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    采区准备巷道布置参数分析.ppt

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    采区准备巷道布置参数分析.ppt

    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 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。 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。,第十三章 采区准备巷道布置及参数分析,布置区段集中平巷的目的,减少分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; 分层同采,合理集中生产。,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。 2、区段集中平巷与工作面超前平巷联系方式,(1)厚煤层分层同采一煤一岩集中巷布置,1、区段集中平巷与工作面超前平巷斜巷联系 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。,(2)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、区段集中平巷与工作面超前平巷石门联系,3、区段集中平巷与工作面超前平巷立眼联系(近水平煤层)。,4、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”。,5、机轨分煤岩布置优缺点分析,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、运送物料,服务时间长,岩层中易维护; 实现分层同采,上下区段同采。 6、 机轨分煤岩布置适用 煤层多,A大;层间距1015m。,7、机轨分煤岩布置优缺点分析,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 泄水; 易于掘进; 受多次采动影响,维护困难。,二、机轨双岩巷布置,1、布置特点 双岩巷相同标高布置 3 集中机巷 , 4 集中轨巷 平行布置于同水平底板岩层中,掘进联系方便。,(淮南实例),2、联系方式,各分煤层超前平巷平石门3平石门和溜煤眼 运输上山1 各分煤层超前平巷4 平石门 轨道上山 2,双岩巷不同标高布置: 3 集中机巷,4 集中轨巷 布置于不同水平的底板岩层中 主、辅运干扰小,3、机轨双岩巷布置优缺点分析:,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; 14、机轨双岩巷布置适用 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,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。,2 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。,3 机轨合一巷分析: 少一条岩巷,省工程量; 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。 4 适用:煤层多,A大的采区。当前,应用较少。,2)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。,第二节 (采盘)区上下山布置 一、采区上山的位置选择 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,(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30 m 厚3040 m l 采用可缩性支护。,3、 适用条件 l 单薄及中厚煤层采区,服务年限短; l 采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 l 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。 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1020 m 范各庄矿:页岩 12 m; 新庄孜矿:砂页岩 68 m; 平四矿: 砂页岩 15 m,2、 岩石上山特点 1)实例 张庄矿,开采M=5 m, 煤层上山:维护费67.2元/a.m,煤柱宽100 m; 岩石上山:维护费2.0元/a.m,不留煤柱. 在此条件下,采区服务年限3年时,岩石上山合理. 范各庄矿:开采7层煤,M=14.3 m,采区服务t5a,岩石上山合理.,2) 优点: l 维护费用低; l 煤损少。可跨上山采,加大采面连续推进长度; l 生产系统可靠,通风条件好,易封闭采空区,防自燃有利; l 不受煤层倾角影响,可定向按坡度取直掘进 l 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: l 岩石工程量大; l 需岩石施工能力强的队伍。 3、岩石上山适用条件: l 单一厚煤层(3个分层),或近距煤层群联合布置; l 采区服务年限3年以上; l 岩石施工能力强; l 煤层底板岩层较稳定,无承压水。,(三)上山的层位与坡度,(1)层位 联合布置采区。 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; 提高采出率,煤损少; 采区生产系统可靠,易维护。,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。,(2)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。,二、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,2、在下述条件下增加上山数目 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。,(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30 m,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1012 m 运上、轨上走向距20 m,适用:A小、服务年限短的采区。(t5a),(3) 双岩上山,Fig、171、b示。 布置特点: 两条上山置于底板岩石中 轨上距煤层810 m 运上距煤层1214 m 走向间距:2025 m,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 3-2 1015 m 层位上:1距煤层 810m,2距煤层 1214 m , 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。 瓦斯大,采用Z、Y型通风时,两条需设回风边界上山。 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。,三、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: conveyer rise 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。 一般: 普采按采面设备能力计算; 炮采Q(采区日产量)1.5/n (56),t/h;,2) 近水平、缓倾和倾斜煤层运输上山中的运输设备类型 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,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300-500 m。 功率大的可达500-1000 m。 适用: 上山(向下运煤); 下山(向上运煤)7 新型胶带机:适于=28。,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。 平八矿:上链式刮板机: 电机:1544kW; 长: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,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。,自溜运输,松煤的自然安息角: 35 i、 煤层或上山的 3时,均采用自溜; ii、对2的煤层,将上山置于底板岩石中,增大上山角度,=(303)、实现自溜; 搪瓷溜槽: ,可自溜。 铸石溜槽:铁板溜槽,砼溜槽等,=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与全矿大巷巷道轨距一致。 矿车:1t、1.5t、3.0t、5.0t 绞车:视上山、长度、生产任务等选用。,绞车滚筒直径与绳长,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 1、区段斜长 1)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=3 4.5m, l柱=0 20m,l 区= l采+2 l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。 采区斜长 n = 区段斜长 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 = 4 5(个) 倾、急斜层: n 2 3(个),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 l 断层、倾角和厚度变化大处、变薄带处 范各庄矿北翼采区为急斜煤层,专设计为1472采区。其他采区为缓倾斜煤层采区。 “三下”开采、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; 煤的自燃期长短 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。 掘进 i、联合掘进机掘进 ii、炮掘 配以:刮板机、胶带机、局扇 单孔掘进:1000 m 当前,掘进技术受局扇通风影响。,运输 i、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400500m, 双翼采区走向长度为8001000m,ii、胶带机 宽800 mm:500 m 宽1000 mm:800 1000 m 不受限制。 采区一翼长可达500m1000 m, 双翼采区走向长度为10002000m,区段巷维护技术 煤巷维护困难:随采面推进,受采动影响,多次维修; 巷道布置:双巷、一条半、单巷、沿空留巷、沿空掘巷、区段间有集中巷(联合布置) 区段集中巷可改善回采巷道维护状况,缩短维护时间,可加大采区走向长度,支护技术: U型钢棚、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=3.5 m 区段巷长2430 m。不是限制采区走向长的决定因素。,供电: i、380v供电,采区一翼长可达400 m; ii、660v供电,采区一翼长可达700 m1000 m; iii、移动变电站,1140 v供电,可达1000m以上,采区走向长度不受限制。,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。,(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、设备按装费 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 1000 1500m 不受地质条件限制的综采双翼采区:一般 1600 24300m 大柳塔推进4000 6000m 急斜煤层: 双翼采区走向长1000 m 单翼采区走向长500 m ,采区斜长,采区斜长 = 阶段斜长 近水平煤层, 5 8 时,采区斜长1000 1500m。 以上,采区斜长约800 1000m。,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:1000 1200m; 普采: 600m; 炮采:400 500m 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,当前:采面生产能力,综采: 平均 87万t /a M 2m,一般80 100万t /a 普采:平均 25 30万t /a 炮采: 平均 10 20万t /a 急倾斜炮采5 10万t /a,2、采区同采工作面数目,缓倾斜煤层: 综采 1 2个采面同采; 普采 1 2个采面同采。 急斜煤层炮采: 2 3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 = 0.90,AB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=1.2 1.3; T 日出煤时间,h; 0 运输设备正常工作系数,0 = 0.7 0.9。,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。 5)备用采面 综采 只备采面,不备设备、人员; 普采 备采面,不备人员,备设备。 采区生产能力 一般综采:80 100万吨/年 大功率综采:200 300万吨/年 普采:45 60万吨/年 炮采:30 45万吨/年,四、采区采出率及采区煤柱尺寸,采区工业储量 - 开采损失 采区采出率= 100% 采区工业储量 开采损失: (1) 采面落煤损失:3 7% (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 0.8 薄煤层 0.8,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:,减小煤柱损失; 尽量回收煤柱; 合理加大采区尺寸; 减少工作面损失。,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 30 40,采区煤柱尺寸,2、区段煤柱 煤层 区段煤柱宽度(m) 薄及中厚 8 15 厚煤层 1520 原则上区段巷道应沿空掘巷 3 5m,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,问题:开采水平大巷煤柱如何留?,4、采区边界煤柱:一般10m 5、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) 10 15 落差很小( 3m) 不留煤柱,六、煤仓容量,煤仓容量取决于采区A,装车站通过能力、大巷运输能力等。 采区煤仓容量的确定原则保证采区正常生产 煤仓与采区A关系,表 煤仓与采区A关系,(一)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。,(二)按大巷列车间隔时间内采区高峰产量 Q = Q0 + Qh. ti. ad ( t) 式中:Qh采区高峰生产能力,t / h , Qh一般为(1.52.0)Ap ; ti列车进入装车站的间隔时间,2030min; ad不均衡系数,机采取1.151.2,炮采取1.5。,(三)按采区高峰生产延续时间 为保连续生产,用于QhQt情况 Q = Q0 + (Qh-Qt)thcad (t) 式中:Qt采区车站通过能力,t / h 。(Qt=1.3Qp) thc 采区高峰生产延续时间,机采为11.5h。 炮采要取1.52h,当上(下)山及大巷均采用胶带机运输时,采区煤仓容量 Q(12)Qh,思考题,机轨分煤岩布置特点及适用条件。 煤层上山、岩石上山布置特点及适用条件。 如何选择采区上山的层位及坡度。 煤层上山与煤层区段平巷在维护方面有哪些特点? 确定采区走向长度的主要因素? 如何确定采区生产能力? 采区采出率及其规定?,

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