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1、第一节 准备方式的概念及分类为了采煤,必须在已有开拓巷道的基础上,再开掘一系列准备巷道与回采巷道,构成完整的采准系统,以便人员通行、煤炭运输、材料设备运送、通风、排水和动力供应等正常进行。准备巷道包括采 (盘)区上(下)山,区段石门或斜巷、采(盘)区车场,煤层群开采时的区段集中平巷等。在一定的地质开采技术条件下,怎样去布置准备巷道以及在什么范围内布置,可以有多种方式。准备巷道的布置方式称准备方式。合理的准备方式,一般要在技术可行的多种准备方式中进行技术经济分析比较后,才能确定。准备方式是否适当直接关系着工作面和矿井的生产效果。正确合理的准备方式应遵循以下几项原则： 有利于矿井合理集中生产,使采
2、准巷道系统有合理的生产能力和增产潜力； 保证具备完善的生产系统,有利于充分发挥机电设备的效能,并为采用新技术、发展综合机械化和自动化创造条件 力求在技术和经济上合理,尽量简化巷道系统,减少巷道掘进和维护工程量,减少没备占用台数和生产费用,便于采掘正常衔接； 煤炭损失少,有利于提高采出率； 安全生产条件好,符合煤矿安全规程的有关规定。 准备方式种类很多,可根据不同特点进行分类。一、按煤层赋存条件采区式、盘区式与带区式准备除近水平煤层以外,井田一般按定标高划分成若干个阶段。阶段内可有采区式、分段式及带区式三种准备方式。分段式准备用于走向尺寸很小的井田,目前,我国大多采用采区式准备,即在阶段内沿走向
3、划分成若干生产系统相互独立的采区；倾角在 12以下的煤层也可不划分采区,采用在大巷两侧直接布置工作面的带区式准备。带区式准备时,可以是相邻两个分带组成个采准系统,同采或不同采,合用个带区煤仓；也可由多个分带(如46个)组成一个采准系统,开掘为多分带服务的准备巷道,如带区运煤平巷及煤仓、带区运料斜巷等。在近水平煤层中,由于煤层没有明显的走向,井田内标高差别小,很难沿一定走向、一定标高划分成阶段,因而将井田直接划分为盘区 (或分带)。由于倾角很小,盘区内的准备也有其一定特点,可有上(下)山盘区与石门盘区等不同准备方式。上山盘区准备方式与上山采区准备方式基本相同。由于倾角较小,上山与区段巷道般用倾斜
4、或垂直巷道联系。石门盘区准备方式的主要特点是倾角很小时,可以将盘区运输上山改为盘区运输石门,机车直接进入盘区石门进行装车,取消了上山胶带运煤的运输环节,简化了生产系统。近水平煤层井田直接划分为带区时,其准备方式与阶段内带区式准备基本相同。综上所述并结合我国应用情况,准备的基本方式n归纳为采区式、盘区式及带区式三种。采区式应用最为广泛；盘区式准备应用有一定局限性且与采区式准备有不少相似之处；带区式准备相对较简单,因此本篇内容以阐述采区式准备为主。二、按开采方式上山采 (盘)区与下山采(盘)区准备当煤层倾角较小 (一般小于16)时,可利用开采水平大巷来分别开采上、下山采区。开采水平标高以下的采区称
5、下山采区,采区内布置采区下山等准备巷道,采出的煤通过下山,由下往上至开采水平,反之则称为上山采区。当煤层倾角较大时,采用下山开采、掘进、运输、通风、排水等困难较大,一般只开采上山采区。近水平煤层条件下,大巷照例布置在井田中部,向两侧发展布置盘区。按煤层倾斜趋向分为上山盘区或下山盘区。同样,带区式准备时,开采水平可分别开采上山式带区及下山式带区。三、按采区上 (下)山的布置单翼采区、双翼采区与跨多上山采区准备图61 单采准备的几种方式a-双翼采区 b-单翼采区前上山 c-单翼采区后上山 d-跨多上山采区双冀采区如图61（a)是应用最广泛的一种准备方式。其特点是采区上(下)山布置在采区中部,为采区
6、两翼服务,相对减少了上山及车场的掘进工程量。受自然条件 (如断层)及开采条件(如留有保护地面设施的煤柱)影响,走向长度较短时,可将上(下)山布置在采区侧边界,此时采区只有一翼,称为单冀采区。上(下)山布置在采区近井田边界方向一侧称前上（下）山单翼采区；反之称后上下山单翼采区。采用前上下山时,煤炭运输折返现象,增加了运输工作量,但工作面可跨过上山连续推进。如何选择要根据具体情况来定。如采区一侧边界为保护煤柱,则可将上下山布置在煤柱内,以减少煤柱损失。跨多上山（前上山）采区准备是近几年随着机械化采煤、特别是综采的发展而产生的一种布置方式。上山一般布置在煤层底板岩层中,沿走向每 500-l000m(
7、一台胶带机长度)布置一组上山。采煤工作面可跨几组上山连续推进,以减少工作面搬迁。这种由若干个单翼采区组成的大采区的准备方式,一般应用于地质构造较简单的条件下。连续推进几组上山要视地质开采条件确定。条件好时,也可在井田翼连续推进。目前应用的多是跨前上山连续推进的准备方式,即采区和工作面都是由井田中部向井田边界推进。由井田边界向井田中部的跨后上山连续推进的准备方式则比较少见。总的来说,这种方式初期工程量大, 占用设备较多,目前尚未广泛应用。同样,石门盘区准备时,也有双冀和单翼盘区之分,但更多的是双翼盘区；也有跨多石门盘区准备。四、按煤层群开采时的联系单层准备与联合准备单层准备即各煤层独立布置自己的
8、准备巷道,生产系统互相独立。联合准备即几个煤层组成个统的采准系统。准备巷道一般为几个煤层共用,集中成为个采区。联合准备又分为集中上山联合准备和集中平巷联合准备两种基本形式,般情况下后者包含了前者。集中乎巷联合准备方式与厚煤层采用分层同采集中平巷布置方式基本相同,只不过前者足近距离煤层的集中,后者是厚煤层各分层的集中。煤层群相邻分带组成带区时,其分带准备,同样也可有分带单层准备与分带集中斜巷联合准备。综上所述,准备方式分类如图6-2所示。按其不同组合,可有数十种准备方式。例如,准备方式全称可按图中箭头方向所示,可有：上山双翼采区集中上山联合准备方式；上山单翼盘区集中平巷准备方式等。第二节 采区式
9、准备 煤层群开采时,由开采水平大巷每隔一定距离(采区走向长)开掘采区石门,为各煤层服务。主要根据各煤层的间距不同,采区式准备方式有下列几种：一、煤层群单层准备方式 采区石门贯穿的各煤层均独立布置采区上山、装车站和车场(图63)。即按煤层各自布置采区,采区石门贯穿若干采区。单一薄及中厚煤层采区准备较简单,要解决的上要问题是：合理确定采区走向长度,沿煤层合理布置上山,合理划分区段及选择采区车场形式等,其系统参见图3-1。对于单厚煤层,除上述内容外,还要合理确定采区上山的层位,即煤层上山或岩石上山,一般大多用后者,其系统参见图41。由于对上山只为一层煤服务,上述两种方式均称为单层准备方式。二、采区多
10、煤层联合准备方式 1-运输大巷2回风大巷3采区下部车场4运输上山5轨道上山6中部车场7上部车场8采区回风石门9区段运输石门10区段轨道石门11m1区段运输平巷12m1区段回风平巷13m2区段岩石集中运输平巷14溜煤眼15采区煤仓16联络斜巷17联络小石门图64 集中上山联合准备方式图64为煤层群采用采区集中上山的一种联合准备方式。上层煤为中厚煤层,采用单走向长壁采煤法。采煤系统采用区段平巷单巷布置；下层煤为厚煤层,采用倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法。采煤系统采用分层同采“机轨合”集中巷布置。两层煤共用一组上山,但不共用区段集中平巷。采准工作由大巷1开掘采区下部车场3,向上开掘采区岩石集中运输上
11、山4,采区集中轨道上山5,与回风大巷2贯通,形成通风系统后,在第1区段上部开掘采区回风石门8,在第1区段下部开掘区段运输石门9与区段轨道石门10,分别与上层煤贯通,在上层煤分别开掘区段运输平巷11,区段回风平巷12至采区边界开掘开切眼,形成工作面即可进行回采。掘进过程中同时开掘中部车场6,上部车场7及采区各种硐室。在上层煤回采的同时,掘进上层煤的区段岩石集中运输平巷 13及其联系巷道,为下层煤生产做好准备。三、生产系统 (1)运煤系统（动画演示）上层煤工作面采出的煤,由区段运输平巷11,区段运输石门9,溜煤眼14,运至采区运输上山4,采区煤仓15,由大巷1运至井底。(2)运料系统（动画演示）材
12、料设备则由大巷经轨道上山,采区上部车场至采区回风石门8,轨道平巷12至工作面。(3)通风系统（动画演示）新鲜风流由大巷1至采区轨道上山5,区段轨道石门10至上层煤下区 段轨道平巷12,由联络巷至区段运输平巷11,冲洗工作面后由区段回风平巷12,采区回风石门8至回风大巷2排出。下区段生产时,区段轨道石门10、上区段岩石集中运输平巷13做为回风用,因此要求 轨道石门10也要与运输上山4相贯通。上区段生产时,在轨道石门10与运输上山4的连 接处设风门；下区段生产时应将风门移设到轨道石门10与轨道上山5的连接处附近。或如图6-5所示,增加一小段回风石门18,实现上下区段过渡时期同采。 上下区段同采时,
13、上区段已采到m2下分层,通风系统同前,在轨道石门10中间设风门,使新风由中部车场6进入岩石运输集中平巷13；下区段开采m1,工作面污风由回风巷12排出,经轨道石门10,进入区段回风石门18,排至回风上山4。回风石门18与集中巷13的连接处需设风桥,或两巷不在一个平面内,擦顶而过。图65 上下区段过渡时期同采的通风系统四、煤层群分组集中采区联合准备方式 主要按层间距大小将煤层群分成若干组,每个组内采用集中联合准备,而各个组由于组间距较大,则不采用联合准备。采区石门贯穿若干组煤层。图6-6为两个分组的准备方式示意图。这种方式实际是上述两种准备方式的结合应用。 这种方式也可理解为煤层群内有若干独立的
14、采区,每个采区均为联合准备。五、示例 开滦范各庄矿,矿井的全部可采煤层有自m5,到m12共七层煤,除m7,和m12是厚煤层采 用倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法外,其余薄及中厚煤层均采用单一走向长壁采煤法,倾角11-15。该矿南三采区采平用集中上山,分组集中平巷联合准备,如图7-7所示。其巷道布置特为：采区输送机集中上山和轨道上山布置在叫底板岩层内,通风上山布置在m12b中。上组煤集中平巷16 、17布置在 m9。中,为开采 m5 、 m7 、 m9 服务,下组煤集中轨巷18布置在 m12b ,集中运输平巷19 布置在底板岩层中,为开采 m11 、m12 服务。区段集中平巷与各煤层间,门35的双
15、斜巷联系,一条溜煤,一条运料和行人。在运料斜巷内设有小绞车和简易的架空人车。采区的走向长度为1000-1200m ,倾斜长度为700-800m ,划分为5个区段开采,采区设计生产能力为 90万ta ,服务年限8-10a 。这种联合准备方式,由于煤层倾角小,采用35双斜巷联系较采用双石门联系,工程量节约70,减少了投资和设备。但溜煤斜巷总长度达130m ,即使分段,每段长度也有60-70m ,因煤流重力加速度大,对斜巷破坏很大且斜巷受工作面超前压力和煤柱集中压力的影响,损坏严重,维修较困难。倾角35的斜巷,行人不便,大型设备运输困难回风下行,双斜巷断面小坡度大,不适应综采、综掘及新型辅助运输设备的应用。五、缓斜、倾斜煤层采区准备方式的选择 采区准备方式的选择主要取决于层间距及技术装备条件。普通机械化采煤条件下,当层间距较小(如小于2030 m),各煤层可采用共用集中上山的联合准备；当层间距进一步减少 (如1015 m)时,可进一步采用共用区段集中平巷的联合准备方式。这是 60年代以来,不断总结经验,改革发展的结果。上述经验参数可供参考。由于影响选择准备方式的因素较多,在具体选择时应根据条件,进行经济技术比较后确定。联合准备的
