浅谈逢春矿条带式开采的巷道布置设计.pdf

煤矿设计 浅谈逢春矿条带式开采的巷道布置设计 重庆煤矿设计研究院 彭华富 刘祥平 徐今立 摘 要 文章分析了逢春矿条带式开采巷道布置设计的优缺点,并以该矿投产 以来的实际效果说明条带式开采巷道布置方式不仅具有工程量少,还有利于瓦斯抽 放率的提高,是值得推广的一种巷道布置设计。 关键词 条带式开采 保护层 瓦斯抽放巷道布置 1 矿井概况 松藻矿务局逢春矿位于重庆市綦江县境 内,井田走向长8. 5km ,倾斜宽1. 8km ,面积 15. 3km 2。含煤地层为二迭系龙潭组, 含可采 及局部可采煤层5层,自上而下分别为6、7、 8、9、11号。煤层倾角55～75,平均65,煤 层层间距为3～19m ,平均为 6m 。 矿井设计生 产能力30万t a, 采用阶段平峒开拓。 目前开 采第一水平, 670m与 523m水平通过集 中轨道上山和集中溜煤上山联系。6、7号煤 层采用倒台阶采煤法,风镐落煤,工作面长 80m ,采煤年进度420m。8号层采用伪倾斜 柔性金属掩护支架采煤法,工作面长60m ,采 煤年进度480m。 矿井为高瓦斯矿, 8号层具有煤与瓦斯 突出、 煤尘爆炸及煤层自然发火危险。 设计采 用开采保护层结合抽放瓦斯作为大面积防突 措施,选择6号层为上保护层开采。经计算 矿井相对瓦斯涌出量为38. 9m 3 t, 绝对瓦斯 涌出量为26. 49m 3 m in;保护层开采时,每工 作面瓦斯涌出量为7. 8m 3 m in,其中本层占 22. 2 ,下邻近层为77. 8。 2 开采及瓦斯抽放巷道布置 根据 规程 关于 “在突出矿井中开采煤 层群时,必须首先开采保护层 “的规定,重庆 地区开采突出煤层其采掘部署宜按 “三区成 套、 两超前” 的布置原则“三区” 指开拓区、 保 护层掘进与回采区、 被保护层掘进与回采区; “两超前” 指开拓区超前保护层掘进区、 保护 层回采超前被保护层掘进 , 以及逢春矿保护 层开采时,下邻近层卸压瓦斯将大量涌出据 采场过风断面、 风速、 风量三者的计算 , 工作 面瓦斯抽放率必须达45以上,才能保证保 护层工作面正常开采的特点,开采及抽放瓦 斯巷道布置,设计经 “双面采区” 、 “单面采 区” 、 “走向条带” 等方案分析比较后,舍弃开 采急倾斜煤层传统的采区巷道布置方式,采 用条带式开采巷道布置,利用每条带底板岩 巷布置钻场及钻孔抽放瓦斯,其布置形式分 叙如下 2. 1 条带式开采巷道布置 所谓 “条带式” 是指在一个开采水平内, 沿倾斜的一个工作面开采长度划为条带,沿 走向不划分采区,井田一翼走向长即为工作 面走向长,条带式开采巷道布置详见图1。 由图1可看出第一生产水平 670m ～ 830m沿走向划分成两个条带,每条带 垂高80m ,斜长88m ,为提高瓦斯抽放率和满 足开采的需要,每个条带沿走向均设底板岩 石巷,第一水平设 830m总回风巷、 750m 04 煤炭工程师 1996年第6期COAL EN GI N EER No. 6 1996 图1 条带式开采巷道布置图 1主平峒; 2中平峒; 3上平峒; 4北回风平峒; 5南回风平峒; 6注浆斜井; 7集中运输机上山; 8集中轨道上山; 9人行上山; 10水平运输巷; 11、12回风行人上山; 13阶段运输巷; 14总回风巷; 15回风石门; 16轨道上山; 17斜回风巷 阶段岩石巷、 670m水平运输巷。考虑到煤 层自然发火和掘、 抽、 采三者的关系,以及石 门揭突出煤层需独立通风的要求,沿走向每 距315m划一区段,并设一条底板岩石回风 上山,各区段用回风及运输石门与煤层连通, 各煤层分别布置本层运输及回风顺槽。区段 内采准方式为前方石门准备,后方石门回采。 采用层层剥皮,稳定后再掘下层煤巷道,在一 个区段内掘和采不同时进行,煤层间原则上 不进行套采。因此,达设计生产能力时,北翼 6、7、8号层各一个工作面,南翼6、7号层各 一个工作面。 2. 2 瓦斯抽放巷道布置 松藻矿区最初将抽放瓦斯巷布置在煤系 地层中,其主要目的是缩短瓦斯抽放钻孔长 度,由于抽放巷道围岩较软,遇水易膨胀,再 加上采动压力影响,巷道变形,垮塌严重,维 护困难,以致钻孔垮孔或孔口封孔不严,抽放 管道变形漏气等,导致抽放率极低1983年 矿井瓦斯抽放率一般在20左右。为提高 瓦斯抽放率,减少井巷工程量,在对矿区各矿 广泛调查的基础上,经多方案分析比较,瓦斯 抽放巷设在煤系地层底板茅口灰岩中,与水 平岩巷联合布置共用。 施设时,考虑到保护层 上部尚有几层煤线仍有瓦斯泄出和采空区瓦 斯积聚,钻孔抽放不充分等因素,经调研后, 在此一区段试设了几条顶板岩巷抽放瓦斯, 瓦斯抽放钻场及及顶板巷道布置见图2。 图2 瓦斯抽放钻场及顶板岩巷布置图 从图2可看出,沿水平岩巷每间距55m 设一钻场,每个钻场布孔4个,钻孔长45～ 60m全为穿层钻孔,其中两个孔打到 6号 层、 两个孔打至8号层 , 根据预抽、 卸压抽、 采后抽的要求终孔在不同的层位上,每个钻 孔具有一孔多用的功能,可在采前实现预抽, 6号层采后抽卸压瓦斯, 6号层推进一定距离 后对采空区进行抽放。由于每个条带都有抽 14 煤炭工程师 1996年第6期COAL EN GI N EER No. 6 1996 放瓦斯巷,抽放瓦斯钻孔可沿煤层倾斜方向 较均匀布置,钻孔控制煤体面积较大,抽放时 间较长。 顶板抽放巷设在保护层开采后所形成的 裂隙带中,为便于生产确定最佳位置,三条巷 道分别设在距保护层15m , 20m , 25m处。 2. 3 条带式开采巷道布置优缺点 条带式开采巷道布置的主要优点为 1保护层可实现不留煤柱跨越区间上 山连续回采,避免了保护层中的煤柱所产生 的集中应力对突出层的作用,从而减少了激 发突出的动力条件;也提高了资源回收率。 2适应了突出矿井开采布置宜合理集 中,适当分散的要求。采区式布置,一个采区 内区段多、 采掘点多、 抽瓦斯点多,无论是通 风、 运输、 抽放都互相干扰、 互相影响,一旦发 生瓦斯突出爆炸及其它灾害,波及范围大,受 害的面大。另一方面,由于保护层超前开采, 其超前时间和距离,应根据不同的煤层条件、 开采布置及采准方式而有较大区别,从开采 空间和位置上强求集中生产也不可能。 因此, 该种布置方式更能适应突出矿井合理集中, 适当分散的要求; 3有利于简化采掘关系和实现 “三区 成套两超前” 的采掘部署。 采掘作业可安排在 不同的开采区间进行,简化了采掘关系,掘、 抽、 采、 运四者在空间上和时间上相互干扰 小,给加快保护层的准备和超前回采提供了 条件。同时,被保护的煤量可及时布置开采, 使矿井易于实现正常的生产接替; 4有利于瓦斯抽放。各区段都设有区 段岩石集中巷抽放瓦斯,钻场、 钻孔及抽放管 路施工维护方便。 若煤层透气性好,可提前进 行预抽;保护层开采时,可边采边抽大量涌出 的卸压瓦斯;采后还可进行采空区抽放。 5有利于形成采掘独立通风系统,提 高矿井通风抗灾能力。由于开采区间范围不 大,一个区段一般就是一个工作面的斜长,采 掘工作面很容易安排在不同开采区间内进 行,巷道系统简单,交叉风流少,通风设施及 构筑物少,通风系统安全可靠性高。 一旦发生 突出,避灾路线短,便于人员快速撤退。 6可提高矿井采掘生产效率。采区式 布置,保护层内留有煤柱,在被保护层中形成 一部份未保护带,采掘时需采用防治突出的 局部措施,其工序复杂,工作量大,耗费很多 工时,降低了采掘生产效率。 走向条带连续式 开采布置,保护层不留或留很少煤柱,被保护 层保护范围连续,勿须采用局部措施,其采掘 生产效率必然提高。 7保护层工作面连续推进,可对沿走 向的地质构造和瓦斯含量、 瓦斯压力的变化 情况进行探测,有利生产和安全。 8由于减少了大量采区上山及开切 眼,其井巷工程量较采区式布置少23 ,工 程量比较详见表1。 表1 条带式与采区式开采井巷工程量对比表 开采布置方式 走向条带式 m 采区式 m 开拓巷道1082811045 准备巷道58599453 其它524524 合计1721121022 比较0 3816 该种布置方式的缺点是 1由于保护层工作面沿走向接替,因 超前距离的需要,采掘战线拉得较长,从空间 上实现集中生产比较困难。 特别是采用 “三区 成套两超前” 的采掘部署,生产分散。 2因开采方式是以一个条带从首采位 置开始连续推进到分区或井田边界,条带与 条带间的接替时间较长,占用设备及管线较 多。 3若要进一步提高生产能力,可采用 两个条带同时生产,但其生产系统较为复杂。 4由于增设了阶段岩巷,岩巷掘进率 偏高。 3 效果 3. 1 生产效果 24 煤炭工程师 1996年第6期COAL EN GI N EER No. 6 1996 逢春矿1987年建成移交生产,由于开采 布置形成了掘、 抽、 采、 运在时间上和空间上 的相对独立、 互不干扰,主要运输系统又在岩 巷中,井下各生产环节通畅,投产第二年原煤 产量就达设计要求,此后,由于受市场销售制 约,自1990年至今,计划每年限产在20万t 以内,若销售转好,矿井可随时按设计能力出 煤。 3. 2 抽放效果 抽放系统自1987年投入运转,抽放优势 很快显现出来。由于钻场、 钻孔、 管路不受采 动压力影响,施工、 检测、 维护方便,抽放浓度 高一般40～80 ,每个孔抽放时间长达 2～ 3a 以上,以致矿井投产当年瓦斯抽放就 超过设计能力,投产第二年工作面抽放率达 51 ,矿井抽放率达到41. 6 ,自1988年至 今,矿井抽放率一直稳定在40以上,基本 上解决了保护层工作面瓦斯超限问题,保证 了保护层工作面的正常开采,为矿井安全生 产、 稳产高产打下了良好的基础。 3. 3 防突效果 走向条带式开采,提供了较长的预抽时 间一般都在一年以上 , 根据抽放资料统计, 预抽和卸压抽放的瓦斯量分别占40和 60 ,由于预抽效果好,开采保护层时,卸压 瓦斯涌出程度缓和,既有利于保护层的正常 开采,又有效地保证了突出煤层的顺利开采。 基建 750m北一石门揭穿突出煤层时 曾发生突出,抽放系统投入运转后,生产接替 共施工9条石门,由于都在预抽后进行施工, 揭穿突出煤层时均未发生突出。 4 几点看法 1开采具有煤与瓦斯突出危险的近距 离煤层群时,合理的巷道布置应有利于瓦斯 抽放和工程量省。逢春矿采用走向条带式开 采,经生产验证,既有利于采、 掘工作的正常 进行,更有利于瓦斯抽放,效果明显。 2在急倾斜近距离煤层群条件下,采 用走向条带式开采,主要巷边布置在底板岩 石中,保护层开采跨石门连续推进,抽放瓦斯 钻场及钻孔利用阶段岩巷或水平运输大巷布 置,这种布置形式给瓦斯抽放带来很多有利 之处,是一种较理想的抽放方式,宜于推广。 3在煤层群条件下,首采层开采时,由 于采动卸压,顶底板方向均会不同程度地泄 出瓦斯,采用多种方式相结合的抽放方法,是 提高瓦斯抽放率的有效途径。 4以往,我国有相当一部份矿井,抽放 瓦斯工程是在矿井建成后作为安全补套项目 补作的,严重影响矿井抽放率的提高,而逢春 矿抽放瓦斯工程与矿井同时设计、 同时施工、 同时移交生产,避免了补套设计所遇到的种 种不便。 上接第34页 5 结束语 EXCEL程序一旦编制出来,只需输入 数据,阻力和风阻会自动由计算机求出,并且 报表的打印与设备无关。动态嵌入阻力分布 的柱状图、 折线图等多种图形,很直观地反映 各段巷道阻力的大小,起到图文并茂的效果。 风网解算需要的数据文件也可以由工作表自 动转换形成。 参 考 文 献 1 赵以惠矿井通风与空气调节 1 北京中国矿业 大学出版社, 1990 2 何立起VB3X for w indow s.北京人民邮 电出版社, 1995 34 煤炭工程师 1996年第6期COAL EN GI N EER No. 6 1996 ENGL ISH ABSTRACTS Devolopment and Trials of TypeM TT-92 Detector for Gas and CoalOutbrustThe paper describes the basic princi2 ple of electromagnetic radiation, key technical data of the u2 nit, block diagram of electric principle and trial results ob2 tained in Baijiao CoalM ine. 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