矿大采煤学试讲课件

第四章单一走向长壁采煤法采煤系统第一节示例内容●1、单一走向长壁采煤法的含义及应用范围●2、走向长壁采煤法采区式准备（回顾内容）●3、采区的巷道类型●4、采区的生产系统●5、采区内采准工作的顺序1、单一走向长壁采煤法的含义及应用范围●“单一”表示整层开采，对于薄及中厚煤层，一般都是按煤层全厚一次采出。●采煤方法总的来说，分为壁式体系采煤法和柱式体系采煤法；壁式体系采煤法又按照采煤工作面推进方向的不同，分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。●单一走向长壁采煤法的应用范围：缓斜、倾斜薄及中厚煤层或缓斜3.5～5m的厚煤层。2、走向长壁采煤法采区式划分●一个井田的范围相当大，其走向长度和倾向长度均可达数千米到万余米，为了对井田进行有计划、有规律的开采，必须将井田进行划分，最终形成一个个的矩形块段，布置采煤工作面进行开采。●采区式划分的顺序井田阶段采区区段●先后开掘开拓巷道、准备巷道和回采巷道，最后形成完整的生产系统。采区式划分▲阶段●在井田范围内，沿煤层的倾向，按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分都称为一个阶段。●阶段的走向长度与井田的走向全长相等，范围仍然较大，需要进一步划分更小的块段。采区式●阶段内的划分带区式▲采区●在阶段范围内，沿走向将阶段划分为若干具有独立生产系统的块段，每一块段称为采区。●采区的倾斜长度与阶段斜长相等。范围仍然较大，需要再划分成区段。▲区段●在采区范围内，沿煤层倾向将采区划分成若干个长条部分，每一块长条部分称为区段。●在每个区段下部边界开掘区段运输平巷，上部边界开掘区段回风平巷；每个区段斜长布置一个采煤工作面，采煤工作面呈倾斜布置，沿走向推进；●各区段通过采区运输上山、轨道上山与开采水平大巷相连接，构成独立的生产系统。▲区段●在采区范围内，沿煤层倾向将采区划分成若干个长条部分，每一块长条部分称为区段。●在每个区段下部边界开掘区段运输平巷，上部边界开掘区段回风平巷；每个区段斜长布置一个采煤工作面，采煤工作面呈倾斜布置，沿走向推进；●各区段通过采区运输上山、轨道上山与开采水平大巷相连接，构成独立的生产系统。▲采区是在阶段内沿走向划分的具有独立生产系统的块段；在采区内沿倾向划分区段，分别开掘区段回风平巷、区段运输平巷和开切眼，布置采煤工作面，沿走向推进，进行煤炭开采。3、采区的巷道类型▲矿山井巷的类型及定义●对于各种各样、数量众多的矿山井巷，按服务范围和作用的不同，可以分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道；●按照井巷延伸方向与水平面夹角的不同，可以分为水平巷道、倾斜巷道和直立巷道。▲开拓巷道●为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷、主要风井等都称为开拓巷道。●服务年限一般在10～30年以上。●作用在于形成新的（或扩展原有的）阶段或开采水平，为构建矿井完整的生产系统奠定基础。▲准备巷道●为一个采区或数个区段服务的巷道，包括采区上下山、采区车场、采区硐室，称为准备巷道。●服务年限一般在3～5年以上。●作用在于准备新的采区，以便构建采区的生产系统。▲回采巷道●为采煤工作面生产服务的巷道，如区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼（形成初始采场的巷道），称作回采巷道。●服务年限较短，一般在0.5～1年左右。●作用在于切割出新的采煤工作面并进行生产。图4-1单一走向长壁采煤法采区巷道布置第三节采区准备巷道布置及参数一、采区上山布置1.煤层上山（优缺点和适用条件）(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（优缺点和布置方式）岩石上山一般布置在煤层底板岩层中，与煤层底板间距10～15m。3.上山层位及坡度采区集中上山，常布置在下部煤层或较稳定的底板岩石中。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。★当采区生产能力较大、瓦斯涌出量较大、下山采区、后煤层采区以及煤层群联合布置时，常增加一条通风上山，并兼作行人和辅助提升之用。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间距。当采用两条岩石上山布置时，其间距一般取20～25m；采用三条岩石上山布置时，其间距缩小到10～15m。★采区上山可以在同一层位的煤岩层中，也可以根据需要，在层位上保持一定的高差。(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.轨道上山铺设轨道，主要担负采区辅助运输工作，常在轨道上山的上部布置绞车房。图4-1中的准备巷道▲图4-1中所示的巷道，按照作用和服务范围的不同，可分为两类：回采巷道和准备巷道。图4-1中的回采巷道运煤系统1111运煤系统11运料系统通风系统11通风系统114、采区的生产系统●采区的生产系统，包括运煤系统、运料排矸系统、通风系统、供电系统、压气和安全用水系统、排水系统等。▲运煤系统●设备：区段运输平巷和采区运输上山内铺设的刮板输送机（或皮带输送机）。●运煤路线：工作面采出的煤炭，经区段运输巷9、运输上到5采区煤仓12上口，通过采区煤仓在采区运输石门1装车外运。▲运料排矸系统●设备：600mm轨距的矿车和平板车；●运料路线：区段回风巷10掘进所需的物料自采区下部车场3，经轨道上山4和采区上部车场6送入。●区段回风巷8、8’和区段运输巷9、9’掘进所需的物料自轨道上山4经中部车场7、7’送入；●采煤工作面安装所需的设备及材料自采区下部车场3，经轨道上山4、采区上部车场6和区段回风巷10送入；●排矸路线：各条巷道掘进时所出的煤和矸石，所经运输线路与运料线路相同，但是运输方向相反，利用矿车从各掘进巷道运出，经轨道上山运至采区下部车场。▲通风系统●釆煤工作面所需的新鲜风流，从采区运输石门1进入，经采区下部车场、轨道上山、中部车场7，分成两翼经区段运输平巷8、联络眼11、运输巷9到达工作面。从工作面出来的污风，经区段回风平巷10，右翼直接进入采区回风石门，左翼经车场绕道6进入采区回风石门；●掘进工作面所需的新鲜风流，从轨道上山经中部车场7’；分两翼送至平巷8’。在平巷内由局部通风机送至掘进工作面，污风则从运输巷9’经运愉上山回入采区回风石门；●采区绞车房和变电所所需要的新风是由轨道上山直接供给的。采区绞车房的回风是经联络小巷处的调节风窗回入采区回风石门；变电所的回风是经运输上山直接进入回风石门；●煤仓不通风，煤仓上口、运输上山刮板输送机机头硐室的新风直接由采区运输石门经联络巷中的调节风窗供给；●为使风流能按上述路线流通，需在相应地点设置风门等设施。▲供电系统●高压电缆由中央变电所，经运输大巷、采区运输石门1、采区下部车场3、轨道上山4，到达采区变电所13。经降压后的低压电，由低压电缆分别引向回采工作面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。▲压气及安全用水系统●巷道掘进时所需的压气，釆掘工作面、运输平巷和回风平巷以及上山输送机转载点所需的防尘喷雾用水，分别由地面（或井下）压气机房和地面储水池（或井下小水泵）以专用管路送至采区用气、用水地点。▲排水系统●一般与进风风流的方向相反，采煤工作面的涌水从采煤工作面，经区段运输平巷9，采区中部车场7，采区轨道上山4，采区下部车场3，采区运输石门1，到井底水仓，然后排出地面。5、采区内采准工作的顺序●采区内各条巷道的开掘有先后顺序，其目标是先尽快准备出一个采煤工作面并投入正常生产，在一个采煤工作面生产的同时，要尽快准备出下一个采煤工作面，以实现采区内生产的衔接。●要形成采区的基本构架，就要开掘采区的准备巷道，包括采区石门、采区上山、采区车场和采区硐室；要形成采煤工作面，就要开掘回采巷道，包括区段运输平巷、区段回风平巷和开切眼。▲采区的基本形成与采煤工作面的准备●如图4-1所示，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20m（留设了20m的护巷煤柱），至采区上部边界后，与采区回风石门2联通，形成通风系统。●此后，为准备第一区段的采煤工作面，在上山附近第一区段下部开掘中部车场7，并用双巷掘进的方法开掘两翼的第一区段运输平巷9和第二区段回风平巷8，其间为8～15m（薄煤层取下限）的区段煤柱（上区段回采后，用来维护下区段的回风平巷）。第二区段回风平巷8超前第一区段运输平巷9约100～150m掘进，沿走向每隔80～100m掘进联络（斜）巷11沟通两巷，8和9开掘到采区边界后，再开掘开切眼。●与此同时，在采区上部边界，开掘采区上部车场6，并从采区上部车场6向两翼开掘第一区段的回风平巷10。●在掘进上述巷道的同时，还要开掘采区煤仓12、采区变电所13、绞车房14等。●当上述巷道和硐室的规格质量经验收合格后，安装所需要的机电设备，就形成了一个完整的采区生产系统。●在采区内，准备巷道总是先行开掘，回采巷道是在准备巷道的基础上开掘出来的。▲区段下行式开采●在第一区段回采时，应及时准备出第二区段的采煤工作面，这就要开掘第二区段的中部车场7’、回风巷8’、运输巷9’和开切眼，以保证采区的正常生产接替。同理，在第二区段回采时，应及时准备第三区段的有关巷道。●这种从采区的上部边界到下部边界依次布置区段顺序开采的方法称为区段下行式开采。1、采区车场：采区上（下）山与区段平巷或阶段大巷连接处的一组巷道及硐室2、采区车场巷道：甩车道、存车线、联络巷道及各种硐室。3、采区车场的分类：按地点，分为：采区上、中、下部车场按服务对象，分为：主提升甩（平）车场辅助提升甩（平）车场。按线路布置，分为：单道起坡甩（平）车场双道起坡甩（平）车场。采区车场、硐室采区车场、硐室1.采区下部车场2.采区中部车场图4-6采区中部车场型式采区车场、硐室3.采区上部车场(平车场)采区车场、硐室▲本次课主要内容：●单一走向长壁采煤法的含义及应用范围；●采区式划分（巷道布置）；●采区巷道类型；●采区的生产系统（包括运煤系统、运料排矸系统、通风系统、供电系统及压气和安全用水系统等）的路线；●采区内采准工作的顺序以及区段下行式开采。总结准备：阶段划分为带区带区：在阶段内沿煤层走向划分为若干个具有独立生产系统的分带，每个分带沿煤层走向的长度为150~200m，沿煤层倾斜方向的长度与阶段斜长相等，为1000~1500m，每个分带布置一个采煤工作面。2~5个分带组成一个带区。如图2-6所示。J12J3JF5F3F1F2F4F612图2-6带区式划分F1，F2，F3，F4，F5，F6—带区；①、②—分带1-运输大巷；2-回风大巷；3-采煤工作面；4-运输巷；5-轨道巷；6-煤仓；7-行人进风斜巷倾斜长壁对拉工作面布置图运煤系统图1-运输大巷；2-回风大巷；3-采煤工作面；4-运输巷；5-轨道巷6-煤仓7-行人进风斜巷通风系统图1-运输大巷；2-回风大巷；3-采煤工作面；4-运输巷；5-轨道巷；6-煤仓7-行人进风斜巷运料系统图⑴倾斜长壁采煤法主要优点：①巷道布置简单，巷道掘进及维护费用低，投产快。②运煤系统简单，占用设备少，运费低。通风路线短，风阻小。③对某些地质条件和回采工艺条件适应性强。④技术经济效果比较显著。⑵主要缺点有：①长距离的倾斜巷道，使掘进及辅助运输、行人比较困难；②现有设备不能完全适应倾斜长壁工作面的要求；③大巷装车点较多，使调运、装车相互影响；④存在污风下行问题。二、倾斜长壁采煤法的优缺点及适用条件倾斜长壁采煤法的适用条件：⑴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12°～17°的煤层。⑵对于倾斜和斜交断层较多的区域，可采用倾斜长壁采煤法。通风系统图1-运输大巷；2-回风大巷；3-采煤工作面；4-