[其它课程]矿业工程概论课件第四章.ppt

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1、第四章 近水平、缓斜、中斜煤层准备方式,课前回顾：1.煤层按倾角分类。2.开拓巷道、准备巷道和回采巷道的概念。,准备方式可按煤层赋存条件、开采方式及巷道布置方式进行分类。1.按煤层赋存条件确定方式 采区式、盘区式与带区式准备（1）当煤层倾角在120时，按采区式准备；（2）当煤层倾角小于120时，一般按带区式准备，也可按采区式准备。（3）当煤层倾角小于80时，按盘区式准备。盘区内准备可有上（下)盘区与石门盘区不同准备方式。,2.按开采方式可分为上山采（带）区与下山采（带）区。（1）当煤层倾角小于16，且煤层瓦斯涌出量级涌水量较小时，可用一个开采水平开采上下山阶段的煤层。开采水平以下的采（带）区称

2、为下山采（带）区，反之称为上山采（带）区。（2）当煤层倾角较大时，采用下山开采时掘进、运输、通风、排水困难较大或技术经济指标不理想，一般只开采上山采区,3.按煤层群开采时的联系方式。（1）单层准备（2）联合准备 4.按采区上下山的布置（1）单翼采区（2）双翼采区,第一节 采区式准备,煤矿安全规程对走向长度和倾斜长度的规定：双翼采区的走向长度采用综合机械化采煤时，一般不小于2000m，普通机械化采煤时一般为10001500m。采区的倾斜长度在井田划分阶段时已经确定，一般为600 1000m，煤层倾角较小时可在1000m以上。采区内一般划分成3 5个区段，区段斜长主要取决于采煤工作面长度及区段间煤

3、柱尺寸。采煤工作面沿煤层倾向布置，沿走向推进，这种采煤方法称为走向长壁采煤法。,一、单一煤层整层采区式准备方式 适用条件：这种准备方式适用于缓倾斜、中倾斜煤层，厚度为3.5m 4.5m以下或5 12m，工作面采用炮采、普采、综采一次采全高或放顶煤回采工艺。这种准备方式的生产系统比较简单。（准备方式的生产系统如图4-1所示）（一）掘进顺序：巷道名称（115）（1）构成通风系统：在采区运输石门1接近煤层处，开掘采区下部车场3.由下部车场向上，沿煤层分别开掘轨道上山4和运输上山5，两条上山相距20 25m，至采区上部边界后，以采区上部车场6与采区回风石门2联通，形成通风系统。,（2）准备第一区段采煤

4、工作面：在上山附近第一区段下部掘中部车场7,然后同时掘进两翼的第二区段回风平巷8和第一区段的运输平巷9，其倾斜间距（区段煤柱）一般取8 15m。回风平巷8和运输平巷9之间沿走向每隔80 100m掘联络眼11沟通。8和9掘到采区边界附近后在掘出开切眼。与此同时在采区上部边界，从上部车场6向两翼开掘第一区段回风平巷10.在掘进上述各巷道的过程中，还要开掘采区煤仓12、变电所13和绞车房14。,（3）安装设备：当上述巷道和硐室经验收合格后，再安装所需的机电设备，形成一个完整的采区生产系统，即可进行回采。（4）做好接替工作：在第一区段的回采过程中，必须提前做好第二区段采煤工作面的准备工作，及时开掘第二

5、区段中部车场7，运输平巷9和第三区段回风平巷8及开切眼等。同样，在第二区段回采时，应及时准备好第三区段的有关巷道，以保证采区生产工作的正常接替。,图4-1 单一煤层整层采区巷道布置图 1-采区运输石门;2-采区回风石门;3-采区下部车场;4-轨道上山;5-运煤上山;6-上部车场;7,7-中部车场;8，8，10-区段回风平巷;9，9-区段运输平巷;11-联络眼;12-采区煤仓;13-采区变电所;14-绞车房,(二)采区生产系统(以图4-1为例。)1.运煤系统 在运输上山5和运输平巷9内均铺设刮板输送机。其运煤路线为:工作面运出的煤炭，经运输平巷9、运输上山5到采区煤仓12上口，通过采区煤仓在采区

6、运输石门1装车外运。2.运料排矸系统 运料排矸采用600mm轨距的矿车及平板车。物料自下部车场3，经轨道上山4到上部车场6，然后经回风平巷10送至采煤工作面。区段回风平巷8、8，和运输平巷9、9，所需的物料由轨道上山4经中部车场7、7，送入。掘进巷道时所出的煤和矸石，利用矿车从各平巷运出，经轨道上山运至下部车场。,3.通风系统 采煤工作面所需的新鲜风流，从采区运输石门1迸人，经下部车场3、轨道上山4、中部车场7分成两翼经平巷8、联络眼11、运输平巷9到达工作面。从工作面出来的污风，经回风平巷10，右翼直接进入采区回风石门，左翼则需经车场绕道6迸人采区回风石门。掘进工作面所需的新鲜风流，从轨道上

7、山4经中部车场7分两翼送至平巷8。在平巷内由局部通 风机送往掘进工作面，污风流则从运输平巷9，经运输上山，排人采区回风石门。采区绞车房和变电所需的的新风是由轨道上山直接供给。采区绞车房的回风是经联络小巷处的调节风窗回人采区回风石门;变电所的回风是经输送机上山迸人回风石门。,4.供电系统 高压电缆由井底中央变电所，经大巷、采区运输石门、下部车场、运输上山至采区变电所。经降压后的低压电，由低压电缆分别引向回采和掘进工作面附近的配电点，以及上山输送机、绞车房等用电地点。5.采区巷道布置的基本规律（1）采区上山（运输上山、轨道上山）；（2）区段平巷（运输平巷、回风平巷）；（3）采区车场（上、中、下部车

8、场）；（4）采区硐室（绞车房、变电所、煤仓）；（5）联络巷道（溜煤眼、回风行人联络巷等）。,采区巷道布置得合理与否，就看这五类巷道的布置能否满足采区各生产系统的需要，使煤柱损失小，巷道掘进及维护费用低等条件。总之，在考虑采区巷道布置时，不论煤层倾角大小、煤层层数，都可按这五类巷道逐一进行布置，最后得出技术和经济上有利的方案。,二、近距离煤层群联合准备方式 1.巷道名称及布置特点，如图4-2所示。2.采区巷道掘进顺序 3.采区生产系统（1）运煤系统（2）运料系统（3）通风系统 4.采区巷道布置基本规律,图4-2 近距离群煤层采区巷道联合布置,第二节 带区式准备方式,带区：阶段或开采水平内沿走向划

9、分为具有独立生产系统的开采块断，带区内划分为若干倾斜分带，每个分带布置一个工作。倾斜长壁采煤法：在带区内，采煤工作面沿煤层走向布置，沿倾斜方向推进。按工作面推进方向可分为仰斜开采和俯斜开采。工作面沿倾斜方向由下向上推进称为仰斜开采，由上向下推进时称为俯斜开采。,一、单一煤层整层开采时倾斜长壁采煤法准备方式（一）工作面巷道布置与掘进顺序（图4-3）自阶段运输大巷1开掘分带下部车场和进风、行人斜巷7，掘进分带回风巷5（沿煤层）和运输斜巷4（上段沿煤层，下段靠近大巷处抬高以形成煤仓高度），至分带上部边界，回风斜巷5与回风大巷2相交，最后掘出煤仓6在上部边界开掘开切眼布置采煤工作面，即可进行后退式回采

10、。（二）工作面生产系统（1）运输系统（2）运料系统（3）通风系统,1-运输大巷;2-回风大巷;3-材料斜巷;4-分带运输斜巷;5-分带回风斜巷;6-煤仓;7-行人进风斜巷,二、多分带组成带区,（一）带区巷道布置及掘进顺序（图4-4）（二）生产系统（1）运煤系统（2）通风系统（3）运料系统,图4-4 多分带带区巷 道布置图 1-运输大巷;2-回风大巷;3-运料斜巷;4-煤层运料平巷;5-煤层运煤平巷;6-迸风行人斜巷;7-带区煤仓;8-绞车房风道;9-分带运输巷;10-分带回风巷;11-回风石门;12-车场,(1)运煤系统:工作面采出的煤炭经分带运输斜巷9到煤层运输平巷5运至带区煤仓7，在装煤车

11、场12装车经运输大巷运出。(2)通风系统:新鲜风流由运输大巷1经进风行人斜巷6进人煤层运输平巷5到分带运输斜巷9迸人工作面，清洗工作面后污风经分带回风斜巷10到煤层运料平巷4，经回风石门11到运料斜巷3进人回风大巷2排出。(3)运料系统:材料由回风大巷2经运料斜巷3上提至煤层运料平巷4，再迸人分带回风斜巷10运往工作面。,二、倾斜长壁采煤法的优缺点及适用条件 倾斜长壁采煤法主要优点：巷道布置简单，巷道掘进及维护费用低，投产快。运煤系统简单，占用设备少，运费低。对某些地质条件和回采工艺条件适应性强。技术经济效果比较显著。主要缺点有：长距离的倾斜巷道，使掘进及辅助运输、行人比较困难；现有设备不能完

12、全适应倾斜长壁工作面的要求；大巷装车点较多，使调运、装车相互影响；存在污风下行问题。,倾斜长壁采煤法的适用条件：按目前的机械设备条件，倾斜长壁采煤法主要适用于倾角在12以下的煤层,当对回采设备采取有效措施后,可应用于1217的煤层。对于倾斜和斜交断层较多的区域，可采用倾斜长壁采煤法。,第三节 盘区准备方式 开采近水平煤层的采区，习惯上称为盘区。盘区巷道布置类型主要有 上（下）山盘区 石门盘区 根据盘区内可采煤层数目的多少及层间距大小，分为 单层布置盘区 联合布置盘区,石门盘区 1.盘区巷道布置 目前，近水平煤层开采较广泛地采用石门盘区布置方式，即用盘区石门代替盘区运输上山，2.生产系统(1)运

13、煤系统:m1工作面的煤13126831(数学为巷道代号，下同)(2)运料系统119471114工作面(3)通风系统:13961013工作面141172,第三节 采区准备巷道布置及参数,一、采区上山布置,（一）采区上山位置 1.煤层上山(优缺点)下列条件下，可考虑布置煤层上山。(1)开采薄或中厚煤层的采区，采区服务年限短；(2)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；(3)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。,2.岩石上山 一般条件下，视围岩性质，采区岩石上山与煤层底板间的法线距离1015m比较合适。3.上山层位及坡度 联合布置的采区集中上山，通常都布置在下

14、部煤层或其底板岩石中。采区上山的倾角，一般与煤层倾角一致。,(二)采区上山数目及相对位置,1.上山条数的确定 采区上山至少要有两条，即一条运输上山，一条轨道上山。2.上山间的相互关系 采区上山之间在层面上需要保持一定的距离。当采用两条岩石上山布置时，其间距一般取2025m；采用三条岩石上山布置时，其间距缩小到1015m。,(三)采区上山的运输 1.运输上山（1）胶带输送机的生产能力大，运输可靠，运输费用低，当采区生产能力大，上山倾斜角度在15（下山17）以下时可广泛采用。（2）自溜运输，要求采区上山的倾角应大于30。（3）采区上山用绞车串车或无极绳牵引的矿车运煤。2.轨道上山 轨道上山主要担负

15、采区辅助运输工作。,煤层群区段集中平巷的布置及层间联系方式 煤层群采区采用集中平巷联合准备时，要设置区段集中平巷为区段内各煤层服务。常用做上区段的运输集中平巷，在下区段回采时又作为区段回风(轨道)集中平巷。区段集中平巷布置原则基本上与单一厚煤层分层同采时相同。,煤层群开采顺序：开采煤层群时，各煤层的开采顺序有下行式和上行式两种。先采上煤层后采下煤层称行式开采顺序，反之称上行式开采顺序。矿井开采工作应有计划有步骤地按一定顺序进行，以便保证安全均衡生产并有利于提,采区车场 采区车场是采区上（下)山与运输大巷、回风大巷或区段乎巷联结处的一组巷道和碉室的总称。根据车场所处的位置不同可分为 采区上部车场

16、、采区中部车场、采区下部车场。,采区下部车场 1-运输上山，2-轨道 上山，3-采区煤仓，4-大巷，5-人行道，6-材料车场，7-绕道,采区中部车场,3.采区上部车场,采区煤仓 井巷式煤仓有垂直式、倾斜式、混合式三种力口图18-39所示。,三、采区参数,1.采区倾斜长度 采区倾斜长度=阶段斜长 区段斜长=采煤工作面长度+下区段平巷宽度+区段煤柱的宽度。区段煤柱的宽度根据矿山压力的大小和所采取的护巷方法分别为015m，厚煤层可达20m。我国矿井实际的采区倾斜长度为600 1000m，近水平煤层可达1500m左右。,2.采区走向长度 采区走向长度是确定采区范围的一个重要参数。加大采区走向长度可以相

17、对减少采区上山、车场和硐室的掘进量；减少上山煤柱、区间煤柱的损失；减少采煤工作面搬迁次数；增加采区储量和服务年限；有利于采区和矿井的合理集中生产。,但加大到什么程度则需要根据采区的煤层地质条件、开采机械条件、采准巷道布置方式和可能取得的技术经济效果决定。（1）地质因素 地质构造:如断层、褶曲及煤层倾角或厚度急剧变化等地质因素对采区走向长度有重要影响。应尽量利用地质构造分界线或其煤柱作为采区的边界。煤层顶底板岩石性质：岩石很破碎时，适当缩短采区走向长度。,（2）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。铺设刮板输送机：采区走向长度不能太大，一般为8001000m。每翼为40

18、0500m，5台串联；胶带输送机：一台胶带输送机长度可达500 1000m，所以两翼可达1000 2000m。区段平巷采用单巷掘进时，受掘进通风影响，采区一翼长度不宜超过1000m。,采区变电所通常设置在采区上山附近，因此确定采区走向长度时必须考虑供电线路的长短。供电距离增加，电压加大，影响到工作面机电设备的启动。当供电电压为660V时，采区一翼走向长度可达700m，综合机械化开采时由于供电采用移动变电站，采区一翼长度可以达到1000m以上。,（3）经济因素 采区上山、采区车场和硐室的掘进费及相应的机电设备安装费将随采区走向长度的增大而减少；区段平巷的维护费和运输费将随采区走向长度的增加而增大

19、；而区段平巷的掘进费则与采区走向长度的变化无关。在客观上必然存在着一个在经济上合理的采区走向长度。根据我国煤矿的实际情况，缓倾斜、中倾斜煤层采区走向长度，双翼采区一般不小于10001200m。综采一般不小于2000m。,3.采区生产能力,采区生产能力和开拓方式、采区巷道布置、回采工艺方式等有直接关系。采区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度、工作面厚度、工作面长度及推进度。(1)一个回采工作面产量A0（万t/a）A0=LV0mC0,工作面生产能力：缓倾斜：综采：采高大于2m时达60万80万；采高1.12m时，可达30万60万t/a；普采：20万30万t/a；炮采：10万20万t/a;急倾斜炮采：5万10万t/a(2)采区生产能力AB（万t/a）,4.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。,采区开采过程中的煤炭损失主要有：工作面落煤损失，约占37%；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。,如何提高采出率，减少煤柱损失？合理确定煤柱尺寸，或采区措施取消区段煤柱或上下山煤柱；在必须留设煤柱时，尽量提高煤柱的回收率；适当加大采区尺寸，相对减少采区隔离煤柱及上下山煤柱损失所占的比例。,