联合布置采区巷道分析优化方案

(1)采区上(下)山的数目和位置

1)采区上(下)山数目确定

联合布置采区的特点主要是各煤层共用一组集中上(下)山。一般情况下,至少需要两条集中上(下)山,其中一条上(下)山铺设输送机,用作运煤、回风(或进风)以及敷设管线,另一条上(下)山铺设轨道用作运料、排矸及进(回)风等。

但在下列情况下,则需要布置三条上(下)山:

①煤层层数多,生产能力大的煤层群联合布置采区。

②生产能力较大,瓦斯涌出量也很大的采区,特别是需要有专用排出瓦斯的回风上(下)山。

③生产能力较大,经常出现上下区段同时生产,需要简化通风系统的采区。

④集中运输上山和轨道上山均布置在底板岩层中,需要探清煤层赋存情况或为提前掘进其他采区巷道的采区,或需要专用泄水巷道的采区。

增设的上(下)山一般可专作运煤或通风用,也可兼作行人、辅助提升用。增设的上(下)山特别是服务年限不长的上(下)山,多数可沿煤层布置,以便减少掘进费用,并起到探明煤层变化情况的作用。

2)采区上(下)山位置的确定

采区集中上(下)山的层位选择,要根据煤层群联合开采的煤层厚度、采区储量和采区上(下)山服务年限、围岩性质、地质条件和运输设备装备等因素,综合技术和经济比较分析,确定其合理位置。一般有以下几种布置方式:

①一煤一岩上(下)山

当煤层群最下一层煤层为煤质及顶底板岩石坚硬、地质条件好的薄及中厚煤层时,可将轨道上(下)山布置在该煤层中,运输上(下)山布置在底板岩层中,如图5.36(a)所示。这种布置可减少一些岩石巷道工程量,适用于产量不大、瓦斯涌出量较小、服务年限不长的采区。

图5.36　采区上山布置类型

1—轨道上山;2—运输上山;3—通风行人上山

②两条岩石上(下)山

对于煤层层数多,总厚度较大的联合布置采区,若煤层群最下一层为厚煤层,或者虽为薄及中厚煤层但煤质松软、顶底板岩层不稳定、自然发火期短等因素影响,不宜布置煤层上(下)山时,可将两条上(下)山都布置在煤层底板岩层中,如图5.36(b)所示。

③两条煤层上(下)山

当煤层群最下一层煤层为煤质及顶底板岩石坚硬、地质条件好的薄及中厚煤层,或者为厚煤层其底板岩层因复杂或不稳定地质因素不宜布置巷道时,可将集中上(下)山布置在煤层之中,如图5.36(c)所示。这种布置方式掘进施工方便,速度快,掘进费用低,但上(下)山维护工作量大,留设的煤柱宽度大。

④两岩一煤上(下)山

为了进一步探清煤层情况和地质构造,在煤层中增设一条通风行人上(下)山,在煤层底板岩层中布置两条岩石上(下)山,如图5.36(d)所示。掘进时一般先掘煤层上(下)山,为两条岩石上(下)山探清地质变化情况。

⑤三条岩石上(下)山

在煤层底板岩层中布置三条上(下)山,如图5.36(e)所示。适用于开采煤层层数多、厚度大、储量丰富或瓦斯涌出量大、通风系统复杂的采区。

3)上(下)山间的位置关系

联合布置的采区上(下)山,在层面上需要保持一定的距离。采用两条岩石上(下)山布置的,其水平间距一般取20～25 m;三条岩石上(下)山的,其间距可缩小到10～15 m;如果是煤层上(下)山,则间距要增大到25～30 m。上(下)山间距,过大会使上(下)山之间的联络巷长度加大,过小则不利于巷道维护,不便在其间布置机电硐室,给中部车场的布置和施工会带来困难。

采区上(下)山在垂直层位上,可以布置在同一层位上,也可以使两条上(下)山之间在层位上保持一定的高差,如图5.36所示。为便于运煤可将运输上(下)山设在比轨道上(下)山低3～5 m的层位上。如果采区涌水量较大,为使运输上(下)山中不流水,可将轨道上(下)山布置在低于运输上(下)山的层位位置上。当两条上(下)山都布置在同一煤层中,且煤层厚度又大于上下山断面的高度时,一般是将轨道上(下)山沿煤层顶板布置,运输上(下)山则沿煤层底板布置,以便于处理区段平巷与上下山的交叉关系。(www.xing528.com)

(2)区段集中平巷的布置

煤层群采用区段集中平巷联合布置时,区段集中平巷可布置在最下层的煤层中,也可布置在煤层群下部的底板岩层中。具体位置要根据开采的煤层层数、煤层厚度、围岩条件和服务年限等因素,综合考虑来确定。许多情况下是将区段运输集中平巷布置在下部底板岩层中,而将区段轨道集中平巷布置在煤层中。

通常用作上区段的运输集中平巷,在下区段回采时又作为区段回风集中平巷。

根据煤层赋存条件和采区巷道布置的总体需要,煤层群区段集中平巷的布置方式有:

1)机轨分煤岩巷布置

将运输集中平巷布置在煤层底板岩层中,轨道集中平巷布置在煤层之中,如图5.37所示。这种方式比双岩集中平巷布置少掘一条岩石平巷,而且轨道集中平巷沿煤层超前掘进,还可探明煤层的变化情况,为岩石运输集中平巷的掘进取直提供保证条件,在煤层顶板淋水较大的情况下,可利用轨道集中平巷泄水,以不影响运输集中平巷的正常运输。但轨道集中平巷布置在煤层中,易受多次采动影响,维护比较困难,因此可将轨道集中平巷布置在围岩条件好的薄及中厚煤层中。

图5.37　机轨分煤岩巷布置

1—运输上山;2—轨道上山;3—运输集中平巷;4—轨道集中平巷;5—层间运输联络石门;6—层间轨道联络石门;7—上区段分层超前运输平巷;8—下区段分层超前轨道平巷;9—层间溜煤眼;10—区段轨道石门;11—区段溜煤眼;12—中部甩车场

区段集中平巷必须每隔一定距离开掘一条联络巷道,以与各煤层的超前平巷相联系。区段集中平巷与各分层超前平巷的联系方式,有石门联系、斜巷联系和立眼联系三种。

2)机轨双岩巷布置

将运输集即中平巷和轨道集中平巷均布置在煤层底板岩层中,如图5.38所示。双岩巷布置的优点是,巷道受到的支承压力小,可大幅度减少巷道维护费用,且有利于上下区段的同时开采,有利于增大采区生产能力。但岩石巷道掘进工程量大,掘进费用高,采区准备时间长。适合于开采煤层数目较多或煤层厚度大、区段生产时间长,以及布置煤层集中平巷难以维护等条件下采用。

图5.38　机轨双岩巷布置

1—运输上山;2—轨道上山;3—运输集中平巷;4—轨道集中平巷;5—层间运输联络石门;6—层间轨道联络石门;7—上区段分层超前运输平巷;8—下区段分层超前轨道平巷;9—层间溜煤眼;10—区段轨道石门;11—区段溜煤眼;12—中部甩车场

3)机轨合一巷布置

机轨合一巷布置是将运输集中平巷和轨道集中平巷,合为一条断面较大的岩石集中平巷,如图5.39所示。这种布置方式减少了一条集中平巷及相关联络巷,掘进和维护工程量较少。但机轨合一巷加大了巷道的跨度和断面积,缺少了煤层巷道的定向引导,巷道层位不好控制,而且施工相对比较困难,施工进度慢。尤其是机轨合一巷与采区上山的连接处,在与通往分层超前平巷的联络巷道连接处,存在着轨道运输和输送机运输的交叉穿越问题,造成运煤和运料极其不方便。为解决轨道运输和输送机运输的交叉问题,需要对巷道和线路、设备进行复杂的设计布置和施工。

机轨合一巷布置适合于煤层底板岩层较好、煤层稳定、采区生产能力不大的采区。

图5.39　机轨合一巷布置

1—运输上山;2—轨道上山;3—机轨合一集中平巷;4—层间运输联络石门;5—层间轨道联络石门;6—上区段分层超前运输平巷;7—下区段分层超前轨道平巷;8—层间溜煤眼;9—区段轨道石门

4)机轨双煤巷布置

机轨双煤巷布置时将运输集中平巷和轨道集中平巷均布置在煤层中,如图5.40所示。这种布置方式的优点是岩巷工程量少,掘进容易,速度快,掘进费用低廉,可缩短采区准备时间,而且有利于上下区段之间的同时回采,扩大采区生产能力。但在煤层中布置集中平巷,受采动影响大,特别是当煤层层数多、间距小的情况下,集中平巷要受多次采动影响,再加上集中平巷服务期较长,造成巷道维护量大,巷道围岩变形破坏严重时,还会影响安全生产。

图5.40　机轨双煤巷布置

1—运输上山;2—轨道上山;3—运输集中平巷;4—轨道集中平巷;5—层间运输联络石门;6—层间轨道联络石门;7—上区段分层超前运输平巷;8—下区段分层超前轨道平巷;9—层间溜煤眼;10—区段轨道石门

联合布置的采区,若煤层群最下部有围岩稳定性好的薄及中厚煤层时,可以考虑采用双煤集中平巷布置。