所需物料及设备经副井下放至井底车场，由电机车牵引至带区材料车场，经分带回风巷运 至

14、采煤工作面。 通风系统：新鲜风流自地面经副井、井底车场、总石门、分煤层运输大巷、带区入风 石门、分带运输入风巷，进入工作面。清洗采煤工作面后的污风，由分带运料回风巷入分 煤层回风大巷，再经两翼回风石门进入回风立井排出地面。有些情况下，分带运输巷与分 带运料巷的入回风功能可以互换。 由图 21 可以看出，一、二水平都设有总石门。为了让一水平各煤层仰斜工作面的可 推进长度尽可能保持一致，也为了让二水平各煤层俯斜工作面的可推进长度尽可能保持一 致，一、二水平的分界面采用了对方式一最有利的水平划分方式。 从图 22 可以看出，每个带区由四个分带组成，每个带区只与一个煤层有关，不涉及 其它煤层。 方式一

15、的优点如下： 由于方式一用总石门贯穿所有分煤层大巷，分煤层大巷与分带巷道之间也用石门（车 场）联系，所以总石门、分煤层大巷和带区车场中可以选用同一种运输设备，分煤层大巷 与分带巷道之间没有斜巷联系，所以，方式一的运输段数最少。 方式一的缺点如下： 1、每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开拓掘进总工程量 大，给费用和成本带来了过重的负担； 2、由于煤层倾角小，造成各水平总石门长度大，工程量大； 3、由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高； 4、由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重； 5、由于带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）

16、是从煤层底板穿向煤 层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；总石门和两翼回风石门较长，压煤量较多；所以 煤炭采出率低。 6、各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井 田边界附近，下层煤下山阶段的开采必然要损坏上煤层的分煤层运输大巷和回风大巷，所 以煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成困难，矿 井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定； 7、由于井田境界是铅垂划分，一、二水平是水平划分，造成一水平上部煤层俯斜工作 面可推进长度过长，下部煤层俯斜工作面可推进长度过短，使得每层煤的仰、俯斜回采工 作面可推进长度不均匀，分带接续不均衡，增

17、加了分带巷道运输费用； 8、当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，大巷的弯道数量增加，影 6 响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该方式对构造适应能力差； 9、通风网路较长，通风费用较高； 10、每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风容易引 起自燃发火； 11、由于是分层开拓、分煤层扒皮式逐层开采，所以最易助长短期行为，掏好煤层先 采，引发掏肥丢瘦、浪费资源的现象。 一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理 时，才采用此种布置方式。 2.2 集中斜巷分煤层大巷巷道布置方式（方式二）集中斜巷分煤层大巷巷道布置方式（方式二）

18、 方式二的巷道关系链有两种情况： 1、采首层时：主要大巷带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷 倾斜长壁回采工作面； 2、采其它层时：主要大巷集中斜巷分煤层大巷带区材料车场及带区入风 石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面； 这也是一种常见的巷道布置方式，分煤层大巷和带区巷道布置方式与方式一类似，煤 层间开采顺序也是分层扒皮式，也属于煤层群单层开拓的一种方式，煤层间搭配开采困难。 区别在于方式一各煤层之间的联络用总石门，而方式二的各煤层之间的联络用集中斜巷。 方式二使得各煤层的仰、俯斜工作面的可推进长度能比方式一均衡一些。方式二存在的价 值还在于一水平井筒较浅。 该方式也有单水平和多水

19、平开拓。但就每个水平内部而言，集中斜巷有暗井井筒的意 味，集中斜巷要逐层延伸，每层煤都有一套类似于井底车场的巷道工程，每层煤都相当于 一个小水平。主集中斜巷设备采用皮带运输机，巷道倾角一般为 17。辅助集中斜巷的倾 角一般应与主集中斜巷相近，一般铺设轨道，根据井型和煤层群厚度的大小施工一至两条。 一、二水平分界面的倾角应与主集中斜巷的倾角相近，以期缓解方式一的那种仰、俯斜工 作面可推进长度失衡的状况。分煤层大巷标高以上的各煤层组成上山阶段，布置倾斜长壁 俯斜工作面，分煤层大巷标高以下的各煤层组成下山阶段，布置倾斜长壁仰斜工作面。分 煤层大巷的条数、层位和功能同方式一。其井田巷道布置方式剖面图如

20、图 23 所示，一水 平平面图如图 24 所示。 7 图 23模式二开拓平面图 带区材料车场 分带运料回风斜巷 分带运输入风斜巷 带区入风石门 辅助集中斜巷 副井 主井 主集中斜巷 风井 巷 风 回 斜 L 分煤层回风大巷 分煤层运输大巷巷 斜 风 回 风井 图 24 模式二水平平面图 副井 B/2 一、二水平技术分界线 二水平总石门 2B 图2-6 模式三开拓剖面图 17 o hH 一水平剖面图 几何中分线 分煤层大巷 集中斜巷 (一主二辅） B 主井 mm m1 m m3 2 8 掘进顺序分两种情况： 1、一水平初期：首先从地面开掘主井和副井，在第一层煤层以下的适当标高，施工井 底车场，再

21、施工第一层煤层的分煤层大巷（其中一部分在一水平开采期间永久保留）。分 煤层回风大巷沿煤掘进，应尽早与回风立井贯通，形成通风系统，并为在底板岩石中的分 煤层运输大巷探明构造。当分煤层运输大巷向两翼开掘定距离后，即可由分煤层运输大 巷开掘带区入风石门、带区材料车场和带区煤仓进入煤层，再沿煤层开掘分带运输入风巷、 分带运料回风巷。最后沿煤层走向掘进开切眼进行回采。 在分带运输入风巷和分带运料回风巷的下部布置二个掘进工作面，进行接续分带的准 备工作。 2、一水平中、后期：自第一层煤层的分煤层大巷，逆煤层倾向向下施工倾角为 17 度 的主集中斜巷和辅助集中斜巷，见第二层煤后，掘进车场、第二层煤的分煤层大

22、巷、带区 巷道等，进行回采。开采第三层及以下各煤层时，逐步延伸主集中斜巷和辅助集中斜巷， 再施工车场、分煤层大巷、带区巷道等进行回采。 运输系统：由工作面采出的煤装入刮板输送机运至分带运输巷，经转载机至胶带输送 机运至带区煤仓在分煤层运输大巷装车，采首采层时，由电机车牵引至井底车场，通过主 井提至地面；采其它层时，由电机车牵引至集中斜巷中、下部车场，经分煤层集中煤仓入 主集中斜巷提至一水平井底车场，通过主井提至地面。采首层时，工作面所需物料及设备 经副井下放至井底车场，由电机车牵引经分煤层运输大巷至带区材料车场，经分带回风巷 运至采煤工作面；采其它层时，经一水平集中运输大巷、辅助集中斜巷、分煤

23、层运输大巷、 带区材料车场、分带运料回风巷运抵采煤工作面。 通风系统：采首层时，新鲜风流自地面经副井、井底车场、分煤层运输大巷、带区入 风石门、分带运输巷，进入工作面。清洗采煤工作面后的污风，由分带运料回风巷入分煤 层回风大巷，再经两翼回风斜巷进入回风立井排出地面；采其它层时，新鲜风流要经过主 集中斜巷和辅助集中斜巷分给各分煤层运输大巷，以下参考前述。 由图 23 可以看出，一水平集中斜巷的倾角为 17。为了让一水平各煤层仰、俯斜 工作面的可推进长度尽可能保持一致，也为了让二水平各煤层仰、俯斜工作面的可推进长 度尽可能保持一致，一、二水平的分界面采用了对方式二最有利的具有 17倾角的斜面。 反

24、倾斜集中斜巷把一水平的煤分成上山阶段和下山阶段，仍采用倾斜长壁开采。 从图 24 可以看出，每个带区由四个分带组成，每个带区只与一个煤层有关，不涉及 其它煤层。 方式二的优点如下： 1、一水平井筒较短，建井工期较短，初期投资较低； 2、每层煤仰、俯斜回采工作面的推进长度相差较小，分带接续较均衡，分带巷道运输 费较低，掘进通风较容易。 方式二的缺点如下： 1、每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开拓掘进总工程量 大，给生产成本带来了过重的负担； 2、由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高； 3、由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重； 4、由于

25、带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤层底板穿向煤 层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；集中斜巷和两翼回风斜巷较长，压煤量较多；所 以煤炭采出率低。 9 5、各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井 田边界附近，下层煤下山阶段的开采必然要损坏上煤层的分煤层运输大巷和回风大巷，所 以煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困 难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定； 6、当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，分煤层运输大巷的弯道数 量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该方式对构

26、造适应能力差； 7、每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风容易引起 自燃发火； 8、由于是分层开拓，容易助长短期行为，掏好煤层先采，引发掏肥丢瘦，浪费资源的 现象。 与方式一类似，一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难 且经济上不合理时，才采用此种布置方式。 第三讲第三讲 集中大巷搭配反斜巷的布置方式的提出与设计集中大巷搭配反斜巷的布置方式的提出与设计 3.1 集中大巷搭配反斜巷的布置方式（方式三）集中大巷搭配反斜巷的布置方式（方式三） 本讲座所提出的集中大巷搭配反斜巷的布置方式的巷道关系链为： 集中大巷带区下部车场反斜带区斜巷及煤仓分带运输巷及

27、运料巷倾 斜长壁回采工作面。 开拓剖面图如图 31 所示，一水平开拓平面图如图 32 所示，带区巷道布置平面图 如图 33 所示，带区巷道布置剖面图如图 34 所示。 10 图 31 集中大巷搭配反斜巷开拓剖面图 带区运料回风斜巷 分带运料回风巷 分带运输入风巷 副井 带区下部施工车场 带区下部材料车场 主井 带区运输入风斜巷 风井 L 风井集中运输大巷 集中回风大巷 24 反斜分带运输斜巷和运料斜巷 （多分带均布间隔150米） 2B B/2 B 一、二水平技术分界线 二水平总石门 Hh 带区煤仓 副井 集中运输大巷 24 联络巷 集中回风大巷 o 主井 m3 mm m m 1 2 图3-1

28、创新模式开拓剖面图 11 图 32 集中大巷搭配反斜巷一水平开拓平面图 12 图 33 集中大巷搭配反斜巷带区巷道布置方式平面图 联络巷 集中回风大巷 集中运输大巷 带区下部施工车场 带区煤仓 带区运输入风斜巷 带区运料回风斜巷 图 34 集中大巷搭配反斜巷带区巷道布置方式剖面图 带区煤仓的上口接带区最下部煤层，带区煤仓的下口接主要运输大巷。自带区煤仓上 集中回风大巷 分带运输入风巷 带区下部施工车场 分带运料回风巷 带区下部材料车场 带区运料回风斜巷 联络巷 倾斜长壁俯采工作面 集中运输大巷 风门 回风联络巷 带区煤仓 带区运输入风斜巷 13 口逆煤层倾斜方向向上布置反倾斜带区运输斜巷穿透所

29、有煤层，自带区煤仓上口向下延伸 反倾斜带区运输斜巷至主要运输大巷标高，通过施工车场（也可叫带区下部车场）与主要 运输大巷相连，反倾斜带区运输斜巷的服务范围是带区内所有煤层的所有分带工作面，所 以，把这一运输斜巷命名为带区运输入风斜巷。带区运输入风斜巷是机轨合一巷，其功能 是：为带区内所有工作面入风，下运带区内所有分带运输入风巷运送来的煤炭，作为带区 内所有分带运输入风巷的施工通道等。 带区内还要设置与带区运输入风斜巷近似平行的带区运料回风斜巷，也穿透所有煤层， 其下部通过带区下部材料车场与主要运输大巷相连，其中下部通过回风联络巷与设在最下 部煤层中的主要回风大巷相连，上部与各煤层分带运料回风巷

30、相连，其服务范围是本带区 一部分工作面和相邻带区的一部分工作面，其功能是：上运材料，下行回风，作为各分带 运料回风巷的施工通道等。 带区运输入风斜巷与带区运料回风斜巷一般是平行布置，当有倾向断层存在时，也可 非平行布置。带区运输入风斜巷与带区运料回风斜巷沿井田走向的间距是一个工作面的长 度。在没有倾向断层存在时，各煤层之间的工作面长度在铅垂方向上一般是相等的。带区 运输入风斜巷和带区运料斜回风巷交替布置，假如工作面长度为 200 米，那么，带区运输 入风斜巷与带区运料回风斜巷间距约 200 米，两个带区的运输入风斜巷间距约 400 米，两 个带区的运料回风斜巷间距约 400 米。 当井田内走向

31、断层发育时，应采用走向长壁采煤法，因煤层倾角小，也可采用带区式 划分，由走向长壁工作面组成带区。带区斜巷的间距根据走向断层的间距人为确定。各个 带区依托于一组为多个带区服务的带区石门，每组由两条石门组成，一条进风、运煤、运 料，另一条专用回风。各带区石门通过主要大巷与井底车场联结，与各煤层之间用带区斜 巷连接。每两组带区石门的间距是两个走向长壁工作面的可推进长度之和。这种方式也可 以说是带区概念的引申和扩展。 （一）井筒形式 对于本讲座所述的小倾角煤层群，一般不适宜用斜井开拓和斜立井综合开拓，一 般选用立井开拓方式。 （二）风井位置 集中大巷搭配反斜巷的布置方式一个水平的所有煤层仅打一组集中大

32、巷，一般采用两 翼对角式通风。风井位置一般在井田边界附近，座在集中回风大巷一侧。 （三）水平划分 带区斜巷一般应采用能使得施工、生产费用及矿车装满率等技术经济综合指标最优的 24倾角，所以一、二水平分界面应采用具有 24倾角的斜面，使得每层煤仰、俯斜工作 面可推进长度实现最大限度的均衡。如果矿井倾斜宽度只满足两个倾斜长壁回采工作面可 推进长度，则矿井可划为一个水平，如果矿井倾斜宽度可满足三至四个倾斜长壁回采工作 面可推进长度，则矿井划分为两个水平。矿井水平的划分方式为沿倾斜划分。以带区斜巷 为界把水平划分为两个阶段。带区斜巷上方的阶段布置俯斜工作面，采取向带区斜巷推进 的最安全的后退式回采方式

33、；带区斜巷下方的阶段布置仰斜工作面，也采取向带区斜巷推 进的最安全的后退式回采方式。 （四）井底车场 由于没有总石门，井底车场应布置成卧式，以节省工程量，双翼来车。 （五）集中大巷 整个煤层群只布置一组大巷，集中运输大巷和集中回风大巷一般以不小于 30 米的间距 平行并列布置，从而实现仰、俯斜工作面的后退式回采。 14 为了保证生产使用，便于维护，减少煤柱损失，运输大巷应布置在最下部煤层底板不 受采动影响的坚硬岩层中。为了保证运输大巷不受采动影响，运输大巷必须与最下部煤层 保持适当距离。 回风大巷的布置按照采矿设计手册中 “如果回风大巷与运输大巷距离较近构成双 巷布置，其间距应大于 30 米，

34、一般应使回风巷道略高于运输大巷，尽量避免平面交叉和修 筑通风构筑物” 的要求，将集中回风大巷设在最下部煤层中，使其高于集中运输大巷约一 个煤仓的高度。集中回风大巷设在煤层中，因服务年限接近一个水平的服务年限，所以维 护较困难，维护费较高，但造价低，施工速度快，贯通时间短，可为集中运输大巷定向掘 进起到探巷的作用。 （六）带区煤仓 煤仓按倾角可分为立仓和斜仓，由于反井钻机在立仓施工中的应用，立仓的施工难度 远远小于斜仓，且施工速度快，立仓代替斜仓已是必然趋势。集中大巷搭配反斜巷的布置 方式采用立仓，下口与集中运输大巷相连，上口与煤层群最下部煤层相接。煤仓高度取 30 米，直径 3.55 米，容量

35、可以满足带区的需要，也保证了集中运输大巷与煤层之间的距离。 （七）带区下部车场及带区斜巷 反倾斜斜巷比顺倾斜斜巷和走向斜巷都优越，所以集中大巷搭配反斜巷的布置方式的 带区斜巷按反倾斜布置，由于带区斜巷要与带区下部车场相连，所以注定了带区下部车场 要向集中运输大巷的下帮开掘，带区下部车场方位与集中运输大巷近似垂直，然后施工一 个回头，与带区斜巷相连。 上述带区下部车场、带区煤仓和带区运输斜巷的布置方式，是一种最佳组合，以最少 的工程量实现了集中运输大巷与各煤层的联系并保障了各项功能的完善。 带区运输入风斜巷和带区运料回风斜巷倾角相近、层位相近、各自的下部车场工程量 相近，从而保证了每层煤仰、俯斜

36、工作面采止线能顺畅地贴近，避免了在采止线附近维护 采空区巷道和工作面 Z 形通风现象的发生，而且节省了煤柱。 带区斜巷的层位按穿过一水平煤层群剖面图储量中心点偏下的地方考虑，适当增加俯 斜开采的范围。 带区斜巷倾角均取最佳角度 24。带区运输入风斜巷中的设备可选用铸石刮板运输机， 投资少，运营费低。带区运料回风斜巷中的运输设备可选用绞车硐室在斜巷上部的单钩串 车运输方式，也可采用无极绳运料器。 带区运输入风斜巷和带区运料回风斜巷一般是平行交替布置，它们之间的间距是一个 工作面的长度。 带区运料回风斜巷与煤层群最下部煤层有一交点，自交点沿最下部煤层施工一回风联 络巷与处在最下部煤层中的集中回风大

37、巷相连，构成回风通路，这条回风联络巷始终担负 回风的任务。同理带区运输入风斜巷在类似位置也有一回风联络巷，其功能是在带区运输 入风斜巷仅担负掘进任务时为掘进工作面回风；当带区运输入风斜巷担负运输、入风和掘 进任务时，回风联络巷中的风门关闭。 （八）分带巷道和工作面 普采可布置成对拉工作面，综采可布置成单工作面。布置对拉工作面时，沿倾斜方向 在煤层中掘送三条分带巷道，其中中间一条是分带运输入风巷，其它两条是分带运料回风 巷。布置单工作面时，沿倾斜方向在煤层中掘送两条分带巷道，其中远离井筒的是分带运 输入风巷，另外一条是分带运料回风巷。当准备相邻分带时，利用已有的带区运输入风斜 巷施工相邻分带的运

38、输入风巷，留分带煤柱或沿空掘巷，新掘的分带运输入风巷与带区运 15 输入风斜巷之间用溜煤斜巷联络。新分带运料回风巷通过新掘的带区运料回风斜巷来施工。 布置单工作面的带区范围与布置对拉工作面的带区范围相同，每层煤的 4 个分带共用一个 带区运输斜巷和一个带区煤仓。带区范围内，如果无倾向断层的影响，各煤层的工作面长 度一般是相同的，正像采区大联合布置方式中区段内各煤层工作面长度是相同的一样。对 拉工作面一般按等长布置。 （九）回采工作面长度 合理的工作面长度是实现稳产、高效的重要条件。现场实验数据表明，以工作面长度 为变量，函数日产量、开机率和效率是反抛物线，并不是工作面越长越好。 集中大巷搭配反

39、斜巷的布置方式是一种煤层群大联合的方式，带区斜巷一般是平行的， 所以尽管各层厚度不同，煤层之间工作面长度也是相近的，在确定工作面长度时，要照顾 到各煤层的厚度，应取带区内各煤层工作面最优长度的加权平均值做为各煤层共同相近的 工作面长度。随着工作面长度的增加，不但分带巷道的数量可以减少，而且带区斜巷和带 区下部车场的数量也相应减少，所以，集中大巷搭配反斜巷的布置方式的工作面长度值应 大于其他方式的工作面长度经验值。 一般来说，倾斜长壁开采回采工作面长度比走向长壁开采长。倾斜长壁开采回采工作 面刮板运输机的受力状态好，回采工作面人员行走和材料搬运比较方便。 根据国内目前比较成熟的经验，走向长壁综采

40、的安全高效工作面长度取值在一般在 240m300m 之间。而倾斜长壁开采的工作面长度比前述数值应再长出 50m 左右，应在 300m350m 之间。当受近倾向断层限制时，应根据断层间距调整。 （十）煤层开采顺序 井田一水平一翼煤层的开采顺序如下：第一带区的最上部煤层第二带区的最上部 煤层第一带区的上数第二煤层第三带区的最上部煤层第二带区的上数第二煤 层第一带区的上数第三煤层第四带区的最上部煤层第三带区的上数第二煤层 第二带区的上数第三煤层第一带区的上数第四煤层，当第一带区采到最下部 煤层后，即按上述阶梯向井田边界推进，直至井田的最边界带区，最后推到最边界带区的 最下部煤层。 （十一）煤层群中有

41、放顶煤开采的煤层时的水平划分方式 从图 31 可以看出，集中大巷搭配反斜巷的布置方式的水平划分采用反倾斜斜面的人 为境界划分方式，浅部为一水平，深部是二水平，各水平内，沿层面不划分水平。这种划 分方式对于绝大多数无放顶煤开采煤层的井田来说是合理的。但煤层群中有放顶煤开采的 煤层时，由于放顶煤煤层储量大，产量高，经济效益好，服务时间长，便出现了沿煤层层 面划分水平的可能。 下面分三种情况探讨： 1、放顶煤开采煤层在煤层群的最上层 只有在该煤层的开采时间可满足一个水平的服务年限要求，而且该层以下的各煤层加 在一起的开采时间也能满足一个水平的服务年限的要求的情况下，一水平井筒可打到最上 层煤为止，最

42、上层煤和其它层煤分两个水平处理，最上层煤用单层巷道布置方式，其它层 仍用集中大巷搭配反斜巷的布置方式。如此处理，初期工程量减少了，矿井总工程量增加 了。在确定二水平标高时，要根据具体情况把浅部和深部结合考虑。 如果上述条件不满足，则全体煤层联合在一起，采用集中大巷搭配反斜巷的布置方式。 2、放顶煤开采的煤层处在煤层群的中部 只有在该煤层以下的各煤层加在一起的开采时间可满足一个水平的服务年限要求，而 16 且该煤层与该煤层以上所有煤层加在一起的开采时间可满足一个水平的服务年限要求的情 况下，一水平井筒可打到该层为止，该层与该层以上所有煤层做为一个水平，该层以下所 有煤层做为 一个水平。 如果上述

43、条件不满足，则全体煤层联合在一起，采用集中大巷搭配反斜巷的布置方式。 3、放顶煤开采煤层处在煤层群下部 所有煤层联合在一起，采用集中大巷搭配反斜巷的布置方式。 有多个放顶煤煤层时，同理处理。 另外一种情况：当煤层群铅垂厚度大于 350 米时，考虑到初期投资、带区斜巷辅助运 输设备等因素，可沿层面分两个水平。 3.2 集中大巷搭配反斜巷的布置方式的核心集中大巷搭配反斜巷的布置方式的核心 集中大巷搭配反斜巷的布置方式中，只打一组集中大巷为所有煤层服务，节省了大量 的与井田走向平行的分煤层大巷或分层组大巷。类似于走向长壁开采的大联合采区的布置 方式，可以说集中大巷搭配反斜巷的布置方式的带区也是采用了

44、大联合的布置方式。 集中大巷搭配反斜巷的布置方式中的集中运输大巷和回风大巷就相当于走向长壁开采 的采区上山，也可以取代盘区巷道布置方式的盘区石门或盘区上山；集中大巷搭配反斜巷 的布置方式中的集中大巷与各煤层间的联络巷道带区斜巷就相当于采区上山联络各煤 层的区段斜巷或盘区的联络斜巷；集中大巷搭配反斜巷的布置方式中的分带巷道就相当于 大联合采区的区段平巷或盘区的区段平巷；集中大巷搭配反斜巷的布置方式中的一个条带 宽度就相当于采区的一个区段宽度或盘区的一个区段宽度。专用回风大巷即相当于大联合 采区的专用回风上山。 所以，集中大巷搭配反斜巷的布置方式取消了盘区石门、盘区上山或采区上山，又节 省了大量的

45、区段车场和区段石门（斜巷），简化了生产系统。集中大巷搭配反斜巷的布置 方式把集中大巷、带区斜巷和分带巷道巧妙地结合在一起，形成了最佳位置组合，关键是 带区斜巷采用了反倾斜布置方式。 集中大巷搭配反斜巷的布置方式的核心内容： 1、一个水平只打一组集中大巷； 2、集中大巷兼具盘区石门、盘区上山或采区上山的功能； 3、反倾斜带区斜巷； 4、集中大巷、带区斜巷和分带巷道的最佳位置组合。 以上这些就是集中大巷搭配反斜巷的布置方式的亮点，也是集中大巷搭配反斜巷的布 置方式比其它方式优越的原因。 3.3 集中大巷搭配反斜巷的布置方式的掘进顺序及生产系统集中大巷搭配反斜巷的布置方式的掘进顺序及生产系统 掘进顺

46、序：首先在井田走向的中部打主、副井，当主、副井掘进到第一水平时开掘第 一水平的井底车场，再开掘一水平集中大巷。集中回风大巷沿煤掘进，也应尽早与回风立 井贯通，形成通风系统，并为在底板岩石中的集中运输大巷探明构造。当集中运输大巷向 两翼开掘定距离后，即可由大巷开掘带区下部车场，再分别开掘带区运输入风斜巷及带 区运料回风斜巷，穿透所有煤层直至煤层群的最上部煤层，然后在最上部煤层内分别开掘 分带运输入风巷及分带运料回风巷，最后沿煤层走向掘进开切眼进行回采。 在分带运输入风巷和分带运料回风巷的下部布置两个掘进工作面，进行接续分带的准 备工作。 17 运输系统：由工作面采出的煤装入刮板输送机运至分带运输

47、入风巷，经转载机至胶带 输送机运至带区运输入风斜巷进带区煤仓在集中运输大巷装车，由电机车牵引至井底车场， 通过主井提至地面。工作面所需物料及设备经副井下放至井底车场，由电机车牵引经集中 运输大巷至带区下部材料车场，经带区运料回风斜巷、分带运料回风巷运至采煤工作面。 通风系统：新鲜风流自地面经副井、井底车场、集中运输大巷、带区下部施工车场、 带区运输入风斜巷、分带运输入风巷，进入工作面。清洗采煤工作面后的污风，经分带运 料回风巷、带区运料回风斜巷、回风联络巷、集中回风大巷等，进入回风立井排出地面。 3.4 带区斜巷采用反倾斜穿层布置的合理性分析带区斜巷采用反倾斜穿层布置的合理性分析 由带区斜巷的

48、功能可知，带区斜巷必须穿透带区内的所有煤层。带区斜巷的倾斜方向 一般有三种方式可供选择：顺倾斜、反倾斜和走向。这三种方式中，只有一种是最优的。 下面我们来论述一下哪种最优。 按三种方式的斜巷下部的煤仓高度均相同来考虑，那么，这三种方式的带区斜巷自最 下部煤层以下的工程量基本相同，是一小段斜巷的工程量。所不同的是斜巷在带区煤层群 中自最下部煤层至最上部煤层所穿过的长度。下面我们来分析一下这些长度之间的关系。 由图 35 所示，设 m1 ,m2 ,m3 ,mm 是一个含有 m 层煤的煤层群，煤层群铅垂厚度为 h，J 点是铅垂厚度的中点，反倾斜、顺倾斜和走向斜巷均穿过此点。反倾斜斜巷长度为 L1，顺

49、倾斜斜巷长度为 L2，走向斜巷长度为 L3，煤层倾角为 ，斜巷倾角均为 。 图 35 带区斜巷倾斜方向对比图 有如下关系式： （31） )sin( )90sin( 1 h L （32） )sin( )90sin( )sin( )90sin( 2 hh L （33） sin 3 h L （34） )sin()sin( )sin()sin( )90sin( 12 hLL （35） 1 )sin( )sin( )sin( )sin()sin( 1 12 2 L LL Q （36） sin)sin( )sin(sin)90sin( 13 hLL （37） sin)90sin( )sin( 1 sin)

50、90sin( )sin(sin)90sin( 1 13 3 L LL Q 18 式中，Q2 是顺倾斜斜巷长度 L2 与反倾斜斜巷长度 L1 之差占反倾斜斜巷长度 L1 的比 例，如果再乘以 100，就是占反倾斜斜巷长度 L1 的百分比值；Q3 同理。 当 取 24， 从 0变化至 12时，Q2和Q3的变化情况如表 31 和图 37 所 示。 表 31 Q2、Q3随煤层倾角变化表 煤 层 倾 角（度） 百分比 0123456789101112 Q2100 0817273749627692 11 0 131155183 Q3100 04812162024283236404448 0 17 阀繁停

51、摡 图 37 Q2、Q3 随煤层倾角变化图（图中曲线，上为 Q2，下为 Q3） 按照方案比较法的原则，当两种方式经济对比相差 10以内时，以技术对比的优劣决 定方式的取舍，相差 10以上时，以经济对比的优劣决定方式的取舍。上述三种方式中， 顺倾斜斜巷长度及走向斜巷长度始终大于反倾斜斜巷长度，且当煤层倾角大于 12时， 反倾斜斜巷长度与顺倾斜斜巷长度及走向斜巷长度已相差 10以上，而且，走向斜巷的下 部车场必然和主要大巷平行，走向斜巷方式的带区运煤斜巷下部的煤仓难以设计成立仓， 给主要运输大巷、主要回风大巷、下部车场和煤仓等巷道布置带来了诸多不便。所以，顺 倾斜斜巷及走向斜巷的方式理应予以摒弃。

52、 3.5 集中大巷搭配反斜巷布置方式的优缺点集中大巷搭配反斜巷布置方式的优缺点 集中大巷搭配反斜巷的布置方式与其它方式相比优点如下： 1、大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于其它方式大为减少，无总石门，也无回 风石门，总工程量最少，大幅度降低了掘进费用和成本； 2、由于总工程量较其它方式大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道维护费大幅度 降低； 3、总工程量少，采掘干扰轻微，回采面接续从容。井田每翼可安排 13 个分带阶梯 式同采，增产潜力大，排产灵活，矿井服务年限内的均衡生产容易保证； 4、煤炭采出率较其它方式大为提高。原因如下：带区斜巷与煤层的夹角较大，而且随 19 着煤层的阶梯开采逐段

53、报废，越来越短，带区斜巷不压煤；集中大巷处在煤层群的最下部， 无石门，护巷煤柱比其它方式大为减少；由于带区斜巷的空间特性，层组内煤层的开采顺 序必须是自上而下的顺序式，如果先采下部层，必然破坏带区斜巷，上部煤层将无法采出， 煤层间带区斜巷短，两层之间接续工程量少，所以在技术上有力遏制了采肥丟瘦的现象的 发生； 5、由于层组内煤层间的开采顺序是阶梯式，带区斜巷不压煤，所以给层组内煤层的搭 配开采创造了条件，有利于矿井生产期内综合指标的稳定； 6、以斜巷代替石门做为煤层间的联络巷道，使得每层煤仰、俯斜工作面可推进长度失 衡的状况大为改善，有利于工作面的从容接续，也降低了分带巷道的运输费用； 7、当

54、遇到近倾向断层时，集中大巷不必频繁转弯多掘石门，带区斜巷向下延伸或向上 调整带区斜巷的长度即可保证带区斜巷与所有煤层的联络；当遇到近走向断层时，分带巷 道改变坡度即可找到煤层；所以集中大巷搭配反斜巷的布置方式对地质构造的适应能力较 强； 8、运输费、排矸费、排水费和通风费等生产经营费低； 9、护巷煤柱少，在有自燃发火危险的煤层中，安全状况比较好； 10、由于带区斜巷是反倾斜穿层布置，所以巷道受力状态好，容易维护； 11、总工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延长了矿井的经济寿命，单位历史阶段 内的建井数量少；效益高；成本低；能耗低；安全状况好；有利于环境保护，有利于煤炭 行业的可持续发展。 集中

55、大巷搭配反斜巷的布置方式与其它方式比缺点如下： 1、由于一水平井筒较深，加之移交前要施工带区斜巷，所以初期工程量略大，工期略 长； 2、井筒提升费略高； 第四讲第四讲 新老方式的综合对比新老方式的综合对比 4.1 各种方式之间的技术对比各种方式之间的技术对比 三种方式综合技术对比列于表 41。 表表 4 41 1 技术对比表技术对比表 序 号 对比项目 评优 准则 方式 一 方式 二 方式 三 1移交工程量及投资少中优中 2一水平总工程量及总投资少差差优 3工期短中优差 4巷道维护费少差差优 5矿井出矸量少差差优 20 6煤炭采出率高差差优 7分带巷道长距离掘进通风易差优中 8仰、俯斜工作面推

56、进长度差值少差中优 9煤层间的搭配开采易差差优 10对构造的适应能力强差差优 11运输段数少优差中 12分带巷道运输费少差中优 13石门（斜巷）运输费和井筒提升费少优中中 14排水费少优差优 15通风费少差中优 4.2 各种方式之间的一水平掘进费用对比各种方式之间的一水平掘进费用对比 利用自编的计算机程序进行一水平巷道总量的掘进费用对比。对比结果以 VB 报表的 形式输出。任意输入满足约束条件的地质条件参数组，运行程序后会得到对应的对比结果。 图 41 工程造价对比程序工作界面 以年产 1.5Mt 的矿井为例，以现行的井巷工程概预算定额为单价依据，最上部煤 层沿倾向的中心点距地表深度 H=65

57、0m, 煤层群铅垂厚度 h=350m，井田倾向宽度 B=2600m, 走向长度 L=10000m, 将第二讲和第三讲所提到的巷道布置方式按顺序定为布置方式一、二、 三。重点分析不同倾角及不同煤层数时，各巷道布置方式的一水平巷道总量的掘进费用的 对比情况。 对比过程中，设煤层群铅垂厚度不变，煤层层数增加时，层间距变小；煤层层数减少 时，层间距变大。 当煤层倾角 =12，煤层数 m=2，上述其它条件不变，掘进费用对比结果如图 42 所 示。当煤层倾角 =8，煤层数 m=3，上述其它条件不变，掘进费用对比结果如图 43 所 21 示。 让煤层倾角 =1，让煤层数 m 在 213 之间变化，前述其它参数不变，各布置方式之 间的对比结果如图 44，图 45 所示，8