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1、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 张效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
2、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):表1主要运输大巷及兑回风道在井巷工程投资中所占比例表项 目 名 称井田开拓方式井巷工程投资(万元)主要巷道(万元)比例(% )河曲大山煤矿扩建初设平峒一斜井243903710保德桥头煤矿扩建初设斜井7683204117宁武东汾煤矿扩建初设斜井438761714沁源黄土坡煤矿扩建初设斜井2881043611高平赵庄煤矿扩建初设斜井9904054019宁武陈家半沟煤矿扩建初设斜井6941922717柳林贾家沟煤矿扩建初设斜井一立井256933613宁武长城联营煤矿扩建初设斜井421922119区石湖联营煤矿扩建初设斜井228903915宁
3、武东道沟联营煤矿扩建初设斜井246682716合 计457215303315计参数。 (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YLH - 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。主要参数文献1 何万龙,康建荣,山区地表移动与变形规律研究,煤炭学报1992. No. 4(114)2 余学义,预计地表与覆岩移动变形的数学模型,西安矿业学院学报, 1993. No. 3(195196).3 余学义,特厚
4、黄土覆盖层采动裂缝控制方法,西安矿业学院学报. 1996. No. 4(7- 11)4 张玉卓,岩压与地表移动计算原理及程度,煤炭工业出版社, 1993.5 余学义,地表剩余沉陷的预计方法 西安矿业学院学报,1996. No. 1(1- 4)(责任编辑 杨季平)01煤矿设计1997年第5期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
5、 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25m ,煤层总间距小于50m ,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
6、上一煤层中,煤层顶板稳定时应沿煤层顶板顺走向掘进。详见图11图 1拟将联合布置的煤层,应具备以下条件、 方 可联合。(1)煤层层间距一般小于25m;(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
7、 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5120m、3#煤116m ,层间距33m ,设计能力30万t?a,井田地质储量4198 万t,可采储量2669万t,服务年限70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3105万t,可采储量1923万t,可服务51年,第一水平 可服务24年,完全能满足设计规范第一
8、水平15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200万元,因其岩巷多500m ,半煤岩巷 多650m、 每个采区有200m斜巷及33m煤仓与 大巷相联,无形中增加岩巷工程量,且主斜井加 长90m。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91年始建, 95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30万t?a,含有石炭、
9、二迭 系可采煤层4层, 8#、9#、10#、11#划分为上组 煤, 8#煤平均厚8168m ,下距9#煤20m; 9#煤 厚1108m ,下距10#煤2m; 10#煤厚2116m ,下111997年第5期煤矿设计 距11#煤2m; 11#煤厚1141m。 这四层煤属近距 离煤层,技术上优先考虑联合布置,我们将四层 煤联合布置拟为一个方案,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230万元,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2613万t,可服务62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
10、#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 业无自筹能力,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25m),石门联络较长(一般超过300m);(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
11、)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; (10)产量、 风量均大、 单运输巷不能满足,需要疏解的;(11)煤质牌号不同、 售价不同,用途不同,要求分采分运; (12)各煤层底板,均有稳定坚硬岩层。3 在煤层底板岩层中布置311 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,应将巷道布置在底板滑 动线之外,且要留出适当的安全岩柱。其宽度b 可取81
12、2m。底板滑动角 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4560 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。图 2又如静乐邢家沟煤矿,开采急倾斜煤层,倾 角60, 5#煤厚15m ,为主采层。6#煤厚310m , 间距12m , 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
13、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。312 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:服务年限长,维护费用少;减少煤柱损 失、 提高煤炭回收率;可长距离直线掘进、 易于掌握工程质量;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。21煤矿设计1997年第5期图 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
14、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。
15、 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814m ,稳定可采,其下6#煤 层2181m ,局部可采,层间距18m , 5#煤有自然 发火现象,发火期为36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01274m ,局部可采,且顶板有一层 厚315m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 12m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,又采用光爆锚喷技术,
16、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160元?m。而且 施工进度月平均加快20m。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。图 4图 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;(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:
