模块一 采区巷道方案设计,一、采区设计的内容,（一）采区设计说明书 （1）采区位置、境界、开采范围及与邻近采区的关系；可采煤层埋藏的最大垂深，有无小煤窑和采空区积水；与邻近采区有无压茬关系 （2）采区所采煤层的走向、倾斜、倾角及其变化规律、煤层厚度、层数、层间距离、夹矸层厚度及其分布，顶底板的岩石性质及其厚度等赋存情况及煤质。瓦斯涌出情况及其变化规律，瓦斯涌出量及确定依据；煤尘爆炸 性，煤层自然发火性及其发火期；地温情况等。水文地质：井上、下水文地质条件；含水层、隔水层特征及发育情 况变化规律；矿井突水情况、静止水位和含水层水位变化；断层导水 性；现生产区域正常及最大涌水量，邻近采区周围小煤窑涌水和积水情 况等。煤层及其顶底板的物理、力学性质等。,（3）确定采区生产能力，计算采区储量（工业储量、可采储量）和高级储量所占的比 例，计算采区服务年限并确定同时生产的工作面数目。 （4）确定采区准备方式。区段和工作面划分、开采顺序，采掘工作面安排及其生产系统（包括运煤、运料、通风、供电、排水、压气、充填和灌浆等）的确定。当有几个不同的采区巷道准备方案可供选择时，应该进行技术经济分析比较，择优选用。 （5）选择采煤方法和采掘工作面的机械装备。 （6）进行采区所需机电设备的选型计算，确定所需设备型号及数量，采区信号、通讯与照明等。 （7）洒水、掘进供水、压气和灌浆等管道的选择及其布置。,（8）采区风量的计算与分配。 （9）安全技术及组织措施：对预防水、火、瓦斯、煤尘、穿过较大断层等地质复杂地区提出原则意见，指导编制采煤与掘进工作面作业规程编制，并在施工中加以贯彻落实。 （10）计算采区巷道掘进工程量。 （11）编制采区设计的主要技术经济指标：采区走向长度和倾斜长度、区段数目、可采煤层数目及煤层总厚度、煤层倾角、煤的容重、采煤方法、主采煤层顶板管理方法、采区工业储量和可采储量、机械化程度、采区生产能力、采区服务年限、采区采出率和掘进率、巷道总工程量、投产前的工程量。,（二）采区设计图纸设计图纸一般包括：地质柱状图、采区井上下对照图、煤层底板 等高线图、储量计算图及剖面图等。其均应进行复制，作为采区设计的 一部分。此外，还须有： （1）采区巷道布置平面及剖面图（比例：11 000或1：2 000）； （2）采区采掘机械配备平面图（比例：11 000或12 000）； （3）采煤工作面布置图（比例：150或1200）； （4）采区通风系统（最大、最小负压）示意图； （5）瓦斯抽放系统图（低瓦斯矿井不要）； （6）采区管线布置图（包括防尘、洒水、灌浆管路布置等）；,（7）采区轨道运输系统图（比例：11 000或12 000）； （8）采区供电系统图（比例：11 000或12 000）； （9）避灾路线图； （10）采区车场图（比例：1200或1500）； （11）采区巷道断面图（比例：150或120）； （12）采区巷道交岔点图（比例：150或1100）； （13）采区硐室布置图（比例：1200）。前9张图属方案设计附图，后4张图是施工图。具体设计时应根据情 况适当增删,二、采区设计的依据、程序和步骤,（一）采区设计的依据 1. 已批准的采区地质报告 2. 批准的采区设计任务书 3. 国家有关煤炭工业技术政策、规程和规范等 （二）采区设计的程序 采区设计通常分为两个阶段进行，即确定采区主要技术 特征的采区方案设计和根据批准的方案设计而进行的采区单 位工程施工图设计。,（三）采区设计的步骤 （1）认真学习有关煤矿生产、建设的政策法规，收集有关地质和开采技术资料，掌握上级管理部门对采区设计的具体规定。 （2）明确设计任务，掌握设计依据。 （3）深入现场，调查研究。 （4）研究方案，编制设计。 （5）审批方案设计。 （6）进行施工图设计。,三、采区设计方法,（一）方案比较法 （二）其他设计方法1. 统计分析法2. 标准定额法3. 数学分析法4. 经济数学规划法,模块 采区巷道方案设计,课题五 采区准备方式和参数确定 课题六 缓、倾斜煤层采区巷道方案设计 课题七 盘、带区巷道布置设计,课题五 采区准备方式和参数确定,任务一 采煤方法选择任务二 采区准备方式的选择任务三 采区参数的确定,任务一 采煤方法选择,知识点,能力点,1、采煤方法的基本概念和分类 2、采煤方法的选择原则、影响因素 3、采煤方法的发展方向,能根据具体的煤层地质条件初步确定采煤方法,一、采煤方法基本概念二、采煤方法分类三、采煤方法选择四、采煤方法发展方向,相关知识,一、基本概念,1、采场：是指在采区内，用来直接大量开采煤炭资源的场所。 2、采煤工作面：是指在采场内进行采煤的煤层暴露面，又称煤壁。在实际工作中，采煤工作面就是指采煤作业场地，与采场是同义语。 3、采煤工作：是指在采场内，为了开采煤炭资源所进行的一系列工作。 4、采煤工艺：是指在一定时间内，按照一定的顺序完成采煤工作各项工序的过程。,5、采煤系统：是指采区内的巷道系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风、等目的的生产系统。 6、采煤方法：是指采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合。不同采煤工艺与采区内相关巷道布置的组合，构成了不同的采煤方法。,二、采煤方法的分类,（一）壁式体系采煤法,在采煤工作面的两端各至少布置一条巷道，构成完整的生产系统。 采煤工作面长度较长，一般在80250m。 采煤工作面可分别采用把爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破煤和装煤，用与工作面煤壁平行铺设的可弯曲刮板输送机运煤，用自移式液压支架或单体液压支柱与铰接顶梁组成的单体支架支护工作面空间，用全部跨落法或充填法处理采空区。 随着采煤工作面前进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。,1、按煤层倾角分近水平煤层采煤法缓倾斜煤层采煤法倾斜煤层采煤法急倾斜煤层采煤法根据开采技术特点，煤层按倾角分为：近水平煤层 45,2、按煤层厚度分 薄及中厚煤层采煤法 厚煤层采煤法：整层开采（放顶煤）分层开采（倾斜、水平、斜切分层）根据开采技术特点，煤层按厚度分为：薄 煤 层 最小可采厚度3.5m,3、按采煤工艺方式分 爆破采煤法 普通机械化采煤法 综合机械化采煤法4、按采空区处理方法分 垮落采煤法 刀柱（煤柱支撑）法 充填采煤法5、按采煤工作面推进方向分 走向长壁采煤法 倾斜长壁采煤法（俯斜，仰斜）,单一长壁垮落采煤法,( a) 走向长壁， ( b) 倾斜长壁（仰斜）， ( c) 倾斜长壁（俯斜）,刀柱（煤柱支撑）法,（b）,（c）,（a）倾斜分层采煤方法,（c）放顶煤采煤方法,（b）水平、斜切分层采煤法,（二）柱式体系采煤法, 房式采煤法 房柱式采煤法特点： 煤房比较窄 57m 采掘合一 煤柱支撑顶板,三、采煤方法的选择,（一）选择采煤方法的原则根据煤层赋存条件、矿井开采技术水平等因素，选用技术 选进、经济合理、安全生产条件好、资源回收率高的采煤方法。选择采煤方法必需满足安全、经济、煤炭采出率高的基本 原则，努力实现高产高效安全生产。选择采煤方法应当遵循的 三个基本原则，是密切联系又相互制约的，在选择时应当综合 考虑。,（二）影响采煤方法选择的因素1、地质因素1）煤层倾角：2）煤层厚度：3）煤层特征及顶底板稳定性：4）煤层地质构造：5）煤层含水性：6）煤层瓦斯含量：7）煤层自然发火倾向：2、技术发展及装备水平3、矿井管理水平4、矿井经济效益,四、采煤方法发展方向,1、改进采煤工艺，因地制宜地发展先进的机械化采煤技术 2、扩大走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法的应用范围 3、缓、倾斜厚煤层推行倾斜分层下行跨落法和放顶煤采法 4、大力推广无煤柱护巷技术 5、急斜煤层开采要进一步探索采煤机械化的发展途径 6、柱式体系采煤法应用范围将不断扩大 7.、采煤方法是一个发展着的系统工程,任务二 采区准备方式的选择,相关知识,一、采区准备方式的分类 二、选择采区准备方式应遵循的原则 三、准备方式的发展方向,一、准备方式的分类,采区（或盘区）的准备巷道布置方式称为采区 （或盘区）准备方式。采（盘）区准备方式的种类 很多，按照采区（或盘区）开采方式、上（下）山 位置和煤层间的联系方式，对采区（或盘区）准备 方式作如下分类。,（一）按开采方式分为上（下）山采（盘）区准备在煤层倾角小于160的情况下，可利用水平大巷分别开采 上山采区和下山采区。上山采区是指位于开采水平标高以上的 采区。下山采区是指位于开采水平标高以下的采区，。在煤层倾角大于160时，下山采区在采煤、掘进、运输、 通风、排水等方面就有一定的困难。因此，一个开采水平往往 只开采上山采区。,（二）按上、下山的布置位置分单、双翼和跨多上、下山采区 1、双翼采区 特点：采区上（下）山布置在采区走向的中央，采区上（下）山的两翼分别布置采煤工作面进行开采。与 单翼采区相比较，双翼采区相对减少了采区上（下）山、车场、硐室等巷道的掘进工程量，减少了采区运输等设备数量，采区生产能力大，生产比较集中。,2、单翼采区 特点：将采区上（下）山布置在采区一侧的边界，形成单翼开采。上（下）山布置在采区靠近井田边界一侧的，为前上（下）山单翼采区；上（下）山布置在采区靠近井筒一侧的，为后上（下）山单翼采区。前上（下）山开采时，煤炭运输有折返现象，增加了运输工作量，但采区商（下）山是在未采动的煤体中，上（下）山维护条件好。,3、跨多上（下）山采区 特点：沿煤层走向每隔一段距离（一台带式输送机长度），在煤层底板岩层中布置一组上（下）山，采煤工作面跨几组上（下）山连续推进，相当于由多个单翼采区组成的大采区的准备方式，减少了工作面搬迁次数。一般应用于地质构造简单的综采或综放工艺条件。,三、按煤层群开采时的联系方式，分为单层和联合准备,二、选择准备方式应遵循的原则,（1）有利于合理集中生产，保证采（盘）区有合理的生产能力和增产潜力； （2）安全生产条件好，符合煤矿安全规程的有关规定； （3）保证有完整的生产系统，有利于充分发挥机电设备的效能，为采用新技术、发展综合机械化和自动化创造条件 （4）力求技术先进、经济合理，尽量简化巷道系统，减少巷道掘进和维护工作量，减少设备占用率和生产成本费用，便于采（盘）区和工作面的正常接替； （5）煤炭损失少，有利于提高资源采出率。,三、准备方式的发展方向,1. 准备方式多样化 2. 采区大型化 3. 单层化和全煤巷化,第五节 采区方案设计案例,采区境界m1煤层底板等高线图,第五节 采区方案设计案例,第一方案采区巷道布置图,第五节 采区方案设计案例,第二方案采区巷道布置图,采区方案技术比较,采区方案技术比较表,采区方案经济比较,采区方案经济比较表,采区方案经济比较,采区方案经济比较汇总表,作业： 1、编制采区设计的依据是什么？ 2、试述采区设计的步骤。 3、简述采区设计应包括的内容。 4、影响采区尺寸的因素有哪些？ 5、试述采煤工作面合理长度以及影响工作面长度的因素。,知识链接,采煤工作面矿山压力基本规律,（一）矿山压力的概念由于井下采掘工作破坏了岩体中原岩应力平衡状态，引起应力重新分 布，我们把存在于采掘空间周围岩体内和作用在支护物上的力称为矿山压 力。 （二）矿山压力的来源采动前，原始岩体中已经存在的应力是矿山压力产生的根源。井下深 部原岩处于复杂的受力状态。承受着上覆岩层重量引起的自重应力，地质 构造引起的构造应力，遇水膨胀和温度变化引起的应力等。,一、矿山压力基本概念,1、自重应力第一种假说：把岩石视为均质各向同性的弹性体1=H 2=3=1 /(1- ) max(1-2)/2 式中 单元体岩层的泊松比；侧压系数。第二种假说：随着开采深度的增加或由于岩性等 方面原因，使得=0.5时，即1= 2=3= H 形成所谓的静水压力状态，即岩体深部的原岩垂直 应力与其上覆岩层重量成正比，侧向应力大致与垂 直应力相等。,