煤礦開采學(xué)電子教案

資源與環(huán)境工程學(xué)院

寧建國

采礦工程系2006年10月

第十二章   煤層群的開采順序

第一節(jié)    緩斜及傾斜煤層群的開采順序

第二節(jié)   急斜煤層群的開采順序

開采煤層群時,各煤層的開采順序有下行式和上行式兩種。

下行式開采順序—先采上煤層（組）后采下煤層（組）

上行式開采順序—先采下煤層（組）后采上煤層（組）

合理的煤層開采順序應(yīng)該是：1）考慮煤層采動影響關(guān)系的前提下，保證開采水平、采區(qū)、采煤工作面的正常接替，2）保證礦井持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，減少煤損；3）減少巷道掘進(jìn)及維護(hù)工程量，4）安全可靠。

第一節(jié)  煤層群的開采順序

開采緩斜及傾斜煤層群時，通常采用下行式開采順序。

當(dāng)煤層間距較近時，上層煤采后圍巖和煤柱內(nèi)所產(chǎn)生的支承壓力有可能傳遞到下煤層而產(chǎn)生應(yīng)力增高區(qū)。注意以下問題：

1）上煤層開采時應(yīng)盡量不留煤柱或少留煤柱，或使下煤層的巷道布置在上煤層煤柱之外，躲開應(yīng)力增高區(qū)

2）上下煤層的同采工作面錯距不易過小，不要使下煤層回采后頂板巖石移動，波及上煤層的回采工作面

一、上行式開采的技術(shù)條件及判別方法

上下煤層層間距大小是影響上行開采的主要技術(shù)因素之一，確定安全合理的上行開采的層間距。

1、比值判別法

當(dāng)下部開采一個煤層時

                           

2、盤區(qū)上下山開采 panel mining in rise and dip

盤區(qū)上、下山開采 —近水平煤層（? ? ? ? ??）的大巷一般布置于井田中部。

上山盤區(qū)rise panel —按煤層傾斜趨向，開采水平之上的盤區(qū)panel above mining level according to seam pitch

下山盤區(qū) down-dip panel— 按煤層傾斜趨向，開采水平之下的盤區(qū)用開采水平大巷既采上山盤區(qū)，又采下山盤區(qū)(panel below mining level according to seam pitch ,。)

u 上山盤區(qū)rise panel

u 下山盤區(qū)down-dip panel

u石門盤區(qū)crosscut panel（石門作為盤區(qū)的主要運(yùn)輸巷道crosscut used to main haulage entry of panel）

3、  上、下山帶區(qū)開采 strip mining in rise or dip

上、下山帶區(qū)開采strip mining in rise or dip — 用開采水平大巷既采上山帶區(qū)，又采下山帶區(qū)using level drift to extract both rise strip and dip strip 。

上山帶區(qū)strip rise — 開采水平大巷以上的帶區(qū) extracting strip above level drift 。

  下山帶區(qū)strip dip — 開采水平大巷以下的帶區(qū)extracting strip down level drift 。

（三）按區(qū)內(nèi)巷道布置及開采部署 classification according to roadway layout and mining sequence

u   單翼采區(qū)或盤區(qū)unilateral extraction or panel  

   采區(qū)或盤區(qū)的主要巷道（上山、下山或石門）布置于采區(qū)或盤區(qū)一翼 the main entry (rise, dip or crosscut) is located in one or other limb of district or panel 。

u  雙翼采區(qū)或盤區(qū)double extraction or panel

    采區(qū)或盤區(qū)的主要巷道（上山、下山或石門）布置于采區(qū)或盤區(qū)中部the main entry (rise, dip or crosscut) is located in the middle of district or panel 。

u  跨多上山采區(qū)district across over some rises or panel across over some crosscuts

跨多上山采區(qū)特點characteristic of district across over some rises ：

1）上山一般布置于煤層底板巖石中rise is located in rock stratum of the seam floor；

2）上山間距：500~1000m （一部膠帶機(jī)長度）rise spacing 500~1000m(the length of a belt conveyor)；

3）回采工作面連續(xù)跨多個上山連續(xù)推進(jìn)，以減少工作面搬遷。 — 用于地質(zhì)構(gòu)造簡單的地段。

4）初期工程量大，占用設(shè)備多。

適用：連續(xù)推進(jìn)幾組上山要視地質(zhì)開采條件確定，條件好，可以在井田一翼連續(xù)推進(jìn)。目前應(yīng)用的多是跨前上山連續(xù)推進(jìn)的準(zhǔn)備方式，如前圖。

（四）按煤層群開采時的聯(lián)系

u       單層準(zhǔn)備

u       聯(lián)合準(zhǔn)備

單層準(zhǔn)備 — 各煤層獨(dú)立布置自己的準(zhǔn)備巷道，生產(chǎn)系統(tǒng)相互獨(dú)立。

聯(lián)合準(zhǔn)備 — 幾個煤層共用一套準(zhǔn)備巷道及生產(chǎn)系統(tǒng)，準(zhǔn)備巷道一般為幾個煤層共用，集中成為一個采區(qū)。

聯(lián)合準(zhǔn)備 ：

集中上山聯(lián)合準(zhǔn)備（共用上山）和區(qū)段集中平巷聯(lián)合準(zhǔn)備（共用區(qū)段平巷），一般情況下后者包括了前者。

煤層群相鄰分帶組成帶區(qū)時，其分帶準(zhǔn)備，同樣也可有分帶單層準(zhǔn)備和分帶集中斜巷聯(lián)合準(zhǔn)備。

（五）準(zhǔn)備方式分類

第二節(jié)   采區(qū)式準(zhǔn)備

煤層群開采時,由開采水平大巷每隔一定距離(采區(qū)長度)開掘采區(qū)石門,為各煤層服務(wù),根據(jù)各煤層的間距不同,采區(qū)式準(zhǔn)備分為:煤層群單層準(zhǔn)備,多煤層聯(lián)合準(zhǔn)備,煤層群分組集中采區(qū)聯(lián)合準(zhǔn)備方式

第二節(jié)   采區(qū)式準(zhǔn)備 （preparation in district）

一、煤層群單層采區(qū)準(zhǔn)備方式

1、特點：

1）采區(qū)石門貫穿的各煤層均獨(dú)立布置采區(qū)上山、裝車站和車場，按煤層各自布置采區(qū)，采區(qū)石門貫穿若干個采區(qū)。

3）單一薄及中厚煤層采區(qū)準(zhǔn)備主要解決的問題：合理確定采區(qū)走向長度；沿煤層合理布置上山；合理劃分區(qū)段，選擇采區(qū)車場形式等。對于單一厚煤層，除上述內(nèi)容外，還要合理確定采區(qū)上山的層位，煤層上山，巖層上山。

煤層群單層采區(qū)準(zhǔn)備

煤層群單層采區(qū)準(zhǔn)備

二、煤層群采區(qū)聯(lián)合布置準(zhǔn)備方式

1、采區(qū)集中上山聯(lián)合布置

條件：? ? ???  M1 ? 2.0m   M2 ? 4.5m，層間距較小。

上、下區(qū)段同采過渡期通風(fēng)系統(tǒng)

2、煤層群分組集中采區(qū)聯(lián)合準(zhǔn)備方式

特點：

1）按層間距不同，分為若干組；

2）每組煤層采用集中聯(lián)合準(zhǔn)備；

3）采區(qū)石門貫穿若干獨(dú)立采區(qū)。

適用：分組間距70m。

煤層群分組集中采區(qū)聯(lián)合準(zhǔn)備

三、緩傾斜、傾斜煤層采區(qū)準(zhǔn)備方式適用條件

主要因素:煤層間距,技術(shù)裝備

1、煤層間距小于20 ? 30m—各煤層可采用共用（集中）上山 的聯(lián)合準(zhǔn)備。

2、煤層間距小于10 ? 15m —共用（集中）上山、共用區(qū)段集中平巷 。

（60年，普采經(jīng)驗）

 3、分組集中（聯(lián)合）布置采區(qū) — 適用條件：組間距70m

集中（聯(lián)合）布置特點：

1） 在采區(qū)內(nèi)可適當(dāng)布置較多的工作面同時生產(chǎn),有利于提高采區(qū)生產(chǎn)能力,減少礦井同時生產(chǎn)采區(qū)數(shù)目,生產(chǎn)集中,可減少輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)、設(shè)備和人員，提高勞動生產(chǎn)率；

2） 共用一組集中上山，減少了上山數(shù)目，維護(hù)費(fèi)少；共用一條區(qū)段集中平巷，改善了巷道維護(hù)條件，

3）聯(lián)合準(zhǔn)備時的集中上山和集中平巷，可布置在比較堅固穩(wěn)定的巖層中，易于保證巷道規(guī)格質(zhì)量，便于采用、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)高效能的運(yùn)輸設(shè)備；

4） 采出率高，煤損少；

5）巖巷工程量大，初期工程量大，準(zhǔn)備時間長，管理水平高。

4、技術(shù)發(fā)展趨勢

趨勢— 單層化準(zhǔn)備方式，少開巖巷，多開煤巷。

特點：

1）綜采單產(chǎn)高，不需多面同時生產(chǎn)；

2）綜采推進(jìn)速度快，要求準(zhǔn)備快，少開巖巷；

3）巷道維護(hù)技術(shù)發(fā)展較快，一些煤巷維護(hù)困難問題已逐步解決；

4）綜采運(yùn)輸能力大，平巷采用可伸縮膠帶運(yùn)輸機(jī)，輸送能力大，鋪設(shè)距離長。

六、急斜煤層采區(qū)式準(zhǔn)備的特點

根據(jù)開采急傾斜煤層群礦井的經(jīng)驗:對于煤層數(shù)目較多,層間距不大(50~60m),工作面單產(chǎn)低;采區(qū)生產(chǎn)能力較大(大于25~30萬t/a),采用巖石軌道上山與煤層上山相結(jié)合的聯(lián)合準(zhǔn)備方式是比較適宜的。

第三節(jié)  盤區(qū)準(zhǔn)備方式（panel）

concept：盤區(qū) — 近水平煤層的采區(qū)。

近水平煤層 — ? ? ??的煤層。

近水平煤層開采，井田常劃為盤區(qū)，用：

     傾斜長壁采煤法

     走向長壁采煤法

盤區(qū)分類：

按開采煤層數(shù)目分：

                            單層準(zhǔn)備盤區(qū)

                            聯(lián)合準(zhǔn)備盤區(qū)

按盤區(qū)主要巷道位置分：

                上山盤區(qū)

                                下山盤區(qū)      

                石門盤區(qū) 

一、上下山盤區(qū)單層準(zhǔn)備

l 盤區(qū)上下山多沿煤層布置，上下山之間相距15~20 m，兩側(cè)各留20~30m的煤柱

l 運(yùn)輸上下山可采用刮板或膠帶輸送機(jī)，也可采用無極繩礦車運(yùn)輸

l 軌道上下山可用無極繩絞車運(yùn)輸

適用于近水平薄及中厚單一煤層，開采厚煤層時，盤區(qū)上下山一般布置在底板巖層中，用溜煤眼和斜巷與區(qū)段巷道連接

二、上山盤區(qū)集中上山聯(lián)合準(zhǔn)備（rise panel）

1、條件：盤區(qū)內(nèi)開采2個煤層,自上而下為m1和m2煤層;厚度均為1.0~2.0m，層間距為15m左右；煤層平均傾角 ??；低沼礦，地質(zhì)構(gòu)造簡單。

2、由于m1和m2兩煤層間距不大，故進(jìn)行盤區(qū)聯(lián)合準(zhǔn)備，盤區(qū)走向1200m，傾斜長1000m，劃分6個區(qū)段。

3、采煤方法 — 走向長壁采煤法 ，對拉工作面布置

3、巷道布置

      三、石門盤區(qū)集中平巷聯(lián)合準(zhǔn)備          （crosscut panel）

石門盤區(qū) — 自水平運(yùn)輸大巷開掘石門作為盤區(qū)主要運(yùn)煤巷道的盤區(qū)稱石門盤區(qū)。

石門盤區(qū)的區(qū)段平巷布置、層間聯(lián)系與上下山盤區(qū)基本相同

下面為開采近距離煤層群的石門盤區(qū)集中平巷聯(lián)合準(zhǔn)備的巷道布置情況

條件：     煤層      厚度（m）       層間距（m）

                      m1           0.9  

                       m2           4.4                       3.3   

                       m3           4.5                      2.6

? = ??，低沼礦，盤區(qū)走向2200m， 傾斜長800 ? 1000m，走向長壁采煤法。

巷道布置特點

1）巖石運(yùn)輸大巷1置于距m3煤層約20m的底板巖石中；回風(fēng)大巷2置于距m3約10m的底板巖石中

2）盤區(qū)石門3置于距m3的底板巖石中，與巖石運(yùn)輸大巷1同水平。相當(dāng)于“運(yùn)輸上山”，機(jī)車可進(jìn)入盤區(qū)石門3直接裝煤

3）盤區(qū)軌道上山4置于距m3約10m的底板巖石中。區(qū)段巖石運(yùn)輸集中平巷6和軌道集中平巷7置于距m3約8 ? 10m的底板巖層中。

掘進(jìn)順序

自運(yùn)輸大巷1→開掘盤區(qū)石門3, 盤區(qū)軌道上山4 →與回風(fēng)大巷2連通

在區(qū)段上下邊界位置，開掘盤區(qū)區(qū)段煤倉8、進(jìn)風(fēng)巷9和材料繞道17，在距m38m左右于底板巖層中掘進(jìn)區(qū)段運(yùn)輸集中巷6和區(qū)段軌道集中巷7

自區(qū)段集中巷每隔一定距離分別掘進(jìn)回風(fēng)運(yùn)料斜巷11，進(jìn)風(fēng)行人斜巷10和溜煤眼12，穿透三個煤層

（三）改進(jìn)型的石門盤區(qū)

  1、  采用對拉工作面布置的石門盤區(qū)。

  

改進(jìn)型的石門盤區(qū)

   2、當(dāng)煤層傾角很小，煤層穩(wěn)定，可將區(qū)段巖石運(yùn)輸集中平巷3布置在與石門同一水平的標(biāo)號上，使電機(jī)車經(jīng)盤區(qū)石門2直接進(jìn)入?yún)^(qū)段集中平巷內(nèi)3在各溜煤眼12下裝車。當(dāng) ? 小時，煤層穩(wěn)定時用。

 

改進(jìn)型的石門盤區(qū)

   3、當(dāng)煤層?變化大時，采用石門盤區(qū)致使部分溜煤眼高度過大，可采用石門盤區(qū)與上山混合聯(lián)合布置方式。

四、上山盤區(qū)與石門盤區(qū)的比較與選擇

石門盤區(qū)主要優(yōu)點：

L將盤區(qū)上山的傾斜運(yùn)輸變?yōu)楸P區(qū)石門的水平運(yùn)輸，機(jī)車可進(jìn)入，生產(chǎn)系統(tǒng)簡化，運(yùn)費(fèi)低；

l采用盤區(qū)石門后，各工作面的煤運(yùn)至溜煤眼，后又入?yún)^(qū)段煤倉可起到緩沖和調(diào)節(jié)運(yùn)輸?shù)淖饔茫T中電機(jī)車運(yùn)輸不易發(fā)生故障，利于連續(xù)生產(chǎn)；

l 巖巷維護(hù)費(fèi)低，利于降低煤損。

石門盤區(qū)主要缺點：

l      巖石工程量大，準(zhǔn)備時間長。

選擇：通過技術(shù)方案比較確定。

第四節(jié)  帶區(qū)準(zhǔn)備方式（strip district）

按帶區(qū)準(zhǔn)備巷道服務(wù)范圍的不同可有兩種基本形式：相鄰分帶的帶區(qū)準(zhǔn)備，多分帶的帶區(qū)準(zhǔn)備

一、相鄰分帶的帶區(qū)準(zhǔn)備

特點：有相鄰兩個分帶組成一個采準(zhǔn)系統(tǒng)

兩個分帶共用一個煤倉，對拉工作面。

適用：普采、炮采。

每一個分帶用一個煤倉。適用于綜采。

1- 運(yùn)輸大巷； 2-回風(fēng)大巷； 3-采煤工作面 4-分帶運(yùn)輸斜巷 5-分帶回風(fēng)斜巷 6-帶區(qū)煤倉 7-進(jìn)風(fēng)行人斜巷

二、多分帶帶區(qū)準(zhǔn)備

多分帶帶區(qū)準(zhǔn)備

1、特點：

l 按地質(zhì)條件等因素，將階段或井田劃分為一定范圍的區(qū)域；

l 在每個區(qū)域內(nèi)布置多個分帶，一般在4~6個或以上，并組成一個統(tǒng)一的采準(zhǔn)系統(tǒng)；

l  多分帶共用一個帶區(qū)煤倉；一個帶區(qū)集中運(yùn)料斜巷與大巷聯(lián)系；

l  各煤層分帶單獨(dú)準(zhǔn)備，即煤層群一般不設(shè)分帶集中巷；

l    這種方式要開掘6個分帶服務(wù)的帶區(qū)運(yùn)煤平巷與運(yùn)料平巷，但少開巖石集中巷，準(zhǔn)備時間短。

2、適用：綜采。 

在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件下，可根據(jù)條件靈活布置。

如：帶區(qū)內(nèi)有5個落差為4~60m，方向為傾斜的斷層，根據(jù)斷層分布情況，共劃分5個分帶（Ⅰ~Ⅴ），分帶斜巷盡可能與斷層平行，以減少煤柱損失。5個分帶共用一個帶區(qū)煤倉，一條帶區(qū)運(yùn)輸巷和軌道巷。

這種準(zhǔn)備方式主要在煤層傾角12°以下，采用傾斜長壁采煤法時應(yīng)用。

思考題

   p210   1、2、5、6