煤矿开采学第八章采(盘)区准备巷道布置及参数分析

煤矿开采学主讲人：李建忠T第八章采区巷道布置及参数第一节煤层群区段集中平巷的布置第二节采区上山布置布置第三节采区参数第四节开采准备系统的改革及发展方向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。第一节煤层群区段集中平巷的布置一、布置区段集中平巷的目的区段集中平巷——煤层群联合布置采区，在煤层或煤组下煤层（或岩石中）布置为区段内各煤层生产服务的巷道，或为一个区段的几个煤层或几个分层服务的平巷。二、区段集中平巷布置方式分类

根据煤层赋存条件和生产需要，煤层群区段集中平巷方式大致有四种：机轨分煤岩巷布置；机轨双岩巷布置；机轨合一巷布置；机轨双煤巷布置。第一节煤层群区段集中平巷的布置在联合准备的煤层群中，若有赋存条件稳定、围岩条件较好的薄及中厚煤层，且位于煤层群的下部时，则可将集中平巷布置在该煤层中，以减少岩石巷道的工程量。当联合准备的煤层群层数多，总厚度大，集中平巷服务期较长，而煤层的围岩条件较差时，可将集中运输平巷、集中轨道平巷均布置在煤层群底板岩层中，以减少巷道维护工程量。第一节煤层群区段集中平巷的布置三、集中平巷布置的特点(一)布置特点运输集中平巷布置在煤层底板岩层内。轨道集中平巷布置在煤层内。第一节煤层群区段集中平巷的布置四、机轨分煤岩巷布置返回(一)布置特点第一节煤层群区段集中平巷的布置四、机轨分煤岩巷布置(二)区段集中巷与超前平巷的联系方式根据煤层倾角和区段平巷的布置形式，区段集中巷与超前平巷间的联系方式有三种：石门、斜巷和立眼。1)石门联系当煤层倾角较大，各煤层平巷为水平布置时，常采用石门联系。即区段轨道集中巷与各煤层超前回风平巷以石门联系，区段运输集中巷通过溜煤眼和石门与各煤层超前运输巷联系，见图13-1（a）。第一节煤层群区段集中平巷的布置四、机轨分煤岩巷布置1)石门联系(1)石门联系的优缺点优点：这种方式施工方便，可以利用区段石门布置采区中部车场，辅助运输环节少，人员行走方便。缺点：当煤层倾角较小时，石门很长，掘进工程量大，石门不易维护，且石门辅设输送机运煤，占用设备较多。(2)适用条件这种方式一般用于准备倾角大于15°~20°的煤层。(二)区段集中巷与超前平巷的联系方式第一节煤层群区段集中平巷的布置四、机轨分煤岩巷布置

2)斜巷联系斜巷联系方式，如图13-1（b）。(1)斜巷联系的优缺点优点：这种方式可以使煤炭自溜，少占设备。缺点：施工条件差，辅助运输和行人不方便。特别是综合机械化采煤时，工作面设备的吨位重，体积大，通过斜巷运送比较困难。(2)适用条件这种联系方式适用于倾角较小，层间距较大的煤层，以便减少掘进工程量。(二)区段集中巷与超前平巷的联系方式第一节煤层群区段集中平巷的布置四、机轨分煤岩巷布置(三)区段集中平巷与采区集中上山的联系方式采区集中上山与区段集中平巷之间的联系方式，主要根据运输需要而定。并与区段集中平巷和区段各煤层超前平巷的联系方式同时考虑和选定。

(1)

集中“轨道上山”与集中“轨道平巷”联系—石门、斜巷(2)

集中机巷与集中“运上”联系—溜煤眼。第一节煤层群区段集中平巷的布置四、机轨分煤岩巷布置比双岩巷布置少掘一条岩石平巷，缩短区段准备时间。轨道集中平巷沿煤层超前掘进，可以探明煤层变化情况。下区段投产时可利用轨道集中平巷回风，便于上下同采。轨道集中平巷布置在煤层中，易受采动影响，维护困难。第一节煤层群区段集中平巷的布置四、机轨分煤岩巷布置(四)机轨分煤岩巷布置优缺点：(五)机轨分煤岩巷适用条件煤层多，A大；层间距1015m。(一)布置特点双岩巷相同标高布置运输集中平巷和轨道集中平巷，平行布置于同水平底板岩层中，掘进联系方便,如图13-2(a)。(b)双岩巷不同标高布置运输集中平巷和轨道集中平巷，布置于不同水平的底板岩层中，主运输和辅助运干扰小，如图13-2(b)。第一节煤层群区段集中平巷的布置二、机轨双岩巷布置(一)布置特点第一节煤层群区段集中平巷的布置二、机轨双岩巷布置

双岩巷布置的优点：巷道压力小，可以减少维护费用，或者不用维护，使之长期处于良好状况。同时运输集中平巷、轨道集中巷与各煤层（或分层）超前平巷之间的联系比较方便。双岩巷布置有利于上下区段同时回采和提高采区生产能力。双岩巷布置的缺点：岩石巷道掘进工程量大，掘进费用高，采区准备时间较长。二、机轨双岩巷布置第一节煤层群区段集中平巷的布置(二)双岩巷布置的优缺点(三)机轨双岩集中巷布置适用条件煤层数多，生产时间长，煤巷难以维护。二、机轨双岩巷布置第一节煤层群区段集中平巷的布置胶带运输和轨道运输集中巷布置在同一条断面较大的岩石巷道内。三、机轨合一巷布置

(一)布置特点第一节煤层群区段集中平巷的布置(二)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。三、机轨合一巷布置

第一节煤层群区段集中平巷的布置(二)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。三、机轨合一巷布置

第一节煤层群区段集中平巷的布置机轨合一巷布置优点减少了一条巷道和一部分联络巷道，掘进工程量较少；巷道选在适宜位置，可以免受采动影响，节省维护费用；设备集中布置在一条巷道中，可以充分利用巷道断面，胶带输送机的安装和拆卸可以利用同一巷道中的轨道运输，比较方便。

三、机轨合一巷布置

(三)机轨合一巷布置优缺点第一节煤层群区段集中平巷的布置机轨合一巷布置缺点机轨合一巷的跨度和断面大，没有煤巷定向，巷道层位不好控制，因此施工相对比较困难，进度较慢。(四)机轨合一巷布置适用条件煤层多，A大的采区。三、机轨合一巷布置

(三)机轨合一巷布置优缺点第一节煤层群区段集中平巷的布置四、机轨双煤巷布置

运输集中巷和轨道集中巷均置于下部薄及中厚煤层中。(一)布置特点第一节煤层群区段集中平巷的布置机轨双煤巷布置优点掘进速度快，费用低，缩短采区准备时间。有利于上下区段同采。机轨双煤巷布置缺点采动影响大，特别是煤层数目多，间距较小时，巷道将受多次采动影响。在联合布置的采区内，若最下部有围岩较好的薄及中厚煤层，可以考虑采用双煤巷布置。四、机轨双煤巷布置

(二)机轨双煤巷布置优缺点第一节煤层群区段集中平巷的布置煤层多，下部有薄及中厚煤层、围岩稳定。四、机轨双煤巷布置

(二)机轨双煤巷布置适用条件第一节煤层群区段集中平巷的布置对于单一煤层，上山位置有布置于岩层中和煤层中问题；对于煤层群，上山位置有布置于煤组上部、中部或下部岩层中，煤层中问题。第二节采区上山布置一、采区上山位置(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；当变化时，坡度对输送机不利；需留煤柱保护；上山围岩是煤和软岩；维护条件差；上山与平巷的层面交叉，多开绕道工程；受采动影响。(一)煤层上山一、采区上山位置第二节采区上山布置(2)煤层上山适用条件开采薄或中厚煤层的采区，采区服务年限短；开采分层数少的厚煤层，煤层顶底板岩石比较稳固、煤质中硬以上；煤层群联合准备的采区，下部有维护条件好的薄及中厚煤层。为部分煤层或区段服务，维护年限短的辅助上山。(一)煤层上山一、采区上山位置第二节采区上山布置(1)岩石上山布置要求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）岩石上山应距煤层1020m(二)岩石上山第二节采区上山布置一、采区上山位置岩石上山优点：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。岩石上山缺点岩石工程量大。(二)岩石上山(2)岩石上山优缺点第二节采区上山布置一、采区上山位置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。二、采区上山坡度第二节采区上山布置1.采区上山至少两条。

轨道上山—进风、辅运运输上山—运煤，回风三、采区上山数目及巷道布置类型(一)上山数目第二节采区上山布置2.增加上山数目的条件A大的联合布置采区；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。三、采区上山数目及巷道布置类型(一)上山数目第二节采区上山布置1.双煤上山(1)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。(2)适用条件下部有薄及稳定的中厚煤层；单一薄及中厚煤层。(二)上山布置类型三、采区上山数目及巷道布置类型第二节采区上山布置(2)一煤一岩上山1.布置特点轨上沿煤层顶板布置；运上沿底板岩层布置。2.上山错距运上距煤层1012m；运上、轨上走向距20m。3.适用条件A小、服务年限短的采区，（t5a）。三、采区上山数目及巷道布置类型(二)上山布置类型第二节采区上山布置(3)双岩上山1.布置特点:两条上山置于底板岩石中；运上距煤层1214m；轨上距煤层810m。走向间距：2025m。2.适用条件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。三、采区上山数目及巷道布置类型(二)上山布置类型第二节采区上山布置(4)

双岩一煤上山1.布置特点

走向间距：1-3和3-2相距1015m。层位上：1距煤层810m，2距煤层1214m，3—沿煤顶板此种方式：3—先掘，超前勘探，为1和2取直定向；3用于通风行人。2.适用条件开采煤层数目多，厚度大，储量丰富的采区。瓦斯、水大的采区。三、采区上山数目及巷道布置类型(二)上山布置类型第二节采区上山布置(5)三岩上山1.布置特点三岩上山均置于底板岩层中；走向间距：三条巷道相距1015m；层位上：1和3位于同一层位；2低24m。2.适用条件煤层多，储量丰富，瓦斯大、水大的采区。三、采区上山数目及巷道布置类型(二)上山布置类型第二节采区上山布置四、采区上（下）山运输(一)采区上下山的任务采区上（下）山担负采区的煤、矸、物料等运输；通风行人、管线的通道。第二节采区上山布置(二)运输上山运输上山是为工作面出煤服务的。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.

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；刮板输送机；自溜运输；绞车或无极绳运输。四、采区上（下）山运输第二节采区上山布置(1)胶带输送机分类：吊挂式输送机；落地式输送机。特点运输可靠，费用低。运距长。最长可达数千米。适用条件上山（向下运煤）6；下山（向上运煤）8

新型胶带机：适于=28。四、采区上（下）山运输(二)运输上山第二节采区上山布置(2)铸石溜槽链式刮板输送机(3)自溜运输自溜运输设备简单，费用低。自溜运输采用铁溜槽、铸石溜槽时，采区上山的倾角以30°～35°为宜。采用搪瓷溜槽时，上山倾角可取30°。(4)矿车和无极绳运输采区上山用绞车串车或无极绳牵引的矿车运煤，仅适用于工作面产量低、采区生产能力小、煤层倾角不大的采区。

四、采区上（下）山运输(二)运输上山第二节采区上山布置四、采区上（下）山运输(二)轨道上山轨道上山担负采区辅助运输工作。辅助运输量相对于煤炭运输来说比较小，例如矸石一般只占出煤量的10%左右。而且货流不同，运输设备也有所区别。矸石要用矿车装运，某些设备或材料要用平板车运送，而人员需要乘专用的人车上下。目前，采区辅助运输一般采用绞车串车运输方式。第二节采区上山布置(一)采区倾斜长度L的计算公式

L=区段斜长×区段数目第三节采区参数一、采区倾斜长度采区斜长在开拓部署时已定，大致为定值。(二)区段斜长区段斜长=工作面长度+煤柱宽度+2条巷道的宽度工作面长度：综采150～200m；普采120～150m；炮采100～120m一、采区倾斜长度区段煤柱宽度：0～20m巷道宽度：3～5m第三节采区参数(三)工作面倾斜长度的影响因素地质条件；技术条件（设备）；通风能力等因素。(四)合理区段数目在保证采区斜长合理的前提下，划分区段。区段斜长必须调整：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。一、采区倾斜长度第三节采区参数二、采区走向长度(一)采区走向长度的影响因素地质因素地质构造对采区走向长度往往起着决定性作用。回采工作面通过这些地带，既困难又不安全。技术因素技术上的因素主要考虑区段巷道的运输、掘进和供电等问题。区段平巷铺设刮板输送机；单巷掘进时，受掘进通风影响；考虑供电线路的长短。经济因素在经济上，采区走向长度的变化将引起掘进费、维护费和运输费的变化第三节采区参数(二)采区走向长度的确定近年来由于综合机械化采煤发展及单产的提高、采区生产能力逐渐增加，相应要求增大采区走向长度，扩大采区储量，以保证必要的采区服务年限，有利于采区和回采工作面的正常接替，实现矿井稳产高产。《煤炭工业矿井设计规范》规定：缓倾斜煤层走向长壁综采时，采区一翼走向长度不宜少于工作面连续推进一年的长度；普采时，其采区一翼长度不宜小于600m。二、采区走向长度第三节采区参数(一)采区生产能力的定义采区生产能力是指单位时间采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产量总和，一般以万t/a表示。

三、采区生产能力第三节采区参数(二)确定采区生产能力的依据(1)

采区生产能力应与煤层赋存及地质条件相适应。采区内煤层的赋存状况及地质条件，是确定采区生产能力的前提。(2)

采区生产能力应与采区内合理的同采工作面数目相适应。综合机械化装备的采区，同采的综采面宜为1个；普通机械化装备的采区，开采单一煤层时，同采工作面不宜超过2个；近距离煤层群联合开采，适宜时可布置3个普采面。(3)

采区生产能力应与采区储量相适应。采区储量是保证提高采区生产能力的重要条件。

三、采区生产能力第三节采区参数(三)工作面生产能力一个回采工作面产量（万t/a）：

A0=L·V0·m·γ·C0

L—回采工作面长度，m；

V0—工作面年推进度，m/a；

m—煤层厚度或采高，m；γ—煤的容重，t/m3；

C0—工作面回采率，取0.93～0.97。采煤工作面的年推进度按采煤设备的技术性能和采煤循环图表计算。综采面年推进度可达1080~1200或以上；普采面年推进度不小于700m；爆破采煤工作面年推进度应在450~540m或以上。

三、采区生产能力第三节采区参数三、采区生产能力(四)采区生产能力采区生产能力与采区内同采工作面的个数有关，一个采区中同时生产的工作面个数一般为1~2个。采区生产能力AB（万t/a）为：式中n—同时生产的回采工作面数；

k1—采区掘进出煤系数，可取为1.1左右；

k2—工作面之间出煤影响系数。

n=2时可取0.95，n=3时可取0.9。第三节采区参数三、采区生产能力(五)采区生产能力的验算确定采区生产能力时，还必须与运输、通风等环节的能力相适应，因此需要对生产环节能力进行验算。1.运输设备生产能力验算

式中—设备生产能力，t/h；

—产量不均衡系数，可取1.2~1.3；

—日工作（出煤）时间，h；

—运输设备正常工作系数，可取0.7~0.9。第三节采区参数三、采区生产能力(五)采区生产能力的验算2.通风能力

式中

—巷道净断面，m2；

—巷道内允许的最大风速，m/s；

—日产吨煤的供风量，m3/min·t-1；

—风量备用系数（产量及瓦斯涌出的不均衡性）。第三节采区参数三、采区生产能力(五)采区生产能力的验算3.采区正常接替和稳产采区生产能力应符合采区正常接替和稳产的需要，即式中—采区可采储量，t；

—新采区准备时间，a。

第三节采区参数四、采区采出率采出率是指工业储量中，设计或实际采出的那一部分储量，约占工业储量的比例，以百分数表示。采区采出率为：(一)采出率概念(二)采出率控制指标采区采出率：厚煤层不低于75%，中厚煤层不低于80%，薄煤层不低于85%；工作面采出率：厚煤层分层工作面不低于93%，中厚煤层不低于95%，薄煤层不低于97%。第三节采区参数(三)采区的煤炭损失主要构成工作面落煤损失，约占3～7%；采区区段煤柱、上下山煤柱、采区之间的隔离煤柱等各项煤柱损失，根据煤柱尺寸不同分别加以计算。(四)提高采区采出率的措施首先是合理确定煤柱尺寸，或采取措施取消区段煤柱或上下山煤柱；其次是在必须留设煤柱时，尽量提高煤柱的回收率；再