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1、高产高效矿井开采技术,矿井巷道布置-2,5.3 单翼、整层连续跨上(下)山巷道布置系统,20世纪70年代以前，我国国有重点煤矿中，除近水平煤层外主要采用采区式准备，其中绝大部分是双翼采区准备，将上（下）山布置在采区中部为采区两翼服务，相对减少上（下）山及车场的掘进工作量。随着采矿技术的发展，高产高效矿井采区式准备系统朝着扩大采区尺寸及生产能力，推广跨上山连续开采和采区内整层、单翼化布置方向发展。兖州矿区厚煤层矿井采区式准备系统巷道布置改革针对兖州的实际和需要创出了具有特色的巷道布置系统。形成具有系统性、科学性、综合性的实用技术和理论研究成果。,5.3.1 煤、岩巷垂直布置 1) 矿井原有巷道布
2、置系统,（1） 双翼采区岩石上(下)山和岩石集中巷布置模式二十世纪80年代初，以南屯煤矿沿用的岩石上(下)山和岩石集中巷布置模式为原型，通过扩大采区尺寸，工作面等长切割和改用无煤柱开采等手段，对采区进行合理化、规范化改革。改革后的巷道系统适应初期综采开采的需要，回采巷道维护良好，安全生产设备完备、可靠，很快移植到新建井的设计。,改革后的巷道系统具有以下特点(图5-8)： 一个采区只有一对采区轨道运输上山和胶带输送机上山，且一般位于采区中部。 采煤工作面的运输平巷与胶带输送机岩石集中巷重叠平行布置，两者之间除用坡度270联络斜巷联通外，还要用溜煤眼联通，形成煤炭运输系统。 采煤工作面顺槽无煤柱沿
3、空掘巷、煤顺槽定向施工。 工作面平巷、岩石集中巷、采区上下山之间分别用坡度270的联络巷联通。,传统的岩石大巷开拓，分两翼上（下）山布置 1-胶带运输机石门；2-北石门；3-采区轨道上山；4-采区回风上山；5-反上山；6-煤仓；7-联络斜巷；8-西翼总回风巷；9-分层回风顺槽；10-岩石集中运输巷；11-分层运输顺槽；12-轨道顺槽；13-溜煤眼。,图5-8 改革后的巷道系统,（2） 巷道布置系统的优点, 采区集中化生产。巷道布置系统得到进一步改进，形成了一矿二面和一矿一面的高度集中化生产的格局。出现增产、减面、减人的良性的循环。 采区尺寸扩大。随着采掘设备的改进、采掘工艺的完善，高产高效工作
4、面快速开采，巷道支护技术的进步使巷道的支护与维护变得容易和可靠；加之安全技术的进步，安全可靠性大大提高。采区尺寸加大是采矿技术进步发展的必然趋势。 采区生产能力提高。采区生产能力基本上是采区内回采工作面生产能力的总和。采区内同时生产的回采工作面数目的多少，直接影响到采区巷道布置方式。,（3） 巷道布置系统存在的问题,通过扩大采区尺寸，工作面等长切割和改用无煤柱开采等手段，对采区巷道系统进行合理化、规范化改革后，采区岩石集中巷布置方式的主要缺陷是: 岩巷掘进率太高，采准巷道的岩巷掘进率一般在25m/万t左右。 采区上山至工作面平巷需经过两个坡度270的联络巷，系统复杂、占用设备多，效率低。 下部
5、的岩石集中巷要受上部3个分层上下相邻采煤工作面的6次采动影响，岩石集中巷维护条件差。, 由于上下两个相邻的采煤工作面共用一条胶带输送机岩石集中巷，后一个工作面煤层平巷靠近采空区一侧，煤层运输平巷要铺设胶带输送机，巷道断面大，难以维护。 上下两个相邻工作面，只有一个采煤工作面正坡向下运输，另一个采煤工作面则需反坡向上运输，运输效率低。通过生产实践暴露出来的上述问题，严重制约着综合机械化生产的发展。随着综采技术的飞速发展，岩巷掘进与采面推进速度之间的差距进一步拉大，采准接续上升为主要矛盾；分层开采导致岩集巷多次经受采动影响，巷道维修工作量大。因此，提出新的采区巷道布置方式，减少岩巷成为下一阶段改革
6、的主攻方向。,2）煤、岩巷垂直布置,传统的岩石上下山、区段岩集巷和煤岩巷平行布置的模式，掘进率并没有明显降低。1980年改用综采设备后，综采面年推进度提高到10OOm左右，而岩巷掘进速度始终在600700m/a徘徊。岩巷掘进速度没有突破性进展。随着综采单产不断飞速提高，与岩巷施工速度徘徊不前的矛盾日益突出。采掘工作面单进速度的不平衡，直接影响采掘工作面接替和均衡生产。因此，减少岩巷，尤其是取消采区内区段岩集巷的问题尤为突出。但是，取消采区内区段岩集巷，煤、岩巷垂直布置必需具备以下条件：,消除和处理易燃厚煤层自然发火的隐患是采区巷道布置改革的关键,在厚煤层分层开采过程中，无煤柱开采的广泛应用和推
7、广，采空区内不留煤柱，为消除采空区内煤炭自然发火的隐患创造了十分有利的条件。其次，对矿井通风系统进行了优化，扩大了通风断面，增加了进、回风道，降低负压，有效地减少了采空区漏风。同时采取了综合防灭火技术:如均压通风，注浆技术，堵漏风技术、阻化技术、注氮技术等。在防治煤层自然发火的新设备、新材料、新技术不断出现的情况下，采空区煤炭自然发火隐患基本得到控制，为采区巷道布置改革提供了保证。,(2)跨巷开采成功为采区巷道布置改革提供了新思路,兖州矿区各厚煤层矿井的大巷及采区上山多布置在3层煤底板岩层内，初期建设的矿井对此类巷道均留设一定宽度的护巷煤柱。上山煤柱的存在，限制了综采面的连续推进长度，而且通过
8、煤柱传递的支承压力长期作用于上山，不利于巷道维护。推行跨上山开采圆满地解决了上述矛盾，而且以最简单的方式回收了可能丢失的上山护巷煤柱，资源回收率得以大幅度提高。跨巷开采先由上山开始，随后扩大至大巷煤柱的回收。,优化联络斜巷布置保证采区巷道系统的完整性,联络斜巷是由采区的岩石巷道通往综采工作面煤顺槽的主要通道，它担负着综采工作面的通风、辅助运输、供电、排水、注浆等主要任务，是构成采区巷道的主要环节。根据多年来的生产实践，从几种联络斜巷布置形式中组合优化成Y型联络斜巷，这种布置形式能适应多变的地质条件，能由两条上下山同时联结一条煤顺槽。Y型联络斜巷的多功能性保证了改革后的巷道布置系统的完整性。,巷
9、道布置改革主要内容 (1) 中间岩石上下山、区段岩集巷改为分组岩石上下山,煤岩巷垂直布置方式是通过生产实践，不断总结融合各项新技术为一体，大胆改革后的一种能适应综采生产发展和能适应厚煤层无煤柱开采的巷道布置形式。这种布置形式如图5-9所示。,图5-9 煤岩巷垂直布置, 在走向布置的采区内，分组岩石上下山的方向与煤顺槽垂直，沿煤层倾斜方向布置在距3层煤102Om的底板岩层内，分组岩石上下山间距根据采区走向长度和在煤顺槽内所选设的胶带输送机长度确定。这种中间上下山根据各采区的地质条件布置一组或多组。第一组中间上下山距采区边界切眼600m左右(根据煤层平巷所铺设的胶带输送机的长度而定)，第二组中间上
10、下山(或边界上下山)距第一组中间上下山550m左右。, 取消与煤层平巷平行重叠布置的采区轨道岩石集中巷和胶带输送机岩石集中巷。 在采区的上部布置采区的岩石轨道运输巷，与各组中间上下山相联通；在采区下部边界布置岩石疏水巷；距切眼6080m内侧布置边界疏水岩石巷道并联通采区上部的岩石轨道运输巷和采区下部的岩石疏水巷，构成一个大回路和几个分组小回路，以使煤流、通风和疏水等形成系统。解决采区内各岩石巷道的独头通风问题。 每组中间上下山中有一条是轨道运输上下山，另一条是胶带输送机上下山，在胶带输送机上下山与煤层运输平巷相交的位置，用溜煤眼联通，以形成综采工作面煤的连续运输系统。, 采区各轨道运输上下山用
11、Y型联络斜巷与综采工作面运输巷连通，形成综采工作面的辅助运输系统和进回分风系统，见图5-10。 采区的最后一组上下山(也称采区边界上下山)，除留足煤柱外，在停采线以外布置综采工作面的设备撤出联络巷，其长度应以能够容纳移动变电站为准，并尽量考虑能为上下两个工作面服务。,图5-10 Y型联络斜巷与综采工作面运输巷连通,鲍店矿五采区采取分组上下山巷道布置方式，工作面连续跨上山回采，区段间不留煤柱，不设岩石集中巷(图5-11)。采区走向长2500m，倾斜宽1600m。采区轨道大巷、皮带大巷沿煤层走向，布置在采区下部。四组上山沿煤层倾向布置，每组上山间隔600m，四组上山上与采区总回风巷相连，下与采区轨
12、道大巷皮带大巷相连。与煤顺槽、岩集巷平行布置方式比较，减少岩石工程量，缩短采区准备时间，保证了矿井正常生产。,图5-11 鲍店矿五采区分组上山布置平面图 1-北翼胶带机大巷；2-北翼轨道大巷；3-采区煤仓；4-采区胶带机上山；5-采区轨道上山；6-溜煤眼；7-Y型联络斜巷；8-煤顺槽；9-五采区总回风巷；采区分组上山编号,(2) 在3层煤分叉部分，开掘煤集巷有条件取代原有岩集巷,兖州矿区的3层煤在南屯矿井田内分叉成两层。两层煤的平均层间距为6.89m，其岩性为粉砂岩和细砂岩，利用其岩性好和层间距较大的特点，把岩石集中巷改为煤层集中巷设在3层煤里。采用倾斜长壁采煤方法，在三采区的北、中、南部分别
13、设三组岩石巷道布置在距三层煤底板1015m的岩层内。北部布置一组岩石上山，设一条皮带上山和一条轨道上山以解决三采区北翼的掘进运输问题。在这些岩石巷道里分别掘溜煤眼和联络斜巷与3层煤煤层集中巷和3上分层顺槽相联通。各煤层顺槽与3层煤煤层集中巷平行布置(图5-12)。,图5-12 南屯煤矿煤层集 中巷布置方式示意图1-265m轨道巷；2-南部 胶带巷；3-295m回风巷；4-295m轨道巷；5-295m胶带机巷；6-岩石上山；7-北部胶带机上山；8-北部轨道上山；9-联络斜巷；10-溜煤眼；11-3层煤集中 巷；12-3上层煤顺槽 13-3上层煤开切眼；14-3层煤开切眼,巷道布置方式的主要特点：
14、 利用两层煤的层间距大于10m的特点，改岩集巷为煤集巷，达到少开掘岩巷的目的。 利用倾斜长而走向短的特点，采用倾斜长壁采煤法仰斜开采，便于采空区和顺槽的自然疏水。 煤集巷受3上煤层两个分层四次开采的动压影响，巷道维护量较大，维修费用较高。 这种布置方式的万吨掘进率在60m左右，岩巷占采区巷道总工程量的20%左右。,煤、岩巷垂直布置的优越性,通过多年的生产实践，改革后的采区巷道布置形式，除克服了传统的采区巷道布置形式的种种弊端外，还显现出以下优越性: (1) 煤岩垂直布置比煤岩平行布置，采区掘进率降低152Om/万t，其中岩巷掘进率降低1114m/万t。 (2) 由于在采区内回采顺序由跳采改为阶
15、梯式接替，接替综采工作面铺设胶带输送机的运输顺槽在实体煤一侧掘进，便于大断面煤顺槽的维护。,(3) 取消与煤顺槽平行重叠的岩集巷，用150型胶带输送机铺设于煤顺槽中取代DX型钢绳芯胶带输送机解决综采工作面的运输问题，大幅度减少采区运输设备的投资。 (4) 采区各轨道运输上下山用Y型联络斜巷与综采工作面的煤层平巷联通，形成综采工作面的辅助运输系统和进回分风系统，便于采区通风调节和采区的防灭火工作。 (5) 采区巷道布置工程量的减少，大大减少了采区巷道维护费用。 (6) 跨巷开采和分组岩石上下山无岩集巷的布置方式的成功，打破了传统采区的概念，如地质条件允许，可使采区进行无边界连续开采，为实现高度集
16、中化生产创造了条件。,5.3.2 整层开采巷道布置系统 1) 整层开采简化巷道布置,鉴于采用分层综采技术的工作面单产水平难以大幅度提高。为此，兖州矿区推广应用综放开采技术，形成具有中国特色的集中化生产采区巷道布置系统，对合理集中生产起到了保证作用。采区巷道布置系统首先要求巷道系统简洁，确保煤流通畅，辅助、安全系统完善可靠。同时对工作面参数的变化与调整具备适应性，为工作面今后的发展留有充分余地。还要有利于采掘工作面在时间、空间上的安排，确保巷道维护并消除灾变隐患，实现采面有序接续。最终实现“煤巷为主、少做岩巷“的布置方式。,整层开采具备的条件 (1) 综放开采技术,分层开采的综合机械化采煤工艺虽较高档普采有较大优点，但经多年实践也暴露出一些缺点，如工作面安撤次数多，煤巷掘进率高，准备工作量大，生产接续紧张；采空区封闭频繁、通风管理困难、自然发火隐患大；采区巷道重复受压，增大了维护工作量；底分层煤厚变化大，割底多影响煤质、损坏设备等。由于存在上述技术问题，从1985年到l992年间工作面月单产一直徘徊在5.5万t至7.0万t之间。传统的分层开采综合机械化采煤工艺已不能适应兖州矿区实现合理集中生产，建设“双高”矿井的需要。,
