采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì)

1、30/30采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì)一、采區(qū)設(shè)計(jì)的內(nèi)容（一）采區(qū)設(shè)計(jì)說明書（1）采區(qū)位置、境界、開采范圍及與鄰近采區(qū)的關(guān)系；可采煤層埋藏 的最大垂深,有無小煤窯和采空區(qū)積水；與鄰近采區(qū)有無壓茬關(guān)系（2）采區(qū)所采煤層的走向、傾斜、傾角及其變化規(guī)律、煤層厚度、層 數(shù)、層間距離、夾矸層厚度及其分布,頂?shù)装宓膸r石性質(zhì)及其厚度 等賦存情況及煤質(zhì)。 瓦斯涌出情況及其變化規(guī)律，瓦斯涌出量及確定依據(jù)；煤塵爆炸性，煤層自然發(fā)火性及其發(fā)火期；地溫情況等。 水文地質(zhì)：井上、下水文地質(zhì)條件;含水層、隔水層特征及發(fā)育情況變化規(guī)律；礦井突水情況、靜止水位和含水層水位變化；斷層導(dǎo)水性;現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域正常及最大涌水量，鄰近采區(qū)周圍小煤窯涌

2、水和積水情況等。 煤層及其頂?shù)装宓奈锢?、力學(xué)性質(zhì)等。(3）確定采區(qū)生產(chǎn)能力,計(jì)算采區(qū)儲(chǔ)量（工業(yè)儲(chǔ)量、可采儲(chǔ)量）和高級(jí) 儲(chǔ)量所占的比 例，計(jì)算采區(qū)服務(wù)年限并確定同時(shí)生產(chǎn)的工作面數(shù) 目。（4)確定采區(qū)準(zhǔn)備方式。區(qū)段和工作面劃分、開采順序，采掘工作面安 排及其生產(chǎn)系統(tǒng)（包括運(yùn)煤、運(yùn)料、通風(fēng)、供電、排水、壓氣、充 填和灌漿等）的確定。當(dāng)有幾個(gè)不同的采區(qū)巷道準(zhǔn)備方案可供選擇 時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，擇優(yōu)選用。（)選擇采煤方法和采掘工作面的機(jī)械裝備.（6）進(jìn)行采區(qū)所需機(jī)電設(shè)備的選型計(jì)算，確定所需設(shè)備型號(hào)及數(shù)量,采 區(qū)信號(hào)、通訊與照明等.（)灑水、掘進(jìn)供水、壓氣和灌漿等管道的選擇及其布置。（8）采區(qū)風(fēng)

3、量的計(jì)算與分配。（)安全技術(shù)及組織措施:對(duì)預(yù)防水、火、瓦斯、煤塵、穿過較大斷 層等地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)提出原則意見，指導(dǎo)編制采煤與掘進(jìn)工作面作業(yè) 規(guī)程編制，并在施工中加以貫徹落實(shí)。(1)計(jì)算采區(qū)巷道掘進(jìn)工程量。（11）編制采區(qū)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：采區(qū)走向長(zhǎng)度和傾斜長(zhǎng)度、 區(qū)段數(shù)目、可采煤層數(shù)目及煤層總厚度、煤層傾角、煤的容重、 采煤方法、主采煤層頂板管理方法、采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量和可采儲(chǔ)量、 機(jī)械化程度、采區(qū)生產(chǎn)能力、采區(qū)服務(wù)年限、采區(qū)采出率和掘進(jìn) 率、巷道總工程量、投產(chǎn)前的工程量。 （二)采區(qū)設(shè)計(jì)圖紙 設(shè)計(jì)圖紙一般包括:地質(zhì)柱狀圖、采區(qū)井上下對(duì)照?qǐng)D、煤層底板等高線圖、儲(chǔ)量計(jì)算圖及剖面圖等.其均應(yīng)進(jìn)行復(fù)制

4、，作為采區(qū)設(shè)計(jì)的一部分。此外,還須有：（1）采區(qū)巷道布置平面及剖面圖（比例：1 00或1: 000)；（2)采區(qū)采掘機(jī)械配備平面圖（比例:1 00或1 0)；（3)采煤工作面布置圖（比例：15或0);（4）采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)（最大、最小負(fù)壓)示意圖;(5）瓦斯抽放系統(tǒng)圖(低瓦斯礦井不要);(6)采區(qū)管線布置圖(包括防塵、灑水、灌漿管路布置等）；（7）采區(qū)軌道運(yùn)輸系統(tǒng)圖（比例：11 000或2 00)；(8）采區(qū)供電系統(tǒng)圖（比例:110或2 00）;(）避災(zāi)路線圖；（10)采區(qū)車場(chǎng)圖(比例：1200或1500）;(1)采區(qū)巷道斷面圖(比例:150或12)；(2）采區(qū)巷道交岔點(diǎn)圖(比例:5或110）；（

5、1）采區(qū)硐室布置圖(比例：10). 前張圖屬方案設(shè)計(jì)附圖,后4張圖是施工圖。具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)情況適當(dāng)增刪二、采區(qū)設(shè)計(jì)的依據(jù)、程序和步驟 （一）采區(qū)設(shè)計(jì)的依據(jù)1.已批準(zhǔn)的采區(qū)地質(zhì)報(bào)告 2. 批準(zhǔn)的采區(qū)設(shè)計(jì)任務(wù)書 3。國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)技術(shù)政策、規(guī)程和規(guī)范等 （二）采區(qū)設(shè)計(jì)的程序 采區(qū)設(shè)計(jì)通常分為兩個(gè)階段進(jìn)行，即確定采區(qū)主要技術(shù)特征的采區(qū)方案設(shè)計(jì)和根據(jù)批準(zhǔn)的方案設(shè)計(jì)而進(jìn)行的采區(qū)單位工程施工圖設(shè)計(jì).(三)采區(qū)設(shè)計(jì)的步驟（1)認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)煤礦生產(chǎn)、建設(shè)的政策法規(guī),收集有關(guān) 地質(zhì)和開采技術(shù)資料，掌握上級(jí)管理部門對(duì)采區(qū)設(shè)計(jì) 的具體規(guī)定。(2)明確設(shè)計(jì)任務(wù),掌握設(shè)計(jì)依據(jù)。(）深入現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)查研究。 （4）研究方

6、案，編制設(shè)計(jì). （5)審批方案設(shè)計(jì)。 （6)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì). 三、采區(qū)設(shè)計(jì)方法(一）方案比較法（二)其他設(shè)計(jì)方法 統(tǒng)計(jì)分析法 2。 標(biāo)準(zhǔn)定額法 3 數(shù)學(xué)分析法 4. 經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)規(guī)劃法 采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì) 課題五采區(qū)準(zhǔn)備方式和參數(shù)確定 課題六 緩、傾斜煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì) 課題七 盤、帶區(qū)巷道布置設(shè)計(jì) 課題五 采區(qū)準(zhǔn)備方式和參數(shù)確定 任務(wù)一 采煤方法選擇 任務(wù)二 采區(qū)準(zhǔn)備方式的選擇任務(wù)三 采區(qū)參數(shù)的確定任務(wù)一 采煤方法選擇 一、采煤方法基本概念 二、采煤方法分類三、采煤方法選擇四、采煤方法發(fā)展方向 一、基本概念、采場(chǎng)：是指在采區(qū)內(nèi),用來直接大量開采煤炭資源的場(chǎng)所。2、采煤工作面:是指在采場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行采煤

7、的煤層暴露面,又稱 煤壁。在實(shí)際工作中,采煤工作面就是指采煤作業(yè)場(chǎng)地， 與采場(chǎng)是同義語。3、采煤工作：是指在采場(chǎng)內(nèi)，為了開采煤炭資源所進(jìn)行的一 系列工作。、采煤工藝：是指在一定時(shí)間內(nèi)，按照一定的順序完成采煤 工作各項(xiàng)工序的過程.5、采煤系統(tǒng):是指采區(qū)內(nèi)的巷道系統(tǒng)以及為了正常生產(chǎn)而 建立的采區(qū)內(nèi)用于運(yùn)輸、通風(fēng)、等目的的生產(chǎn)系統(tǒng)。6、采煤方法：是指采煤系統(tǒng)與采煤工藝的綜合及其在時(shí)間、 空間上的相互配合。不同采煤工藝與采區(qū)內(nèi)相關(guān)巷道布置的組合，構(gòu)成了不同的采煤方法. 二、采煤方法的分類（一)壁式體系采煤法在采煤工作面的兩端各至少布置一條巷道，構(gòu)成完整的生產(chǎn)系統(tǒng).采煤工作面長(zhǎng)度較長(zhǎng)，一般在80250m

8、。采煤工作面可分別采用把爆破、滾筒式采煤機(jī)或刨煤機(jī)破煤和裝煤，用與工作面煤壁平行鋪設(shè)的可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，用自移式液壓支架或單體液壓支柱與鉸接頂梁組成的單體支架支護(hù)工作面空間，用全部跨落法或充填法處理采空區(qū)。隨著采煤工作面前進(jìn)，頂板暴露面積增大，礦山壓力顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈。 1、按煤層傾角分 近水平煤層采煤法 緩傾斜煤層采煤法 傾斜煤層采煤法 急傾斜煤層采煤法 根據(jù)開采技術(shù)特點(diǎn),煤層按傾角分為： 近水平煤層 810 緩傾斜煤層 （100) 25 傾 斜 煤 層 25 5 急傾斜煤層 452、按煤層厚度分 薄及中厚煤層采煤法 厚煤層采煤法:整層開采（放頂煤) 分層開采（傾斜、水平、斜切分層) 根據(jù)開

9、采技術(shù)特點(diǎn),煤層按厚度分為： 薄 煤 層 最小可采厚度1。m 中厚煤層 1。3m 5 厚 煤 層 35m 3、按采煤工藝方式分 爆破采煤法 普通機(jī)械化采煤法 綜合機(jī)械化采煤法 4、按采空區(qū)處理方法分 垮落采煤法 刀柱（煤柱支撐)法 充填采煤法 5、按采煤工作面推進(jìn)方向分 走向長(zhǎng)壁采煤法 傾斜長(zhǎng)壁采煤法（俯斜，仰斜）（二）柱式體系采煤法 房式采煤法 房柱式采煤法 特點(diǎn)：煤房比較窄57m采掘合一煤柱支撐頂板 三、采煤方法的選擇（一）選擇采煤方法的原則 根據(jù)煤層賦存條件、礦井開采技術(shù)水平等因素，選用技術(shù)選進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全生產(chǎn)條件好、資源回收率高的采煤方法。 選擇采煤方法必需滿足安全、經(jīng)濟(jì)、煤炭采出

10、率高的基本原則，努力實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)。選擇采煤方法應(yīng)當(dāng)遵循的三個(gè)基本原則，是密切聯(lián)系又相互制約的，在選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮。（二）影響采煤方法選擇的因素 、地質(zhì)因素 1)煤層傾角：）煤層厚度： ）煤層特征及頂?shù)装宸€(wěn)定性： 4)煤層地質(zhì)構(gòu)造：）煤層含水性： 6）煤層瓦斯含量：7）煤層自然發(fā)火傾向: 2、技術(shù)發(fā)展及裝備水平 3、礦井管理水平 4、礦井經(jīng)濟(jì)效益四、采煤方法發(fā)展方向1、改進(jìn)采煤工藝，因地制宜地發(fā)展先進(jìn)的機(jī)械化采煤技術(shù)2、擴(kuò)大走向長(zhǎng)壁采煤法和傾斜長(zhǎng)壁采煤法的應(yīng)用范圍3、緩、傾斜厚煤層推行傾斜分層下行跨落法和放頂煤采法4、大力推廣無煤柱護(hù)巷技術(shù)5、急斜煤層開采要進(jìn)一步探索采煤機(jī)械化的發(fā)展途

11、徑 6、柱式體系采煤法應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大 .、采煤方法是一個(gè)發(fā)展著的系統(tǒng)工程任務(wù)二采區(qū)準(zhǔn)備方式的選擇 相關(guān)知識(shí)一、采區(qū)準(zhǔn)備方式的分類 二、選擇采區(qū)準(zhǔn)備方式應(yīng)遵循的原則 三、準(zhǔn)備方式的發(fā)展方向一、準(zhǔn)備方式的分類 采區(qū)(或盤區(qū))的準(zhǔn)備巷道布置方式稱為采區(qū)（或盤區(qū)）準(zhǔn)備方式。采（盤)區(qū)準(zhǔn)備方式的種類很多,按照采區(qū)(或盤區(qū))開采方式、上(下）山位置和煤層間的聯(lián)系方式，對(duì)采區(qū)（或盤區(qū)）準(zhǔn)備方式作如下分類。（一）按開采方式分為上（下)山采（盤）區(qū)準(zhǔn)備 在煤層傾角小于160的情況下,可利用水平大巷分別開采上山采區(qū)和下山采區(qū)。上山采區(qū)是指位于開采水平標(biāo)高以上的采區(qū)。下山采區(qū)是指位于開采水平標(biāo)高以下的采區(qū)，。

12、在煤層傾角大于160時(shí)，下山采區(qū)在采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等方面就有一定的困難。因此,一個(gè)開采水平往往只開采上山采區(qū)。（二)按上、下山的布置位置分單、雙翼和跨多上、下山采區(qū)1、雙翼采區(qū)特點(diǎn)：采區(qū)上（下)山布置在采區(qū)走向的中央，采區(qū)上（下）山的兩翼分 別布置采煤工作面進(jìn)行開采。與 單翼采區(qū)相比較,雙翼采區(qū)相對(duì)減 少了采區(qū)上（下）山、車場(chǎng)、硐室等巷道的掘進(jìn)工程量，減少了采 區(qū)運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備數(shù)量，采區(qū)生產(chǎn)能力大，生產(chǎn)比較集中。、單翼采區(qū)特點(diǎn):將采區(qū)上（下）山布置在采區(qū)一側(cè)的邊界，形成單翼開采.上(下） 山布置在采區(qū)靠近井田邊界一側(cè)的,為前上（下)山單翼采區(qū)；上 (下)山布置在采區(qū)靠近井筒一側(cè)的，為后

13、上(下）山單翼采區(qū)。前 上(下）山開采時(shí),煤炭運(yùn)輸有折返現(xiàn)象，增加了運(yùn)輸工作量，但 采區(qū)商(下）山是在未采動(dòng)的煤體中，上（下）山維護(hù)條件好。3、跨多上（下）山采區(qū)特點(diǎn)：沿煤層走向每隔一段距離(一臺(tái)帶式輸送機(jī)長(zhǎng)度），在煤層底板 巖層中布置一組上（下）山，采煤工作面跨幾組上（下）山連續(xù) 推進(jìn)，相當(dāng)于由多個(gè)單翼采區(qū)組成的大采區(qū)的準(zhǔn)備方式，減少了 工作面搬遷次數(shù)。一般應(yīng)用于地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單的綜采或綜放工藝條 件。三、按煤層群開采時(shí)的聯(lián)系方式,分為單層和聯(lián)合準(zhǔn)備二、選擇準(zhǔn)備方式應(yīng)遵循的原則(1)有利于合理集中生產(chǎn)，保證采（盤）區(qū)有合理的生產(chǎn)能 力和增產(chǎn)潛力;（2)安全生產(chǎn)條件好，符合煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定；

14、（3）保證有完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于充分發(fā)揮機(jī)電設(shè)備的效 能，為采用新技術(shù)、發(fā)展綜合機(jī)械化和自動(dòng)化創(chuàng)造條件(4)力求技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理,盡量簡(jiǎn)化巷道系統(tǒng),減少巷 道掘進(jìn)和維護(hù)工作量，減少設(shè)備占用率和生產(chǎn)成本費(fèi) 用，便于采（盤）區(qū)和工作面的正常接替；（5）煤炭損失少，有利于提高資源采出率。三、準(zhǔn)備方式的發(fā)展方向 1. 準(zhǔn)備方式多樣化2。 采區(qū)大型化3。 單層化和全煤巷化知識(shí)鏈接采煤工作面礦山壓力基本規(guī)律 一、礦山壓力基本概念（一）礦山壓力的概念 由于井下采掘工作破壞了巖體中原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)，引起應(yīng)力重新分布，我們把存在于采掘空間周圍巖體內(nèi)和作用在支護(hù)物上的力稱為礦山壓力。（二)礦山壓力的來源 采動(dòng)

15、前，原始巖體中已經(jīng)存在的應(yīng)力是礦山壓力產(chǎn)生的根源。井下深部原巖處于復(fù)雜的受力狀態(tài)。承受著上覆巖層重量引起的自重應(yīng)力,地質(zhì)構(gòu)造引起的構(gòu)造應(yīng)力,遇水膨脹和溫度變化引起的應(yīng)力等。、自重應(yīng)力 第一種假說：把巖石視為均質(zhì)各向同性的彈性體 1=H 2=1 /（1 ) max（12）/2式中單元體巖層的泊松比； 側(cè)壓系數(shù). 第二種假說：隨著開采深度的增加或由于巖性等方面原因，使得=0.5時(shí)，即 1= 2= H形成所謂的靜水壓力狀態(tài),即巖體深部的原巖垂直應(yīng)力與其上覆巖層重量成正比，側(cè)向應(yīng)力大致與垂直應(yīng)力相等.2、構(gòu)造應(yīng)力 構(gòu)造應(yīng)力具有以下特點(diǎn)： (1）一般情況下地殼運(yùn)動(dòng)以水平運(yùn)動(dòng)為主,因此構(gòu)造應(yīng)力以水平應(yīng)力為

16、主；而且以水平壓應(yīng)力為主。 ()在構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)中,主應(yīng)力的大小和方向可能有很大的變化;兩個(gè)方向的水平應(yīng)力值( 23）通常不相等。 (3）測(cè)定表明，水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力,即 m HminV (4）構(gòu)造應(yīng)力在堅(jiān)硬巖層中出現(xiàn)一般比較普遍。軟巖強(qiáng)度低，易變形，其中儲(chǔ)存的變形能隨之釋放；硬巖則相反。(三)礦山壓力顯現(xiàn) 、礦山壓力顯現(xiàn) 在礦山壓力作用下,圍巖和支架所表現(xiàn)出來的力學(xué)宏觀現(xiàn)象，稱為礦山壓力顯現(xiàn)。 礦壓顯現(xiàn)的形式主要有:工作面頂板下沉、支架變與形折損、頂板破碎或大面積冒落、煤壁片幫、支柱插入底板、底板鼓起膨脹等。 2、礦山壓力控制 把所有人為的調(diào)節(jié)、改變和利用礦山壓力的各種技術(shù)措施。（礦山壓力的顯

17、現(xiàn)會(huì)給井下采掘工作造成不同程度的危害,為了維護(hù)采掘空間,就必須采取各種技術(shù)和措施加以控制.其中包括對(duì)采掘空間的支護(hù)、對(duì)軟弱巖體的加固、強(qiáng)制放頂?shù)?也包括合理利用礦山壓力為采煤工作服務(wù)。）二、采煤工作面圍巖移動(dòng)特征 采煤工作面上方的巖層稱頂板,下方的巖層稱底板。根據(jù)頂板巖層和煤層的相對(duì)位置、及其垮落的難易程度，把采煤工作面頂板分為偽頂、直接頂和基本頂。 (一）直接頂?shù)某醮慰缏?采煤工作面自開切眼推進(jìn)一段距離后,直接頂懸露達(dá)到一定跨度，就要對(duì)采空區(qū)頂板進(jìn)行初次放頂,使直接頂跨落下來，這一過程稱作直接頂?shù)某醮慰缏?。直接頂初次跨落的跨距稱為初次跨落步距。 初次跨落步距的大小取決于直接頂巖層的強(qiáng)度、分層

18、厚度和直接頂內(nèi)節(jié)理裂隙的發(fā)育程度等,一般為612。由于巖層破碎后體積將產(chǎn)生碎脹,直接頂跨落后堆積高度要大于原來的厚度。 若跨落巖層原來的體積為V，破碎后的體積位V，則兩者之比值稱為碎脹系數(shù)，以P表示，即 KP =V/V 巖石隨脹后，在其上部巖層壓力作用下，逐漸壓實(shí)，使碎脹系數(shù)變小,巖塊壓實(shí)后的體積與破碎前原始體積之比稱為殘余碎脹系數(shù)以表示。 若直接頂巖層的總厚度為,則它冒落后堆積的高度為Kph。它與基本頂之間可能留下的空隙: = h+m Kphm-h(Kp1） 當(dāng)m=h（Kp 1）時(shí)，則=0,即冒落得直接頂充滿采空區(qū).若不計(jì)基本頂下沉，形成充滿采空區(qū)所需直接頂?shù)暮穸葹椋?h=m/(Kp 1）

19、減小直接頂跨落后巖堆與基本頂之間的空隙，有利于控制基本頂?shù)幕顒?dòng)。(二)基本頂?shù)某醮慰缏?1、基本頂初次跨落前的巖層結(jié)構(gòu) 若0時(shí)，隨直接頂初次跨落,采煤工作面不斷推進(jìn),基本頂在一定范圍內(nèi)呈懸露狀態(tài)，此時(shí)可將基本頂視為一邊由采煤工作面煤壁支撐，另外三邊由煤柱支撐的一個(gè)“板”的結(jié)構(gòu)。但是由于基本頂在采煤工作面方向上的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于沿工作面推進(jìn)方向的跨距，因此、可將基本頂視為一端由采煤工作面煤壁支撐,另一端由煤柱支撐的兩端固定的梁的結(jié)構(gòu)。(2）基本頂初次來壓 基本頂由開始破壞直至跨落一般要持續(xù)一定時(shí)間,上方有時(shí)在基本頂跨落前的二三天,即出現(xiàn)頂板斷裂的聲響等來壓預(yù)兆。在跨落前的12采空區(qū)上方可能有隆隆巨響，

20、通常煤壁片幫嚴(yán)重，頂板產(chǎn)生裂縫或掉渣,頂板下沉量和下沉速度明顯增加，支架載荷迅速增高,這種現(xiàn)象稱為基本頂?shù)某醮蝸韷骸?基本頂初次來壓時(shí)，其最大懸露跨度初稱為基本頂初次跨落步距。其值得大小取決于基本頂?shù)膹?qiáng)度、厚度、巖性等因素。（三）基本頂?shù)闹芷趤韷?、基本頂周期來壓前狀態(tài) 基本頂初次跨落后，隨著采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，工作面上方的基本頂巖層由兩端固定梁狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閼冶哿籂顟B(tài)。此時(shí)上覆巖層的重量將由基本頂?shù)膽冶壑苯觽鬟f給煤壁，部分上覆巖層及已跨斷的基本頂重量，將直接作用在已跨落得矸石上,采煤工作面空間處于基本頂懸臂的保護(hù)之下。2、基本頂周期來壓及礦壓顯現(xiàn)特征（）基本頂周期來壓 當(dāng)采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，基本

21、頂懸臂跨度達(dá)到極限跨度時(shí),基本頂在其自重及上覆巖層載荷的作用下,將沿工作面煤壁甚至煤壁之內(nèi)發(fā)生折斷和跨落。隨著采煤工作面的推進(jìn)，基本頂這種“穩(wěn)定-失穩(wěn)再穩(wěn)定”現(xiàn)象，將周而復(fù)始的出現(xiàn),使采煤工作面礦山壓力周期性明顯增大。這種基本頂?shù)闹芷谛云茢嗍Х€(wěn)對(duì)工作面產(chǎn)生的周期性的來壓顯現(xiàn)，稱為基本頂?shù)闹芷趤韷?（2）礦壓顯現(xiàn)特征 基本頂周期來壓的主要表現(xiàn)形式:頂板下沉速度急劇增大，頂板下沉量變大，支柱所受載荷普遍增加,有時(shí)還可能引起煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺(tái)階下沉等現(xiàn)象. 基本頂兩次周期來壓的間隔時(shí)間稱為來壓周期。在來壓周期內(nèi)采煤工作面推進(jìn)的距離稱為周期來壓步距,用周表示.(四）工作面上覆巖層移動(dòng)規(guī)律

22、在長(zhǎng)壁開采全部跨落法管理頂板的采煤工作面，隨著工作面不斷推進(jìn),上覆巖層發(fā)生位移或破壞,巖層移動(dòng)概貌如下圖。根據(jù)巖層移動(dòng)特征，可將煤層的上覆巖層分為冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。、冒落帶 當(dāng)采煤工作面移架或回柱放頂后，冒落帶巖層自下而上依次跨落。一般在冒落帶下部因巖塊跨落時(shí)自由度比較大,排列極不整齊；而上部巖塊由于自由度比較小，塊度較大,排列較規(guī)則。多數(shù)情況下,冒落帶是由直接頂跨落后形成的。冒落帶的高度h，可由公式=/(Kp1）來估算，當(dāng)K=.時(shí)，則h2hm，即冒落帶高度為采高的2倍。一般認(rèn)為開采后冒落帶的高度為采高的4倍。、裂隙帶 裂隙帶位于冒落帶之上，隨冒落帶巖石的跨落和逐漸壓實(shí),裂隙帶巖層出

23、現(xiàn)彎曲下沉，離層和斷裂為排列整齊的巖塊。裂隙帶的范圍,隨冒落帶上覆巖層的性質(zhì)、開采高度變化而變化。3、彎曲下沉帶 裂隙帶上方直至地表的巖層為彎曲下沉帶,這部分巖層不產(chǎn)生裂縫或僅產(chǎn)生極微小的裂縫，并在采空區(qū)上方的地表形成一個(gè)比開采范圍大的沉降區(qū).三、采煤工作面四周支承壓力顯現(xiàn)規(guī)律（一)采煤工作面四周支承壓力顯現(xiàn)規(guī)律 采煤工作面四周支承壓力是指采煤工作面前后方、兩側(cè)煤柱或采空區(qū)大于原巖應(yīng)力的礦山壓力。支承壓力的顯現(xiàn)特征可用支承壓力分布范圍、峰值的位置及應(yīng)力集中系數(shù)表示.支承壓力分布范圍是指沿指定截面（通常是指沿垂直或平行于煤壁的截面）支承壓力連續(xù)分布的長(zhǎng)度；支承壓力峰值的位置是指支承壓力的最大值所

24、在的位置范圍;應(yīng)力集中系數(shù)是指支承壓力峰值與原巖應(yīng)力的比值大小。1、采煤工作面前后方支承壓力分布 由于煤壁處為自由面，抗壓強(qiáng)度小,煤壁附近煤層產(chǎn)生壓縮變形,支承壓力峰值隨工作面推進(jìn)向煤壁深處轉(zhuǎn)移. 側(cè)向應(yīng)力從煤壁自由面向煤壁深處逐漸增加,煤體由單向受力狀態(tài)逐步過渡到三向受力狀態(tài),其抗壓強(qiáng)度逐漸增加。當(dāng)工作面不推進(jìn)時(shí)，垂直應(yīng)力的峰值KH便較穩(wěn)定地處于煤壁深處，側(cè)向應(yīng)力也將增至KH后逐漸穩(wěn)定.采煤工作面前后方支承壓力分布 由于煤壁處為自由面，抗壓強(qiáng)度小,煤壁附近煤層產(chǎn)生壓縮變形，支承壓力峰值K隨工作面推進(jìn)向煤壁深處轉(zhuǎn)移。 采煤工作面前后方支承壓力分布特點(diǎn)（1）采煤工作面前方煤壁一端支承著工作面上方

25、裂隙帶及其上覆巖層的大部分 重量，即工作面前方支承壓力遠(yuǎn)比工 作面后方大。（2）由于采煤工作面的推進(jìn),煤壁和采空區(qū)冒落帶是向前移動(dòng)的,因此工作面 前后方支承壓力是移動(dòng)支承壓力.（3)由于裂縫帶形成了以煤壁和采空區(qū)冒落帶為前后支承點(diǎn)的半拱式平衡,所 以采煤工作面處于應(yīng)力降低區(qū)。2、采煤工作面兩側(cè)支承壓力分布 采煤工作面兩側(cè)的支承壓力是指工作面兩側(cè)煤柱或煤體上的支承壓力。對(duì)采煤工作面兩側(cè)支承壓力分布規(guī)律的掌握,為采煤工作面區(qū)段平巷護(hù)巷煤柱尺寸的確定、沿空留巷和沿空送巷位置及時(shí)間的選擇具有指導(dǎo)意義。 隨著采煤工作面推進(jìn),除工作面前后方產(chǎn)生支承壓力外，工作面兩側(cè)的煤柱或煤體也將出現(xiàn)支承壓力區(qū)。在采動(dòng)影

26、響范圍內(nèi)，工作面兩側(cè)支承壓力的顯現(xiàn)比較明顯。在工作面前方采動(dòng)影響范圍之外和采空區(qū)頂板巖層冒落帶穩(wěn)定之后趨于固定值,因此也稱為“固定支承壓力”.采煤工作面兩側(cè)支承壓力研究結(jié)論（1)采煤工作面兩側(cè)的支承壓力劇烈影響區(qū)并不在煤體邊緣，而是位于 煤體邊緣有一定距離的地帶。長(zhǎng)期以來采 用2m煤柱護(hù)巷，使 巷道恰好處于支承壓力的高峰區(qū)內(nèi)，這是使用煤柱護(hù)巷仍難以維護(hù) 的根本原因。（2)采煤工作面兩側(cè)煤體邊緣處于應(yīng)力降低區(qū)，支承壓力低于原巖應(yīng) 力。而且工作面推過一定時(shí)間后仍能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定,如果把巷道 布置在這個(gè)應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，可以使巷道容易維護(hù),這是目前廣泛 推廣無煤柱護(hù)巷的理論依據(jù)。(3）采煤工作面兩側(cè)支承壓

27、力從形成到向煤體深部轉(zhuǎn)移要經(jīng)過一段時(shí) 間過程，所以要使沿空掘巷保持穩(wěn)定，必須從時(shí)間上避開未穩(wěn)定 的支承壓力作用期，應(yīng)使沿空掘巷相對(duì)于上區(qū)段采煤工作面由一 個(gè)合理的滯時(shí)間。（一般在個(gè)月到1年)（二）支承壓力在底板中的傳遞 采煤工作面采動(dòng)后，在工作面四周形成的支承壓力將向煤層底板進(jìn)行傳遞，尤其采煤工作面兩側(cè)支承壓力的傳遞,對(duì)下部煤層開采巷道布置產(chǎn)生重要影響。 若煤柱上方為均布載荷，底板為處于彈性變形階段的均質(zhì)巖層，可將承受壓力的煤柱視為壓模，把支承傳遞給底板。在垂直方向與煤柱不同距離的水平截面上的壓應(yīng)力，將按下圖分布。從圖中可知:底板內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力大小與施力點(diǎn)的距離成反比，隨底板巖層與煤之間的垂直距

28、離增加迅速降低，應(yīng)力以中心為最大。向煤柱外側(cè)呈一定角度擴(kuò)展,在邊緣處迅速減小。 如果把底板中垂直應(yīng)力相同的各點(diǎn)連成曲線，即構(gòu)成“等壓線”，如圖所示。曲線4、5以內(nèi)的底板巖層為增壓區(qū)，距煤柱越近，壓力越大;曲線4、5以外的底板巖層為不受煤柱上方支承壓力影響區(qū)域；曲線6以內(nèi)是低于原巖應(yīng)力的降壓區(qū)。 底板巖層內(nèi)壓應(yīng)力的大小與煤柱上方的支承壓力成正比,即與煤層的厚度、傾角、埋藏深度、頂板巖性、煤層的采動(dòng)情況和煤柱的寬度密切相關(guān).若煤柱兩側(cè)都以采動(dòng),形成支承壓力疊加，則在煤柱上引起的支承壓力要大于單側(cè)采動(dòng)時(shí)，其在底板中傳遞的深度和應(yīng)力大小也將比單側(cè)采動(dòng)時(shí)大。隨煤柱尺寸寬度減小，支承壓力在底板中的傳遞深度

29、和應(yīng)力都應(yīng)顯著增大。 底板巖性對(duì)上部煤柱支承壓力在底板中的傳遞范圍有很大影響。堅(jiān)硬的底板巖層可使傳遞的應(yīng)力迅速分散而減弱，但應(yīng)力向煤柱外側(cè)的擴(kuò)展角增大，影響廣度范圍增加。相反，松軟巖層的底板，支承壓力傳遞的深度比在堅(jiān)硬底板巖層內(nèi)要大，相對(duì)比較集中,影響廣度范圍要小. 在實(shí)際工作中,為了使底板中布置的巷道避開應(yīng)力增高區(qū)，通常采用同時(shí)控制兩個(gè)因素的方法.（1）巷道與煤層底板的垂直距離不小于一定數(shù)值h。 h值可由4m變化至40m.顯然，h值越大，巷道上方煤柱的影響就越小.一般情況下,巷道距煤層底板的合理垂距h與圍巖性質(zhì)的關(guān)系見表。（2）巷道布置在煤柱向底板傳遞力的影響角以外 若將巷道布置在煤柱影響角

30、以內(nèi)，即使巷道位于較穩(wěn)定的巖層內(nèi),也要受到應(yīng)力升高的影響。為此，應(yīng)將巷道布置在煤柱影響角以外，如圖示。巷道離煤柱邊界的水平距離S為 Shsi/sin（+ )式中:煤層傾角； 的余角，=9 . 角一般在2550之間通常支承壓力越大和煤柱尺寸越小， 角 越大.四、采煤工作面頂板分類 由于煤層地質(zhì)條件的多樣性，必須將采煤工作面頂板按其組成、強(qiáng)度和有關(guān)開采技術(shù)條件進(jìn)行分類?？茖W(xué)的分類可為頂板控制、支架選型、合理確定支護(hù)參數(shù)以及采空區(qū)處理方法提供依據(jù)。目前采用的采煤工作面頂板分類方案，是原煤炭工業(yè)部于981年頒發(fā)的“緩傾斜煤層工作面頂板分類（試行方案）”。（一）直接頂分類 方案采用反映頂板穩(wěn)定性的巖石單

31、向抗壓強(qiáng)度Rc，節(jié)理裂隙間距I和分層厚度h綜合而成的強(qiáng)度指數(shù)D作為分類指標(biāo),并以直接頂初始跨落步距L作為參考指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，將直接頂分為四類。 強(qiáng)度指數(shù) D=1RcC12式中:Rc巖石單向抗壓強(qiáng)度，Ma; 1-節(jié)理裂隙影響系數(shù); C2-分層厚度影響系數(shù)。（二)基本頂分級(jí) 基本頂來壓強(qiáng)度主要決定于直接頂厚度與采高m的比值N及基本頂初次來壓步距L.根據(jù)N和L兩個(gè)指標(biāo)，將基本頂分為四級(jí)。任務(wù)三 采區(qū)參數(shù)的確定 相關(guān)知識(shí)一、采區(qū)尺寸 二、采煤工作面長(zhǎng)度三、采區(qū)煤柱尺寸四、采區(qū)采出率五、采區(qū)生產(chǎn)能力一、采區(qū)尺寸（一）影響采區(qū)尺寸的因素 確定合理的采區(qū)長(zhǎng)度，應(yīng)考慮采區(qū)地質(zhì)條件、開采技術(shù)裝備條件、采區(qū)生產(chǎn)能力

32、、工作面接替以及經(jīng)濟(jì)因素的影響。1.地質(zhì)條件 地質(zhì)構(gòu)造、煤層及圍巖穩(wěn)定程度、自燃發(fā)火、再生頂板行成時(shí)間、煤層傾角等。生產(chǎn)技術(shù)條件 區(qū)段平巷運(yùn)輸設(shè)備、設(shè)備搬遷、采區(qū)供電等. 3經(jīng)濟(jì)因素（二）采區(qū)尺寸數(shù)值走向長(zhǎng)度：使用單體液壓支柱的普采工作面采區(qū)，其走 向長(zhǎng)度一般為0050 m.綜采采區(qū)宜用單面布置，其走向長(zhǎng)度一般不小于100m;當(dāng)雙面布置時(shí),一般 不小于200 m。傾斜長(zhǎng)度:煤層傾角平緩,采用盤區(qū)上(下）山布置時(shí)， 盤區(qū)上山長(zhǎng)度一般不超過1500m,盤區(qū)下山長(zhǎng)度不宜 超過00 m；采用盤區(qū)石門布置時(shí)，盤區(qū)斜長(zhǎng)可按具 體條件確定。盤區(qū)走向長(zhǎng)度可按采區(qū)走向長(zhǎng)度考慮. 三、采煤工作面長(zhǎng)度(一）影響工作

33、面長(zhǎng)度的因素 煤層賦存條件 煤層厚度、傾角、圍巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等 2。機(jī)械設(shè)備及技術(shù)管理水平 采煤機(jī)、輸送機(jī)、頂板控制、工作面通風(fēng)等 3。巷道布置（二)采煤工作面長(zhǎng)度 綜采:1500m; （綜采目前有已達(dá)30m以上） 普采：10150m； 炮采：050m； 對(duì)拉: 30;(總長(zhǎng)度） 神東礦區(qū)綜采一般為3m左右，最長(zhǎng)達(dá)到500m。三、采區(qū)煤柱尺寸 煤柱留設(shè)應(yīng)按照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程的相關(guān)規(guī)定確定.（）采區(qū)上（下)山間的煤柱寬度（沿走向)：薄及中厚煤層為 20；厚煤層為2025 m。工作面停采線至上(下)山 的煤柱寬度：薄及中厚煤層約為20 m;厚煤層約為 04 。（

34、2）上下區(qū)段平巷之間的煤柱寬度：薄及中厚煤層約為 15；厚煤層約為30m。(3）運(yùn)輸大巷側(cè)煤柱寬度：薄及中厚煤層約為30 m;厚煤層約為550 m.（4）回風(fēng)大巷一側(cè)煤柱寬度:薄及中厚煤層約為0 m；厚 煤層約為200 .(5）采區(qū)邊界兩個(gè)采區(qū)之間的煤柱寬度為m.（6）斷層一側(cè)煤柱寬度根據(jù)斷層落差及含水等具體情況而 定:落差大且含水時(shí)留0 m;落差較大留101 m;采區(qū)內(nèi)落差小的斷層通常不留煤柱。 應(yīng)當(dāng)指出:大巷布置在較堅(jiān)硬的巖層中,或大巷距煤層垂距在20 m以上時(shí),一般不受采動(dòng)影響，其上方可不留護(hù)巷煤柱。 四、采區(qū)采出率 提高采出率途徑：減小煤柱損失；盡量回收煤柱；合理加大采區(qū)尺寸；減少工作

35、面損失。 工作面落煤損失，主要包括未采出的工作面頂板余煤或煤皮,以及遺留在底板上的浮煤和運(yùn)輸過程中潑灑出的煤。工作面采出率可用下式表示：五、采區(qū)生產(chǎn)能力 采區(qū)生產(chǎn)能力是采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的采煤工作面和掘進(jìn)工作面出煤量的總和. （一）采區(qū)生產(chǎn)能力的影響因素（)地質(zhì)因素?？刹擅簩訑?shù)目、厚度、傾角、層間距、煤層結(jié)構(gòu)、頂 底板巖石性質(zhì)、煤層堅(jiān)硬程度和地質(zhì)構(gòu)造等是主要因素.瓦斯等 級(jí)、煤層自然發(fā)火和水文情況也有程度不同的影響。(2）采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械化程度和通風(fēng)、供電能力。（3）采區(qū)儲(chǔ)量.采區(qū)的生產(chǎn)能力要與采區(qū)儲(chǔ)量相適應(yīng)，使采區(qū)具有相 應(yīng)的服務(wù)年限.（)采區(qū)產(chǎn)量的穩(wěn)定性.(二)確定采區(qū)生產(chǎn)能力的方法式中

36、B采區(qū)生產(chǎn)能力,萬t； Aoi第i個(gè)采煤工作面產(chǎn)量，萬ta； n同時(shí)生產(chǎn)的采煤工作面?zhèn)€數(shù)； kl采區(qū)掘進(jìn)出煤系數(shù)，取1。; k2作面之間出煤影響系數(shù)，n = 2時(shí)取0.95,= 時(shí)取0。9. 確定采區(qū)生產(chǎn)能力主要是確定一個(gè)采煤工作面產(chǎn)量和同時(shí)生產(chǎn)的工作面?zhèn)€數(shù)。 。一個(gè)采煤工作面產(chǎn)量式中 L-采煤工作面長(zhǎng)度,； -工作面推進(jìn)度，m/a； m-煤層厚度或采高,m； -煤的體積密度,m3; C0-采煤工作面采出率。 采煤工作面的設(shè)計(jì)能力一般應(yīng)選取如下數(shù)值:綜采工作面,采高在2 m及其以上的為080萬a，。2的為30萬/a；配備有單體液壓支柱的普采工作面產(chǎn)量為2030萬t/a；炮采工作面能力為1020

37、萬ta. 2采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的工作面數(shù)目 采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的工作面數(shù)目應(yīng)根據(jù)煤層賦存條件、采區(qū)主要巷道的運(yùn)輸能力、開采程序、采掘機(jī)械化程度、管理水平和采掘關(guān)系等因素綜合考慮確定。同時(shí)生產(chǎn)工作面過多,則管理復(fù)雜，接續(xù)緊張. 為保持采區(qū)合理的開采強(qiáng)度，每個(gè)雙翼采區(qū)內(nèi)同采的工作面數(shù)目一般為12個(gè)。 在一個(gè)采區(qū)內(nèi)安排兩個(gè)綜采工作面容易互相影響，可布置一個(gè)綜采工作面再布置一個(gè)普采或炮采工作面。 3、采區(qū)生產(chǎn)能力驗(yàn)算（1）采區(qū)運(yùn)輸能力：采區(qū)的運(yùn)輸能力應(yīng)大于采區(qū)生產(chǎn)能力，其中主 要是運(yùn)煤設(shè)備的生產(chǎn)能力要與采區(qū)生產(chǎn)能力相適應(yīng). 式中:An 小時(shí)設(shè)備能力，t/ ; k 產(chǎn)量不均衡系數(shù)，K=1.2 。3； -日出煤時(shí)

38、間,h； 0 -運(yùn)輸設(shè)備正常工作系數(shù), 0.7 0.9。 （2）采區(qū)通風(fēng)能力:采區(qū)的生產(chǎn)能力應(yīng)和通風(fēng)能力相適應(yīng).根 據(jù)礦井瓦斯等級(jí)、進(jìn)回風(fēng)巷道數(shù)目、斷面和允許的最大風(fēng)速,驗(yàn) 算通風(fēng)允許的最大采區(qū)生產(chǎn)能力如下：式中 巷道內(nèi)允許的最大風(fēng)速,m; S巷道凈斷面積,m； C 生產(chǎn)1 煤需要的風(fēng)量,3(mt）； C1風(fēng)量備用系數(shù)。 （3）采區(qū)正常接替和穩(wěn)產(chǎn)的需要式中 Z-采區(qū)可采儲(chǔ)量,t; Tn-新采區(qū)準(zhǔn)備時(shí)間，。（4）采區(qū)車場(chǎng)通過能力 ：一般不受限制(5）備用采面 采區(qū)生產(chǎn)能力:一般綜采：010萬噸年 大功率綜采:200 300萬噸年 普采:45 60萬噸/年 炮采:30 45萬噸/年 綜采 只備采面

39、,不備設(shè)備、人員； 普采備采面,不備人員,備設(shè)備. 本課題結(jié)束課題六 緩、傾斜煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì) 任務(wù)一單一薄及中厚煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì)任務(wù)二 厚煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì)任務(wù)三 近距離煤層群采區(qū)巷道布置設(shè)計(jì)任務(wù)四 采區(qū)車場(chǎng)形式選擇 任務(wù)一 單一薄及中厚煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì)單一煤層走向長(zhǎng)壁采煤法采區(qū)巷道布置 該采區(qū)開采一層中厚煤層,煤層埋藏穩(wěn)定,頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，瓦斯涌出量小.采區(qū)走向長(zhǎng)度2000 m,傾斜長(zhǎng)度60m，采區(qū)沿傾斜劃分為個(gè)區(qū)段,工作面的采煤工藝為綜合機(jī)械化采煤。由于運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷布置在煤層底板巖層中,因此，在采區(qū)下部和上部分別掘出采區(qū)運(yùn)輸石門和采區(qū)回風(fēng)石門進(jìn)入到該煤層

40、。采區(qū)石門是位于采區(qū)走向長(zhǎng)度的中央，分別與運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷相垂直的水平巖石巷道. 一、采區(qū)巷道布置二、采煤生產(chǎn)系統(tǒng)（一）運(yùn)煤系統(tǒng)(二)運(yùn)料排矸系統(tǒng)（三）通風(fēng)系統(tǒng) 、采煤工作面通風(fēng) 2、掘進(jìn)工作面通風(fēng)(四）動(dòng)力供給系統(tǒng)(五）供水系統(tǒng)（四)動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)采區(qū)石門1行人斜巷運(yùn)輸上山5 采區(qū)變電所13 運(yùn)輸上山5 區(qū)段運(yùn)輸平巷 采煤工作面一、采區(qū)上(下)山坡度 （一)運(yùn)輸上(下）山1、坡度小于150的上（下)山，可鋪設(shè)帶式輸送機(jī)或刮板 輸送機(jī)運(yùn)煤;2、5250的上（下）山，可鋪設(shè)刮板輸送機(jī)運(yùn)煤；3、坡度超過25的上山，采用搪瓷或鑄鐵溜槽溜煤；4、坡度超過3035為自溜上山.2. 軌道上（下）山 采用串

41、車提升時(shí)，要求上山坡度應(yīng)小于20； 采用循環(huán)絞車時(shí)，要求上山坡度不超過0。 當(dāng)煤層傾角小于5時(shí)，軌道上山坡度應(yīng)與煤層傾角一致；當(dāng)煤層傾角大于25時(shí),應(yīng)將上山坡度控制在5以下。 當(dāng)上山坡度在6250之間,采用單滾筒絞車輔助提升.二、區(qū)段參數(shù)三、區(qū)段平巷的坡度和方向2、折線弧線布置四、區(qū)段平巷的布置方式 2、平巷的單巷布置 單巷布置是指一條區(qū)段平巷單獨(dú)掘進(jìn)成巷的布置方式.五、區(qū)段無煤柱護(hù)巷、沿空留巷 1)巷旁支護(hù)方法主要考慮的問題： （1）巷道支架要有足夠的支護(hù)強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)目煽s量； (2)采煤工作面與巷道聯(lián)接的端頭處要加強(qiáng)支護(hù)； （3）巷道靠近采空區(qū)一側(cè)采取適宜的支護(hù)方法。 2）使用條件：厚度在2

42、3m以下的煤層，煤層頂板為易冒落或中等冒 落,底板不發(fā)生嚴(yán)重底鼓的條件下。沿空留巷沿 空 掘 巷六、采煤工作面的布置形式七、采煤工作面回采順序 任務(wù)二 厚煤層采區(qū)巷道方案設(shè)計(jì) 緩傾斜、傾斜厚煤層采煤法常采用傾斜分層和放頂煤開采兩種方法。 對(duì)于傾斜分層開采,各分層開采順序有下行式和上行式兩種。下行式一般采用全部垮落法來處理采空區(qū)頂板，上行式則采用充填法處理采空區(qū)。 同一區(qū)段內(nèi)上下分層的開采方式,有分層分采和分層同采兩種.分層分采是在采完上分層后,工作面搬遷到另一區(qū)段采煤,經(jīng)過一段時(shí)間待頂板垮落基本穩(wěn)定后,再在上分層采空區(qū)之下掘進(jìn)下分層平巷然后進(jìn)行回采的方式。分層同采是在同一區(qū)段內(nèi)上下分層之間保持

43、一定錯(cuò)距的條件下同時(shí)進(jìn)行采煤的方式. 對(duì)于放頂煤開采，根據(jù)厚煤層的賦存條件不同,主要分為三種類型（如下圖所示）.（1）一次采全厚放頂煤開采. （2)預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采。 (3）傾斜分層放頂煤開采. 厚煤層傾斜分層分層同采采區(qū)巷道布置 一、采區(qū)巷道布置 該采區(qū)將厚煤層分成個(gè)分層，采區(qū)沿傾斜劃分為35個(gè)區(qū)段。在煤層底板巖層中布置采區(qū)運(yùn)輸上山和軌道上山。由于上下分層同采，需在每一個(gè)區(qū)段布置為各分層共用的區(qū)段運(yùn)輸集中平巷和區(qū)段軌道集中平巷，并通過聯(lián)絡(luò)石門、聯(lián)絡(luò)斜巷及溜煤眼與各分層平巷聯(lián)系.各分層平巷通過最近的溜煤眼、聯(lián)絡(luò)巷超前于采煤工作面一定距離保持隨采隨掘，其超前距離要求始終有兩個(gè)溜煤眼與分層

44、平巷相通。1-運(yùn)輸大巷；2回風(fēng)大巷；3采區(qū)下部車場(chǎng);4運(yùn)輸上山；5軌道上山；6采區(qū)上部車場(chǎng);7甩車場(chǎng)；8下區(qū)段回風(fēng)石門；9區(qū)段軌道集中平 巷；10-區(qū)段運(yùn)輸集中平巷;11聯(lián)絡(luò)巷；12溜煤眼;1回風(fēng)石門；14上分層運(yùn)輸平 巷；1上分層回風(fēng)平巷； 6采區(qū)變電所;17絞車房;18區(qū)段溜煤眼；19采區(qū)煤倉；2中分層運(yùn)輸平巷；1中分層回風(fēng)平巷；2行人聯(lián)絡(luò)巷一、傾斜分層分層同采采區(qū)巷道布置分析(一)采煤方法主要參數(shù)厚煤層傾斜分層厚度：普采、炮采分層厚度一般為2 m左右,最大不超過。4，綜采一般為3m左右,最大不超過35 m.工作面長(zhǎng)度:由于采用分層平巷內(nèi)錯(cuò)式布置方式的比較多,使得同區(qū)段下分層工作面長(zhǎng)度往往

45、小于上分層。分層同采上下分層工作面之間的錯(cuò)距：錯(cuò)距的大小主要取決于上分層采后頂板垮落及其穩(wěn)定情況.為減小下分層工作面承受的支承壓力，保證安全生產(chǎn),下分層工作面必須處在上分層采空區(qū)冒落穩(wěn)定區(qū)域.通常下分層采煤工作面滯后時(shí)間不少于4個(gè)月。上、下層采面超前關(guān)系（二）采區(qū)上（下)山的布置 一般將采區(qū)上(下)山布置在距煤層底板以下115 m的巖層中。只有當(dāng)煤層厚度不大，采深較淺，頂板和底板巖層穩(wěn)定,煤質(zhì)較硬，煤層自然發(fā)火危險(xiǎn)小,或者是在煤層底板之下有一層含水量較大的巖層,或煤層底板為厚度較大的松軟巖層,布置巖巷有困難的情況下,才考慮將上(下）山布置在煤層中。（三）區(qū)段集中平巷的布置 1 區(qū)段運(yùn)輸集中平巷

46、的布置區(qū)段運(yùn)輸集中平巷中一般鋪設(shè)帶式輸送機(jī)，集中運(yùn)輸本區(qū)段內(nèi)各分層采煤工作面的煤炭。在采完上區(qū)段之后,應(yīng)及時(shí)撤去輸送機(jī)改鋪軌道,作為下區(qū)段各分層采煤時(shí)的集中軌道（回風(fēng))平巷。區(qū)段運(yùn)輸集中平巷一般布置在煤層底板巖層中,所在位置應(yīng)避開底板巖層中的應(yīng)力升高區(qū),巷道布置在壓力傳遞影響角以外,一般介于25之間.此外，還應(yīng)根據(jù)圍巖性質(zhì)選擇集中平巷與煤層的適宜法線距離,一般為82 m，如果煤層厚度不大,采區(qū)走向短，分層層數(shù)較少時(shí),為了減少巖石掘進(jìn)工程量，運(yùn)輸集中平巷可以布置在煤層中.但要加強(qiáng)巷道的支護(hù)和維護(hù)工作，注意防止煤層自燃. . 區(qū)段軌道集中平巷的布置開采緩斜、傾斜厚煤層時(shí),區(qū)段軌道集中平巷一般盡量沿

47、煤層頂板布置。軌道集中平巷布置在煤層中,可減少巖石工程量,掘進(jìn)施工容易，超前于巖石集中平巷掘進(jìn)還可以探明煤層走向變化情況,有利于巖石集中平巷的定向取直,此外還有利于采掘工作面的通風(fēng)。但煤層集中平巷在開采期間要多次受到分層工作面的采動(dòng)影響,巷道維護(hù)工程量大,需加大巷道兩側(cè)的煤柱尺寸。 （四）區(qū)段分層平巷的布置 厚煤層傾斜分層開采時(shí)，各區(qū)段分層平巷的相互位置對(duì)于巷道的使用和維護(hù)狀況影響較大.根據(jù)煤層傾角的大小和分層層數(shù),各分層平巷的相互位置主要有以下三種基本布置形式。1。水平式布置2。傾斜式布置 3. 垂直式布置 、水平式布置（圖）優(yōu)點(diǎn):各分層之間用水平巷道聯(lián)系,各分層工作面長(zhǎng)度基本一 致，可避免

48、出現(xiàn)下行風(fēng)，材料運(yùn)輸、行人和通風(fēng)比較方 便,分層運(yùn)輸平巷處于上分層采空區(qū)之下,所受壓力 小，易于維護(hù)。缺點(diǎn)：分層回風(fēng)平巷正好處于區(qū)段煤柱之下，受到固定支承壓 力的作用，維護(hù)比較困難，在煤層傾角較小的情況下, 各分層之間用水平巷道聯(lián)系,掘進(jìn)巷道長(zhǎng)度大，工程量 大，區(qū)段煤柱較大。適用：一般適用于傾角大于225度的煤層。、傾斜式布置(1)傾斜內(nèi)錯(cuò)式：使下分層工作面運(yùn)輸和回風(fēng)平巷置于上分 層平巷的內(nèi)側(cè)，處于上分層采空區(qū)下方，形成正梯形區(qū) 段煤柱。各分層平巷內(nèi)錯(cuò)半個(gè)到一個(gè)巷道寬。（圖） 這種布置方式可使下分層回風(fēng)平巷處于應(yīng)力降低區(qū)，容 易維護(hù)，并且沿假頂掘進(jìn)易于掌握巷道方向.但是當(dāng)分 層數(shù)較多時(shí),越往下

49、煤柱越大，而且各分層工作面運(yùn)輸 和回風(fēng)平巷要用斜巷聯(lián)系，掘進(jìn)、行人均不方便。單純 采用這種方式較少。一般是在緩斜厚煤層中，各分層工 作面回風(fēng)平巷采用水平式,而運(yùn)輸平巷采用內(nèi)錯(cuò)式布置。（)傾斜外錯(cuò)式：是將下分層平巷布置在上分層 平巷的外側(cè)，處于上分層煤柱下面，形成倒 梯形煤柱。（圖) 這種布置方式的下分層巷道處于固定支承壓 力區(qū)內(nèi)，維護(hù)困難，在下分層工作面的上、 下出口沒有人工假頂,給采煤 和支護(hù)工作帶 來困難。較少采用.3、垂直式布置 各分層平巷沿垂直方向呈重疊式布置，區(qū)段煤柱呈平行四邊形.(圖） 這種布置方式在煤層傾角小于1度，特別是在近水平厚煤層條件下,可減小區(qū)段煤柱尺寸,分層平巷受支承壓

50、力的影響較小,易于維護(hù)。同時(shí)，下分層平巷沿上分層平巷鋪設(shè)的假頂下掘進(jìn),容易掌握方向。但對(duì)上分層平巷的假頂鋪設(shè)質(zhì)量要求嚴(yán)格，否則造成下分層平巷不好掘進(jìn)和維護(hù).(五）分層平巷和區(qū)段集中平巷之間的聯(lián)系方式 主要根據(jù)煤層傾角、層間距離、分層平巷布置形式以及聯(lián)絡(luò)巷的用途和運(yùn)輸方式、掘進(jìn)工程量大小、采區(qū)巷道布置的合理性等因素來確定。一般有石門、斜巷和立眼三種方式。 1、石門優(yōu)點(diǎn):掘進(jìn)施工、運(yùn)料和行人比較方便。缺點(diǎn)：當(dāng)煤層傾角不大時(shí),石門長(zhǎng)度較大，掘進(jìn)工程量大， 而且石門用作運(yùn)煤時(shí)不能實(shí)現(xiàn)煤炭重力運(yùn)輸。適用：分層平巷為水平式布置時(shí),煤層傾角大于520度。石門聯(lián)系方式2、斜巷優(yōu)點(diǎn)：聯(lián)絡(luò)巷道工程量少,煤炭可以自

51、溜下送,占用設(shè)備少。缺點(diǎn)：掘進(jìn)施工比較困難，輔助運(yùn)輸和行人不便。為了便 于排矸、運(yùn)送材料設(shè)備和行人，斜巷坡度一般選用 30，溜煤眼坡度為35左右。適用:傾角小于1520的緩斜厚煤層。3、立眼優(yōu)點(diǎn)：煤炭可自溜，煤柱損失少。缺點(diǎn):施工困難,為解決輔助運(yùn)輸和行人, 還要開掘斜巷.適用：近水平厚煤層,分層平巷采用垂直式布置.(六）區(qū)段平巷的無煤柱護(hù)巷 由于分層平巷要經(jīng)常受上、下區(qū)段分層工作面的多次采動(dòng)影響,加上分層平巷位于厚煤層中，維護(hù)十分困難，采用沿空留巷的方法技術(shù)復(fù)雜,對(duì)支護(hù)材料要求高，維護(hù)為費(fèi)用高。因此,厚煤層無煤柱護(hù)巷通常采用沿空掘巷的方法，即沿著上區(qū)段采空區(qū)邊緣掘進(jìn)下區(qū)段的分層平巷。二、傾斜

52、分層分層分采采區(qū)巷道布置分析分層分采的采區(qū)巷道布置，沒有共用的區(qū)段集中平巷,每一分層的區(qū)段平巷都是單獨(dú)準(zhǔn)備的。分層平巷不是利用集中平巷隨采煤工作面推進(jìn)超前掘進(jìn)的,而是當(dāng)上分層采完后采空區(qū)垮落基本穩(wěn)定之后，才在第二分層層位沿著上分層鋪設(shè)好的假頂（或再生頂板)下掘出第二分層的區(qū)段平巷。厚煤層各分層采用聯(lián)合開采的方式，其上（下）山一般布置在煤層底板巖層中，上（下）山通過采區(qū)車場(chǎng)及石門、斜巷或立眼與各分層平巷聯(lián)系。分層分采的優(yōu)點(diǎn)：采區(qū)巷道布置簡(jiǎn)單,取消了巖石區(qū)段集中平巷及聯(lián)絡(luò)巷等巖石巷道，工程量少，有利于減少掘進(jìn)率和加快掘進(jìn)速度,縮短采區(qū)和區(qū)段的準(zhǔn)備時(shí)間。由于上、下分層工作面采煤間隔時(shí)間較長(zhǎng)，有利于形

53、成再生頂板，有利于下分層巷道的掘進(jìn)和維護(hù)。厚煤層分層分采,其各個(gè)分層的采煤和掘進(jìn)工作面都具有獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng),通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單,有利于通風(fēng)管理，采掘相互干擾小,運(yùn)輸環(huán)節(jié)少. 分層分采在工作面單產(chǎn)較低的情況下,存在以下缺點(diǎn):不能實(shí)現(xiàn)同一區(qū)段內(nèi)上下分層同采,開采強(qiáng)度低。為了在上分層頂板垮落穩(wěn)定的采空區(qū)下掘進(jìn)下分層巷道，同一區(qū)段內(nèi)下分層工作面不能及時(shí)接替上分層工作面。尤其是當(dāng)采區(qū)內(nèi)有兩個(gè)以上工作面采煤時(shí)，相鄰區(qū)段之間難以及時(shí)接替,必須采用兩翼倒替或區(qū)段間隔“跳采”才能保證工作面的正常接替，因而造成采掘工作分散，生產(chǎn)不集中，采掘設(shè)備搬遷距離遠(yuǎn)等問題。由于上下分層采煤間隔時(shí)間長(zhǎng)，容易造成人工頂板材料腐朽，不利于

54、下分層的掘進(jìn)和采煤.如果煤層自然發(fā)火期短,則增加了煤炭自燃的危險(xiǎn)。沿煤層走向開掘的分層平巷，必須一次性掘出巷道全長(zhǎng)，巷道維護(hù)長(zhǎng)度大，維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用高。三、放頂煤采煤法采區(qū)巷道布置分析 厚煤層放頂煤采煤法采區(qū)上（下）山均布置在煤層底板巖層中，根據(jù)煤層傾角的大小，上(下）山通過采區(qū)車場(chǎng),利用石門或斜巷或立眼與各區(qū)段平巷聯(lián)系。預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采和傾斜分層放頂煤開采的采區(qū)巷道布置與厚煤層傾斜分層分層分采采煤法采取巷道布置基本相同。厚煤層放頂煤采煤法回采工作面巷道布置與普通回采工作面巷道差別不大。若頂煤中瓦斯含量較高,可沿工作面頂板布置一條瓦斯排放巷，采用一進(jìn)二回的E形巷道布置;當(dāng)頂煤的硬度

55、較大時(shí)，頂煤不易放出,可沿厚煤層的頂板布置工藝巷。 綜放工作面回采巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)1-采區(qū)運(yùn)輸上山;2-煤層回風(fēng)上山;3-運(yùn)輸平巷；回風(fēng)平巷;5-瓦斯排放巷；6開切巷；7聯(lián)絡(luò)斜巷；8-工作面煤倉;風(fēng)門（二）工作面長(zhǎng)度及推進(jìn)長(zhǎng)度1.工作面長(zhǎng)度:合理確定放頂煤工作面的長(zhǎng)度,應(yīng)主要考慮頂煤的破碎、頂煤的放出、放頂煤工作面的回收率及機(jī)電設(shè)備的事故率和煤的自然發(fā)火等因素。放頂煤工作面的支承壓力和頂板的運(yùn)動(dòng)是頂煤破碎的主要力源,由放頂煤工作面長(zhǎng)度對(duì)支承壓力分布和礦壓顯現(xiàn)特征的影響分析可知，工作面長(zhǎng)度不得小于80 m，工作面長(zhǎng)度過短，不利于頂煤的破碎，但工作面長(zhǎng)度大于20 m以后，支承壓力對(duì)頂煤的破碎趨于

56、緩和。確定放頂煤工作面長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)在一個(gè)生產(chǎn)班內(nèi)將放頂煤工序全部完成，則工作面長(zhǎng)度的確定可由下式計(jì)算:綜上所述，綜放工作面長(zhǎng)度一般不應(yīng)小于8 m,目前以1300較為合理,在設(shè)備可靠性和技術(shù)熟練程度提高的前提下,綜放工作面長(zhǎng)度可適當(dāng)增大。.工作面推進(jìn)長(zhǎng)度綜采放頂煤工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度的確定，應(yīng)考慮地質(zhì)條件、工作面搬遷、工作面初末采的損失、自然發(fā)火等因素的影響,因此綜采放頂煤工作面的連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度一般不宜小于800100 m，兗州礦區(qū)綜采放頂煤工作面的連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度多在 000 m左右。(三)適用條件優(yōu)點(diǎn):（1）放頂煤工作面單產(chǎn)高.（)放頂煤工作面效率高。（3）放頂煤工作面成本低。（4）放頂煤開采巷道掘進(jìn)

57、量小。（5）放頂煤開采工作面搬家次數(shù)少.()放頂煤開采對(duì)地質(zhì)構(gòu)造、煤層構(gòu)造、煤層厚度變化 適應(yīng)性強(qiáng)。開采技術(shù)中的問題：(1）煤炭采出率低.放頂煤工藝損失、工作面初未采損失、端頭過 渡支架不放煤與區(qū)段煤巷頂煤損失、護(hù)巷煤柱損失等。（2）放頂煤開采易發(fā)火.由于放頂煤開采煤損較多,在回采期間采 空區(qū)的碎煤就可能發(fā)生自燃。(3）放頂煤開采煤塵大。煤塵的來源有采煤機(jī)割煤、支架放煤及架 間漏煤等.（4）放頂煤開采瓦斯易積聚。放頂煤開采時(shí)產(chǎn)量集中，瓦斯散發(fā)面 大，采空區(qū)高度大,易于瓦斯積聚，在工作面后方采空區(qū)上部 積聚的部分高濃度瓦斯隨頂煤的冒落將涌入工作面.(5）工作面支護(hù)困難。工作面設(shè)備穩(wěn)定性以支架為核

58、心。隨煤層傾 角增加，支護(hù)時(shí)要求較大的支護(hù)強(qiáng)度克服下滑力。移架時(shí)，則以 鄰架為穩(wěn)定基礎(chǔ)克服下滑力。 為克服上述問題，部分礦區(qū)在大傾角放頂煤工作面采用了錯(cuò)層位巷道布置系統(tǒng)， 即下區(qū)段平巷沿頂板布置， 上區(qū)段平巷沿底板布置,如下圖。下區(qū)段工作面回風(fēng)巷道上方與采空區(qū)之間留有23 的煤皮， 以減少向上區(qū)段采空區(qū)漏風(fēng)， 安全系數(shù)更高. 適用條件：(）煤層厚度。一次采出的煤層厚度以68 m為佳。預(yù)采頂分層綜 采放頂煤開采時(shí),最小厚度為78 m。（2）煤層硬度。放頂煤開采時(shí),煤的普氏系數(shù)一般應(yīng)小于3。若煤層 層理、節(jié)理發(fā)育，可適當(dāng)增大。(3）煤層傾角.（)煤層結(jié)構(gòu)。每一夾矸層厚度不宜超過05 m，其普氏系數(shù)

59、也應(yīng)小 于3。頂煤中夾矸層厚度占放煤厚度的比例不宜超過1%1。（5)頂板條件。直接頂應(yīng)具有隨頂煤下落的特性，其冒落高度不宜 小于煤層厚度的1。0。2倍，基本頂懸露面積不宜過大.（6)地質(zhì)構(gòu)造.地質(zhì)破壞較嚴(yán)重、構(gòu)造復(fù)雜、斷層較多和使用分層 長(zhǎng)壁綜采較困難的地段、上下山煤柱等。（）自然發(fā)火、瓦斯及水文地質(zhì)條件。先要調(diào)查清楚，并有相應(yīng)措 施后才能采用放頂煤開采.任務(wù)三 近距離煤層群采區(qū)巷道布置設(shè)計(jì) 集中上山采區(qū)巷道聯(lián)合布置 一、采區(qū)巷道布置如下圖所示,該采區(qū)開采兩個(gè)煤層，上層煤為中厚煤層，下層煤為薄煤層，兩層煤之間相距15m，煤層傾角15,煤層頂?shù)装鍘r層中等穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單,瓦斯涌出量較小.采區(qū)雙

60、翼走向長(zhǎng)度100 m，傾斜長(zhǎng)度600 m,劃分為三個(gè)區(qū)段。由于下層煤頂?shù)装鍘r層比較穩(wěn)定，可將采區(qū)運(yùn)輸上山和軌道上山布置在下層煤中，兩條上山相距0 左右，上層煤和下層煤之間用區(qū)段石門及溜煤眼聯(lián)系。 1運(yùn)輸大巷；2采區(qū)石門；3-運(yùn)輸上山；軌道上山;5上層煤區(qū)段運(yùn)輸平巷；6、6上層煤區(qū)段回風(fēng)平巷7下層煤區(qū)段運(yùn)輸平巷;8、8 下層煤區(qū)段回風(fēng)平巷9、9區(qū)段石門；1溜煤眼;1采區(qū)下部車場(chǎng)；12采區(qū)煤倉;絞車房；14采區(qū)變電所；1采區(qū)風(fēng)井 二、采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)（二)通風(fēng)系統(tǒng)(三）運(yùn)料排矸系統(tǒng)（五）供水系統(tǒng)（四)供電系統(tǒng)三、巷道布置的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件 優(yōu)點(diǎn)：巷布簡(jiǎn)單，生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工程量較小。缺點(diǎn):各煤層的區(qū)段平