煤矿开采学电子教案

煤矿开采学电子教案

资源与环境工程学院

宁建国

采矿工程系2006年10月

第十二章   煤层群的开采顺序

第一节    缓斜及倾斜煤层群的开采顺序

第二节   急斜煤层群的开采顺序

开采煤层群时,各煤层的开采顺序有下行式和上行式两种。

下行式开采顺序—先采上煤层（组）后采下煤层（组）

上行式开采顺序—先采下煤层（组）后采上煤层（组）

合理的煤层开采顺序应该是：1）考虑煤层采动影响关系的前提下，保证开采水平、采区、采煤工作面的正常接替，2）保证矿井持续稳产高产，减少煤损；3）减少巷道掘进及维护工程量，4）安全可靠。

第一节  煤层群的开采顺序

开采缓斜及倾斜煤层群时，通常采用下行式开采顺序。

当煤层间距较近时，上层煤采后围岩和煤柱内所产生的支承压力有可能传递到下煤层而产生应力增高区。注意以下问题：

1）上煤层开采时应尽量不留煤柱或少留煤柱，或使下煤层的巷道布置在上煤层煤柱之外，躲开应力增高区

2）上下煤层的同采工作面错距不易过小，不要使下煤层回采后顶板岩石移动，波及上煤层的回采工作面

一、上行式开采的技术条件及判别方法

上下煤层层间距大小是影响上行开采的主要技术因素之一，确定安全合理的上行开采的层间距。

1、比值判别法

当下部开采一个煤层时

                           

2、盘区上下山开采 panel mining in rise and dip

盘区上、下山开采 —近水平煤层（    ）的大巷一般布置于井田中部。

上山盘区rise panel —按煤层倾斜趋向，开采水平之上的盘区panel above mining level according to seam pitch

下山盘区 down-dip panel— 按煤层倾斜趋向，开采水平之下的盘区用开采水平大巷既采上山盘区，又采下山盘区(panel below mining level according to seam pitch ,。)

u 上山盘区rise panel

u 下山盘区down-dip panel

u石门盘区crosscut panel（石门作为盘区的主要运输巷道crosscut used to main haulage entry of panel）

3、  上、下山带区开采 strip mining in rise or dip

上、下山带区开采strip mining in rise or dip — 用开采水平大巷既采上山带区，又采下山带区using level drift to extract both rise strip and dip strip 。

上山带区strip rise — 开采水平大巷以上的带区 extracting strip above level drift 。

  下山带区strip dip — 开采水平大巷以下的带区extracting strip down level drift 。

（三）按区内巷道布置及开采部署 classification according to roadway layout and mining sequence

u   单翼采区或盘区unilateral extraction or panel  

   采区或盘区的主要巷道（上山、下山或石门）布置于采区或盘区一翼 the main entry (rise, dip or crosscut) is located in one or other limb of district or panel 。

u  双翼采区或盘区double extraction or panel

    采区或盘区的主要巷道（上山、下山或石门）布置于采区或盘区中部the main entry (rise, dip or crosscut) is located in the middle of district or panel 。

u  跨多上山采区district across over some rises or panel across over some crosscuts

跨多上山采区特点characteristic of district across over some rises ：

1）上山一般布置于煤层底板岩石中rise is located in rock stratum of the seam floor；

2）上山间距：500~1000m （一部胶带机长度）rise spacing 500~1000m(the length of a belt conveyor)；

3）回采工作面连续跨多个上山连续推进，以减少工作面搬迁。 — 用于地质构造简单的地段。

4）初期工程量大，占用设备多。

适用：连续推进几组上山要视地质开采条件确定，条件好，可以在井田一翼连续推进。目前应用的多是跨前上山连续推进的准备方式，如前图。

（四）按煤层群开采时的联系

u       单层准备

u       联合准备

单层准备 — 各煤层独立布置自己的准备巷道，生产系统相互独立。

联合准备 — 几个煤层共用一套准备巷道及生产系统，准备巷道一般为几个煤层共用，集中成为一个采区。

联合准备 ：

集中上山联合准备（共用上山）和区段集中平巷联合准备（共用区段平巷），一般情况下后者包括了前者。

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和分带集中斜巷联合准备。

（五）准备方式分类

第二节   采区式准备

煤层群开采时,由开采水平大巷每隔一定距离(采区长度)开掘采区石门,为各煤层服务,根据各煤层的间距不同,采区式准备分为:煤层群单层准备,多煤层联合准备,煤层群分组集中采区联合准备方式

第二节   采区式准备 （preparation in district）

一、煤层群单层采区准备方式

1、特点：

1）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，按煤层各自布置采区，采区石门贯穿若干个采区。

3）单一薄及中厚煤层采区准备主要解决的问题：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，选择采区车场形式等。对于单一厚煤层，除上述内容外，还要合理确定采区上山的层位，煤层上山，岩层上山。

煤层群单层采区准备

煤层群单层采区准备

二、煤层群采区联合布置准备方式

1、采区集中上山联合布置

条件：    M1  2.0m   M2  4.5m，层间距较小。

上、下区段同采过渡期通风系统

2、煤层群分组集中采区联合准备方式

特点：

1）按层间距不同，分为若干组；

2）每组煤层采用集中联合准备；

3）采区石门贯穿若干独立采区。

适用：分组间距70m。

煤层群分组集中采区联合准备

三、缓倾斜、倾斜煤层采区准备方式适用条件

主要因素:煤层间距,技术装备

1、煤层间距小于20  30m—各煤层可采用共用（集中）上山 的联合准备。

2、煤层间距小于10  15m —共用（集中）上山、共用区段集中平巷 。

（60年，普采经验）

 3、分组集中（联合）布置采区 — 适用条件：组间距70m

集中（联合）布置特点：

1） 在采区内可适当布置较多的工作面同时生产,有利于提高采区生产能力,减少矿井同时生产采区数目,生产集中,可减少辅助生产环节、设备和人员，提高劳动生产率；

2） 共用一组集中上山，减少了上山数目，维护费少；共用一条区段集中平巷，改善了巷道维护条件，

3）联合准备时的集中上山和集中平巷，可布置在比较坚固稳定的岩层中，易于保证巷道规格质量，便于采用、安装、运转高效能的运输设备；

4） 采出率高，煤损少；

5）岩巷工程量大，初期工程量大，准备时间长，管理水平高。

4、技术发展趋势

趋势— 单层化准备方式，少开岩巷，多开煤巷。

特点：

1）综采单产高，不需多面同时生产；

2）综采推进速度快，要求准备快，少开岩巷；

3）巷道维护技术发展较快，一些煤巷维护困难问题已逐步解决；

4）综采运输能力大，平巷采用可伸缩胶带运输机，输送能力大，铺设距离长。

六、急斜煤层采区式准备的特点

根据开采急倾斜煤层群矿井的经验:对于煤层数目较多,层间距不大(50~60m),工作面单产低;采区生产能力较大(大于25~30万t/a),采用岩石轨道上山与煤层上山相结合的联合准备方式是比较适宜的。

第三节  盘区准备方式（panel）

concept：盘区 — 近水平煤层的采区。

近水平煤层 —   的煤层。

近水平煤层开采，井田常划为盘区，用：

     倾斜长壁采煤法

     走向长壁采煤法

盘区分类：

按开采煤层数目分：

                            单层准备盘区

                            联合准备盘区

按盘区主要巷道位置分：

                上山盘区

                                下山盘区      

                石门盘区 

一、上下山盘区单层准备

l 盘区上下山多沿煤层布置，上下山之间相距15~20 m，两侧各留20~30m的煤柱

l 运输上下山可采用刮板或胶带输送机，也可采用无极绳矿车运输

l 轨道上下山可用无极绳绞车运输

适用于近水平薄及中厚单一煤层，开采厚煤层时，盘区上下山一般布置在底板岩层中，用溜煤眼和斜巷与区段巷道连接

二、上山盘区集中上山联合准备（rise panel）

1、条件：盘区内开采2个煤层,自上而下为m1和m2煤层;厚度均为1.0~2.0m，层间距为15m左右；煤层平均倾角 ；低沼矿，地质构造简单。

2、由于m1和m2两煤层间距不大，故进行盘区联合准备，盘区走向1200m，倾斜长1000m，划分6个区段。

3、采煤方法 — 走向长壁采煤法 ，对拉工作面布置

3、巷道布置

      三、石门盘区集中平巷联合准备          （crosscut panel）

石门盘区 — 自水平运输大巷开掘石门作为盘区主要运煤巷道的盘区称石门盘区。

石门盘区的区段平巷布置、层间联系与上下山盘区基本相同

下面为开采近距离煤层群的石门盘区集中平巷联合准备的巷道布置情况

条件：     煤层      厚度（m）       层间距（m）

                      m1           0.9  

                       m2           4.4                       3.3   

                       m3           4.5                      2.6

 = ，低沼矿，盘区走向2200m， 倾斜长800  1000m，走向长壁采煤法。

巷道布置特点

1）岩石运输大巷1置于距m3煤层约20m的底板岩石中；回风大巷2置于距m3约10m的底板岩石中

2）盘区石门3置于距m3的底板岩石中，与岩石运输大巷1同水平。相当于“运输上山”，机车可进入盘区石门3直接装煤

3）盘区轨道上山4置于距m3约10m的底板岩石中。区段岩石运输集中平巷6和轨道集中平巷7置于距m3约8  10m的底板岩层中。

掘进顺序

自运输大巷1→开掘盘区石门3, 盘区轨道上山4 →与回风大巷2连通

在区段上下边界位置，开掘盘区区段煤仓8、进风巷9和材料绕道17，在距m38m左右于底板岩层中掘进区段运输集中巷6和区段轨道集中巷7

自区段集中巷每隔一定距离分别掘进回风运料斜巷11，进风行人斜巷10和溜煤眼12，穿透三个煤层

（三）改进型的石门盘区

  1、  采用对拉工作面布置的石门盘区。

  

改进型的石门盘区

   2、当煤层倾角很小，煤层稳定，可将区段岩石运输集中平巷3布置在与石门同一水平的标号上，使电机车经盘区石门2直接进入区段集中平巷内3在各溜煤眼12下装车。当  小时，煤层稳定时用。

 

改进型的石门盘区

   3、当煤层变化大时，采用石门盘区致使部分溜煤眼高度过大，可采用石门盘区与上山混合联合布置方式。

四、上山盘区与石门盘区的比较与选择

石门盘区主要优点：

L将盘区上山的倾斜运输变为盘区石门的水平运输，机车可进入，生产系统简化，运费低；

l采用盘区石门后，各工作面的煤运至溜煤眼，后又入区段煤仓可起到缓冲和调节运输的作用，石门中电机车运输不易发生故障，利于连续生产；

l 岩巷维护费低，利于降低煤损。

石门盘区主要缺点：

l      岩石工程量大，准备时间长。

选择：通过技术方案比较确定。

第四节  带区准备方式（strip district）

按带区准备巷道服务范围的不同可有两种基本形式：相邻分带的带区准备，多分带的带区准备

一、相邻分带的带区准备

特点：有相邻两个分带组成一个采准系统

两个分带共用一个煤仓，对拉工作面。

适用：普采、炮采。

每一个分带用一个煤仓。适用于综采。

1- 运输大巷； 2-回风大巷； 3-采煤工作面 4-分带运输斜巷 5-分带回风斜巷 6-带区煤仓 7-进风行人斜巷

二、多分带带区准备

多分带带区准备

1、特点：

l 按地质条件等因素，将阶段或井田划分为一定范围的区域；

l 在每个区域内布置多个分带，一般在4~6个或以上，并组成一个统一的采准系统；

l  多分带共用一个带区煤仓；一个带区集中运料斜巷与大巷联系；

l  各煤层分带单独准备，即煤层群一般不设分带集中巷；

l    这种方式要开掘6个分带服务的带区运煤平巷与运料平巷，但少开岩石集中巷，准备时间短。

2、适用：综采。 

在复杂地质构造条件下，可根据条件灵活布置。

如：带区内有5个落差为4~60m，方向为倾斜的断层，根据断层分布情况，共划分5个分带（Ⅰ~Ⅴ），分带斜巷尽可能与断层平行，以减少煤柱损失。5个分带共用一个带区煤仓，一条带区运输巷和轨道巷。

这种准备方式主要在煤层倾角12°以下，采用倾斜长壁采煤法时应用。

思考题

   p210   1、2、5、6