矿井主要运输、回风大巷不知浅析.pdf

绰 彳 逼 ， I l 迈 搿嫒 l o 煤 矿 设 计 19 97 年 第 5 朝 蘑 迢 l n，l 矿井主要运输 、 回风大巷布置浅析 忻州地 区煤炭地质勘 测设计研究所张鼓实 矿井开拓布置基本包 括开拓方式的确定、 井筒位置选 择、 水平划分 、 井底 车场形式、 大巷 布置 运输及回风大巷 、 采区划分与开采顺序， 开采计划及水平延深等。其中重要的一环是大 巷布置 ， 主要运输大巷是 沟通采 区与井底 车场 的交通运输干线， 担负矿井运输、 通风、 排水、 行 人及布设管线等任务 ； 回风大巷是联通采区与 回风井的主要回风巷道 ， 担负矿井回风、 行人， 兼作安全出口通道 二者的合理布置， 有机的结 合， 构成矿井生产的主动脉， 所以对其布置方 式 ， 合理 的位置选择必须加以认真的分析论证 。 主要运输大巷及总回风巷在矿井设计概算 中所占的投资比例是较大的， 现就我们编制的 初设 加以说明 见表 1 衰 I 主要运输大巷置兑回风道在井巷工程投资中所占比倒衰 井 田开 井巷工 程投 资 主要巷道 比僻 项目名称 拓方式 万元 万元 河曲大山煤矿扩建初设 平峒一斟井 2 4 3 9 0 3 7 ． O 保德桥头煤矿扩建初设 斜井 7 6 8 3 2 O 4 1 ． 7 宁武东汾煤矿扩建初设 斜井 4 3 8 7 6 1 7 ． 4 珏源黄土垃煤矿扩建相谩 斜井 2 8 8 1 0 4 3 6 ． 1 高平赵庄煤矿扩建韧设 斜井 9 9 0 4 0 5 4 0 ． 9 宁武睐家半沟煤矿扩建韧谩 斜井 6 9 4 1 9 2 2 7 ． 7 柳林贾家沟煤矿扩建韧谩 辩井一立井 2 5 6 9 3 3 6 ． 3 宁武长城联营煤矿扩建韧谩 斟井 4 2 1 9 2 2 1 ． 0 区石瑚单 } 营煤矿扩建韧谩 斟井 2 2 8 9 0 3 0 ． 5 宁武求道沟单 } 营煤矿扩建初谩 斟井 2 4 6 6 8 2 7 ． 6 合 计 4 5 7 2 l S 3 O 3 3 ． 5 计参敷 。 6 根据覆岩岩层 的位移变形量 ， 分析地 表 采动裂缝的性质及特点。 4 结语 地表位移变形影响因素多而复杂， 上述主 要介 绍 Y L H一8预 计评价软件 的结构 、 功能 、 特点和实际应用评价方法。 该软件功能强、 已经 在十几个研究项 目应用 ， 预计 准确性较高 ， 采用 理论、 技术先进 ， 具有广泛的应用推广价值。 主要参徽文棘 1 何万龙- 靡建荣 山区地表移动与变形规律研究， 煤炭学报 1 99 2． No ． 4 1 ～ i 4 2 案学义- 璜计埴袁与疆岩移动变形的数学攥疆． 西安矿业 学院学报， 1 9 9 3 ． No ． 3 1 9 5 ～1 9 6 ． 3 案学义， 特厚黄土覆盖层采动裂箍控制方法， 西安矿业学 院学报． 1 9 9 6 ． N o ． 4 7 1 1 4 张玉卓， 岩压与地表移动计算原理及程度 ， 煤炭工业出艋 社 - 1 9 9 3 ． 5 采学义， 地表剩案沉陷的厦计方j 击西安矿业学院学报， 1 99 6 ． No． 1 i 一 4 责任编辑杨季平 维普资讯 ● 1 9 9 7 年第 5 期 煤矿设计 可见主要运输大巷及总回风巷在设计概算 中有较大的比例 ， 是极其重要的工程 它的布置 方式 、 位置及支护形式将直接影响矿井建设工 期及投资效益 如何 降低工程造价、 缩短工期、 提 高投资效益， 是设计和建设人员面前 的重要 课 题 。 ， “ 多做煤巷． 少做岩巷 的技术政策， 尤其适 用于地方及 乡镇煤矿 ． 这是 由于其资金缺少、 技 术 力量 薄弱及 自身 的 特点决 定 的， 但 多 ” 与 “ 少 没有定性指标， 是不能以具体的比例数限 制的 在考虑到各项有关影 响因素的允许条件 下， 在设计中能做煤巷以及应该做煤巷的都做 了煤巷 ， 能做半煤岩 巷和应该做半煤岩 而不做 全岩巷， 就是具体地认真贯彻了煤炭部 多做煤 巷、 少做岩巷” 的技术政策。 根据地方煤矿特点 ， 就 主要运输大巷及 回 风大巷的布置 ， 介绍如下 1 近距离煤层联合布置 两 层煤 的间距小于 2 5 m， 煤层总 间距小于 5 0 m， 可考虑联合布置， 这样更能适应地方和 乡 镇煤矿 的特点 。 联合布置时， 将主要运输大巷布 置在较下一煤层中， 煤层底板岩石坚硬无底鼓 时应沿煤层底 板顺走 向掘 进} 回风大巷则布置 在较上一煤层 中． 煤层顶板稳定时应沿煤层顶 板⋯ 走向掘进 。详 9 己 网 1 ． 雠 磁 J 拟将联台布置 的煤 层 ， 应具备 以下条件、 方 可联合 。 1 煤层层间距一般小于 2 5 mf 2 上层煤应是薄及 中厚煤层 ， 且服务年限 小于矿井第一水平服务年限 ； 3 下层煤应是中厚煤层及厚煤层 ， 服务年 限大于上层煤 ； 4 上、 下两煤层比较稳定 ， 地质构造简单． 维护简单及费用不高} 5 没有瓦期 ． 煤尘突出和 自燃发火危险的 矿井 ； 6 上、 下两煤层 之间岩石层稳定 ， 在其 中 间掘进巷道时支护容易、 冒顶、 片帮不太严重。 2 分煤层布置 在开采水平的各煤层中分别开掘运输大巷 且均沿煤层布置 。 有些看似近距离煤层的井田， 在开拓设计 中联 合布置应该 说是技术上可行 的， 但考虑上层煤的地质储量、 服务年限达到设 计 规范 时， 再以经济上 比较 、 联合 布置不尽合 理 。例如 宁武陈家半沟煤矿 ， 含有侏罗系 2 、 3 两层煤 ， 2 煤厚 5 ． 2 0 m、 3 煤 1 ． 6 m， 层 间距 3 3 m， 设计能力 3 0万 t ／ a ， 井 田地 质储量 4 1 9 8 万 t ， 可采储量 2 6 6 9万 t ， 服务年限 7 0 年 。开始 我们以两层煤 联合布置来考虑 ， 运输大巷布置 在 3 煤层 中， 以半煤岩巷掘进 ， 后 在省计委有 关领导建议下， 经过认真详细的方案 比较后 ， 认 为联合布置虽然技术上可行 ， 可为以后开采 3 煤提供方便， 但考虑到 2 煤地质储量 3 1 0 5 万 t ， 可采储 量 1 9 2 3万 t ， 可服务 5 1年 ， 第一水平 可服务 2 4年 ， 完全能满 足设 计规范第 一水平 1 5 年要求 故将方案改为2 煤单层布置。 经计 算联合布置的井巷工程投资比 2 煤单层布置 方案多 2 0 0万元 ， 因其岩巷多 5 0 0 m， 半煤岩巷 多6 5 0 m、 每个采区有2 0 0 m斜巷及 3 3 m煤仓与 大巷相联 ， 无形 中增加岩巷工程量 ， 且主斜井加 长 9 0 m 在 2 煤服务年 限内造成煤 的反 向运 输、 成本增加、 要支付更多的提升、 供电费用、 必 然会延长建井工期 ， 增加投资 ， 降低经济效 益。 实践证 明， 前期单独布置 2 煤层的方案是正确 的 该矿 9 1年始建 ， 9 5年末投产， 在地方煤矿 投资不到位 的 或到位 不足 情况 下 ， 开辟了一 条早建井 ， 早出煤， 早出效益的捷径 又如保德 桥头煤矿 、 设 计能力 3 0万 t ／ a ， 含有石炭、 二迭 系可采煤 层 4层 ， 8 、 9 、 1 0 、 1 1 划分为上组 煤 ， 8 煤 平均厚 8 ． 6 8 m， 下距 9 煤 2 0 m； 9 煤 厚 1 ． 0 8 m， 下距． 1 0 煤 2 m} 1 0 煤厚 2 ． 1 6 m， 下 堇 维普资讯 1 2 煤矿设计 1 9 0 7 年第 5 期 距 l l 煤 2 m} i i 煤厚 1 ． 4 1 m。 这四层煤属近距 离煤层 ， 技术上优先考虑联合布置 ， 找们将四层 煤联台布置拟为一个方案， 将 8 煤层单层布置 拟 为另一方 案进行 比较 ， 结果后者较前者井巷 工 程多投资 2 3 0万元 ， 这在 以前的“ 限额设计” 中是不允许 的。从储量及服务年 限看 ， 8 煤可 采储量 2 6 1 3万 t ， 可服务 6 2年 ， 远远超过设计 之规定年限， 所以最后方案确定为前期单 层开 采 8 煤层， 在 8 煤层中布置主要运输大巷及 回风大巷 ， 井底车场也布置在 8 煤层中。实践 证 明， 前期单独开 采 8 煤层 ， 这在投资有限 ， 企 业无 白筹能力 ， 为节省投资 ， 提 高效益、 加快建 井速度 ， 具有重要的现实意义。 分煤层布置虽总的工程量大， 但多为煤巷， 可进一步探 明煤层赋存状态， 对地质勘探程度 不高的矿井起到补充勘探作用 。而且开拓中的 工程煤 可有效地回收 ， 从而节省了建设资金 。 分 煤层布置大巷的适用条件 1 中、 小型矿井优先采用； 2 煤层层数不多 ， 且层间距大 一般超过 2 5 m ， 石门联络较长 一般超过 3 0 0 m I 3 煤层 比较稳定、 地质构造简单 ， 巷道维 护费用小 ； 4 无瓦斯、 煤尘突出和自然发火危险的矿 井 } 5 单层煤储量 、 服务年限达设计要求的； 6 井 田走 向长度短， 服务年限不长 7 运输设备允许大巷弯曲转折， 用以进一 步探明煤层赋存情况 ； 8 井底车场或平峒布置在煤层顶板 ； 9 大巷煤柱损失不致大幅度影响矿井 回 采率； ． i 0 产量、 风量均 大、 单运输 巷不能满足 ， 需要疏解的； i i 煤质牌号 不同、 售价 不同， 用途 不同， 要求分采分运 ； 1 2 各煤层底板 ， 均有稳定坚硬岩层 。 3 在煤层底板岩层中布置 3 ． 1 急倾斜煤层开采大巷布置 急倾斜煤层开采为使运输大巷 或 回风大 巷 避开 底板 滑动影响 ， 为避免更 多的煤柱损 失， 及考虑到防火要求 ， 应将巷遭布置在底板婿 动线之外 ， 且要 留出适当的安全岩柱。 其宽度 b 可取 8 ～i g m。底 板滑动角 a应根据顶板岩石 层、 节理裂隙发育程度 ， 岩性稳定程度较好一般 在 4 5 。 ～6 o 。 以上， 见图 2 。若开采近距离急倾斜 煤层时， 上层为厚或特厚煤层， 下层为薄或中厚 层时 ， 可将大巷布置在下层 中。例如 宁武车道 沟联营矿总回风道原已有， 但布置于急倾斜特 厚煤层中， 在设计中既要考虑到充分利用已有 井巷工程 ， 节省投资， 又要考虑到采区 回采率， 采动影响、 采空区着火等因素， 还是把 总回风道 改布置于煤层底板岩石中 ， 见图 2 。 囝2 义如静乐邢家沟煤矿， 开采急倾斜煤层， 倾 角 6 0 。 ， 5 煤厚 1 5 m， 为主采层。6 煤厚 3 ． O m， 间距 1 2 m， 5 煤上部为采空区， 已着火 ， 针对该 矿的具体情况 ， 我们将主要运输大巷及回风大 巷均布置于 6 煤层中沿底板掘进 ， 这样可有效 地避开 5 煤主采层的采动影响范围， 提高采 区 回收率、 防止采 空区着火而威胁 回风大巷的安 全。为“ 多开煤巷 、 少开岩巷” 提供 了技术捷径 ， 为节省投资， 早见成效奠定 了基础 ， 见图 3 。 3 ． 2 在煤 层 底板 岩层 中布 置 在煤层底板岩层中布置 主要运输大巷 ， 具 有 ① 服务年限长 ， 维护费用少； ② 减少煤柱损 失、 提 高煤炭 回收率； ③可长距离直线掘进 、 易 于掌握工程质 量； ④ 掘进 时容 易保持一定 的方 向和 坡度 ， 便 于提 高运输速度 ， 提 高运 输能力 等 。 维普资讯 1 9 9 7 年第5 期 煤矿设计 必宦 图3 在地方煤矿、 特别是乡镇煤矿设计中， 我们 一 般不主张布置岩层大巷、 尽管中央几年来对 山西地方煤矿政策倾斜 ， 投资增加 ， 但投 资不到 位， 到位率低还是常见的， 需要建设的矿大多资 金奇缺， 无自筹能力， 一味追求技术上可行 ， 而 把经济上合理置于次要地位， 这很难实现的 我 们不乏看到有的矿井 由于投资不到位 ， 企业无 自筹能力， 建设工程量大而面临重重困难， 加之 地质构造、 人为因素等影响而延长建设工期或 中途停止建设 、 被迫下马。 作为设计人员应该认 真总结经验 、 吸收教训 ， 怎样从优化设计 ， 有效 地提高投 资效益 ， 适应地方煤 矿的特点 中脱颖 出来， 既原则地贯彻执行有关技术政策 ， 设计规 范、 积极推广采用新技术、 新成果， 又不被某些 条条框框， 设计手册等限制 ， 还必须结合实际情 况 ， 具体地灵活地分析 问题 。 不提倡 ， 不主张岩层大巷布置 ， 但也不是十 分绝对的， 还要具体问题具体分析 例如原平龙 宫煤矿， 5 煤层厚 8 ． 4 m， 稳定可采， 其下 6 煤 层 2 ． 8 1 m， 局部可采 ， 层问距 1 8 m， 5 煤 有 自然 发火现象 ， 发火期为 3 ～6个月 ， 且该煤层松软 易碎 ， 巷道掘进时 ， 常 出现大面积 冒顶 ， 6 煤不 稳定 ， 厚度 0 、 2 7 4 m， 局部可采 ， 且顶板有一层 厚 3 ． 5 m炭质页岩， 极易破碎冒落、 实难管理， 在这种情况下 ， 经煤岩层对 比分析 ， 方 案 比较 ， 确定将主要运输大巷布置于 5 煤层底板以下 8 ～ 1 2 m 的稳定坚硬的中、 细砂岩中 ， 光爆锚 喷， 发挥该矿岩巷掘进的优势 。这不仅避免了煤层 大巷难以克服的缺点 ， 叉采用光爆锚喷技术 ， 节 省投资， 同时减少巷道维护费用。经财务统计， 砂岩中光爆锚喷巷道成本， 比煤层中布置大巷 处理局部 冒顶的巷道成本要少 1 6 0元／ m。 而且 施工进度月平均加快 2 0 m。 另外， 煤层沿走 向波浪起 伏 ， 褶 曲多 ， 而大 巷按运输方式需要一定 的方 向和坡度 ， 这时考 虑应将大巷布置于煤层底板岩层中， 见图 4 。 煅 i ～ i I m 运 堵 燧 5 井 田断裂构造发育、 地堑地垒普遍 ， 煤层沿 走向时起时伏， 大巷很难一直在煤层中掘进时， 可考虑将大巷布置于最下一个地堑煤层中， 其 它为岩石巷道 ， 见 图 5 。 煤层底板岩石 中布置大 巷的适用条件为 1 设计生产能力大 ， 煤层群联合开采的； 2 煤层或煤层组底板一般有坚硬岩层 { 3 煤层有瓦斯、 煤尘突出危险和自燃发火 严重 的矿井 f 4 运输大巷要求呈直线布置； 5 要求提高矿井 回采率 ； 6 大巷服务年限长， 围岩压力小， 容易维 护 ； 7 煤层本身松软， 掘进时冒顶， 片帮严重， 支护困难， 费用高的； 8 煤层波浪起伏， 褶曲多， 大巷很难在煤 层 中按一定方 向、 坡度掘进的 ； 9 断裂构造发育 、 煤层沿走 向时起时伏。 选 择岩石大巷的合理位置 其到开采煤层 的最小水平距离 x⋯ 应满足以下两式要求 ， 见 图 6 维普资讯 1 4 煤矿设计 1 9 9 7 年第 5 期 口一告焉犬巷 0 K 一 童 哥 ‘ ]五 逾 -拔 6 f X ～≥L c o s a t g B 。 s i n a k ≥ 式中 L一煤柱的斜长 m ～ 煤层倾角 度 h 一围岩巷遭的高度 m b 一巷道冒落拱的高度’ b 一芋 m B 一巷道宽度的 1 ／ 2 ， m f 一大巷所处围岩普氏系数 s 一大巷位于煤层底板岩石的法线基 数 可靠数 ， 一般取 8 l O m B 。 一内错角， 一般取 5 0 5 5 ‘ 根据地方煤矿的经验， 运输大巷 至煤层底 板的法线距离一般 为 1 2 1 8 m 4 回风大巷布置 总回风道 回风大巷布置原则 上同主要运输大巷， 但 也有一定的区别 ， 其布置原则一般如下 U 井田范 围较大 ， 煤层露头不明显的缓倾 斜和水平煤层， 回风大巷与主要运输大巷应并 列布置 ， 井设于煤层中沿顶板掘进 ， 两巷 间距约 3 0 m 。 2 缓倾斜， 倾斜煤层分阶段开采时， 为便 于通风 ， 总回风道应设于阶段上部 有 的靠近露 头 ， 在煤层中沿顶板掘进。 3 当冲积层覆盖很厚 ， 含水丰 实的矿井 、 要 在井田上部 ， 沿煤层侵蚀带留设防水煤柱 ， 这 种情况下 ， 可将 回风大巷设在防水煤柱内， 以减 少煤柱损失。 4 对于急倾斜或倾斜煤层， 根据围岩情况 与开采要 求， 可将总 回风道设于最下一层薄及 中厚煤层内或煤层底 板岩石中， 用石门联络 ， 用 以运输、 通风 。 5 近距离煤层群联合开拓布置时， 总回风 巷应设于最上一可采煤层 内， 便 于通风 6 当煤层埋藏较浅， 露头发育， 冲积层不 厚或不含水时， 可在每个采区建立小风井分区 通 风或两三个采 区联合共用 一个 风井通 风 ， 这 时可不设或只设部分 总回风巷 。 7 为避免下行风 ， 总 回风巷布置在上部煤 层内， 分阶段开采时 ， 应布置 在阶段上部 。 8 回风大巷与运输大巷成双 巷并列布置 时 ， 一般运输大巷沿煤 层底板、 回风大巷沿煤层 顶板 、 并应将回风大巷设于煤层倾 斜方 向的上 侧， 使其略高于运输大巷， 同时尽量避免平面或 立体交叉， 以减少漏风和设置必要的通风构筑 物 ， 若必须交叉时， 则应将回风大巷压运输大巷 交叉 。 9 若可采煤层两层以上时 ， 且层间距大于 1 0 ～1 5 m， 回风大巷可与运输大巷上下重迭布 置以减少大巷煤柱损失， 提高回采率。 5 在不同运输条件下大巷坡度设计 大巷采用无极绳绞车牵引矿车运输时， 一 般允许沿中线有 8 ～1 0 以内的坡度变化， 考虑 到局部排水 ， 大巷应朝向井底轩场下坡 。 6 结论 改革矿井开拓 布置， 是一个系统的、 综合性 很强的工程， 它与井田范围、 储量、 服务年限、 地 质构造、 煤层间距、 开采技术条件、 井筒、 井底车 场布置、 采区设置、 资金等因素有关 ， 所以必须 理论与实际相结合 ， 具体地、 实事求是地分析论 证 ， 既要技 术上 先进、 可行 ， 满足运输、 通 风要 求， 又要充分考虑矿井实际情况， 经济上必须合 理， 把资金因素列为重要方案比较内容 ， 争取用 较少 的投 资得到较大 的效益 ， 真正体现煤炭部 关于改革矿井开拓部署的技术政策 。 责任编辑杨季平 维普资讯