采區(qū)設(shè)計-方案設(shè)計.ppt

模塊一 采區(qū)巷道方案設(shè)計,一、采區(qū)設(shè)計的內(nèi)容,（一）采區(qū)設(shè)計說明書 （1）采區(qū)位置、境界、開采范圍及與鄰近采區(qū)的關(guān)系；可采煤層埋藏 的最大垂深，有無小煤窯和采空區(qū)積水；與鄰近采區(qū)有無壓茬關(guān)系 （2）采區(qū)所采煤層的走向、傾斜、傾角及其變化規(guī)律、煤層厚度、層 數(shù)、層間距離、夾矸層厚度及其分布，頂?shù)装宓膸r石性質(zhì)及其厚度 等賦存情況及煤質(zhì)。 瓦斯涌出情況及其變化規(guī)律，瓦斯涌出量及確定依據(jù)；煤塵爆炸 性，煤層自然發(fā)火性及其發(fā)火期；地溫情況等。 水文地質(zhì)：井上、下水文地質(zhì)條件；含水層、隔水層特征及發(fā)育情 況變化規(guī)律；礦井突水情況、靜止水位和含水層水位變化；斷層導(dǎo)水 性；現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域正常及最大涌水量，鄰近采區(qū)周圍小煤窯涌水和積水情 況等。 煤層及其頂?shù)装宓奈锢?、力學(xué)性質(zhì)等。,（3）確定采區(qū)生產(chǎn)能力，計算采區(qū)儲量（工業(yè)儲量、可采儲量）和高級 儲量所占的比 例，計算采區(qū)服務(wù)年限并確定同時生產(chǎn)的工作面數(shù) 目。 （4）確定采區(qū)準(zhǔn)備方式。區(qū)段和工作面劃分、開采順序，采掘工作面安 排及其生產(chǎn)系統(tǒng)（包括運(yùn)煤、運(yùn)料、通風(fēng)、供電、排水、壓氣、充 填和灌漿等）的確定。當(dāng)有幾個不同的采區(qū)巷道準(zhǔn)備方案可供選擇 時，應(yīng)該進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，擇優(yōu)選用。 （5）選擇采煤方法和采掘工作面的機(jī)械裝備。 （6）進(jìn)行采區(qū)所需機(jī)電設(shè)備的選型計算，確定所需設(shè)備型號及數(shù)量，采 區(qū)信號、通訊與照明等。 （7）灑水、掘進(jìn)供水、壓氣和灌漿等管道的選擇及其布置。,（8）采區(qū)風(fēng)量的計算與分配。 （9）安全技術(shù)及組織措施：對預(yù)防水、火、瓦斯、煤塵、穿過較大斷 層等地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)提出原則意見，指導(dǎo)編制采煤與掘進(jìn)工作面作業(yè) 規(guī)程編制，并在施工中加以貫徹落實(shí)。 （10）計算采區(qū)巷道掘進(jìn)工程量。 （11）編制采區(qū)設(shè)計的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：采區(qū)走向長度和傾斜長度、 區(qū)段數(shù)目、可采煤層數(shù)目及煤層總厚度、煤層傾角、煤的容重、 采煤方法、主采煤層頂板管理方法、采區(qū)工業(yè)儲量和可采儲量、 機(jī)械化程度、采區(qū)生產(chǎn)能力、采區(qū)服務(wù)年限、采區(qū)采出率和掘進(jìn) 率、巷道總工程量、投產(chǎn)前的工程量。,（二）采區(qū)設(shè)計圖紙 設(shè)計圖紙一般包括：地質(zhì)柱狀圖、采區(qū)井上下對照圖、煤層底板 等高線圖、儲量計算圖及剖面圖等。其均應(yīng)進(jìn)行復(fù)制，作為采區(qū)設(shè)計的 一部分。此外，還須有： （1）采區(qū)巷道布置平面及剖面圖（比例：11 000或1：2 000）； （2）采區(qū)采掘機(jī)械配備平面圖（比例：11 000或12 000）； （3）采煤工作面布置圖（比例：150或1200）； （4）采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)（最大、最小負(fù)壓）示意圖； （5）瓦斯抽放系統(tǒng)圖（低瓦斯礦井不要）； （6）采區(qū)管線布置圖（包括防塵、灑水、灌漿管路布置等）；,（7）采區(qū)軌道運(yùn)輸系統(tǒng)圖（比例：11 000或12 000）； （8）采區(qū)供電系統(tǒng)圖（比例：11 000或12 000）； （9）避災(zāi)路線圖； （10）采區(qū)車場圖（比例：1200或1500）； （11）采區(qū)巷道斷面圖（比例：150或120）； （12）采區(qū)巷道交岔點(diǎn)圖（比例：150或1100）； （13）采區(qū)硐室布置圖（比例：1200）。 前9張圖屬方案設(shè)計附圖，后4張圖是施工圖。具體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)情 況適當(dāng)增刪,二、采區(qū)設(shè)計的依據(jù)、程序和步驟,（一）采區(qū)設(shè)計的依據(jù) 1. 已批準(zhǔn)的采區(qū)地質(zhì)報告 2. 批準(zhǔn)的采區(qū)設(shè)計任務(wù)書 3. 國家有關(guān)煤炭工業(yè)技術(shù)政策、規(guī)程和規(guī)范等 （二）采區(qū)設(shè)計的程序 采區(qū)設(shè)計通常分為兩個階段進(jìn)行，即確定采區(qū)主要技術(shù) 特征的采區(qū)方案設(shè)計和根據(jù)批準(zhǔn)的方案設(shè)計而進(jìn)行的采區(qū)單 位工程施工圖設(shè)計。,（三）采區(qū)設(shè)計的步驟 （1）認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)煤礦生產(chǎn)、建設(shè)的政策法規(guī)，收集有關(guān) 地質(zhì)和開采技術(shù)資料，掌握上級管理部門對采區(qū)設(shè)計 的具體規(guī)定。 （2）明確設(shè)計任務(wù)，掌握設(shè)計依據(jù)。 （3）深入現(xiàn)場，調(diào)查研究。 （4）研究方案，編制設(shè)計。 （5）審批方案設(shè)計。 （6）進(jìn)行施工圖設(shè)計。,三、采區(qū)設(shè)計方法,（一）方案比較法 （二）其他設(shè)計方法 1. 統(tǒng)計分析法 2. 標(biāo)準(zhǔn)定額法 3. 數(shù)學(xué)分析法 4. 經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)規(guī)劃法,模塊 采區(qū)巷道方案設(shè)計,課題五 采區(qū)準(zhǔn)備方式和參數(shù)確定 課題六 緩、傾斜煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計 課題七 盤、帶區(qū)巷道布置設(shè)計,課題五 采區(qū)準(zhǔn)備方式和參數(shù)確定,任務(wù)一 采煤方法選擇 任務(wù)二 采區(qū)準(zhǔn)備方式的選擇 任務(wù)三 采區(qū)參數(shù)的確定,任務(wù)一 采煤方法選擇,知識點(diǎn),能力點(diǎn),1、采煤方法的基本概念和分類 2、采煤方法的選擇原則、影響因素 3、采煤方法的發(fā)展方向,能根據(jù)具體的煤層地質(zhì)條件初步確定采煤方法,一、采煤方法基本概念 二、采煤方法分類 三、采煤方法選擇 四、采煤方法發(fā)展方向,相關(guān)知識,一、基本概念,1、采場：是指在采區(qū)內(nèi)，用來直接大量開采煤炭資源的場所。 2、采煤工作面：是指在采場內(nèi)進(jìn)行采煤的煤層暴露面，又稱 煤壁。在實(shí)際工作中，采煤工作面就是指采煤作業(yè)場地， 與采場是同義語。 3、采煤工作：是指在采場內(nèi)，為了開采煤炭資源所進(jìn)行的一 系列工作。 4、采煤工藝：是指在一定時間內(nèi)，按照一定的順序完成采煤 工作各項(xiàng)工序的過程。,5、采煤系統(tǒng)：是指采區(qū)內(nèi)的巷道系統(tǒng)以及為了正常生產(chǎn)而 建立的采區(qū)內(nèi)用于運(yùn)輸、通風(fēng)、等目的的生產(chǎn)系統(tǒng)。 6、采煤方法：是指采煤系統(tǒng)與采煤工藝的綜合及其在時間、 空間上的相互配合。不同采煤工藝與采區(qū)內(nèi)相關(guān)巷道布置的組合，構(gòu)成了不同的采煤方法。,二、采煤方法的分類,（一）壁式體系采煤法,在采煤工作面的兩端各至少布置一條巷道，構(gòu)成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。 采煤工作面長度較長，一般在80250m。 采煤工作面可分別采用把爆破、滾筒式采煤機(jī)或刨煤機(jī)破煤和裝煤，用與工作面煤壁平行鋪設(shè)的可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，用自移式液壓支架或單體液壓支柱與鉸接頂梁組成的單體支架支護(hù)工作面空間，用全部跨落法或充填法處理采空區(qū)。 隨著采煤工作面前進(jìn)，頂板暴露面積增大，礦山壓力顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈。,1、按煤層傾角分 近水平煤層采煤法 緩傾斜煤層采煤法 傾斜煤層采煤法 急傾斜煤層采煤法 根據(jù)開采技術(shù)特點(diǎn)，煤層按傾角分為： 近水平煤層 45,2、按煤層厚度分 薄及中厚煤層采煤法 厚煤層采煤法：整層開采（放頂煤） 分層開采（傾斜、水平、斜切分層） 根據(jù)開采技術(shù)特點(diǎn)，煤層按厚度分為： 薄 煤 層 最小可采厚度3.5m,3、按采煤工藝方式分 爆破采煤法 普通機(jī)械化采煤法 綜合機(jī)械化采煤法 4、按采空區(qū)處理方法分 垮落采煤法 刀柱（煤柱支撐）法 充填采煤法 5、按采煤工作面推進(jìn)方向分 走向長壁采煤法 傾斜長壁采煤法（俯斜，仰斜）,單一長壁垮落采煤法,( a) 走向長壁， ( b) 傾斜長壁（仰斜）， ( c) 傾斜長壁（俯斜）,刀柱（煤柱支撐）法,（b）,（c）,（a）傾斜分層采煤方法,（c）放頂煤采煤方法,（b）水平、斜切分層采煤法,（二）柱式體系采煤法, 房式采煤法 房柱式采煤法 特點(diǎn)： 煤房比較窄 57m 采掘合一 煤柱支撐頂板,三、采煤方法的選擇,（一）選擇采煤方法的原則 根據(jù)煤層賦存條件、礦井開采技術(shù)水平等因素，選用技術(shù) 選進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全生產(chǎn)條件好、資源回收率高的采煤方法。 選擇采煤方法必需滿足安全、經(jīng)濟(jì)、煤炭采出率高的基本 原則，努力實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)。選擇采煤方法應(yīng)當(dāng)遵循的 三個基本原則，是密切聯(lián)系又相互制約的，在選擇時應(yīng)當(dāng)綜合 考慮。,（二）影響采煤方法選擇的因素 1、地質(zhì)因素 1）煤層傾角：2）煤層厚度： 3）煤層特征及頂?shù)装宸€(wěn)定性： 4）煤層地質(zhì)構(gòu)造：5）煤層含水性： 6）煤層瓦斯含量：7）煤層自然發(fā)火傾向： 2、技術(shù)發(fā)展及裝備水平 3、礦井管理水平 4、礦井經(jīng)濟(jì)效益,四、采煤方法發(fā)展方向,1、改進(jìn)采煤工藝，因地制宜地發(fā)展先進(jìn)的機(jī)械化采煤技術(shù) 2、擴(kuò)大走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法的應(yīng)用范圍 3、緩、傾斜厚煤層推行傾斜分層下行跨落法和放頂煤采法 4、大力推廣無煤柱護(hù)巷技術(shù) 5、急斜煤層開采要進(jìn)一步探索采煤機(jī)械化的發(fā)展途徑 6、柱式體系采煤法應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大 7.、采煤方法是一個發(fā)展著的系統(tǒng)工程,任務(wù)二 采區(qū)準(zhǔn)備方式的選擇,相關(guān)知識,一、采區(qū)準(zhǔn)備方式的分類 二、選擇采區(qū)準(zhǔn)備方式應(yīng)遵循的原則 三、準(zhǔn)備方式的發(fā)展方向,一、準(zhǔn)備方式的分類,采區(qū)（或盤區(qū)）的準(zhǔn)備巷道布置方式稱為采區(qū) （或盤區(qū)）準(zhǔn)備方式。采（盤）區(qū)準(zhǔn)備方式的種類 很多，按照采區(qū)（或盤區(qū)）開采方式、上（下）山 位置和煤層間的聯(lián)系方式，對采區(qū)（或盤區(qū)）準(zhǔn)備 方式作如下分類。,（一）按開采方式分為上（下）山采（盤）區(qū)準(zhǔn)備 在煤層傾角小于160的情況下，可利用水平大巷分別開采 上山采區(qū)和下山采區(qū)。上山采區(qū)是指位于開采水平標(biāo)高以上的 采區(qū)。下山采區(qū)是指位于開采水平標(biāo)高以下的采區(qū)，。 在煤層傾角大于160時，下山采區(qū)在采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、 通風(fēng)、排水等方面就有一定的困難。因此，一個開采水平往往 只開采上山采區(qū)。,（二）按上、下山的布置位置分單、雙翼和跨多上、下山采區(qū) 1、雙翼采區(qū) 特點(diǎn)：采區(qū)上（下）山布置在采區(qū)走向的中央，采區(qū)上（下）山的兩翼分 別布置采煤工作面進(jìn)行開采。與 單翼采區(qū)相比較，雙翼采區(qū)相對減 少了采區(qū)上（下）山、車場、硐室等巷道的掘進(jìn)工程量，減少了采 區(qū)運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備數(shù)量，采區(qū)生產(chǎn)能力大，生產(chǎn)比較集中。,2、單翼采區(qū) 特點(diǎn)：將采區(qū)上（下）山布置在采區(qū)一側(cè)的邊界，形成單翼開采。上（下） 山布置在采區(qū)靠近井田邊界一側(cè)的，為前上（下）山單翼采區(qū)；上 （下）山布置在采區(qū)靠近井筒一側(cè)的，為后上（下）山單翼采區(qū)。前 上（下）山開采時，煤炭運(yùn)輸有折返現(xiàn)象，增加了運(yùn)輸工作量，但 采區(qū)商（下）山是在未采動的煤體中，上（下）山維護(hù)條件好。,3、跨多上（下）山采區(qū) 特點(diǎn)：沿煤層走向每隔一段距離（一臺帶式輸送機(jī)長度），在煤層底板 巖層中布置一組上（下）山，采煤工作面跨幾組上（下）山連續(xù) 推進(jìn)，相當(dāng)于由多個單翼采區(qū)組成的大采區(qū)的準(zhǔn)備方式，減少了 工作面搬遷次數(shù)。一般應(yīng)用于地質(zhì)構(gòu)造簡單的綜采或綜放工藝條 件。,三、按煤層群開采時的聯(lián)系方式，分為單層和聯(lián)合準(zhǔn)備,二、選擇準(zhǔn)備方式應(yīng)遵循的原則,（1）有利于合理集中生產(chǎn)，保證采（盤）區(qū)有合理的生產(chǎn)能 力和增產(chǎn)潛力； （2）安全生產(chǎn)條件好，符合煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定； （3）保證有完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于充分發(fā)揮機(jī)電設(shè)備的效 能，為采用新技術(shù)、發(fā)展綜合機(jī)械化和自動化創(chuàng)造條件 （4）力求技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，盡量簡化巷道系統(tǒng)，減少巷 道掘進(jìn)和維護(hù)工作量，減少設(shè)備占用率和生產(chǎn)成本費(fèi) 用，便于采（盤）區(qū)和工作面的正常接替； （5）煤炭損失少，有利于提高資源采出率。,三、準(zhǔn)備方式的發(fā)展方向,1. 準(zhǔn)備方式多樣化 2. 采區(qū)大型化 3. 單層化和全煤巷化,知識鏈接,采煤工作面礦山壓力基本規(guī)律,（一）礦山壓力的概念 由于井下采掘工作破壞了巖體中原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)，引起應(yīng)力重新分 布，我們把存在于采掘空間周圍巖體內(nèi)和作用在支護(hù)物上的力稱為礦山壓 力。 （二）礦山壓力的來源 采動前，原始巖體中已經(jīng)存在的應(yīng)力是礦山壓力產(chǎn)生的根源。井下深 部原巖處于復(fù)雜的受力狀態(tài)。承受著上覆巖層重量引起的自重應(yīng)力，地質(zhì) 構(gòu)造引起的構(gòu)造應(yīng)力，遇水膨脹和溫度變化引起的應(yīng)力等。,一、礦山壓力基本概念,1、自重應(yīng)力 第一種假說：把巖石視為均質(zhì)各向同性的彈性體 1=H 2=3=1 /(1- ) max(1-2)/2 式中 單元體巖層的泊松比； 側(cè)壓系數(shù)。 第二種假說：隨著開采深度的增加或由于巖性等 方面原因，使得=0.5時，即 1= 2=3= H 形成所謂的靜水壓力狀態(tài)，即巖體深部的原巖垂直 應(yīng)力與其上覆巖層重量成正比，側(cè)向應(yīng)力大致與垂 直應(yīng)力相等。,2、構(gòu)造應(yīng)力 構(gòu)造應(yīng)力具有以下特點(diǎn)： （1）一般情況下地殼運(yùn)動以水平運(yùn)動為主，因此構(gòu)造應(yīng)力以水平應(yīng)力為 主；而且以水平壓應(yīng)力為主。 （2）在構(gòu)造應(yīng)力場中，主應(yīng)力的大小和方向可能有很大的變化；兩個方 向的水平應(yīng)力值（ 2=3）通常不相等。 （3）測定表明，水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力，即 Hmax Hmin V （4）構(gòu)造應(yīng)力在堅硬巖層中出現(xiàn)一般比較普遍。軟巖強(qiáng)度低，易變形， 其中儲存的變形能隨之釋放；硬巖則相反。,（三）礦山壓力顯現(xiàn),1、礦山壓力顯現(xiàn) 在礦山壓力作用下，圍巖和支架所表現(xiàn)出來的力學(xué)宏觀 現(xiàn)象，稱為礦山壓力顯現(xiàn)。 礦壓顯現(xiàn)的形式主要有：工作面頂板下沉、支架變與形 折損、頂板破碎或大面積冒落、煤壁片幫、支柱插入底板、 底板鼓起膨脹等。,2、礦山壓力控制 把所有人為的調(diào)節(jié)、改變和利用礦山壓力的各種技術(shù)措 施。（礦山壓力的顯現(xiàn)會給井下采掘工作造成不同程度的危 害，為了維護(hù)采掘空間，就必須采取各種技術(shù)和措施加以控 制。其中包括對采掘空間的支護(hù)、對軟弱巖體的加固、強(qiáng)制 放頂?shù)龋舶ê侠砝玫V山壓力為采煤工作服務(wù)。）,二、采煤工作面圍巖移動特征,采煤工作面上方的巖層稱 頂板，下方的巖層稱底板。根 據(jù)頂板巖層和煤層的相對位置、 及其垮落的難易程度，把采煤 工作面頂板分為偽頂、直接頂 和基本頂。,1基本頂 2直接頂 3偽 頂 4煤 層 5底板巖層,煤層頂?shù)装鍘r層,1、基本頂；2、直接頂；3、偽頂；4、煤層；5、底板巖層,（一）直接頂?shù)某醮慰缏?采煤工作面自開切眼推進(jìn)一段距離后，直接頂懸露達(dá)到一定跨度， 就要對采空區(qū)頂板進(jìn)行初次放頂，使直接頂跨落下來，這一過程稱作直接 頂?shù)某醮慰缏洹Ｖ苯禹敵醮慰缏涞目缇喾Q為初次跨落步距。,初次跨落步距的大小取決于直接頂巖層的強(qiáng)度、分層厚度和直接頂 內(nèi)節(jié)理裂隙的發(fā)育程度等，一般為612m。由于巖層破碎后體積將產(chǎn)生 碎脹，直接頂跨落后堆積高度要大于原來的厚度。,若跨落巖層原來的體積為V，破碎后的體積位V ，則兩者之比值稱 為碎脹系數(shù)，以KP表示，即 KP =V/V 巖石隨脹后，在其上部巖層壓力作用下，逐漸壓實(shí)，使碎脹系數(shù)變 小，巖塊壓實(shí)后的體積與破碎前原始體積之比稱為殘余碎脹系數(shù)以KP表 示。,若直接頂巖層的總厚度為h，則它冒落后堆積的高度為Kph。它與基本 頂之間可能留下的空隙： = h+m Kph=m h(Kp 1) 當(dāng)m= h(Kp 1)時，則=0，即冒落得直接頂充滿采空區(qū)。若不計基本頂 下沉，形成充滿采空區(qū)所需直接頂?shù)暮穸葹椋?h=m/(Kp 1) 減小直接頂跨落后巖堆與基本頂之間的空隙，有利于控制基本頂?shù)幕顒印?（二）基本頂?shù)某醮慰缏?1、基本頂初次跨落前的巖層結(jié)構(gòu) 若0時，隨直接頂初次跨落，采煤工作面不斷推進(jìn)，基 本頂在一定范圍內(nèi)呈懸露狀態(tài)，此時可將基本頂視為一邊由采煤工作 面煤壁支撐，另外三邊由煤柱支撐的一個“板”的結(jié)構(gòu)。但是由于基本 頂在采煤工作面方向上的長度遠(yuǎn)大于沿工作面推進(jìn)方向的跨距，因此、 可將基本頂視為一端由采煤工作面煤壁支撐，另一端由煤柱支撐的兩 端固定的梁的結(jié)構(gòu)。,2、基本頂?shù)某醮慰缏渑c初次來壓 （1）基本頂初次跨落 隨著采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，直接頂不斷跨落，基本頂懸露跨度逐漸增大并產(chǎn)生彎曲，當(dāng)達(dá)到極限跨度時，基本頂將出現(xiàn)斷裂，進(jìn)而發(fā)生跨落。基本頂?shù)牡谝淮慰缏浞Q為基本頂初次跨落。,（2）基本頂初次來壓 基本頂由開始破壞直至跨落一般要持續(xù)一定時間，上方有時在基本 頂跨落前的二三天，即出現(xiàn)頂板斷裂的聲響等來壓預(yù)兆。在跨落前的12h 采空區(qū)上方可能有隆隆巨響，通常煤壁片幫嚴(yán)重，頂板產(chǎn)生裂縫或掉渣， 頂板下沉量和下沉速度明顯增加，支架載荷迅速增高，這種現(xiàn)象稱為基 本頂?shù)某醮蝸韷骸?基本頂初次來壓時，其最大懸露跨度L初稱為基本頂初次跨落步距。 其值得大小取決于基本頂?shù)膹?qiáng)度、厚度、巖性等因素。,（三）基本頂?shù)闹芷趤韷?1、基本頂周期來壓前狀態(tài) 基本頂初次跨落后，隨著采煤工作 面繼續(xù)推進(jìn)，工作面上方的基本頂巖層 由兩端固定梁狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閼冶哿籂顟B(tài)。 此時上覆巖層的重量將由基本頂?shù)膽冶?直接傳遞給煤壁，部分上覆巖層及已跨 斷的基本頂重量，將直接作用在已跨落 得矸石上，采煤工作面空間處于基本頂 懸臂的保護(hù)之下。,2、基本頂周期來壓及礦壓顯現(xiàn)特征 （1）基本頂周期來壓 當(dāng)采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，基本頂懸臂跨度達(dá)到極限跨度時，基本頂 在其自重及上覆巖層載荷的作用下，將沿工作面煤壁甚至煤壁之內(nèi)發(fā)生 折斷和跨落。隨著采煤工作面的推進(jìn)，基本頂這種“穩(wěn)定失穩(wěn)再穩(wěn)定” 現(xiàn)象，將周而復(fù)始的出現(xiàn)，使采煤工作面礦山壓力周期性明顯增大。這 種基本頂?shù)闹芷谛云茢嗍Х€(wěn)對工作面產(chǎn)生的周期性的來壓顯現(xiàn)，稱為基 本頂?shù)闹芷趤韷骸?（2）礦壓顯現(xiàn)特征 基本頂周期來壓的主要表現(xiàn)形式：頂板下沉速度急劇增 大，頂板下沉量變大，支柱所受載荷普遍增加，有時還可能 引起煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺階下沉等現(xiàn)象。 基本頂兩次周期來壓的間隔時間稱為來壓周期。在來壓 周期內(nèi)采煤工作面推進(jìn)的距離稱為周期來壓步距，用L周表示。,（四）工作面上覆巖層移動規(guī)律,在長壁開采全部跨落法管理頂板的采煤工作面，隨著工作面不斷推 進(jìn)，上覆巖層發(fā)生位移或破壞，巖層移動概貌如下圖。根據(jù)巖層移動特 征，可將煤層的上覆巖層分為冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。,1、冒落帶 當(dāng)采煤工作面移架或回柱放頂后，冒落帶巖層自下而 上依次跨落。一般在冒落帶下部因巖塊跨落時自由度比較大， 排列極不整齊；而上部巖塊由于自由度比較小，塊度較大， 排列較規(guī)則。多數(shù)情況下，冒落帶是由直接頂跨落后形成的。 冒落帶的高度h，可由公式h=hm/(Kp-1)來估算，當(dāng) Kp=1.5時，則h=2hm，即冒落帶高度為采高的2倍。一般 認(rèn)為開采后冒落帶的高度為采高的24倍。,2、裂隙帶 裂隙帶位于冒落帶之上，隨冒落帶巖石的跨落和逐漸壓 實(shí)，裂隙帶巖層出現(xiàn)彎曲下沉，離層和斷裂為排列整齊的巖 塊。裂隙帶的范圍，隨冒落帶上覆巖層的性質(zhì)、開采高度變 化而變化。 3、彎曲下沉帶 裂隙帶上方直至地表的巖層為彎曲下沉帶，這部分巖層 不產(chǎn)生裂縫或僅產(chǎn)生極微小的裂縫，并在采空區(qū)上方的地表 形成一個比開采范圍大的沉降區(qū)。,三、采煤工作面四周支承壓力顯現(xiàn)規(guī)律,（一）采煤工作面四周支承壓力顯現(xiàn)規(guī)律 采煤工作面四周支承壓力是指采煤工作面前后方、兩側(cè)煤柱或采空 區(qū)大于原巖應(yīng)力的礦山壓力。支承壓力的顯現(xiàn)特征可用支承壓力分布范 圍、峰值的位置及應(yīng)力集中系數(shù)表示。支承壓力分布范圍是指沿指定截 面（通常是指沿垂直或平行于煤壁的截面）支承壓力連續(xù)分布的長度； 支承壓力峰值的位置是指支承壓力的最大值所在的位置范圍；應(yīng)力集中 系數(shù)是指支承壓力峰值與原巖應(yīng)力的比值大小。,1、采煤工作面前后方支承壓力分布,由于煤壁處為自由面，抗壓強(qiáng)度小， 煤壁附近煤層產(chǎn)生壓縮變形，支承壓力峰 值KH隨工作面推進(jìn)向煤壁深處轉(zhuǎn)移。 側(cè)向應(yīng)力從煤壁自由面向煤壁深處逐 漸增加，煤體由單向受力狀態(tài)逐步過渡到 三向受力狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度逐漸增加。當(dāng) 工作面不推進(jìn)時，垂直應(yīng)力的峰值KH便 較穩(wěn)定地處于煤壁深處，側(cè)向應(yīng)力也將增 至KH后逐漸穩(wěn)定。,采煤工作面前后方支承壓力分布 由于煤壁處為自由面，抗壓強(qiáng)度小，煤壁附近煤層產(chǎn)生壓縮變形，支承壓力峰值KH隨工作面推進(jìn)向煤壁深處轉(zhuǎn)移。,采煤工作面前后方支承壓力分布特點(diǎn) （1）采煤工作面前方煤壁一端支承著工作面上方裂隙帶及其上覆巖層的大部分 重量，即工作面前方支承壓力遠(yuǎn)比工 作面后方大。 （2）由于采煤工作面的推進(jìn)，煤壁和采空區(qū)冒落帶是向前移動的，因此工作面 前后方支承壓力是移動支承壓力。 （3）由于裂縫帶形成了以煤壁和采空區(qū)冒落帶為前后支承點(diǎn)的半拱式平衡，所 以采煤工作面處于應(yīng)力降低區(qū)。,2、采煤工作面兩側(cè)支承壓力分布,采煤工作面兩側(cè)的支承壓力是指工作面兩側(cè)煤柱或煤體上的支承壓 力。對采煤工作面兩側(cè)支承壓力分布規(guī)律的掌握，為采煤工作面區(qū)段平 巷護(hù)巷煤柱尺寸的確定、沿空留巷和沿空送巷位置及時間的選擇具有指 導(dǎo)意義。,隨著采煤工作面推進(jìn)，除工作面前后方產(chǎn)生支承壓力外，工作面兩 側(cè)的煤柱或煤體也將出現(xiàn)支承壓力區(qū)。在采動影響范圍內(nèi)，工作面兩側(cè) 支承壓力的顯現(xiàn)比較明顯。在工作面前方采動影響范圍之外和采空區(qū)頂 板巖層冒落帶穩(wěn)定之后趨于固定值，因此也稱為“固定支承壓力”。,采煤工作面兩側(cè)支承壓力研究結(jié)論 （1）采煤工作面兩側(cè)的支承壓力劇烈影響區(qū)并不在煤體邊緣，而是位于 煤體邊緣有一定距離的地帶。長期以來采 用825m煤柱護(hù)巷，使 巷道恰好處于支承壓力的高峰區(qū)內(nèi)，這是使用煤柱護(hù)巷仍難以維護(hù) 的根本原因。,（2）采煤工作面兩側(cè)煤體邊緣處于應(yīng)力降低區(qū)，支承壓力低于原巖應(yīng) 力。而且工作面推過一定時間后仍能長期保持穩(wěn)定，如果把巷道 布置在這個應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，可以使巷道容易維護(hù)，這是目前廣泛 推廣無煤柱護(hù)巷的理論依據(jù)。,（3）采煤工作面兩側(cè)支承壓力從形成到向煤體深部轉(zhuǎn)移要經(jīng)過一段時 間過程，所以要使沿空掘巷保持穩(wěn)定，必須從時間上避開未穩(wěn)定 的支承壓力作用期，應(yīng)使沿空掘巷相對于上區(qū)段采煤工作面由一 個合理的滯時間。（一般在3個月到1年）,（二）支承壓力在底板中的傳遞,采煤工作面采動后，在工作面四周形成的支承壓力將向 煤層底板進(jìn)行傳遞，尤其采煤工作面兩側(cè)支承壓力的傳遞， 對下部煤層開采巷道布置產(chǎn)生重要影響。,若煤柱上方為均布載荷，底板為處于彈性變形階段的均質(zhì)巖層，可 將承受壓力的煤柱視為壓模，把支承傳遞給底板。在垂直方向與煤柱不 同距離的水平截面上的壓應(yīng)力，將按下圖分布。從圖中可知：底板內(nèi)各 點(diǎn)的應(yīng)力大小與施力點(diǎn)的距離成反比，隨底板巖層與煤之間的垂直距離 增加迅速降低，應(yīng)力以中心為最大。向煤柱外側(cè)呈一定角度擴(kuò)展，在邊 緣處迅速減小。,如果把底板中垂直應(yīng)力相同的各點(diǎn)連成曲線，即構(gòu)成“等壓線”，如圖 所示。曲線4、5以內(nèi)的底板巖層為增壓區(qū)，距煤柱越近，壓力越大；曲 線4、5以外的底板巖層為不受煤柱上方支承壓力影響區(qū)域；曲線6以內(nèi)是 低于原巖應(yīng)力的降壓區(qū)。,底板巖層內(nèi)壓應(yīng)力的大小與煤柱上方的支承壓力成正比， 即與煤層的厚度、傾角、埋藏深度、頂板巖性、煤層的采動 情況和煤柱的寬度密切相關(guān)。若煤柱兩側(cè)都以采動，形成支 承壓力疊加，則在煤柱上引起的支承壓力要大于單側(cè)采動時， 其在底板中傳遞的深度和應(yīng)力大小也將比單側(cè)采動時大。隨 煤柱尺寸寬度減小，支承壓力在底板中的傳遞深度和應(yīng)力都 應(yīng)顯著增大。,底板巖性對上部煤柱支承壓力在底板中的傳遞范圍有很 大影響。堅硬的底板巖層可使傳遞的應(yīng)力迅速分散而減弱， 但應(yīng)力向煤柱外側(cè)的擴(kuò)展角增大，影響廣度范圍增加。相反， 松軟巖層的底板，支承壓力傳遞的深度比在堅硬底板巖層內(nèi) 要大，相對比較集中，影響廣度范圍要小。 在實(shí)際工作中，為了使底板中布置的巷道避開應(yīng)力增高 區(qū)，通常采用同時控制兩個因素的方法。,（1）巷道與煤層底板的垂直距離不小于一定數(shù)值h。 h值可由46m變化至40m。顯然，h值越大，巷道上方煤柱的影 響就越小。一般情況下，巷道距煤層底板的合理垂距h與圍巖性質(zhì)的關(guān) 系見表。,（2）巷道布置在煤柱向底板傳遞力的影響角以外 若將巷道布置在煤柱影響角以內(nèi)，即使巷道位于較穩(wěn)定的巖層內(nèi)， 也要受到應(yīng)力升高的影響。為此，應(yīng)將巷道布置在煤柱影響角以外， 如圖示。巷道離煤柱邊界的水平距離S為 Shsin/sin(+ ) 式中： 煤層傾角； 的余角， =90- 。 角一般在250550之間通常支承壓力越大和煤柱尺寸越小， 角 越大。,四、采煤工作面頂板分類,由于煤層地質(zhì)條件的多樣性，必須將采煤工作面頂板按 其組成、強(qiáng)度和有關(guān)開采技術(shù)條件進(jìn)行分類?？茖W(xué)的分類可 為頂板控制、支架選型、合理確定支護(hù)參數(shù)以及采空區(qū)處理 方法提供依據(jù)。目前采用的采煤工作面頂板分類方案，是原 煤炭工業(yè)部于1981年頒發(fā)的“緩傾斜煤層工作面頂板分類 （試行方案）”。,（一）直接頂分類,方案采用反映頂板穩(wěn)定性的巖石單向抗壓強(qiáng)度Rc,節(jié)理 裂隙間距I和分層厚度h綜合而成的強(qiáng)度指數(shù)D作為分類指標(biāo)， 并以直接頂初始跨落步距L作為參考指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，將直接 頂分為四類。 強(qiáng)度指數(shù) D=10Rc C1 C2 式中：Rc巖石單向抗壓強(qiáng)度，MPa； C1節(jié)理裂隙影響系數(shù)； C2分層厚度影響系數(shù)。,部頒直接頂分類試行方案,裂隙間距 I 的影響系數(shù)C1值,分層厚度 h 的影響系數(shù)C2 值,（二）基本頂分級,基本頂來壓強(qiáng)度主要決定于直接頂厚度h與采高m的比 值N及基本頂初次來壓步距L。根據(jù)N和L兩個指標(biāo)，將基本頂 分為四級。,（1）N35，這種基本頂跨落或錯動對工作面支架受力無多大影響， 稱無周期來壓或周期來壓步明顯的基本頂。（典型柱狀為下圖a） （2）0.3N35且L=2550m，這時基本頂?shù)目缏鋵ぷ髅嬷Ъ芩?受載荷有較嚴(yán)重的影響。（典型柱狀為下圖b） （3）0.3 N35且L 50m或N0.3、L=2550m，這時基本頂?shù)?懸露與跨落都將對工作面支架有嚴(yán)重影響，稱周期來壓嚴(yán)重的基本 頂。（典型柱狀為圖 c） （4） N0.3、 L 50m，由于基本頂特別堅硬，因而常能在采空區(qū)懸 露上萬平方米而不跨落。當(dāng)其跨落時，則在工作面形成劇烈的礦 山壓力顯現(xiàn)，從而要求采取特殊措施加以控制。（典型柱狀為下 圖d）,另外如圖e所示的柱狀，則常?？赡艹霈F(xiàn)下位的石灰?guī)r層發(fā)生跨落，而上位則呈現(xiàn)緩慢下沉現(xiàn)象或全部呈現(xiàn)緩慢下沉現(xiàn)象，從而出現(xiàn)各種不同的礦山壓力顯現(xiàn)。因此，其分級將根據(jù)具體情況而定。,任務(wù)三 采區(qū)參數(shù)的確定,知識點(diǎn),知識點(diǎn),1、影響各采區(qū)確定的因素和各采區(qū)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值 2、采區(qū)采出率和生產(chǎn)能力的計算方法,能根據(jù)采區(qū)地質(zhì)條件和選定的采煤方法、準(zhǔn)備方 式，合理確定采區(qū)參數(shù),相關(guān)知識,一、采區(qū)尺寸 二、采煤工作面長度 三、采區(qū)煤柱尺寸 四、采區(qū)采出率 五、采區(qū)生產(chǎn)能力,一、采區(qū)尺寸,（一）影響采區(qū)尺寸的因素 確定合理的采區(qū)長度，應(yīng)考慮采區(qū)地質(zhì)條件、開采技術(shù)裝備條件、 采區(qū)生產(chǎn)能力、工作面接替以及經(jīng)濟(jì)因素的影響。 1地質(zhì)條件 地質(zhì)構(gòu)造、煤層及圍巖穩(wěn)定程度、自燃發(fā)火、再生頂板行成時間、 煤層傾角等。 2生產(chǎn)技術(shù)條件 區(qū)段平巷運(yùn)輸設(shè)備、設(shè)備搬遷、采區(qū)供電等。 3經(jīng)濟(jì)因素,（二）采區(qū)尺寸數(shù)值 走向長度：使用單體液壓支柱的普采工作面采區(qū)，其走 向長度一般為10001500 m。綜采采區(qū)宜用單面布置，其走向長度一般不小于1000 m；當(dāng)雙面布置時，一般 不小于2000 m。 傾斜長度：煤層傾角平緩，采用盤區(qū)上(下)山布置時， 盤區(qū)上山長度一般不超過1500 m，盤區(qū)下山長度不宜 超過1000 m；采用盤區(qū)石門布置時，盤區(qū)斜長可按具 體條件確定。盤區(qū)走向長度可按采區(qū)走向長度考慮。,三、采煤工作面長度,（一）影響工作面長度的因素 1.煤層賦存條件 煤層厚度、傾角、圍巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等 2.機(jī)械設(shè)備及技術(shù)管理水平 采煤機(jī)、輸送機(jī)、頂板控制、工作面通風(fēng)等 3. 巷道布置,（二）采煤工作面長度 綜采：150200m； （綜采目前有已達(dá)300m以上） 普采：120150m； 炮采：80150m； 對拉：200 300m；（總長度） 神東礦區(qū)綜采一般為300m左右，最長達(dá)到500m。,三、采區(qū)煤柱尺寸,煤柱留設(shè)應(yīng)按照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱 留設(shè)與壓煤開采規(guī)程的相關(guān)規(guī)定確定。 （1）采區(qū)上(下)山間的煤柱寬度(沿走向)：薄及中厚煤層為 20 m；厚煤層為2025 m。工作面停采線至上(下)山 的煤柱寬度：薄及中厚煤層約為20 m；厚煤層約為 3040 m。 （2）上下區(qū)段平巷之間的煤柱寬度：薄及中厚煤層約為8 15 m；厚煤層約為30 m。 （3）運(yùn)輸大巷側(cè)煤柱寬度：薄及中厚煤層約為2030 m；厚煤層約為2550 m。,（4）回風(fēng)大巷一側(cè)煤柱寬度：薄及中厚煤層約為20 m；厚 煤層約為2030 m。 （5）采區(qū)邊界兩個采區(qū)之間的煤柱寬度為10 m。 （6）斷層一側(cè)煤柱寬度根據(jù)斷層落差及含水等具體情況而 定：落差大且含水時留3050 m；落差較大留1015 m；采區(qū)內(nèi)落差小的斷層通常不留煤柱。 應(yīng)當(dāng)指出：大巷布置在較堅硬的巖層中，或大巷距煤層 垂距在20 m以上時，一般不受采動影響，其上方可不留護(hù) 巷煤柱。,四、采區(qū)采出率,提高采出率途徑：減小煤柱損失；盡量回收煤柱；合理加大采區(qū) 尺寸；減少工作面損失。 工作面落煤損失，主要包括未采出的工作面頂板余煤或煤皮，以 及遺留在底板上的浮煤和運(yùn)輸過程中潑灑出的煤。工作面采出率可用 下式表示：,五、采區(qū)生產(chǎn)能力,采區(qū)生產(chǎn)能力是采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的采煤工作面和掘進(jìn)工作面出煤量 的總和。 （一）采區(qū)生產(chǎn)能力的影響因素 （1）地質(zhì)因素。可采煤層數(shù)目、厚度、傾角、層間距、煤層結(jié)構(gòu)、頂 底板巖石性質(zhì)、煤層堅硬程度和地質(zhì)構(gòu)造等是主要因素。瓦斯等 級、煤層自然發(fā)火和水文情況也有程度不同的影響。 （2）采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械化程度和通風(fēng)、供電能力。 （3）采區(qū)儲量。采區(qū)的生產(chǎn)能力要與采區(qū)儲量相適應(yīng)，使采區(qū)具有相 應(yīng)的服務(wù)年限。 （4）采區(qū)產(chǎn)量的穩(wěn)定性。,（二）確定采區(qū)生產(chǎn)能力的方法 式中 AB采區(qū)生產(chǎn)能力，萬ta； Aoi第i個采煤工作面產(chǎn)量，萬ta； n同時生產(chǎn)的采煤工作面?zhèn)€數(shù)； kl采區(qū)掘進(jìn)出煤系數(shù)，取1.1； k2作面之間出煤影響系數(shù)，n = 2時取0.95，n = 3時取0.9。 確定采區(qū)生產(chǎn)能力主要是確定一個采煤工作面產(chǎn)量和同時生產(chǎn)的工 作面?zhèn)€數(shù)。,1一個采煤工作面產(chǎn)量 式中 L采煤工作面長度，m； 工作面推進(jìn)度，ma； m煤層厚度或采高，m； 煤的體積密度，tm3； C0采煤工作面采出率。 采煤工作面的設(shè)計能力一般應(yīng)選取如下數(shù)值：綜采工作面，采高在 2 m及其以上的為5080萬ta，1.12 m的為3050萬ta；配備有 單體液壓支柱的普采工作面產(chǎn)量為2030萬ta；炮采工作面能力為 1020萬ta。,2采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目 采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目應(yīng)根據(jù)煤層賦存條件、采區(qū)主要巷 道的運(yùn)輸能力、開采程序、采掘機(jī)械化程度、管理水平和采掘關(guān)系等 因素綜合考慮確定。同時生產(chǎn)工作面過多，則管理復(fù)雜，接續(xù)緊張。 為保持采區(qū)合理的開采強(qiáng)度，每個雙翼采區(qū)內(nèi)同采的工作面數(shù)目 一般為12個。 在一個采區(qū)內(nèi)安排兩個綜采工作面容易互相影響，可布置一個綜 采工作面再布置一個普采或炮采工作面。,3、采區(qū)生產(chǎn)能力驗(yàn)算 （1）采區(qū)運(yùn)輸能力：采區(qū)的運(yùn)輸能力應(yīng)大于采區(qū)生產(chǎn)能力，其中主 要是運(yùn)煤設(shè)備的生產(chǎn)能力要與采區(qū)生產(chǎn)能力相適應(yīng)。 式中：An 小時設(shè)備能力，t / h； k 產(chǎn)量不均衡系數(shù)，K=1.2 1.3; T 日出煤時間，h； 0 運(yùn)輸設(shè)備正常工作系數(shù)，0 = 0.7 0.9。,（2）采區(qū)通風(fēng)能力：采區(qū)的生產(chǎn)能力應(yīng)和通風(fēng)能力相適應(yīng)。根 據(jù)礦井瓦斯等級、進(jìn)回風(fēng)巷道數(shù)目、斷面和允許的最大風(fēng)速，驗(yàn) 算通風(fēng)允許的最大采區(qū)生產(chǎn)能力如下： 式中 巷道內(nèi)允許的最大風(fēng)速，ms； S巷道凈斷面積，m2； C 生產(chǎn)1 t煤需要的風(fēng)量，m3(mint)； C1風(fēng)量備用系數(shù)。,（3）采區(qū)正常接替和穩(wěn)產(chǎn)的需要 式中 Z采區(qū)可采儲量，t； Tn新采區(qū)準(zhǔn)備時間，a。,（4）采區(qū)車場通過能力 ：一般不受限制 （5）備用采面 采區(qū)生產(chǎn)能力:一般綜采：80 100萬噸/年 大功率綜采：200 300萬噸/年 普采：45 60萬噸/年 炮采：30 45萬噸/年 綜采 只備采面，不備設(shè)備、人員； 普采 備采面，不備人員，備設(shè)備。,本課題結(jié)束,課題六 緩、傾斜煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計,任務(wù)一 單一薄及中厚煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計 任務(wù)二 厚煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計 任務(wù)三 近距離煤層群采區(qū)巷道布置設(shè)計 任務(wù)四 采區(qū)車場形式選擇,任務(wù)一 單一薄及中厚煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計,單一煤層走向長壁采煤法采區(qū)巷道布置,該采區(qū)開采一層中厚煤層，煤層埋藏穩(wěn)定，頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡單，瓦斯涌出量小。采區(qū)走向長度2000 m，傾斜長度600 m，采區(qū)沿傾斜劃分為3個區(qū)段，工作面的采煤工藝為綜合機(jī)械化采煤。 由于運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷布置在煤層底板巖層中，因此，在采區(qū)下部和上部分別掘出采區(qū)運(yùn)輸石門和采區(qū)回風(fēng)石門進(jìn)入到該煤層。采區(qū)石門是位于采區(qū)走向長度的中央，分別與運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷相垂直的水平巖石巷道。,相關(guān)知識,一、采區(qū)巷道布置,二、采煤生產(chǎn)系統(tǒng),（一）運(yùn)煤系統(tǒng) （二）運(yùn)料排矸系統(tǒng) （三）通風(fēng)系統(tǒng) 1、采煤工作面通風(fēng) 2、掘進(jìn)工作面通風(fēng) （四）動力供給系統(tǒng) （五）供水系統(tǒng),（一）運(yùn)煤系統(tǒng) （二）運(yùn)料系統(tǒng) （三）通風(fēng)系統(tǒng),掘進(jìn)工作面運(yùn)料系統(tǒng),排 矸 系 統(tǒng),掘進(jìn)通風(fēng)系統(tǒng),（四）動力供應(yīng)系統(tǒng) 采區(qū)石門1行人斜巷 運(yùn)輸上山5 采區(qū)變 電所13 運(yùn)輸上山5 區(qū)段運(yùn)輸平巷9 采 煤工作面,（五）供 水 系 統(tǒng),一、采區(qū)上（下）山坡度,（一）運(yùn)輸上（下）山 1、坡度小于150的上（下）山，可鋪設(shè)帶式輸送機(jī)或刮板 輸送機(jī)運(yùn)煤； 2、15250的上（下）山，可鋪設(shè)刮板輸送機(jī)運(yùn)煤； 3、坡度超過250的上山，采用搪瓷或鑄鐵溜槽溜煤； 4、坡度超過30350為自溜上山。,相關(guān)知識,2. 軌道上（下）山 采用串車提升時，要求上山坡度應(yīng)小于250； 采用循環(huán)絞車時，要求上山坡度不超過100。 當(dāng)煤層傾角小于250時，軌道上山坡度應(yīng)與煤層傾角一 致；當(dāng)煤層傾角大于250時，應(yīng)將上山坡度控制在250以下。 當(dāng)上山坡度在6250之間，采用單滾筒絞車輔助提升。,二、區(qū)段參數(shù),1、區(qū)段走向長度 即為采區(qū)走向長度。工作面推進(jìn)長度：即為區(qū)段一翼的走向長度減 去采區(qū)上山一側(cè)保護(hù)寬度和采區(qū)邊界煤柱寬度。炮采一般不小于400m； 普采一般不小于500m；綜采一般不小于1000m。發(fā)展趨勢：加大，國內(nèi) 2430m。,2、區(qū)段斜長 L = a + b + m + l 工作 面 長 度：炮采80120m，普采120150m， 綜采150200m。 煤 柱 寬 度：一般為815m，厚煤層約為30m。 區(qū)段平巷寬度：炮采和普采約為2.53.0m，綜采約為4.04.5m。,三、區(qū)段平巷的坡度和方向,實(shí)際上，區(qū)段運(yùn)輸平巷和回風(fēng)平巷并不是絕對的水平 巷道。在生產(chǎn)中，為了便于排水和運(yùn)送材料設(shè)備，通常是 以0.5%1.0%的坡度沿煤層走向掘進(jìn)的。 區(qū)段運(yùn)輸平巷：可以有一定的坡度變化，但要求在一臺輸送機(jī)長度范圍內(nèi)必須保持直線方向。 區(qū)段回風(fēng)平巷：允許有一定的彎曲，但要求巷道按一定的流水坡度施工。 為了便于平巷與工作面的聯(lián)接，要求兩條平巷必須布置 在所開采的煤層層位上，而且盡量保持平行，以便形成等長 工作面。,1、雙直線式布置 兩條區(qū)段平巷均按中線掘進(jìn)，在平面上兩條巷道成平行直線狀，在剖面上則有起伏變化?；旧媳３止ぷ髅娴拈L度不變，便于組織生產(chǎn)和發(fā)揮機(jī)械效能，有利于綜合機(jī)械化采煤。,2、折線弧線布置,弧線折線布置 雙折線布置,四、區(qū)段平巷的布置方式,1、平巷的雙巷布置 雙巷布置是指上一區(qū)段運(yùn)輸平巷和下一區(qū)段回風(fēng)平巷兩 巷同時掘進(jìn)成巷的布置方式。,1轉(zhuǎn)載機(jī)； 2帶式輸送機(jī)； 3變電站； 4泵站； 5配電點(diǎn),2、平巷的單巷布置 單巷布置是指一條區(qū)段平巷單獨(dú)掘進(jìn)成巷的布置方式。,1轉(zhuǎn)載機(jī)；2帶式輸送機(jī)；3變電站；4泵站；5配電點(diǎn),五、區(qū)段無煤柱護(hù)巷,1、沿空留巷 1）巷旁支護(hù)方法主要考慮的問題： （1）巷道支架要有足夠的支護(hù)強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)目煽s量； （2）采煤工作面與巷道聯(lián)接的端頭處要加強(qiáng)支護(hù)； （3）巷道靠近采空區(qū)一側(cè)采取適宜的支護(hù)方法。 2）使用條件：厚度在23m以下的煤層，煤層頂板為易冒落或中等冒 落，底板不發(fā)生嚴(yán)重底鼓的條件下。,沿空留巷,沿空留巷,2、沿空掘巷 有完全沿空掘巷和留窄小煤柱沿空掘巷兩種。 掘進(jìn)要求：在采空區(qū)上覆巖層垮落穩(wěn)定之后才能開始掘進(jìn)，一般情況下間隔時間不少于3個月，通常為46個月，個別情況要求810個月，堅硬頂板所需時間要長些。 要盡量減少掘進(jìn)時的空頂面積，適當(dāng)縮小放炮進(jìn)度，減少炮眼個數(shù)和裝藥量，加大巷道支架密度，并用木板或荊條剎好頂幫，以防止矸石串入巷道，防止冒頂事故。 適用條件：多用于開采緩斜、傾斜中厚煤層和厚煤層,沿 空 掘 巷,六、采煤工作面的布置形式,1、單工作面 在區(qū)段上部和下部各布置一條平巷。 2、雙工作面（對拉工作面） 就是利用三 條平巷準(zhǔn)備出兩 個工作面，共用 一條巷道。,七、采煤工作面回采順序,1、后退式 由采區(qū)邊界附近向采區(qū)上山方向推進(jìn)采煤。廣泛應(yīng)用。,2、前進(jìn)式 采面由采區(qū)上山附近向采區(qū)邊界方向回采，區(qū)段平巷沿 空留巷。 問題：少掘巷；采出率高；要求支護(hù)技術(shù)和手段好；要防漏 風(fēng)；留巷困難。,3、往復(fù)式 上采面前進(jìn)式，沿空留巷；下采面后退式，沿空留巷。 優(yōu)點(diǎn)：縮短搬家距離；采出率高；少掘巷道。 適用：雞西、陽泉、開灤均有用。,4、往復(fù)旋轉(zhuǎn)式 使綜采面旋轉(zhuǎn)180，往復(fù)回采，沿空留巷。 優(yōu)點(diǎn)：采面不搬家；少掘巷； 缺點(diǎn)：煤損大；技術(shù)復(fù)雜；轉(zhuǎn)折點(diǎn)難維護(hù)，設(shè)備折損嚴(yán)重。,任務(wù)二 厚煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計,緩傾斜、傾斜厚煤層采煤法常采用傾斜分層和放頂煤 開采兩種方法。 對于傾斜分層開采，各分層開采順序有下行式和上行 式兩種。下行式一般采用全部垮落法來處理采空區(qū)頂板， 上行式則采用充填法處理采空區(qū)。 同一區(qū)段內(nèi)上下分層的開采方式，有分層分采和分層 同采兩種。分層分采是在采完上分層后，工作面搬遷到另 一區(qū)段采煤，經(jīng)過一段時間待頂板垮落基本穩(wěn)定后，再在 上分層采空區(qū)之下掘進(jìn)下分層平巷然后進(jìn)行回采的方式。 分層同采是在同一區(qū)段內(nèi)上下分層之間保持一定錯距的條 件下同時進(jìn)行采煤的方式。,對于放頂煤開采，根據(jù)厚煤層的賦存條件不同，主要 分為三種類型（如下圖所示）。 （1）一次采全厚放頂煤開采。 （2）預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采。 （3）傾斜分層放頂煤開采。,厚煤層傾斜分層分層同采采區(qū)巷道布置,一、采區(qū)巷道布置 該采區(qū)將厚煤層分成3個分層，采區(qū)沿傾斜劃分為3 5個區(qū)段。在煤層底板巖層中布置采區(qū)運(yùn)輸上山和軌道上 山。由于上下分層同采，需在每一個區(qū)段布置為各分層共 用的區(qū)段運(yùn)輸集中平巷和區(qū)段軌道集中平巷，并通過聯(lián)絡(luò) 石門、聯(lián)絡(luò)斜巷及溜煤眼與各分層平巷聯(lián)系。各分層平巷 通過最近的溜煤眼、聯(lián)絡(luò)巷超前于采煤工作面一定距離保 持隨采隨掘，其超前距離要求始終有兩個溜煤眼與分層平 巷相通。,實(shí)例,1運(yùn)輸大巷； 2回風(fēng)大巷； 3采區(qū)下部車場； 4運(yùn)輸上山； 5軌道上山； 6采區(qū)上部車場； 7甩車場； 8下區(qū)段回風(fēng)石門； 9區(qū)段軌道集中平 巷； 10區(qū)段運(yùn)輸集中平巷； 11聯(lián)絡(luò)巷； 12溜煤眼； 13回風(fēng)石門； 14上分層運(yùn)輸平 巷； 15上分層回風(fēng)平巷； 16采區(qū)變電所； 17絞車房； 18區(qū)段溜煤眼； 19采區(qū)煤倉； 20中分層運(yùn)輸平巷； 21中分層回風(fēng)平巷； 22行人聯(lián)絡(luò)巷,二、采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng),（一）運(yùn)煤系統(tǒng),（二）通風(fēng)系統(tǒng),（四）排矸及掘進(jìn)出煤系統(tǒng) （三）材料運(yùn)輸系統(tǒng),一、傾斜分層分層同采采區(qū)巷道布置分析,（一）采煤方法主要參數(shù) 厚煤層傾斜分層厚度：普采、炮采分層厚度一般為2 m左右，最大不超過2.4 m，綜采一般為3 m左右，最大不超過35 m。 工作面長度：由于采用分層平巷內(nèi)錯式布置方式的比較多，使得同區(qū)段下分層工作面長度往往小于上分層。 分層同采上下分層工作面之間的錯距：錯距的大小主要取決于上分層采后頂板垮落及其穩(wěn)定情況。為減小下分層工作面承受的支承壓力，保證安全生產(chǎn)，下分層工作面必須處在上分層采空區(qū)冒落穩(wěn)定區(qū)域。通常下分層采煤工作面滯后時間不少于4個月。,相關(guān)知識,上、下層采面超前關(guān)系,Lmin = Mctg +（2025）+ b，（m）,（二）采區(qū)上（下）山的布置 一般將采區(qū)上（下）山布置在距煤層底板以下1015 m的巖層中。只有當(dāng)煤層厚度不大，采深較淺，頂板和底 板巖層穩(wěn)定，煤質(zhì)較硬，煤層自然發(fā)火危險小，或者是在 煤層底板之下有一層含水量較大的巖層，或煤層底板為厚 度較大的松軟巖層，布置巖巷有困難的情況下，才考慮將 上（下）山布置在煤層中。,（三）區(qū)段集中平巷的布置 1. 區(qū)段運(yùn)輸集中平巷的布置 區(qū)段運(yùn)輸集中平巷中一般鋪設(shè)帶式輸送機(jī)，集中運(yùn)輸本區(qū)段內(nèi)各分層采煤工作面的煤炭。在采完上區(qū)段之后，應(yīng)及時撤去輸送機(jī)改鋪軌道，作為下區(qū)段各分層采煤時的集中軌道（回風(fēng)）平巷。 區(qū)段運(yùn)輸集中平巷一般布置在煤層底板巖層中，所在位置應(yīng)避開底板巖層中的應(yīng)力升高區(qū)，巷道布置在壓力傳遞影響角以外，一般介于2555之間。此外，還應(yīng)根據(jù)圍巖性質(zhì)選擇集中平巷與煤層的適宜法線距離，一般為812 m， 如果煤層厚度不大，采區(qū)走向短，分層層數(shù)較少時，為了減少巖石掘進(jìn)工程量，運(yùn)輸集中平巷可以布置在煤層中。但要加強(qiáng)巷道的支護(hù)和維護(hù)工作，注意防止煤層自燃。,2. 區(qū)段軌道集中平巷的布置 開采緩斜、傾斜厚煤層時，區(qū)段軌道集中平巷一般盡量沿煤層頂板布置。軌道集中平巷布置在煤層中，可減少巖石工程量，掘進(jìn)施工容易，超前于巖石集中平巷掘進(jìn)還可以探明煤層走向變化情況，有利于巖石集中平巷的定向取直，此外還有利于采掘工作面的通風(fēng)。但煤層集中平巷在開采期間要多次受到分層工作面的采動影響，巷道維護(hù)工程量大，需加大巷道兩側(cè)的煤柱尺寸。,（四）區(qū)段分層平巷的布置 厚煤層傾斜分層開采時，各區(qū)段分層平巷的相互位置 對于巷道的使用和維護(hù)狀況影響較大。根據(jù)煤層傾角的大 小和分層層數(shù)，各分層平巷的相互位置主要有以下三種基 本布置形式。 1.水平式布置 2. 傾斜式布置 3. 垂直式布置,1、水平式布置（圖） 優(yōu)點(diǎn)：各分層之間用水平巷道聯(lián)系，各分層工作面長度基本一 致，可避免出現(xiàn)下行風(fēng)，材料運(yùn)輸、行人和通風(fēng)比較方 便，分層運(yùn)輸平巷處于上分層采空區(qū)之下，所受壓力 小，易于維護(hù)。 缺點(diǎn)：分層回風(fēng)平巷正好處于區(qū)段煤柱之下，受到固定支承壓 力的作用，維護(hù)比較困難，在煤層傾角較小的情況下， 各分層之間用水平巷道聯(lián)系，掘進(jìn)巷道長度大，工程量 大，區(qū)段煤柱較大。 適用：一般適用于傾角大于2025度的煤層。,1上區(qū)段的分層運(yùn)輸平巷 2下區(qū)段的分層回風(fēng)平巷,2、傾斜式布置,（1）傾斜內(nèi)錯式：使下分層工作面運(yùn)輸和回風(fēng)平巷置于上分 層平巷的內(nèi)側(cè)，處于上分層采空區(qū)下方，形成正梯形區(qū) 段煤柱。各分層平巷內(nèi)錯半個到一個巷道寬。（圖） 這種布置方式可使下分層回風(fēng)平巷處于應(yīng)力降低區(qū)，容 易維護(hù)，并且沿假頂掘進(jìn)易于掌握巷道方向。但是當(dāng)分 層數(shù)較多時，越往下煤柱越大，而且各分層工作面運(yùn)輸 和回風(fēng)平巷要用斜巷聯(lián)系，掘進(jìn)、行人均不方便。單純 采用這種方式較少。一般是在緩斜厚煤層中，各分層工 作面回風(fēng)平巷采用水平式，而運(yùn)輸平巷采用內(nèi)錯式布置。,1上區(qū)段的分層運(yùn)輸平巷 2下區(qū)段的分層回風(fēng)平巷,（2）傾斜外錯式：是將下分層平巷布置在上分層 平巷的外側(cè)，處于上分層煤柱下面，形成倒 梯形煤柱。（圖） 這種布置方式的下分層巷道處于固定支承壓 力區(qū)內(nèi)，維護(hù)困難，在下分層工作面的上、 下出口沒有人工假頂，給采煤 和支護(hù)工作帶 來困難。較少采用。,1上區(qū)段的分層運(yùn)輸平巷 2下區(qū)段的分層回風(fēng)平巷,3、垂直式布置 各分層平巷沿垂直方向呈重疊式布置，區(qū)段煤柱呈 平行四邊形。（圖） 這種布置方式在煤層傾角小于810度，特別是在 近水平厚煤層條件下，可減小區(qū)段煤柱尺寸，分層平巷 受支承壓力的影響較小，易于維護(hù)。同時，下分層平巷 沿上分層平巷鋪設(shè)的假頂下掘進(jìn)，容易掌握方向。但對 上分層平巷的假頂鋪設(shè)質(zhì)量