采煤概论授课10准备方式.ppt

河南理工大学采煤概论精品课程,第四篇准备方式与采煤方法第10章准备方式,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,2,主要内容,第10章准备方式第一节上（下）山采区式准备方式第二节盘区式与条带式准备方式第三节准备方式中的几个主要问题复习思考题,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,3,第一节上（下）山采区式准备方式,上（下）山采区式准备方式是在阶段开拓巷道已圈定的采区范围内开掘准备巷道。根据采区内准备巷道特点、服务范围、开采煤层数目的不同，通常把采区分为上山采区与下山采区，单翼采区与双翼采区，单层布置采区与联合布置采区等不同类型。在运输大巷的上侧布置采区巷道，采区内采出的煤下运至运输大巷的采区，称为上山采区。在运输大巷的下侧布置采区巷道，采区内采出的煤上运至运输大巷的采区，称为下山采区。一般多采用上山采区。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,4,第一节上（下）山采区式准备方式,一、单层布置上山的采区准备方式,1．巷道掘进顺序2．生产系统（实例1、实例2）图101单层布置上山采区准备方式1--运输大巷；2回风大巷；3--下部车场；4轨道上山；5--运输上山；6上部车场；7、7′--中部车场；8、8′、10区段回风平巷；9、9′--区段运输平巷；11联络眼；12采取煤仓；13--采区变电所14绞车房；15行人联络眼,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,5,第一节上（下）山采区式准备方式,二、联合布置上山采区准备方式（一）共用采区上山的一种联合准备方式两个薄及中厚煤层m1和m2共用采区上山的一种联合准备方式如图102所示。1．巷道掘进顺序2．生产系统,图102共用采区上山的采区巷道联合布置1阶段运输大巷；2阶段回风大巷；3共用运输上山；4共用轨道上山；5--m1层区段运输平巷；6--区段溜煤眼；7--m1层区段轨道平巷；8区段石门；9--m2层区段运输平巷；10--m2层区段轨道平巷；11采区煤仓；12大巷车场,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,6,第一节上（下）山采区式准备方式,（二）共用采区上山和共用区段平巷的联合布置1．巷道掘进顺序2．生产系统,图103共用采区上山和区段平巷的采区巷道联合布置1阶段运输大巷；2阶段回风大巷；3共用运输上山；4共用轨道上山；5共用区段平巷；6、7--共用区段运输平巷；8运输石门；9--溜煤眼；10、11区段轨道平巷；12轨道石门；13区段溜煤眼；14区段石门；15采区煤仓,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,7,第二节盘区式与条带式准备方式,我国通常把5～8以下的煤层叫做近水平煤层。由于近水平煤层倾角小，因而在准备方式上与缓倾斜和倾斜煤层相比，有相似之处，又有一些不同的特点。盘区式准备方式，按盘区与运输大巷相对位置的不同，有上山盘区与下山盘区之分；条带式的准备方式，按条带开采煤层的数目分，有单层布置条带与联合布置条带。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,8,第二节盘区式与条带式准备方式,一、上（下）山盘区准备方式图104是上山盘区联合布置的准备方式，平面图中只画出上层煤的巷道布置，盘区内开采两个薄及中厚煤层m1和m2，其间距为10m～15m，地质构造简单，煤层平均倾角为5～8。盘区双翼开采，走向长度为1200m，斜长为1000m，盘区内划分若干区段。运输大巷开在m2煤层底板岩石中，总回风巷、运煤上山布置在m2煤层，轨道上山布置m1煤层中；区段平巷为双巷布置，盘区上山与区段平巷以溜煤眼和材料斜巷联系，大巷与轨道上山以盘区材料上山联系。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,9,图104上山盘区联合布置准备方式1--岩石运输大巷；2总回风巷；3--盘区材料上山；4--盘区轨道上山；5盘区运煤上山；6--下部车场；7--进风斜巷；8--回风斜巷；9--煤仓；10--m1层区段进风平巷层；11--区段运输平巷12--m2层区段进风平巷层；13--m2层区段运输平巷；14--区段材料斜巷；15--区段溜煤眼；16甩车场；17--无极绳绞车房；18无极绳尾轮；19盘区材料斜巷绞车房；20--绞车房回风巷；21下层煤回风眼,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,10,第二节盘区式与条带式准备方式,二、条带式准备方式,图105条带式准备方式1运输大巷；2--回风大巷；3材料大巷；4煤仓；5行人进风斜巷；6工作面运输巷；7--工作面回风巷,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,11,第二节盘区式与条带式准备方式,图105所示为条带式准备方式。条带式内开采三层薄及中厚近距煤层，运输大巷1布置在煤层群底板岩石中，回风大巷2布置在最下煤层中。采煤巷道采用分层布置和对拉工作面布置。采煤工作面的煤经工作面运输巷6运入煤仓4，在运输大巷1装车外运；材料从运输大巷1经材料斜巷3、工作面回风巷7进入采煤工作面；新鲜空气从运输大巷1经进风行人斜巷5、工作面运输巷6进入采煤工作面，清洗采煤工作面的污浊空气经工作面回风巷7、材料斜巷3进入回风大巷2排出。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,12,第二节盘区式与条带式准备方式,条带准备方式中工作面按推进方向，分为仰斜开采和俯斜开采两种。一般来说，采煤工作面向大巷方向推进，对于工作面通风和巷道维护比较有利。因此，在开采近水平薄及中厚煤层时，煤层顶板及其它地质条件没有特殊要求时，往往采用大巷上方的煤层俯斜开采，大巷下方的煤层采用仰斜开采的方式。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,13,第二节盘区式与条带式准备方式,条带式准备方式的采煤工作面可以按单工作面布置，也可以成对的按对拉工作面布置。由于工作面沿煤层走向呈水平状布置，工作面输送机效能不受煤炭运输方向的影响，同时工作面风流也不存在上行和下行的问题，通风状况良好。所以条带式准备方式巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，建井工期短，投产快；运输系统简单，占用设备少，运输费用低；采煤工作面长度在整个采煤期间保持不变，为采用综采设备创造了良好的条件；煤炭损失少，回收率高；通风系统简单，通风设备少；对某些地质条件的适应性强。但是，倾斜巷道掘进工程量大，效率低；倾斜巷道长，辅助运输比较困难；当煤层沿倾斜起伏较大时，巷道积水不易解决；而且大巷装车站多。条带式准备方式适用于下列条件倾角为12以下的薄及中厚煤层，走向断层不发育，沼气涌出量和涌水量不大的煤层。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,14,第三节准备方式中的几个主要问题,一、回采巷道布置（一）单煤层区段平巷每一个采煤工作面必须具有两条平巷，工作面下段布置运输平巷，上段布置轨道平巷（回风平巷）。当煤层倾角较大时，轨道平巷多沿煤层顶板挂腰线掘进。运输平巷尽量分段取直，以折线布置。除第一区段煤层回风平巷必然单巷布置外，其他各区段煤层平巷，可单巷布置，也可双巷布置。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,15,第三节准备方式中的几个主要问题,从生产实践中，双巷布置比单巷布置方便，故多为双巷布置。但当煤层埋藏平稳，顶底板条件较好，特别是薄煤层采用巷旁支护维护巷道不成问题时，可考虑采用单巷布置。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,16,第三节准备方式中的几个主要问题,（二）分层平巷布置厚煤层分层开采时，各分层平巷相距很近，相互有联系。从各分层平巷的相互关系来说，基本上有以下几种基本类型倾斜式、水平式、重叠式和混合式。1．倾斜式布置内错式与外错式这种方式的各分层平巷是按2535角成倾斜式布置，一般适合于倾斜角小于1520的煤层。内错式布置就是下分层巷道位于上分层巷道的内侧，位于上分层采空区下面。外错式布置下分层巷道位于上分层巷道的外侧，位于分层煤柱下面。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,17,第三节准备方式中的几个主要问题,图106分层平巷倾斜式布置a内错式布置；b外错式布置1-上区段工作面的运输平巷；2下区段工作面的回风平巷,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,18,第三节准备方式中的几个主要问题,2．水平式布置当煤层倾角大于20时，通常采用水平式布置，如图47所示。3．重叠式（垂直式）布置各分层平巷沿铅垂线呈重叠式布置，如图48所示。,图107分层平巷水平式布置图108分层平巷重叠式布置1上区段工作面的运输平巷；1上区段工作面的运输平巷；2下区段工作面的回风平巷；2下区段工作面的回风平巷,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,19,第三节准备方式中的几个主要问题,二、上（下）山的数目、位置和布置方式上（下）山是准备方式中重要的运输、通风巷道，而且服务时间较长。（一）上山条数的确定在一般情况下，采区布置两条上（下）山（一条运输上山、一条轨道上山），就能满足采取运输、通风和行人的需要。随着生产的发展，常常需要增加上山数目，例如1．生产能力很大的特厚煤层采区和联合布置采区。2．产量较大，沼气涌出量也很大的采区，特别是下山采区。3．产量较大，经常出现上下区段同时生产，需要简化通风系统的采区。4．运输上山和轨道上山均布置在底板岩石中，需要探清煤层情况，或为提前掘进其他采区巷道的采区。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,20,第三节准备方式中的几个主要问题,（二）上山布置的方式1．两条煤层上山2．一岩一煤上山3．两条岩石上山4．两岩一煤上山5．三条岩石上山,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,21,第三节准备方式中的几个主要问题,图109采区上山的位置1--轨道上山；2运输上山；3通风、行人上山,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,22,第三节准备方式中的几个主要问题,三、采区生产能力采区生产能力是采区内采煤工作面和掘进工作面产量之和，依单位时间内所生产的煤量计算，一般以采区日产量（t/日）或年产量（万t/年）表示。近年来，由于采煤机械化水平不断提高，机采工作面平均月产可达两万吨，最高可达10万t。大型联合布置的采区，一般年产为4560万t，有的高达百万吨以上。高产、稳产工作面为采区集中生产创造了有利条件，集中生产联合布置的采区，又促进了高产稳产工作面的发展。采区集中、机械化生产在技术经济上具有很大的优越性。加大采区生产能力，实现采区集中，机械化生产，是煤炭工业发展的方向，但是在确定采区生产能力时，要根据具体条件，作具体分析。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,23,第三节准备方式中的几个主要问题,四、采区走向长度合理的采区走向长度，对于提高矿井及采区生产技术经济指标，保证采区高产稳产具有密切联系。随着采区生产能力的增加，采区走向长度需相应增加，否则采区服务年限过短。机械化开采及工作面推进速度加快，同时将给工作面机械设备的搬迁带来困难，因此，必须加大采区走向长度，充分发挥机械效能，减少工作面搬迁次数，减少辅助工时，提高劳动生产率。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,24,第三节准备方式中的几个主要问题,一般情况下，双面采区的走向长度为800m1000m，对于综采工作面，有条件的应尽量跨越上山（下山或石门）回采，其采区走向长度一般为1000m1500m，当不能跨越上山（下山或石门）回采时，其采区走向长度一般为1500m3000m，对于底板松软、巷道维护困难、地质构造复杂或自然发火期短的煤层，以及装备水平低的小矿，采区走向长度可适当缩短。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,25,第三节准备方式中的几个主要问题,五、工作面长度工作面长度合理与否，要看它能否促进工作面高产、稳产。一般说，加大工作面长度可获得较高的产量，能提高劳动生产率，降低吨煤成本。同时，较长的工作面，可以减少区段数目，因而减少区段平巷掘进工作量和护巷煤柱损失。但是，工作面过长，将降低工作面推进速度，降低循环率，不利与高产、稳产及降低成本。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,26,第三节准备方式中的几个主要问题,表101工作面最短长度参考,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,27,第三节准备方式中的几个主要问题,六、采区车场、煤仓和装车站采区车场是采区上（下）山与区段平巷或阶段运输大巷连接处一组巷道和硐室的总称，是采区巷道的组成部分。根据所处的位置，可分为上部、中部和下部车场。1.上部车场上部车场是采区上山和区段回风巷之间的联络巷道。并担负运输、通风和行人的任务。其基本形式有两种甩车场和平车场。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,28,第三节准备方式中的几个主要问题,图1010双面甩车场1绞车房；2轨道上山；3阶段回风大巷；4区段回风平巷；5甩车道,图1011平车场1运输上山；2轨道上山；3绞车房；4联络石门5绞车房回风巷；6平车场；7总回风道；8岔巷,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,29,第三节准备方式中的几个主要问题,2、中部车场在煤层中布置上山时，多采用单向斜甩绕道式车场。,图1012单向斜甩绕道式车场1运输上山；2轨道上山；3区段轨道平巷；4甩车道；5绕道,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,30,图1013大巷装车站采区下部车场a顶板绕道；b底板绕道1运输上山；2轨道上山；3采区煤仓；4大巷；5人行道；6材料车道；7绕道,3、下部车场是采区和阶段运输大巷连接的枢纽，最常用的是绕道式车场。,第三节准备方式中的几个主要问题,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,31,第三节准备方式中的几个主要问题,七、采区采出率采区内留设的煤柱，有一部分可以回收，有的煤柱往往不能完全回收，致使煤炭资源损失。因此，采区实际采出的煤量低于实际埋藏量。采区内采出的煤量与采区内工业储量的百分比称为采区采出率，其计算公式为采区工业储量一开采损失采区采出率100采区工业储量采区开采损失主要指采区内各种煤柱损失及工作面回采中的落煤损失。为了提高采区采出率，在采区巷道布置上应积极采取措施，少留煤柱或不留煤柱，并尽量减少落煤损失。厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.8，薄煤层不低于0.85；工作面采出率厚煤层分层工作面不低于0.93，中厚煤层不低于0．95，薄煤层不低于0．97。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,32,第三节准备方式中的几个主要问题,八、采区煤柱尺寸确定保护煤柱合理尺寸，取决于煤层所承受的压力大小和煤柱本身的强度。通常煤层埋藏深、厚度大、围岩软时煤柱承受的压力就大。煤柱强度取决于煤层的力学性质，煤柱尺寸，同时也与巷道支护情况及巷道维护时间有关。到目前为止，虽然有许多计算煤柱尺寸的方法，但都不能全面和准确地反映所有因素对煤柱尺寸的影响。因此采区煤柱尺寸的确定必须通过具体矿井进行实际观测和总结大量现场实测资料解决。以下各种煤柱尺寸可供参考。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,33,第三节准备方式中的几个主要问题,（1）采区上山（下山）煤柱沿走向一侧宽度薄及中厚煤层20m厚煤层30～40m（2）区段一侧煤柱宽度薄及中厚煤层8～15m厚煤层15～20m,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,34,第三节准备方式中的几个主要问题,3）主要运输大巷，总回风巷沿煤层布置，上下每一侧煤柱宽度近水平煤层不小于40m缓斜煤层25～40m倾斜煤层15～25m急斜煤层10～15m4）相邻采区之间隔离煤柱宽度一般为10m.5断层煤柱尺寸应根据断层落差，含水性等具体情况而定。落差大含水量丰富的断层一侧留设30～50m煤柱；落差小的一侧可留10～15ｍ煤柱；再小可以不留煤柱。,2020/7/9,河南理工大学采煤概论,35,复习思考题,1．什么叫双翼采区什么叫单翼采区2．上山采区式准备方式的优点、缺点和适用条件是什么3．条带准备方式的优点、缺点和适用条件是什么4．分层平巷布置有哪几种类型各有什么优缺点5．采区上山条数如何确定6．如何确定合理的采区走向长度7．什么是采区生产能力如何合理地确定8．什么是采区车场有几种类型9．采区上山的布置方式有哪几种10．联合布置上山采区准备方式具有什么特点其优缺点和适用条件是什么,