第十二章准备巷道布置及参数分析

第十二章准备巷道布置及参数分析

第一节

采区上山布置一、上山位置l

单一煤层布置岩层中，煤层中l

煤层群联合布置煤组上部、中部和下部岩层中，煤层中上山位置的选择（一）煤层上山沿煤层布置。（要求不破坏顶板的完整性）1、

煤层上山特点l

掘进速度快，联络巷工程少，费用低；l

超前探煤作用；当变化时，坡度对输送机不利；l

需留煤柱保护；l

上山围岩是煤和软岩；维护条件差；l

上山与平巷的层面交叉，多开绕道工程；l

受采动影响2、

改善维护状况的技术措施：l

避免两侧采面同时接近上山。l

煤柱越宽，采动影响越小。薄—30m

厚—3040ml

采用可缩性支架或锚网支护。3、

适用条件1）单—薄及中厚煤层采区，服务年限短；2）浅部开采只有两个分层的单一厚煤层采区(一次采全高或放顶煤)，煤及围岩稳定；3）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；4）为部分煤层服务，时间短的专用通风或运煤上山。

（二）岩石上山1、

岩石上山布置：

岩性要求布置于煤层底板稳定的岩层中，避免构造破坏层间距要求（h）

距煤层1530m范各庄矿：页岩12m；新庄孜矿：砂页岩68m；平四矿：

砂页岩15m2、优缺点：①维护费用低；②煤损少；可跨上山采，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，防自燃有利；④不受煤层倾角影响，可定向按坡度取直掘进；⑤能合理处理上山与平巷的平面或立面相交工程，绕道工程量小。3、缺点：①岩石工程量大，掘进费用高；②掘进速度慢，准备时间长；③联络巷工程量大。

3、岩石上山适用条件：①单一厚煤层（3个分层），或近距煤层群联合布置；②采区服务年限3年以上；③煤层底板岩层较稳定，无承压水。二、上山的层位与坡度（一）层位联合布置采区。1、一般将上（下）山置于下部稳定的煤层或底板岩石中。主要原因为：

能适应煤层下行开采顺序；

煤损少；采区生产系统可靠，易维护。二、上山的层位与坡度2、特殊条件下，将上山置于煤层群的中部或上部。可能的原因为：下部煤层底板接近富含水层，或底板岩石松软，且很厚，不易维护。如：华北奥陶纪灰岩，承压水。峰峰局，焦作局49m3/t水等

煤层赋存适于人为或自然分组，单独设置为分组煤层服务的专用上山。（二）上山的倾角（坡度）1、一般与煤层倾角一致；2、当有变化时，力求使上山保持固定坡度；为满足运输要求，岩石上山可穿层布置：当1520时，“运上”调为15，胶带机；2030

时，“运上”调为30，煤自溜。

三、采区上山数目及相对位置（一）上山数目1、采区上山至少两条轨道上山—进风、辅运运输上山—运煤，回风《煤矿安全规程》第一百一十三条规定：高瓦斯矿井、有煤与瓦斯突出危险的矿井、易自燃的采区，必须设置至少一条专用回风巷；低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区，必须设置一条专用回风巷；采区进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷，一段为回风巷。2、在下述条件下增加上山数目①A大的厚煤层采区或联合布置采区；②A大，瓦斯涌出量大的采区，特别是下山采区；③A大，常出现上、下区段同采的采区。④

“运上”、“轨上”均置于底板岩石中，需探明煤层情况，或为提前掘进其它采区巷道的采区⑤采用特采技术（如水砂充填）需设充填管道或泄水的采区。（二）上山布置类型

1、双煤上山布置特点：双上山置于下部薄及中厚稳定煤层中；走向间距2025m，两侧煤柱30m适用：下部有薄及稳定的中厚煤层。单一薄及中厚煤层。2、一煤一岩上山布置特点：轨上沿煤层顶板布置；运上沿底板岩层布置。上山错距：运上距煤层1012m运上、轨上走向距20m。适用：A小、瓦斯不大，服务年限短的采区。（t5a）13、双岩上山布置特点:两条上山置于底板岩石中轨上距煤层810m运上距煤层1214m走向间距：2025m。适用：开采单一厚煤层采区；煤层群最下一层为厚煤层；CH4小的联合布置采区普遍采用。

4、双岩一煤上山布置特点：

走向间距1-3和3-21015m层位上：1距煤层810m，2距煤层1214m，3—沿煤顶此种方式：3—先掘，超前勘探，为1和2取直定向；3用于通风行人。适用：开采煤层数目多，厚度大，储量丰富的采区。瓦斯、水大的采区。5、三岩上山布置特点：三岩上山均置于底板岩层中；走向间距：1015m层位上：1和3同层位2低24m适用：煤层多，储量丰富，瓦斯大、水大的采区。（三）设采区边界上山在采区边界设12条边界上山，主要用于：1、瓦斯大，采用Z、Y型通风时，边界需设回风边界上山。2、往复式开采，不沿空留巷，区段煤柱护巷的往复式开采，要求采区一翼开掘两条上山。3、工作面跨过上山开采后，需要在采区一翼形成生产系统；4、为满足上下区段工作面沿空掘巷的时间要求；5、在较好的地质条件和开采技术条件下，为增加工作面连续推进长度，一个采区可布置多组上山，实现工作面跨上山开采。如图12-2四、采区上（下）山运输1、运煤上山1）上山设备能力：大于同时生产的工作面产量之和。一般：综采、普采—按采面设备能力计算；炮采—Q(采区日产量）1.5以及每班按56h计算；2）近水平、缓倾和倾斜煤层运输上山中的运输设备类型视上（下）山倾角和产量，选运输设备①胶带输送机吊挂式落地式胶带输送机能力大：胶带输送机运输能力

带宽（mm）能力（t/h）80035010006301200700100014002500运输可靠，费用低。运距长。一般一部胶带输送机运距可达300-500m。功率大的可达500-1000m。适用：上山（向下运煤）6；下山（向上运煤）8

。新型胶带机：适于=25。②刮板输送机型号下链式—回空链条在溜槽下面；上链式—回空链条在溜槽上面。上链式刮板机：电机：1544kW；长：150300m。适应角度；向下运可达1828。与一般刮板输送机比较其优点是：阻力小，耗电低，能力大，事故少，易维护。下链式刮板机：适用，原则防滑装置。刮板机：适用范围大；运费略高于胶带机；运输可靠。

③自溜运输松煤的自然安息角：35i、煤层或上山的>30时，均采用自溜；ii、对2的煤层，当上山置于底板岩层中，增大上山角度=303实现自溜；搪瓷溜槽：>30，可自溜。铸石溜槽、铁板溜槽，砼溜槽：=30~35。可用支柱或木板将其隔为两部分，一半用于运煤，一半用于行人、通风、处理事故。可靠性和安全性差，在中斜和急斜煤层应用较多。④矿车运输绞车或无极绳牵引矿车运输矿车进采区—在采面下口装煤。A小；运输不连续（间断式）、影响生产。矿车：1t、1.5t、、3.0t、5.0t绞车：视上山、长度、生产任务等选用。适用：采区生产能力小、煤层倾角不大的采区。

绞车滚筒直径与绳长滚筒直径（m）绳长（m）1.26001.68002.010002.512002、辅助运输采区辅助运输一般采用绞车牵引矿车的运输方式。新型辅助运输方式有齿轨车、卡轨车、单轨吊、无轨胶轮车等运输方式。第二节区段集中平巷的布置及层间联系区段集中巷—为一个区段内的几个煤层或几个分层服务的平巷。区段集中运输平巷（集中机巷）：集中出煤。区段集中轨道平巷（集中轨巷）：运送物料等。

布置区段集中平巷的作用①分层同采，采区增产潜力大，可合理集中生产。②减少分层区段平巷的维护时间和长度，降低维护费；③布置可靠地能力大的集中运输系统，减少设备占有数；④改善采掘接替关系。一、机轨分煤岩布置1、布置特点：1）运输集中平巷置于煤层底板岩石内；2）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根据煤层倾角和区段平巷的主要用途分为石门、斜巷和立眼。1）区段集中平巷与工作面超前平巷石门联系施工方便；利用石门布置中部车场，辅运环节少；行人方便。当很小时，石门长，工程量大；运煤占设备多。适用：

的煤层；层间距1015m。

溜眼30，斜巷20。煤自溜，少占设备；施工条件差；辅运和行人不便（设绞车）适用：15；层间距较大煤层。2）区段集中平巷与工作面超前平巷斜巷联系3）区段集中平巷与工作面超前平巷立眼联系(近水平煤层)3、区段集中平巷与采区集中上山的联系方式一般考虑：运输方式；（1）集中“轨上”与集中“轨巷”联系—石门、斜巷（2）集中机巷—溜煤眼—集中“运上”。4、机轨分煤岩布置优缺点分析优点：1）掘进速度快；区段准备时间短；2）轨道集中平巷探煤，为机巷定向；3）轨巷可为机巷泄水；4）机巷服务时间长，岩层中易维护；5）实现分层同采，上下区段同采。4、机轨分煤岩布置优缺点分析缺点：1）集中轨巷受多次采动影响，维护困难；2）可能引起自燃。5、

机轨分煤岩布置适用煤层多，A大；层间距1015m。

二、机轨双岩巷布置

1、双岩巷相同标高布置特点平行布置于同水平底板岩层中，掘进联系方便。3—

集中机巷，4—

集中轨巷联系方式各分煤层超前运输平巷—平石门和溜眼—3—平石门和溜煤眼—运输上山1。各分煤层超前轨道平巷—

平石门

—4—

平石门

—

轨道上山2。2、双岩巷不同标高布置特点：布置于不同水平的底板岩层中—主、辅运干扰小3—集中机巷，4—集中轨巷联系方式各分煤层超前运输平巷—石门—3—石门和溜煤眼—运输上山1。各分煤层超前轨道平巷—石门—4—石门—轨道上山2。3、机轨双岩巷布置优缺点分析：

1）优点：易维护；2）缺点：岩石工程量大，掘进费用高，准备时间长；4、机轨双岩巷布置适用煤层数多，煤层厚度大，生产时间长，煤巷难以维护。三、机轨合一巷布置1、机轨合一巷布置特点：

胶带机和轨道布置在同一大断面岩巷内；

1）布置方式问题l

机轨合一巷的轨道置于远离煤层一侧，轨上通过中部车场直接与3相连，不穿越输送机；但采用平石门与各分层平巷联系时，则需穿输送机，抬高输送机。1）布置方式问题l

轨道置于靠近煤层一侧时，中部车场通达集中巷的轨道则需穿越输送机，并抬高输送机。2、机轨合一巷道布置优缺点分析：1）优点①少一条巷道，掘进主维护工程量省；②易维护；③设备集中，可充分利用巷道断面，便于设备的安装拆卸。2）缺点①断面大，施工定向困难，进度慢；②机轨合一集中巷与采区上山连接处（中部车场），以及与煤层超前平巷的联络巷连接处，存在轨道与输送机交叉，交叉点施工复杂；③上、下区段不能同采、通风难解决。3、适用：煤层多或煤层厚度大，生产时间长，煤巷难以维护的采区。当前，应用较少。近水平煤层机轨合一巷布置机轨合一集中巷置于底板岩层中

采用立眼与斜巷联系方式

立眼—溜煤，斜巷—辅运。

轨道布置在外侧四、机轨双煤巷布置

1、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中。2、机轨双煤巷布置优缺点分析

优点：1）岩石工程量小，掘进速度快，费用低，缩短采区准备时间；2）利于上下区段同采，A大；缺点：受采动影响大，维护量大，严重时影响生产。3、适用：下部有薄及中厚煤层、围岩稳定。

第三节

采区（盘区）参数一、采区倾斜长度

采区斜长在开拓部署时已定，大致为定值

1、区段斜长

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；

2）当前开采技术条件，工作面长度为80-250m。

l巷=2.55.0m,l柱=020m

l区=l采+2l巷+l柱2、区段数目n

合理的n—保证采区正常生产和接替。在保证l采合理的前提下，划分区段。

l区必须调整：n为整数；要充分考虑断层；使采区大部分地区都处于工作面合理长度范围内。当前，缓斜煤层

n=45（个）

倾、急斜层：

n23（个）

采区斜长采区斜长=阶段斜长近水平煤层，

58时，采区斜长1000（下山1200）1500m。

以上，采区斜长约6001000m。采用新型运输设备开采时，上山部分斜长一般为1000~1500m，下山部分斜长一般为700~1200m。二、采区走向长度采区走向长度=采面连续推进长度+采区间煤柱尺寸随科技进步，采面单产和采区生产能力提高，矿井生产合理集中，采区尺寸日趋扩大。（一）加大采区走向尺寸的好处1、相对减少上（下）山、车场及硐室的掘进工程量；2、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；4、减少采面搬家次数。5、有利于保持必须的工作面错距，增加采区生产能力；6、利于采区和矿井合理集中生产。（二）确定采区走向长度主要影响因素

1、地质因素1）断层、倾角和厚度变化大处、变薄带处2）“三下”开采、必须留煤柱处，采区以此为界；3）煤层顶底板岩性松软，支护、维护困难；4）煤的自燃期长短—短——区段一翼较短。2、技术因素

区段巷道的掘进、维护、运输、供电等因素。

1）掘进配以：刮板机、胶带机、局扇当前，掘进技术受局扇通风影响。

单孔掘进：一翼1000m，有的已达1500m。工作面加中切眼后，一翼可达2000m以上。（1）刮板机多台串联、事故多，费用高，不超过5台为宜。采区一翼为400~500m，双翼采区走向长度为800~1000m。（2）胶带机

宽800mm：500m，宽1000mm：8001000m，不受限制。采区一翼长可达500m~1000m，双翼采区走向长度为1500~2400m，或更长。2）运输3）供电：（1）380v供电，采区一翼长可达400m；（2）660v供电，采区一翼长可达700m1000m；3）移动变电站，1140或3300v供电，可达1000m以上，采区走向长度不受限制。4）设备检修时间液压支架检修期：原煤炭部规定一年左右为倒面周期。即：综采设备连续推进时间+检修倒面时间=1年。

3、经济因素

经济合理的采区走向长度，吨煤费用最低。1）采区走向长度增加吨煤费用减少：石门、上山掘进费、切眼掘进、设备按装费2）采区走向长度增加吨煤费用增加区段巷道维护费和运输费3）采区走向长度与吨煤费用无关区段巷道掘进费。吨煤费用与采区走向长度关系准则：技术上先进可行，经济上合理—吨煤费用最低。缓斜煤层：不受地质条件限制的普采、炮采双翼采区：一般10001500m不受地质条件限制的综采双翼采区：一般16002430m

大柳塔推进40006000m急斜煤层：双翼采区走向长1000m单翼采区走向长500m（三）采区走向长度的确定1、地质条件复杂的矿井，采区也应有较大的尺寸，充分发挥设备设施的效用。2、对顶板破碎，巷道维护困难，地质构造复杂，或自燃发火期短以及装备水平低的小矿，采区走向长度应适当缩短。3、不受条件限制，应按技术上和经济上合理的采区走向长度确定。4、有条件应在井筒附近划分中央采区。5、开采煤层群时，上下煤层采区划分一致。6、多水平开采，上下水平采区划分尽量一致。三、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掘进工作面产量之和，单位一般是万吨/年1、采面生产能力Am（万t/a）Am

=LV

m

cm式中：L—

采面长，m；V—采面年进度，m/a；综采：10001200m;普采：

700m;炮采：400500m

m—采高，m；—容重，t/m3；cm

—

采面采出率，薄煤层0.97，中厚煤层0.95，厚煤层0.93当前：采面生产能力综采：平均100万t/a,M2m，一般80100万t/a普采:平均2530万t/a

炮采:平均1020万t/a

急倾斜炮采510万t/a

2、采区同采工作面数目

缓倾斜煤层：

综采—1个采面同采；普采—12个采面同采。急斜煤层炮采：23个采面同采。3、采区生产能力AB（万t/a）：

式中：n—同采工作面数，个；

K1—采区掘进出煤系数，K1=1.1；K2—采面之间出煤影响系数，当n=2时，K2=0.95;n=3时,K2=0.90AB的环节能力验算：1）上山运输能力：

式中：An—小时设备能力，t/h；k—产量不均衡系数，K=1.21.3;T—日出煤时间，h；

0—

运输设备正常工作系数，0=0.70.9。

2）采区通风能力

风量和风速限制式中：s—巷道净断面，m2；v—巷道允许最大风速，m/s；c—日1t煤的供风量，m3/min/t；c1—风量备用系数，c1=1.2。分子——一年的风量分母——产一吨煤的风量

3）保证采区正常接替式中：Z—采区可采储量，t；Tn

—

新采区准备时间，a。每年生产的能力要小于准备出来的能力

4）采区车场通过能力一般不受限制。四、采区采出率及煤柱尺寸

（一）采区采出率

开采损失：1）采面落煤损失：37%2）区段煤柱、上山煤柱、采区边界煤柱等

3）面内损失采区采出率煤层国家规定的采区采出率厚煤层≮0.75中厚煤层≮0.80薄煤层≮0.85工作面采出率工作面实际出煤量

工作面采出率=———————————100%

工作面实际储量

煤层国家规定的工作面采出率厚煤层≮0.93中厚煤层≮0.95薄煤层≮0.97提高采出率途径：1）减小煤柱损失；2）尽量回收煤柱；3）合理加大采区尺寸；4）减少工作面损失。（二）采区煤柱尺寸1、按支承压力影响程度留设的煤柱经验法1）

上（下）山煤柱岩石上（下）山可不留煤柱（跨上、下山开采）煤层上（下）山本层中的煤柱：（采深200~500m)煤层沿走向一侧宽度（m）两上山间（m）薄及中厚2020厚煤层304020~252）区段煤柱采深200~500m：煤层区段煤柱宽度（m）薄及中厚815厚煤层1520深井要加大区段煤柱尺寸或采用沿空掘巷。原则上区段巷道应沿空掘巷35m

3）运输大巷及总回风巷保护煤柱

大巷布置在底板岩石中，其上可不留煤柱（跨大巷开采）大巷布置在煤层中本层中一侧的煤柱：煤层一侧的煤柱宽度（m）近水平>40缓斜2540倾斜1525急斜1015

2、隔离煤柱1）采区边界煤柱：一般10m

2)断层煤柱

断层落差断层一侧煤柱宽度（m）落差很大（10m）30落差大（5m）1015落差很小（3m）不留煤柱3、按岩层移动影响程度留设的煤柱六、采区煤仓容量1、按采煤机连续作业割一刀煤的产量计算Q=Q0+LMBrC0Ktn式中：Q—采区煤仓容量，t； Q0—防煤仓漏风的煤量，取5~10t； L—工作面度，m； M—采高，m； r—煤的密度，t/m3； B—截深，m； C0—工作面采出率； Kt—同时生产工作面系数； 综采Kt=1，普采Kt=1+0.25n n—采区内同采工作面数。2、按运输大巷列车间隔时间内采区高峰产量计算Q=Q0+Qhtiad式中：Qh—采区高峰生产能力，t/h；ti—列车进入采区的间隔时间，一般取20~30min；ad—不均衡系数，机采取1.15，炮采取1.5。3、按采区高峰生产延续时间计算Q=Q0+(Qh-Qt)thead式中：Qt—采区装车站通过能力，t/h；the—采区高峰生产延续时间。机采取0.5~1.5h，炮采取1.5~2.0h。当上山和大巷都采用胶带输送机运煤时，采区煤仓的容量最小可按0.5h采区高峰产量确定。思考题1、机轨分煤岩布置特点及适用条件。2、煤层上山、岩石上山布置特点及适用条件。3、如何选择采区上山的层位及坡度。4、煤层上山与煤层区段平巷在维护方面有哪些特点？5、确定采区走向长度的主要因素？6、如何确定采区生产能力？7、采区采出率及其规定？第四节准备方式改革及发展方向一、准备方式多样化采区式盘区式带区式分段式二、采（盘、带）区大型化

采（盘、带）区尺寸加大储量加大生产能力加大等采区尺寸与能力炮采、普采双翼采区走向长应大于1000～1200m综采采区走向长一般在2000m有的在3000m以上分带斜长有的达2000～