第5章-准备方式设计

第五章准备方式设计第一节准备方式类型第二节采区设计的依据及内容第三节准备巷道布置方案分析第四节采区主要参数第一节准备方式类型根据煤层的赋存条件，可分为采区式、盘区式与带区式准备方式；根据开采方式，可分为上山采（盘）区与下山（盘）区准备；根据采区上（下）山的布置，可分为单翼采区与双翼采区；按煤层群开采时的联系，可分为单层准备与联合准备。第一节准备方式类型相邻分带带区下山分带跨多石门盘区单翼盘区双翼盘区跨多上(下)山采区多分带带区单翼采区双翼采区准备方式上山分带分带式下山盘区上山盘区石门盘区盘区式上山采区下山采区采区式联合布置准备单层布置准备图5－1准备方式分类第一节准备方式类型一、采区式、盘区式与带区式准备方式倾角在12º以下的煤层，采用带区式准备；倾角在12º以上的煤层，采用采区式准备；倾角在8º以下的煤层，采用盘区式准备；第一节准备方式类型二、上山采（盘）区与下山（盘）区准备当煤层倾角小于16º时，可利用开采水平大巷来分别开采上、下山采区。当煤层倾角大于16º时，一般只开采上山采区。当煤层倾角小于12º采用带区式准备时，开采水平可分别开采上山式带区及下山式带区。近水平煤层条件下，大巷照例布置在井田中部，按煤层倾向，分别划分为上山盘区或下山盘区。第一节准备方式类型三、单翼采区与双翼采区双翼采区是应用最广泛的一种准备方式。当遇到特殊地质条件时，也可采用单翼采区。四、单层准备与联合准备单层准备即各煤层独立布置自己的准备巷道，生产系统不互相依赖。联合准备即几个煤层组成一个统一采准系统；准备巷道一般为几个煤层共用，集成为一个采区。第二节采区设计的依据及内容一、采区设计依据1.指导思想必须贯彻执行《煤炭工业技术政策》、《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》和国家对煤炭工业的技术发展方向和政策的规章制度。第二节矿井初步设计内容一、采区设计依据2.依据地质资料；设计资料；邻近矿井或条件类似矿井的生产情况等。第二节矿井初步设计内容一、采区设计依据2.要求为矿井合理集中生产和持续稳产、高产创造条件；尽量简化巷道系统，减少巷道掘和维护工程量；有利于采用新技术，发展机械化和自动化；使煤炭损失少，安全条件好。第二节矿井初步设计内容二、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，根据矿井生产技术发展及生产衔接的需要，明确采区设计中重大问题的设计任务。（3）深入现场，调查研究。据采区设计所需要解决的问题，确定调查的课题、内容、范围和方法。第二节矿井初步设计内容二、采区设计的步骤（4）研究方案，编制设计。（5）审批方案设计。（6）进行施工图设计。第二节矿井初步设计内容三、采区设计内容包括采区设计说明书和采区设计图纸。1.采区设计说明书（1）说明书应说明：采区位置、境界、开采范围及邻近采区的关系；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等。（2）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，顶底板岩性及厚度等赋存情况及煤质。第二节矿井初步设计内容三、采区设计内容1.采区设计说明书（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）确定采区准确方式。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的确定。（5）选择采煤方法和采掘工作面的机械设备。（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。第二节矿井初步设计内容三、采区设计内容1.采区设计说明书（7）洒水、掘进供水、压气、充填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。（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第二节矿井初步设计内容三、采区设计内容2.采区设计图纸1）主要图纸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第二节矿井初步设计内容三、采区设计内容2.采区设计图纸2）辅助图纸（1）采区巷道布置平面及剖面图。（2）采区采掘机械配备平面图。（3）采煤工作面布置图。（4）采区通风系统（最大、最小负压）示意图。（5）瓦斯抽放系统图（低瓦斯矿井不需要）。第二节矿井初步设计内容三、采区设计内容2.采区设计图纸2）辅助图纸（6）采区管线布置图。（7）采区轨道运输系统图。（8）采区供电系统图。（9）避灾路线图。（10）采区车场图。第二节矿井初步设计内容三、采区设计内容2.采区设计图纸2）辅助图纸（11）采区巷道断面图。（12）采区巷道交岔点图。（13）采区硐室布置图。第二节矿井初步设计内容四、采区设计程序矿提出设计任务书报局批准进行采区设计进行采区设计采区方案设计施工图纸设计第三节准备巷道布置方案分析一、采区上山布置1.采区上山的位置1）煤层上山2）岩石上山3）上山的层位与坡度第三节准备巷道布置方案分析一、采区上山布置1.采区上山的位置1）煤层上山（条件）①开采薄或中厚煤层单一煤层采区,采区服务年限短。②开采只有两个分层的单一厚煤层采区，煤层顶底板岩石比较稳固，上山不难维护。③煤层群联合准备的采区，下部有维护条件较好的薄及中厚煤层。④为部分煤层服务的、维护期限不长的专用于通风或运煤的上山。第三节准备巷道布置方案分析一、采区上山布置1.采区上山的位置3）上山的层位与坡度联合布置上山，通常都布置在下部煤层或其底板岩层中；当下部煤层距强涌水源近时，可将上山布置在煤层群中。上山倾角一般与煤层倾角一致；为适应胶带输送机运输（≤15°）或自溜，也可采区穿层布置。第三节准备巷道布置方案分析一、采区上山布置2.采区上山数目及布置方式第三节准备巷道布置方案分析二、煤层群区段集中平巷及层间联络巷布置方式1.机轨分煤岩布置第三节准备巷道布置方案分析二、煤层群区段集中平巷及层间联络巷布置方式1.机轨分煤岩布置1）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。2）层间联系方式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。第三节准备巷道布置方案分析二、煤层群区段集中平巷及层间联络巷布置方式2.机轨合一巷布置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。76910543128第三节准备巷道布置方案分析二、煤层群区段集中平巷及层间联络巷布置方式3.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。68710549321第四节采区主要参数一、采区倾斜长度L=区段斜长×区段数目区段斜长=工作面长度+煤柱宽度+2条巷道的宽度一般地，工作面长度取10m的整数倍，目前，综采面长不宜小于160m；普采面不宜小于140m；炮采面可取80~120m。目前我国矿井实际的采区倾斜长度多为600~1000m，近水平煤层盘区的倾斜长度较大可达1500m左右。第四节采区主要参数二、采区走向长度1.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四节采区主要参数二、采区走向长度2.采区走向长度目前，根据我国现场的实际情况，缓倾斜、倾斜煤层采区走向长度：双冀采区一般不宜小1000~1500m；采区综合机械化采煤，采区一翼走向长度不宜小于1000m。第四节采区主要参数三、采区生产能力1.采煤工作面生产能力一个回采工作面产量（万t/a）：A0=L·V0·m·γ·C0L—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。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。第四节采区主要参数三、采区生产能力2.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=1，2时可取0.95，n=3时可取0.9。niiBAkkA1021第四节采区主要参数三、采区生产能力3.采区生产能力的验算1）运输设备生产能力验算式中—采区生产能力，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。3000nBAKTAnAKT0第四节采区主要参数三、采区生产能力3.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(产量及瓦斯涌出不均衡性)。16024300ccvSABSvc1c第四节采区主要参数三、采区生产能力1.采区采出率1）采出率概念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：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%；%100采区工业储量开采损失采区工业储量采区采出率第四节采区主要参数三、采区生产能力1.采区采出率2）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。第四节采区主要参数三、采区生产能力1.采区采出率3）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；再就是适当加大采区尺寸，相对减少采区隔离煤柱及上下山煤柱损失所占的比例。第四节采区主要参数三、采区生产能力2.采区煤柱尺寸参数1）上下山煤柱：薄及中厚煤层，20m左右；厚煤层，30~40m2）区段煤柱：薄及中厚煤层：不小于8~15m沿空掘巷，只留3~5m宽煤柱，甚至更小3）采区边界：一般10m左右。4）断层煤柱：落差大：一侧煤柱宽度不小于30m落差小：一侧煤柱宽度一般为10~15m