采矿学第十二章准备巷道布置及参数分析

1、中国矿业大学矿业工程学院主讲：方新秋教授第十二章第十二章 准备巷道布置及参数分析准备巷道布置及参数分析第一节第一节 采区上山布置采区上山布置第二节第二节 煤层群区段集中平巷的布置及煤层群区段集中平巷的布置及 层间联系方式层间联系方式第三节第三节 采区采区(盘区盘区)参数参数第四节第四节 开采准备系统的改革及发展开采准备系统的改革及发展一、上山位置一、上山位置二、上山的层位与倾角二、上山的层位与倾角三、采区上山数目及布置类型三、采区上山数目及布置类型四、采区上山运输四、采区上山运输第一节第一节 采区上山布置采区上山布置一、上山位置一、上山位置l单一煤层：单一煤层：岩层中，煤层中；岩层中，煤层中；

2、l煤层群：煤层群：联合布置：联合布置：煤组上部、中部和下部煤组上部、中部和下部 岩层中，煤层中岩层中，煤层中一、上山位置一、上山位置(一一)煤层上山煤层上山1. 煤层上山特点：煤层上山特点：l优点：优点：1) 掘进速度快，联络巷工程少，费用低；掘进速度快，联络巷工程少，费用低；2) 可超前探煤。可超前探煤。l缺点：缺点：1) 当当 变化大时，坡度对输送机不利；变化大时，坡度对输送机不利；2) 需留煤柱保护；需留煤柱保护；3) 上山围岩是煤和煤层顶底板，维护条件差；上山围岩是煤和煤层顶底板，维护条件差；4) 上山与平巷的层面交叉，需开绕道；上山与平巷的层面交叉，需开绕道；5) 受采动影响大。受采

3、动影响大。一、上山位置一、上山位置(一一)煤层上山煤层上山 2. 改善维护措施改善维护措施1) 避免两侧采面同时接近上山；避免两侧采面同时接近上山；2) 煤柱越宽，采动影响越小；煤柱越宽，采动影响越小；3) 合理的支护方式。合理的支护方式。76510349821一、上山位置一、上山位置(一一)煤层上山煤层上山 3. 适用条件适用条件1) 单一煤层，煤层中硬以上，顶底板条件好；单一煤层，煤层中硬以上，顶底板条件好；2) 煤层群联合布置采区，下部有维护条件较好煤层群联合布置采区，下部有维护条件较好的薄及中厚煤层。的薄及中厚煤层。3) 服务时间短的专用通风或行人上山等。服务时间短的专用通风或行人上山

4、等。一、上山位置一、上山位置(二二)岩石上山岩石上山1. 岩石上山布置岩石上山布置1) 煤层底板稳定岩层中；煤层底板稳定岩层中；2) 距煤层底板距煤层底板10-20 m。2. 优点优点1) 维护费用低；维护费用低；2) 煤损少，可跨上山加大采面连续推进长度；煤损少，可跨上山加大采面连续推进长度；3) 生产系统可靠，通风条件好，易封闭采空区，生产系统可靠，通风条件好，易封闭采空区，防自燃有利；防自燃有利；4) 不受煤层倾角影响，可定向按坡度取直掘进。不受煤层倾角影响，可定向按坡度取直掘进。一、上山位置一、上山位置(二二)岩石上山岩石上山3. 缺点缺点1) 岩石工程量大；岩石工程量大；2) 接替困

5、难；接替困难；3) 矸石排放多，污染环境。矸石排放多，污染环境。4. 适用条件适用条件1) 厚煤层，或近距煤层群联合布置，且煤层松厚煤层，或近距煤层群联合布置，且煤层松软，煤层底板岩层较稳定；软，煤层底板岩层较稳定；2) 采区服务年限长。采区服务年限长。二、上山的层位与倾角二、上山的层位与倾角(一一)上山的层位上山的层位l联合布置采区，一般将上联合布置采区，一般将上(下下)山置于下部稳定煤山置于下部稳定煤层或底板岩层中。主要原因：层或底板岩层中。主要原因：1) 能适应煤层下行开采顺序；能适应煤层下行开采顺序；2) 提高采出率，煤损少。提高采出率，煤损少。l特殊条件下，将上山置于煤层群的中部或上

6、部。特殊条件下，将上山置于煤层群的中部或上部。可能的原因：可能的原因：1) 下部煤层底板接近富含水层，或底板岩石松下部煤层底板接近富含水层，或底板岩石松软，不易维护；软，不易维护；2) 设置为分组煤层服务的上山，为上组煤服务。设置为分组煤层服务的上山，为上组煤服务。二、上山的层位与倾角二、上山的层位与倾角(一一)上山的倾角上山的倾角一般与煤层倾角一致；一般与煤层倾角一致；当当变化大时，力求使上山保持固定坡度；变化大时，力求使上山保持固定坡度；当当 15 20时，运上调为时，运上调为15，胶带机；，胶带机； 20 30时，运上调为时，运上调为30，煤自溜。，煤自溜。三、采区上山数目及布置类型三、

7、采区上山数目及布置类型(一一)上山数目上山数目采区上山至少两条，分别为：采区上山至少两条，分别为：1) 轨道上山轨道上山进风、辅运；进风、辅运；2) 运输上山运输上山运煤，回风、行人。运煤，回风、行人。在采区能力大、瓦斯涌出量大和涌水大的采区，在采区能力大、瓦斯涌出量大和涌水大的采区，需设专用上山。需设专用上山。三、采区上山数目及布置类型三、采区上山数目及布置类型(二二)上山布置类型上山布置类型1、双煤上山、双煤上山上山置于下部稳定煤层中，两上山走向间距上山置于下部稳定煤层中，两上山走向间距2025m，两侧煤柱，两侧煤柱30 m ；在采区能力大、瓦斯涌出量大和涌水大的采区，在采区能力大、瓦斯涌

8、出量大和涌水大的采区，需设专用上山。需设专用上山。适用下部有稳定、中硬以上煤层的采区。适用下部有稳定、中硬以上煤层的采区。2025m21三、采区上山数目及布置类型三、采区上山数目及布置类型(二二)上山布置类型上山布置类型2、一煤一岩上山、一煤一岩上山轨上沿煤层顶板布置，运上沿底板岩层布置，运轨上沿煤层顶板布置，运上沿底板岩层布置，运上、轨上走向距上、轨上走向距20 m 。适用于适用于A小、服务年限短的采区。小、服务年限短的采区。(t3时，均采用自溜；时，均采用自溜；2) 对对2 的煤层，将上山置于底板岩石中，增的煤层，将上山置于底板岩石中，增大上山角度，大上山角度， =303 、实现自溜；、实

9、现自溜；l不同材质的溜槽适用性：不同材质的溜槽适用性：1) 搪瓷溜槽：搪瓷溜槽： 2 ，可自溜。，可自溜。2) 铸石溜槽：铁板溜槽，砼溜槽等，铸石溜槽：铁板溜槽，砼溜槽等， =30 。四、采区上山运输四、采区上山运输4. 矿车运输：矿车运输：绞车滚筒直径与绳长绞车滚筒直径与绳长滚筒直径滚筒直径(m)绳长绳长(m)1.26001.68002.010002.51200一、概念及目的一、概念及目的二、机轨分煤岩布置二、机轨分煤岩布置三、机轨双岩巷布置三、机轨双岩巷布置四、机轨双煤巷布置四、机轨双煤巷布置第二节第二节 区段集中平巷布置及层间联系区段集中平巷布置及层间联系一、概念及目的一、概念及目的1.

10、 区段集中巷概念：区段集中巷概念：煤层群联合布置采区，在煤层或煤层群联合布置采区，在煤层或煤组下煤层煤组下煤层(岩层岩层)中布置为区段内各煤层服务的巷中布置为区段内各煤层服务的巷道或为一个区段的几个煤层或几个分层服务的平巷。道或为一个区段的几个煤层或几个分层服务的平巷。l区段运输集中平巷区段运输集中平巷(集集 中机巷中机巷)：集中出煤：集中出煤。l区段轨道集中平巷区段轨道集中平巷(集集 中轨巷中轨巷)：运送物料。：运送物料。2. 目的：目的：l减少分层区段平巷维护时间，降低维护费；减少分层区段平巷维护时间，降低维护费；l分层同采，合理集中生产。分层同采，合理集中生产。2111418756891

11、76121012 13m1二、机轨分煤岩布置二、机轨分煤岩布置1、布置特点：、布置特点：运输集中平巷置于底板岩层中；运输集中平巷置于底板岩层中；轨道集中平巷置于煤层内。轨道集中平巷置于煤层内。2、区段集中平巷与工作面超前平巷联系方式：、区段集中平巷与工作面超前平巷联系方式：厚煤层分层同采一煤一岩集中巷布置；厚煤层分层同采一煤一岩集中巷布置；区段集中平巷与工作面超前平巷。区段集中平巷与工作面超前平巷。二、机轨分煤岩布置二、机轨分煤岩布置厚煤层分层同采一煤一岩集中巷布置厚煤层分层同采一煤一岩集中巷布置二、机轨分煤岩布置二、机轨分煤岩布置区段集中平巷与工作面超前平巷区段集中平巷与工作面超前平巷( (

12、立眼、走向联络斜巷联系立眼、走向联络斜巷联系) )二、机轨分煤岩布置二、机轨分煤岩布置3、区段集中平巷与、区段集中平巷与采区集中上山的联采区集中上山的联系方式：系方式：集中集中“轨上轨上”与与集中集中“轨巷轨巷”联联系系 石门、斜石门、斜巷；巷；集中机巷集中机巷溜煤溜煤眼眼 集中集中“运运上上”。二、机轨分煤岩布置二、机轨分煤岩布置4、机轨分煤岩布置优缺点分析：、机轨分煤岩布置优缺点分析：探煤层走向的变化，为集中机巷定向；探煤层走向的变化，为集中机巷定向；采掘互不干扰，利于接替，便于在上分层采空区采掘互不干扰，利于接替，便于在上分层采空区后反向掘进下分层的超前机巷；后反向掘进下分层的超前机巷；

13、泄水方便；泄水方便；易于掘进；易于掘进；受多次采动影响，维护困难。受多次采动影响，维护困难。 二、机轨分煤岩布置二、机轨分煤岩布置 5、机轨分煤岩布置适用条件：、机轨分煤岩布置适用条件：l煤层数量多，采区生产能力大，层间距煤层数量多，采区生产能力大，层间距1015m。 8764510391121(a)123512121112104687三、机轨双岩巷布置三、机轨双岩巷布置 1. 双岩巷相同标高布置：双岩巷相同标高布置：平行布置于同水平底板岩层中，掘进联系方便。平行布置于同水平底板岩层中，掘进联系方便。92587410131112633集中机巷，集中机巷，44集中轨巷集中轨巷三、机轨双岩巷布置三

14、、机轨双岩巷布置 1. 双岩巷相同标高布置，双岩巷相同标高布置，联系方式：联系方式：l各分煤层超前平巷各分煤层超前平巷平石门平石门 3平石门和溜煤平石门和溜煤眼眼运输上山运输上山1；l各分煤层超前平巷各分煤层超前平巷平石门平石门 4轨道上山轨道上山 2 。925874101311126三、机轨双岩巷布置三、机轨双岩巷布置 1. 双岩巷不同标高布置：双岩巷不同标高布置：布置于不同水平的底板岩层中布置于不同水平的底板岩层中主、辅运干扰小。主、辅运干扰小。33集中机巷，集中机巷，44集中轨巷集中轨巷2758121246103111三、机轨双岩巷布置三、机轨双岩巷布置 2. 双岩巷不同标高布置，双岩巷

15、不同标高布置，联系方式：联系方式：l各分煤层超前平巷各分煤层超前平巷平石门平石门3 平石门平石门溜煤溜煤眼眼运输上山运输上山1l各分煤层超前平巷各分煤层超前平巷平石门平石门4 平石门平石门轨道轨道上山上山 22758121246103111三、机轨双岩巷布置三、机轨双岩巷布置 3、优缺点分析、优缺点分析：利于上、下区段同采，分层同采，采区生产能力利于上、下区段同采，分层同采，采区生产能力大；大；岩石工程量大，准备时间长。岩石工程量大，准备时间长。 4、适用条件：、适用条件：煤层数多，生产时间长，煤巷难以维护。煤层数多，生产时间长，煤巷难以维护。四、机轨双煤巷布置四、机轨双煤巷布置 1、布置特点

16、、布置特点：运输集中巷和轨道集中巷均置于下部薄及中厚煤层运输集中巷和轨道集中巷均置于下部薄及中厚煤层中。中。687125411321四、机轨双煤巷布置四、机轨双煤巷布置2、机轨双煤巷布置分析：、机轨双煤巷布置分析：l岩巷工程量小，掘进速度快，准备时间短；岩巷工程量小，掘进速度快，准备时间短；l利于上、下区段同采，分层同采，采区能力大；利于上、下区段同采，分层同采，采区能力大；l受采动影响大，维护量大。受采动影响大，维护量大。3、适用条件：、适用条件：l煤层多，下部有薄及中厚煤层、围岩稳定。煤层多，下部有薄及中厚煤层、围岩稳定。 一、采区倾斜长度一、采区倾斜长度二、采区生产能力二、采区生产能力三

17、、采区走向长度三、采区走向长度四、采区采出率四、采区采出率 五、采区煤柱尺寸五、采区煤柱尺寸 六、煤仓容量六、煤仓容量第三节第三节 采区采区(盘区盘区)参数参数一、采区倾斜长度一、采区倾斜长度1、区段斜长、区段斜长l回采工作面斜长影响因素：回采工作面斜长影响因素：1) 受地质条件、技术条件（设备）、通风能力等因素影响。受地质条件、技术条件（设备）、通风能力等因素影响。2)当前开采技术条件，工作面长度为当前开采技术条件，工作面长度为80-380m。l巷巷=3 4.5m, l柱柱=0 20ml 区区= l采采+2 l巷巷+ l柱柱一、采区倾斜长度一、采区倾斜长度2. 区段数目区段数目nl在保证在保

18、证l采合理的前提下，划分区段。采合理的前提下，划分区段。l n =采区斜长采区斜长/区段斜长区段斜长ll区区 必须调整：必须调整：n为整数；为整数；缓斜煤层：缓斜煤层：n = 45个；个；倾、急斜煤层：倾、急斜煤层：n2 3个。个。l要充分考虑断层；要充分考虑断层；l使采区大部分地区都处于工作面合理长度范围内。使采区大部分地区都处于工作面合理长度范围内。二、采区生产能力二、采区生产能力 采区生产能力采区生产能力=采区内同时生产的采煤工作面和采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产量之和，掘进工作面产量之和，Mt/a。1、采面生产能力、采面生产能力A0A0 = L V0 m c0式中：式中：L

19、采面长，采面长，mV0采面年进度，采面年进度，m/a；m 采高，采高，m； 容重，容重，t/m3；c0 采面采出率，薄煤层采面采出率，薄煤层0.97，中厚煤层，中厚煤层0.95，厚煤层厚煤层0.93。二、采区生产能力二、采区生产能力2、采区同采工作面数目、采区同采工作面数目 缓倾斜煤层：缓倾斜煤层：煤矿安全规程煤矿安全规程第第4848条条( (采区开采采区开采前必须编制采区设计前必须编制采区设计) ) 综采综采 ： 12 12个采面同采；个采面同采； 普采普采 ： 12 12个采面同采。个采面同采。 急斜煤层炮采：急斜煤层炮采：1212个采面同采。个采面同采。二、采区生产能力二、采区生产能力3

20、、采区生产能力、采区生产能力AB（Mt/a）：）：nioiBAkkA121式中：式中：n 同采工作面数，个；同采工作面数，个； K1 采区掘进出煤系数，采区掘进出煤系数，K1=1.1； K2 采面之间出煤影响系数，当采面之间出煤影响系数，当n = 2时，时， K2 = 0.95；n = 3时，时， K2 = 0.90。一般综采：一般综采：0.8 2 Mt/a；功率综采：；功率综采：2 5 Mt/a；普采：普采：0.45 0.6 Mt/a；炮采：；炮采：0.3 0.45 Mt/a。 三、采区走向长度三、采区走向长度趋势：趋势：随科技进步，采面单产和采区生产能力提随科技进步，采面单产和采区生产能力

21、提高，矿井生产合理集中，采区尺寸日趋扩大。高，矿井生产合理集中，采区尺寸日趋扩大。1、加大采区走向尺寸的好处：、加大采区走向尺寸的好处：1) 相对减少上（下）山、车场及硐室掘进工程量；相对减少上（下）山、车场及硐室掘进工程量；2) 减少采区边界煤柱、上（下）山煤柱损失；减少采区边界煤柱、上（下）山煤柱损失；3) 增大采区储量和服务年限，利于接替；增大采区储量和服务年限，利于接替；4) 利于采区和矿井合理集中生产，提高生产能力；利于采区和矿井合理集中生产，提高生产能力；5) 减少采面搬家次数。减少采面搬家次数。三、采区走向长度三、采区走向长度2、确定采区走向长度主要影响因素、确定采区走向长度主要

22、影响因素 ：l地质因素：地质因素：1) 断层、倾角和厚度变化大处、变薄带处；断层、倾角和厚度变化大处、变薄带处；2) “三下三下”开采、必须留煤柱处，采区以此为界；开采、必须留煤柱处，采区以此为界；3) 煤层顶底板岩性煤层顶底板岩性 松软松软 支护、维护困难；支护、维护困难；4) 煤的自燃期长短煤的自燃期长短 短短 区段一翼较短。区段一翼较短。 三、采区走向长度三、采区走向长度2、确定采区走向长度主要影响因素、确定采区走向长度主要影响因素 ：l技术因素技术因素：区段巷道的掘进、维护、运输、供电、：区段巷道的掘进、维护、运输、供电、掘进技术受局扇通风影响、设备检修时间等因素。掘进技术受局扇通风影

23、响、设备检修时间等因素。三、采区走向长度三、采区走向长度2、确定采区走向长度主要影响因素、确定采区走向长度主要影响因素 ：l经济因素：经济因素： 准则：技术上先进可行，经济上合理准则：技术上先进可行，经济上合理 ， 吨煤费吨煤费用最低。用最低。l采区走向长度增加，吨煤费用减少部分：采区走向长度增加，吨煤费用减少部分：1) 石门、上山掘进费、切眼掘进、设备安装费石门、上山掘进费、切眼掘进、设备安装费2) 采区走向长度增加，吨煤费用增加部分：采区走向长度增加，吨煤费用增加部分：3) 区段巷道维护费；区段巷道维护费；4) 采区走向长度与吨煤费用无关：采区走向长度与吨煤费用无关：5) 区段巷道掘进费区

24、段巷道掘进费 。三、采区走向长度三、采区走向长度3、采区走向长度、采区走向长度l缓斜煤层：缓斜煤层：不受地质条件限制的综采双翼采区：一般不受地质条件限制的综采双翼采区：一般 16002000m，大柳塔矿推进，大柳塔矿推进4000 6000m。l急斜煤层：急斜煤层：双翼采区走向长双翼采区走向长1000 m ；单翼采区走向长单翼采区走向长500 m 。采区斜长采区斜长 = 阶段斜长阶段斜长l近水平、缓斜煤层，采区斜长近水平、缓斜煤层，采区斜长800 1500m。四、采区采出率四、采区采出率 采区采出率采区采出率= (采区工业储量采区工业储量 - 开采损失开采损失)/采区工业储量采区工业储量1、开采

25、损失：、开采损失：l 采面落煤损失：采面落煤损失：3 7%l 区段煤柱、上山煤柱、采区边界煤柱等。区段煤柱、上山煤柱、采区边界煤柱等。2、国家规定的采区采出率：、国家规定的采区采出率：l厚煤层厚煤层 0.75；中厚煤层；中厚煤层 0.8；薄煤层；薄煤层 0.8。四、采区采出率四、采区采出率 工作面采出率工作面采出率=工作面实际出煤量工作面实际出煤量 /工作面实际储量工作面实际储量 3、国家规定的工作面采出率：、国家规定的工作面采出率：l厚煤层厚煤层 0.93；中厚煤层；中厚煤层 0.95；薄煤层；薄煤层 0.97。4、提高采出率途径：、提高采出率途径：l减小煤柱损失；减小煤柱损失；l尽量回收煤

26、柱；尽量回收煤柱；l合理加大采区尺寸；合理加大采区尺寸；l减少工作面损失。减少工作面损失。五、采区煤柱尺寸五、采区煤柱尺寸 1、上、上(下下)山煤柱山煤柱l岩石上岩石上(下下)山可不留煤柱山可不留煤柱(跨上、下山开采跨上、下山开采)；l煤层上煤层上(下下)山本层中的煤柱：煤柱沿走向一侧宽度；山本层中的煤柱：煤柱沿走向一侧宽度；l薄及中厚薄及中厚20 m，厚煤层，厚煤层30 40 m。2、区段煤柱、区段煤柱l区段煤柱宽度：薄及中厚煤层区段煤柱宽度：薄及中厚煤层815m815m，厚煤层，厚煤层1520 m1520 m；l沿空掘巷原则上应留沿空掘巷原则上应留3 5m3 5m煤柱。煤柱。五、采区煤柱尺

27、寸五、采区煤柱尺寸 3、运输大巷及总回风巷保护煤柱、运输大巷及总回风巷保护煤柱 l大巷布置在底板岩石中，其上可不留煤柱；大巷布置在底板岩石中，其上可不留煤柱；l大巷布置在煤层中本层中一侧的煤柱：大巷布置在煤层中本层中一侧的煤柱：1）一侧的煤柱宽度，近水平大于）一侧的煤柱宽度，近水平大于40m；2）缓斜煤层）缓斜煤层2540m；3）倾斜煤层）倾斜煤层 ：1525 m；4）急斜煤层）急斜煤层1015 m。五、采区煤柱尺寸五、采区煤柱尺寸 4、采区边界煤柱：、采区边界煤柱：一般一般10m。 5、断层煤柱、断层煤柱 l断层落差断层落差 断层一侧煤柱宽度断层一侧煤柱宽度(m)l落差很大落差很大( 10m

28、) 30l落差大落差大( 5m) 1015l落差很小落差很小( 3m) 不留煤柱不留煤柱六、煤仓容量六、煤仓容量1、按采煤机连续作业割一刀煤的产量、按采煤机连续作业割一刀煤的产量Q Q0 L M B C0 Kt n (t)式中：Q0防漏风留煤量5 10 t； L采面长，m； B进刀深度，m； M采高，m； 煤的容重，t/m3; C0采面采出率，； Kt同采工作面系数：综采Kt=1，普采Kt=1+0.25n n采区内同采工作面数。 六、煤仓容量六、煤仓容量2、按大巷列车间隔时间内采区高峰产量、按大巷列车间隔时间内采区高峰产量Q = Q0 + Qh ti ad ( t)式中：式中：Q0 防漏风留煤量防漏风留煤量5 10 t； Qh采区高峰生产能力，采区高峰生产能力，t / h ，一般为，一般为(1.5 2.0)Ap ； ti列车进入装车站的间隔时间，列车进入装车站的间隔时间，20 30min； ad不均衡系数，机采取不均衡系数，机采取1.15 1.2，炮采取，炮采取1.5。六、煤仓容量六、煤仓容量3、按采