采区巷道方案设计

采区巷道方案设计一、采区设计的内容（一）采区设计说明书（1）采区位置、境界、开采范围及与邻近采区的关系；可采煤层埋藏的最大垂深，有无小煤窑和采空区积水；与邻近采区有无压茬关系（2）采区所采煤层的走向、倾斜、倾角及其变化规律、煤层厚度、层数、层间距离、夹矸层厚度及其分布，顶底板的岩石性质及其厚度等赋存情况及煤质。瓦斯涌出情况及其变化规律，瓦斯涌出量及确定依据；煤尘爆炸性，煤层自然发火性及其发火期；地温情况等。水文地质：井上、下水文地质条件；含水层、隔水层特征及发育情况变化规律；矿井突水情况、静止水位和含水层水位变化；断层导水性；现生产区域正常及最大涌水量，邻近采区周围小煤窑涌水和积水情况等。煤层及其顶底板的物理、力学性质等。（3）确定采区生产能力，计算采区储量（工业储量、可采储量）和高级储量所占的比例，计算采区服务年限并确定同时生产的工作面数目。（4）确定采区准备方式。区段和工作面划分、开采顺序，采掘工作面安排及其生产系统（包括运煤、运料、通风、供电、排水、压气、充填和灌浆等）的确定。当有几个不同的采区巷道准备方案可供选择时，应该进行技术经济分析比较，择优选用。（5）选择采煤方法和采掘工作面的机械装备。（6）进行采区所需机电设备的选型计算，确定所需设备型号及数量，采区信号、通讯与照明等。（7）洒水、掘进供水、压气和灌浆等管道的选择及其布置。（8）采区风量的计算与分配。（9）安全技术及组织措施：对预防水、火、瓦斯、煤尘、穿过较大断层等地质复杂地区提出原则意见，指导编制采煤与掘进工作面作业规程编制，并在施工中加以贯彻落实。（10）计算采区巷道掘进工程量。（11）编制采区设计的主要技术经济指标：采区走向长度和倾斜长度、区段数目、可采煤层数目及煤层总厚度、煤层倾角、煤的容重、采煤方法、主采煤层顶板管理方法、采区工业储量和可采储量、机械化程度、采区生产能力、采区服务年限、采区采出率和掘进率、巷道总工程量、投产前的工程量。（二）采区设计图纸设计图纸一般包括：地质柱状图、采区井上下对照图、煤层底板等高线图、储量计算图及剖面图等。其均应进行复制，作为采区设计的一部分。此外，还须有：（1）采区巷道布置平面及剖面图（比例：1∶1000或1：2000）；（2）采区采掘机械配备平面图（比例：1∶1000或1∶2000）；（3）采煤工作面布置图（比例：1∶50或1∶200）；（4）采区通风系统（最大、最小负压）示意图；（5）瓦斯抽放系统图（低瓦斯矿井不要）；（6）采区管线布置图（包括防尘、洒水、灌浆管路布置等）；（7）采区轨道运输系统图（比例：1∶1000或1∶2000）；（8）采区供电系统图（比例：1∶1000或1∶2000）；（9）避灾路线图；（10）采区车场图（比例：1∶200或1∶500）；（11）采区巷道断面图（比例：1∶50或1∶20）；（12）采区巷道交岔点图（比例：1∶50或1∶100）；（13）采区硐室布置图（比例：1∶200）。前9张图属方案设计附图，后4张图是施工图。具体设计时应根据情况适当增删二、采区设计的依据、程序和步骤（一）采区设计的依据1.已批准的采区地质报告2.批准的采区设计任务书3.国家有关煤炭工业技术政策、规程和规范等（二）采区设计的程序采区设计通常分为两个阶段进行，即确定采区主要技术特征的采区方案设计和根据批准的方案设计而进行的采区单位工程施工图设计。（三）采区设计的步骤（1）认真学习有关煤矿生产、建设的政策法规，收集有关地质和开采技术资料，掌握上级管理部门对采区设计的具体规定。（2）明确设计任务，掌握设计依据。（3）深入现场，调查研究。（4）研究方案，编制设计。（5）审批方案设计。（6）进行施工图设计。三、采区设计方法（一）方案比较法（二）其他设计方法1.统计分析法2.标准定额法3.数学分析法4.经济数学规划法模块Ⅱ采区巷道方案设计课题五采区准备方式和参数确定课题六缓、倾斜煤层采区巷道方案设计课题七盘、带区巷道布置设计课题五采区准备方式和参数确定任务一采煤方法选择任务二采区准备方式的选择任务三采区参数的确定任务一采煤方法选择一、采煤方法基本概念二、采煤方法分类三、采煤方法选择四、采煤方法发展方向一、基本概念1、采场：是指在采区内，用来直接大量开采煤炭资源的场所。2、采煤工作面：是指在采场内进行采煤的煤层暴露面，又称煤壁。在实际工作中，采煤工作面就是指采煤作业场地，与采场是同义语。3、采煤工作：是指在采场内，为了开采煤炭资源所进行的一系列工作。4、采煤工艺：是指在一定时间内，按照一定的顺序完成采煤工作各项工序的过程。5、采煤系统：是指采区内的巷道系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风、等目的的生产系统。6、采煤方法：是指采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合。不同采煤工艺与采区内相关巷道布置的组合，构成了不同的采煤方法。二、采煤方法的分类（一）壁式体系采煤法在采煤工作面的两端各至少布置一条巷道，构成完整的生产系统。采煤工作面长度较长，一般在80—250m。采煤工作面可分别采用把爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破煤和装煤，用与工作面煤壁平行铺设的可弯曲刮板输送机运煤，用自移式液压支架或单体液压支柱与铰接顶梁组成的单体支架支护工作面空间，用全部跨落法或充填法处理采空区。随着采煤工作面前进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。1、按煤层倾角分①近水平煤层采煤法②缓倾斜煤层采煤法③倾斜煤层采煤法④急倾斜煤层采煤法根据开采技术特点，煤层按倾角分为：近水平煤层8°～100缓倾斜煤层8°（100）~25°倾斜煤层25°~45°急倾斜煤层45°2、按煤层厚度分①薄及中厚煤层采煤法②厚煤层采煤法：整层开采（放顶煤）分层开采（倾斜、水平、斜切分层）根据开采技术特点，煤层按厚度分为：薄煤层最小可采厚度1.3m中厚煤层1.3m~3.5m厚煤层3.5m3、按采煤工艺方式分①爆破采煤法②普通机械化采煤法③综合机械化采煤法4、按采空区处理方法分①垮落采煤法②刀柱（煤柱支撑）法③充填采煤法5、按采煤工作面推进方向分①走向长壁采煤法②倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜）（二）柱式体系采煤法①房式采煤法②房柱式采煤法特点：煤房比较窄采掘合一煤柱支撑顶板三、采煤方法的选择（一）选择采煤方法的原则根据煤层赋存条件、矿井开采技术水平等因素，选用技术选进、经济合理、安全生产条件好、资源回收率高的采煤方法。选择采煤方法必需满足安全、经济、煤炭采出率高的基本原则，努力实现高产高效安全生产。选择采煤方法应当遵循的三个基本原则，是密切联系又相互制约的，在选择时应当综合考虑。（二）影响采煤方法选择的因素1、地质因素1）煤层倾角：2）煤层厚度：3）煤层特征及顶底板稳定性：4）煤层地质构造：5）煤层含水性：6）煤层瓦斯含量：7）煤层自然发火倾向：2、技术发展及装备水平3、矿井管理水平4、矿井经济效益四、采煤方法发展方向1、改进采煤工艺，因地制宜地发展先进的机械化采煤技术2、扩大走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法的应用范围3、缓、倾斜厚煤层推行倾斜分层下行跨落法和放顶煤采法4、大力推广无煤柱护巷技术5、急斜煤层开采要进一步探索采煤机械化的发展途径6、柱式体系采煤法应用范围将不断扩大7.、采煤方法是一个发展着的系统工程任务二采区准备方式的选择相关知识一、采区准备方式的分类二、选择采区准备方式应遵循的原则三、准备方式的发展方向一、准备方式的分类采区（或盘区）的准备巷道布置方式称为采区（或盘区）准备方式。采（盘）区准备方式的种类很多，按照采区（或盘区）开采方式、上（下）山位置和煤层间的联系方式，对采区（或盘区）准备方式作如下分类。（一）按开采方式分为上（下）山采（盘）区准备在煤层倾角小于160的情况下，可利用水平大巷分别开采上山采区和下山采区。上山采区是指位于开采水平标高以上的采区。下山采区是指位于开采水平标高以下的采区，。在煤层倾角大于160时，下山采区在采煤、掘进、运输、通风、排水等方面就有一定的困难。因此，一个开采水平往往只开采上山采区。（二）按上、下山的布置位置分单、双翼和跨多上、下山采区1、双翼采区特点：采区上（下）山布置在采区走向的中央，采区上（下）山的两翼分别布置采煤工作面进行开采。与单翼采区相比较，双翼采区相对减少了采区上（下）山、车场、硐室等巷道的掘进工程量，减少了采区运输等设备数量，采区生产能力大，生产比较集中。2、单翼采区特点：将采区上（下）山布置在采区一侧的边界，形成单翼开采。上（下）山布置在采区靠近井田边界一侧的，为前上（下）山单翼采区；上（下）山布置在采区靠近井筒一侧的，为后上（下）山单翼采区。前上（下）山开采时，煤炭运输有折返现象，增加了运输工作量，但采区商（下）山是在未采动的煤体中，上（下）山维护条件好。3、跨多上（下）山采区特点：沿煤层走向每隔一段距离（一台带式输送机长度），在煤层底板岩层中布置一组上（下）山，采煤工作面跨几组上（下）山连续推进，相当于由多个单翼采区组成的大采区的准备方式，减少了工作面搬迁次数。一般应用于地质构造简单的综采或综放工艺条件。三、按煤层群开采时的联系方式，分为单层和联合准备二、选择准备方式应遵循的原则（1）有利于合理集中生产，保证采（盘）区有合理的生产能力和增产潜力；（2）安全生产条件好，符合《煤矿安全规程》的有关规定；（3）保证有完整的生产系统，有利于充分发挥机电设备的效能，为采用新技术、发展综合机械化和自动化创造条件（4）力求技术先进、经济合理，尽量简化巷道系统，减少巷道掘进和维护工作量，减少设备占用率和生产成本费用，便于采（盘）区和工作面的正常接替；（5）煤炭损失少，有利于提高资源采出率。三、准备方式的发展方向1.准备方式多样化2.采区大型化3.单层化和全煤巷化知识链接采煤工作面矿山压力基本规律一、矿山压力基本概念（一）矿山压力的概念由于井下采掘工作破坏了岩体中原岩应力平衡状态，引起应力重新分布，我们把存在于采掘空间周围岩体内和作用在支护物上的力称为矿山压力。（二）矿山压力的来源采动前，原始岩体中已经存在的应力是矿山压力产生的根源。井下深部原岩处于复杂的受力状态。承受着上覆岩层重量引起的自重应力，地质构造引起的构造应力，遇水膨胀和温度变化引起的应力等。1、自重应力第一种假说：把岩石视为均质各向同性的弹性体σ1=γHσ2=σ3=λσ1λ＝μ/(1-μ)Ʈmax＝(σ1-σ2)/2式中μ—单元体岩层的泊松比；λ—侧压系数。第二种假说：随着开采深度的增加或由于岩性等方面原因，使得μ=0.5时，即σ1=σ2=σ3=λH形成所谓的静水压力状态，即岩体深部的原岩垂直应力与其上覆岩层重量成正比，侧向应力大致与垂直应力相等。2、构造应力构造应力具有以下特点：（1）一般情况下地壳运动以水平运动为主，因此构造应力以水平应力为主；而且以水平压应力为主。（2）在构造应力场中，主应力的大小和方向可能有很大的变化；两个方向的水平应力值（σ2=σ3）通常不相等。（3）测定表明，水平应力大于垂直应力，即σHmax＞σHmin＞σV（4）构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍。软岩强度低，易变形，其中储存的变形能随之释放；硬岩则相反。（三）矿山压力显现1、矿山压力显现在矿山压力作用下，围岩和支架所表现出来的力学宏观现象，称为矿山压力显现。矿压显现的形式主要有：工作面顶板下沉、支架变与形折损、顶板破碎或大面积冒落、煤壁片帮、支柱插入底板、底板鼓起膨胀等。2、矿山压力控制把所有人为的调节、改变和利用矿山压力的各种技术措施。（矿山压力的显现会给井下采掘工作造成不同程度的危害，为了维护采掘空间，就必须采取各种技术和措施加以控制。其中包括对采掘空间的支护、对软弱岩体的加固、强制放顶等，也包括合理利用矿山压力为采煤工作服务。）二、采煤工作面围岩移动特征采煤工作面上方的岩层称顶板，下方的岩层称底板。根据顶板岩层和煤层的相对位置、及其垮落的难易程度，把采煤工作面顶板分为伪顶、直接顶和基本顶。（一）直接顶的初次跨落采煤工作面自开切眼推进一段距离后，直接顶悬露达到一定跨度，就要对采空区顶板进行初次放顶，使直接顶跨落下来，这一过程称作直