第九章准备巷道布置及参数分析

煤矿开采学

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资源与环境工程学院第九章准备巷道布置及参数分析第一节煤层群区段集中平巷的布置及层间联系方式第二节

采区上山布置第三节

采区（盘区）参数第一节煤层群区段集中平巷的布置

及层间联系方式区段集中巷

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）：运送物料等第一节煤层群区段集中平巷的布置

及层间联系方式布置区段集中平巷的目的减少各层区段平巷的维护时间，降低维护费；布置能力大的集中运输系统，减少设备占有数；各层同采，合理集中生产。区段集中平巷的位置下层薄及中厚煤中；底板岩石中。轨巷—下层煤，运巷—底板岩石。一、区段集中平巷的布置方式（一）机轨分煤岩巷布置（二）机轨双岩巷布置（三）机轨合一巷布置（四）机轨双煤巷布置一、区段集中平巷的布置方式（一）机轨分煤岩布置1、布置特点运输集中平巷置于煤层底板岩石内；轨道集中平巷置于煤层内。机轨分煤岩巷布置

石门联系方式斜巷联系方式1运输上山；2轨道上山；3运输集中平巷；4轨道集中平巷；

5层间运输联络石门(或斜巷)；6层间轨道联络石门(或斜巷)；

7上区段分层超前运输平巷；8下区段分层超前回风(轨道)平巷

9层间溜煤眼；10区段轨道石门(或斜巷)；11区段溜煤眼；

12中部甩车场机轨分煤岩布置1-运输上山；

2-轨道上山；

3-运输集中平巷；

4-轨道集中平巷；

5-层间运输联络石门(或斜巷)；

6-层间轨道联络石门(或斜巷)；

7-上区段分层超前运输平巷；

8-下区段分层超前回风(轨道)平巷

9-层间溜煤眼；

10-区段轨道石门(或斜巷)；

11-区段溜煤眼；

12-中部甩车场（一）机轨分煤岩布置2、区段集中平巷与工作面超前平巷1）斜巷联系溜眼30，煤自溜，少占设备；斜巷20，施工条件差；辅运和行人不便（设绞车）适用：15；层间距1015m。机轨分煤岩布置施工方便；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。

2）石门联系3、区段集中平巷与采区集中上山

的联系方式运输方式轨上与集中轨巷—石门、斜巷集中机巷—溜煤眼—运上通风方式新鲜风：轨上-集中运巷-斜巷或石门乏风：斜巷或石门-集中轨巷-斜巷或石门-运上4、机轨分煤岩布置优缺点集中机巷沿岩层布置：易定向取直或分段取直，满足输送机要求；本区段运煤，下区段回风，服务时间长，岩层中易维护；实现各层同采，上下区段同采。4、机轨分煤岩布置优缺点集中轨巷沿煤层布置：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后反向掘进下分层的超前机巷；易于掘进；受多次采动影响，维护困难；泄水。5、

机轨分煤岩布置适用煤层多，A大；层间距1015m;下层煤煤岩稳固。（二）机轨双岩巷布置

双岩巷相同标高布置1、布置特点平行布置于同水平底板岩层中，掘进联系方便。（淮南实例）

3—集中机巷，4—集中轨巷2、联系方式7—5—9—3—11—1；8—6—

4—12—21运输上山；2轨道上山；3运输集中平巷；4轨道集中平巷；5层间运输联络石门；6层间轨道联络石门；9层间溜煤眼；7上区段分层超前运输平巷；8下区段分层超前回风(轨道)平巷；10区段轨道石门；11区段溜煤眼；12中部甩车场机轨双岩巷布置双岩巷不同标高布置：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（二）机轨双岩巷布置3、机轨双岩巷布置优缺点岩巷压力小，维护费用低；利于上、下区段同采，分层同采，A大；岩石工程量大，准备时间长。4、机轨双岩集中巷布置适用煤层数多，生产时间长，煤巷难以维护。（三）机轨合一巷布置

1、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；平石门与各分层平巷联系则需穿输送机，抬高输送机。1）布置方式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2、机轨合一巷分析少一条岩巷，减少了工程量；易维护；设备集中，易管理；断面大，施工定向困难；中部车场轨道与输送机交叉，交叉点施工复杂；上、下区段不能同采、通风难解决。3、适用：煤层多，A大的采区。（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、机轨双煤巷布置分析岩巷工程量小，掘进速度快，缩短准备时间；利于上、下区段回采，分层回采，A大；受采动影响大，维护工程量大。3、机轨双煤巷布置适用煤层多，下部有薄及中厚煤层、围岩稳定。第二节采区上山布置一、上山位置二、上山的倾角三、采区上山数目及布置类型四、采区上（下）山运输第二节采（盘）区上山布置

一、上山位置l

单一布置岩层中，煤层中l

煤层群联合布置煤组上部、中部或下部岩层中，煤层中（一）煤层上山沿煤层布置。（要求不破坏顶板的完整性）1、煤层上山特点掘进速度快，联络巷工程少，费用低；超前探煤作用。l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。（一）煤层上山2、煤层上山适用条件薄及中厚煤层的单一煤层采区，采区服务年限短；两个分层的单一厚煤层采区，煤层顶底板岩层稳固，煤质在中硬以上；联合准备采区，下部有维护条件好的薄及中厚煤层；为部分煤层服务的、维护时间不长的专用通风上山或运煤上山。（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1015m（二）岩石上山2、

岩石上山特点1）实例张庄矿，开采M=5m，煤层上山：维护费67.2元/a.m，煤柱宽100m;岩石上山：维护费2.0元/a.m，不留煤柱。（二）岩石上山2)优点维护费用低；煤损少。可跨上山采，加大采面连续推进长度；生产系统可靠，通风条件好，易封闭采空区，防自燃有利；不受煤层倾角影响，可定向按坡度取直掘进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。（二）岩石上山（rockrise）3）缺点岩石工程量大；3、岩石上山适用条件单一厚煤层（3个分层），或近距煤层群联合布置；采区服务年限3年以上；煤层底板岩层较稳定，无承压水。二、上山的倾角（坡度）一般与煤层倾角一致。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、采区上山数目及布置类型（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（一）上山数目2、增加上山数目的条件联合布置采区；A大，瓦斯涌出量大和水大的采区（下山采区）；A大，常出现上、下区段同采的采区。增设通风上山。

“运上”、“轨上”均置于底板岩石中，需探明煤层情况，提前掘进煤层内的采区上山。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。错距：运上距煤层1012m

运上、轨上走向距20m适用：A小、瓦斯涌出量不大，服务年限短的采区。（t<5a）3、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。4、双岩一煤上山适用：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）上山间的相对位置1、上山间的水平距离双岩上山：2025m三岩上山：1015m双煤上山：30m±过大：联巷长度变大，工程量大，费用高。过小：不利于巷道安全，不便于采区硐室和中部车厂的布置。（三）上山间的相对位置2、上山间的垂直距离同一层位：不同层位：运上高3-5m；轨上高3-5m；运上沿底板，轨上沿顶板（四）边界上山的设置应用(1)采区瓦斯涌出量大，采用Z型、Y型通风时，采区边界设回风上山；（2）采用往复式开采时，采区的边界各设一对上山；（3）跨上山开采时。四、采区上（下）山运输1、任务采区上（下）山担负采区的煤、矸、物料等运输；通风行人、管线的通道。2、运煤上山主要任务：运煤视上（下）山倾角和产量，选运输设备。1）上山设备能力：

大于同时生产的工作面产量之和。2、运煤上山2）近水平、缓倾和倾斜煤层运输上山中的运输设备胶带输送机吊挂式落地式

胶带输送机运输可靠，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）；下山（向上运煤）7

新型胶带机：适于=28。铸石溜槽上链式刮板输送机铸石溜槽上链式刮板输送机下链式—回空链条在溜槽下面；上链式—回空链条在溜槽上面。铸石溜槽上链式刮板机电机：1544kW；长度：150300m。适应角度：向下运可达1828。阻力小，耗电低，能力大，事故少，易维护。下链式刮板机：适用：，采区上山长度较小，采区能力不大。运费略高于胶带机；运输可靠。自溜运输松煤的自然安息角：35i煤层或上山倾角>3时，均采用自溜；ii搪瓷溜槽：>，可自溜。iii铁板溜槽等，=30。矿车运输绞车或无极绳牵引矿车运输生产能力小的采区：矿车进采区—采区煤仓口装煤；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。适用：轨道600mm、900mm，与全矿大巷轨距一致。矿车：1t、1.5t绞车：视上山倾角、长度、生产任务等选用。绞车滚筒直径与绳长滚筒直径（m）绳长（m）1.26001.68002.010002.51200一、采区倾斜长度二、采区走向长度三、采区生产能力四、采区采出率及采区煤柱尺寸第三节采区（盘区）参数概念：倾斜方向的长度，区段斜长之和。采区斜长=阶段斜长。

1、区段斜长1）回采工作面斜长的影响因素：地质条件、技术条件（设备）、通风能力等；当前开采技术条件，工作面长度为80～250m。

一、采区倾斜长度一、采区倾斜长度煤层采煤工艺工作面长度/m缓倾斜中厚及厚煤层综采150~240普采120~180炮采100~150缓倾斜薄煤层综采120~150普采100~120炮采80~100表13-1采煤工作面长度的选取1、区段斜长2）区段斜长的计算l巷=34.5m,l柱=020ml区=l采+2l巷+l柱2、区段数目n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。缓斜煤层

n=45（个）倾、急斜层n23（个）

3采区斜长计算区段的划分也要考虑地质变化。我国矿井采区的实际斜长600~1000m，盘区可达1500m。采区斜长要考虑煤的运输、辅助提升和行人条件。二、采区走向长度问题及主要影响因素采区走向长度=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。加大采区走向尺寸的好处相对减少上（下）山、车场及硐室的掘进工程量；减少采区边界煤柱、上（下）山煤柱损失；增大采区储量和服务年限，利于接替；利于采区和矿井合理集中生产，提高采区A；减少采面搬家次数。确定采区走向长度主要影响因素（一）地质因素

断层、倾角和厚度变化大处、变薄带处“三下”压煤、必须留煤柱处，采区以此为界；煤层顶底板岩性—松软—支护、维护困难;煤的自燃发火期短—区段一翼较短。（二）技术因素区段巷道的掘进、维护、运输、供电等因素。1）掘进：掘进受局扇通风影响,单巷掘进1000m。达到1500m。采区走向长度主要影响因素2）运输

i、刮板机多台串联事故多，费用高，一般不超过5台。采区一翼为400~500m；双翼采区走向长度为800~1000m。ii、胶带机宽800mm：500m；宽1000mm：8001000m；不限制采区走向长度。采区走向长度主要影响因素3）区段巷道维护技术

煤巷维护困难：随采面推进，受采动影响，多次维修。4）支护技术

U型钢拱形棚、工字钢梯形棚、锚杆；锚网支护可加大巷道长度；平六矿、J5-6煤，M=3.5m，区段巷长2430m。采区走向长度主要影响因素5）供电i、380v供电，采区一翼长可达400m；ii、660v供电，采区一翼长可达700m1000m；iii、移动变电站，1140v供电，可达1000m以上，采区走向长度不受限制。采区走向长度主要影响因素6）设备检修时间设备的大修：采煤机、刮板输送机、支架。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。（二）经济因素经济合理的采区走向长度经济上合理—吨煤费用最低。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、设备安装费采区走向长度增加吨煤费用增加区段巷道维护费采区走向长度与吨煤费用无关区段巷道掘进费吨煤费用采区走向长度采区走向长度缓斜煤层：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2000（1600）2430m

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采区边界划分(1)采区间垂直划分，其境界线与煤层倾斜线一致。(2)利用自然条件作为采区的边界，尽量使采区有合理的走向长度。大的断层、煤层变薄带、局部不可采、或火成岩侵入煤层形成较厚的岩墙，或是地面有河流、湖泊、铁路、建筑物，需要留设安全煤柱。(3)上下煤层(组)的采区划分应一致。(4)多水平开采的矿井，要求上下水平的采区石门，采区上山相互对应，即采区划分一致。(5)暂不能开采的块段，如某些临时煤柱、待迁村庄压煤等可暂不划分采区，作为呆滞煤量。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kt/a。采区生产能力1、采面生产能力A0（万t/a）A0=LV0

M

C0式中，L—采面长，m；

V0—采面年进度，m/a；综采：10001200m;普采：600m;炮采：400

M—采高，m；

—容重，t/m3；

C0—采面采出率

C0

—

采面采出率薄煤层0.97中厚煤层0.95厚煤层0.93采区生产能力

2、采区同采工作面数目缓倾斜煤层：综采—一般1采面；普采—12个采面同采。急斜煤层、炮采：23个采面同采。采区生产能力式中，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=0.903、采区生产能力AB（kt/a）采区生产能力式中，An—设备生产能力，t/h；

K

—产量不均衡系数，1.2~1.3；T—日出煤时间，h；η0—运输设备正常工作系数，0.7~0.94、采区生产能力验算-运输设备能力采区生产能力式中，v—巷道内允许最大风速，m/s；

s—巷道净断面面积，m2；c—日产吨煤的供风量，m3/(min·t)c1—风量备用系数。4、采区生产能力验算-采区通风能力采区生产能力式中，Z—采区可采储量，t；

Tn—新采区的准备时间，a。4、采区生产能力验算-正常接替采区生产能力一般综采：80100万吨/年大功率综采：200300万吨/年普采：4560万吨/年炮采：3045万吨/年年产1000万t—哈拉沟四、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。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≮0.97五、采区煤柱尺寸

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：煤层煤柱沿走向一侧宽度（m）薄及中厚20厚煤层3040采区煤柱尺寸2、区段煤柱煤层区段煤柱宽度（m）薄及中厚815