第五章-准备方式——带区巷道布置

5准备方式——带区巷道布置5.1煤层地质特征5.1.1带区位置设计首采带区位于井田北翼，大巷的西北方向。5.1.2带区煤层特征带区所采煤层为4号煤层，其煤层特征：B4煤层为半亮型条带状结构暗煤，位于老山层下部，1.8~3.99m，平均3.00m,煤层倾角平均12°。本层属厚煤层，全井田稳定可采，不含或含1~3层夹石。煤的硬度为2~3，煤的容重1.50t/m3。带区平均瓦斯涌出量为43.90m3/t，瓦斯涌出量较大。煤层具有爆炸性，爆炸指数一般为：24~25；煤层易自燃，自然发火期为1~3个月。5.1.3煤层顶底板特征B4煤层为半亮型条带状结构暗煤，位于老山层下部，下距官山层35m左右，煤厚1.8m~3.99m,一般3.0m左右。B4煤层呈层状稳定分布，结构简单，顶底部有0.1m~0.2m厚的硬煤分层。在近顶底0.2m左右，均含有一层0m~0.05m左右炭质岩夹矸，层位比较稳定。顶板特征：为深灰色细粉砂岩，富集菱铁矿，黄铁矿结核和植物茎叶化石，底部含炭质，夹薄煤线。全层多含薄细砂岩条带与粉砂岩互层，其顶部的条带状砂岩具锁链状结构，回柱放顶后局部或全部垮落。砂岩中裂隙较发育。直接顶厚约8m，最大10m，本层厚度较稳定。底板特征：为灰黑色鳞片状炭质泥岩或褐色鳞片状粘土岩，岩性松软，遇水膨胀，厚度0m~0.5m，一般0.2m。上部为浅褐色或灰白色砂质泥岩，泥质粉砂岩，遇水膨胀，夹B3煤层，距B4煤层4m左右。下部为灰色粉砂岩，具鲕状结构。直接底含丰富的植物根化石，总厚约5m。5.1.4水文地质带区内水文地质条件较简单，4号煤层以其顶板砂岩为直接充水含水层，含水层埋藏深，地下水补给条件较强，富水性强。并且各含水层之间均有沉积但稳定的隔水层，可能会形成水力联系。井田东部外围生产矿井富水性均很弱，结合井田内老三层抽水试验，确定煤矿床水文地质类型属二类一型，即水文地质条件简单的裂隙充水矿床。预计正常涌水量为120t/h，最大涌水量为200t/h。5.1.5地质构造带区内地质构造简单，煤层整体呈东低西高的单斜构造，在此基础上发育了一系列宽缓褶曲，造成煤层底板有小的波动，但变化不大，煤层倾角平均12°。5.1.6地表情况地面有零星坐落的几个村庄，采取留设保护煤柱措施。井田内无较大的河流，只有数李家小河，自西向东在矿井北部流过，流入毛坊湖，泄入赣江，无大的地表水系和水体。5.2带区巷道布置及生产系统5.2.1带区准备方式的确定带区准备方式优点，不需要开掘上山，大巷掘出后便可以掘顺槽、开切眼和必要的硐室车场，因此巷道系统简单；运输系统环节少，费用低，系统简单，运输设备、数量和辅助人员少；工作面长度可保持等长，对综合机械化非常有利；受断层影响小；技术经济效果显著，国内实践表明，在工作面单产、巷道掘进率、采出率、劳动生产率和吨煤成本等几项指标方面，都有显著提高和改善。本设计矿井由于底板属于遇水膨胀的泥岩，故不能采取综采工艺，而采用炮采。大巷均布置在岩层中，辅助运输采用固定车厢式矿车。带区准备方式存在的问题，如辅助运输、行人比较困难的问题在采用固定车厢式矿车后可以得到很好的解决。故采用带区准备方式，以下就带区巷道布置及其生产系统进行说明。5.2.2带区巷道准备(一)带区煤柱由后面第9章通风设计确定工作面采用两进一回的布置方式，每个工作面共布置两条巷道，一侧布置一条皮带运输顺槽，为回风巷；另一侧布置一条轨道运输顺槽，为进风巷。本带区采用的是两个工作面共用一条运输顺槽，即两个工作面共需要掘进三条顺槽，一条皮带运输顺槽，两条轨道运输顺槽。主、副、风井及部分大巷贯通形成通风回路之后就可以布置回采巷道。带区相邻工作之间留设15m煤柱。(二)区段要素首采带区西六带区位于大巷西侧，走向长平均2700m，倾向长平均800m。带区内划分二十个分带，每两个分带共用一个溜煤眼。分带平均长800m，宽125m，工作面长100m，两条条巷道均为5m宽，3.5m高，加上15m款的煤柱，分带宽为125m。(三)开采顺序首采带区为一、二带区，然后依次采三、四带区。带区内分带之间没有留设煤柱，只是在每两个分带之间留设了15m款的煤柱，故每两个分带之间依次开采，首采工作面为4601、4602工作面，然后依次开采下一个分带。(四)带区通风带区内各工作面采用两进一回偏W型通风系统，即：两个工作面的两条轨道运输顺槽进风，运输顺槽回风。(五)带区运输带区内分带运输顺槽铺设B=1320mm的胶带输送机，运输煤炭到大巷胶带运输机，带区内辅助运输采用固定车厢式矿车运输，材料车从井底车场出来，经辅助运输大巷到回采工作面的轨道运输顺槽，再到工作面。带区巷道布置如图5-1所示。图5-1带区巷道布置图5.2.3带区生产系统(一)运煤系统煤由工作面刮板运输机→巷转载机、破碎机→顺槽胶带输送机→大巷胶带输送机→井底煤仓→主斜井胶带输送机→地面。(二)辅助运煤系统工作面设备材料经副斜井运至井底换装站，换装至固定车厢式矿车，通过电机车用矿车运至工作面。运输路线如下：地面→副斜井→一水平井底车场→井底车场换装站→辅助运输大巷→工作面轨道运输顺槽→工作面。(三)通风系统带区4601工作面风流路线为：（新鲜风流）主、副斜井→井底车场→辅助运输大巷→分带下部车场→分带轨道运输顺槽→工作面→分带皮带运输顺槽→运输大巷→风井→地面。带区4602工作面风流路线同4601工作面风流路线。溜煤眼4602面4601面通风系统风流路线如图5-2所示。图5-2通风系统风流路线图(四)排矸系统开拓工作面产生的矸石由固定车厢式矿车运至副斜井井底车场矸石换装站，再由副斜井提升至地面，因此在地面需要设置排矸系统。(五)供电系统供电：地面变电站→副斜井→中央变电所→辅助运输大巷→轨道运输顺槽→工作面。(六)排水系统在工作面主运输顺槽、辅助运输顺槽各敷设一趟4寸管路，在两巷低洼处各建一水窝，水由工作面排到水窝，再由水窝通过排水管排出。在水窝处备两台22KW水泵，一台使用，一台备用。水流方向：工作面→4601皮带运输顺槽→辅助运输大巷→副斜井井底水仓→地面。(六)行人(1)地面副斜井井底车场辅助运输大巷分带下部车场分带皮带运输顺槽、分带轨道运输顺槽炮采工作面；(2)地面副斜井井底车场辅助运输大巷分带下部车场分带顺新风污风4601面4602面溜煤眼槽掘进工作面。5.2.4带区内巷道掘进方法带区内巷道主要有两种：岩巷和煤巷。掘进分带下部车场时，采用钻爆法施工，挂腰线掘进；掘进煤巷时，采用配套综掘设备进行落、装煤，通过桥式胶带转载机和可伸缩带式输送机、刮板输送机运输煤岩。带区内所有工作面顺槽均沿煤层底板掘进，采用连续采煤机及其配套的设备施工，后配备刮板输送机和胶带输送机组成机械化掘进系统，采用转载机、给料破碎机和胶带输送机运煤，双巷同时掘进，每隔50m掘联络巷贯通。铲车完成材料、设备的运送、搬移以及巷道浮煤的清理工作。锚杆机完成巷道顶锚杆和锚索的打眼、安装工作；选用手持风动钻机来完成帮锚杆的打眼和安装工作。掘进通风：可通过联络巷构成通风回路，在掘联络巷贯通前的独头段采用局部通风机为掘进面供风。每个掘进工作面配备两台FD-Ⅱ型255kW局部通风机，通风方式为压入式。掘进面通风系统如图5-2所示。5.2.5带区生产能力及采出率(一)带区生产能力煤炭工业矿井设计规范对工作面采出率的规定是：厚煤层不低与0.93，中厚煤层不低与0.95，薄煤层不低与0.97。因此，本设计工作面的采出率为0.95。(1)一个炮采工作面一昼夜生产能力CBMLNAr(5-1)式中：N——昼夜落煤次数，次；L——面长，m；M——采高，m；B——落煤一次的进度，m；γ——煤的质量密度，t/m3;C——工作面采出率。则，炮采工作面年生产能力：33858033095.05.12.131002yAt=0.3386Mt(2)带区生产能力niiBAkkA1021(5-2)式中：n——同时生产的采煤工作面数；k1——带区掘进出煤系数，取为1.1左右；k2——工作面之间出煤影响系数，n=2时取0.95，n=3时取0.9；本矿井设计为两个带区工作面同时生产，所以带区生产能力为：7077.0)3386.03386.0(95.01.1BAMt0.60Mt通过计算，带区的生产能力达到矿井的设计生产能力。各环节通过能力的验算见第六章。(二)带区采出率带区内实际采出煤量与带区内工业储量的百分比称为带区采出率。按下式计算：%100带区工业储量带区实际采出煤量带区采出率(5-3)带区开采损失主要有：工作面落煤损失，约占2%；工作面顶煤煤皮损失；带区内分带煤柱不可回收部分损失；带区内断层煤柱损失等。带区工业储量为：10.22Mt带区实际采出煤量为：8.98Mt则，带区采出率为：%9.87%10022.1098.8带区采出率根据《煤炭工业设计规范》规定：采（带）区采出率：厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.8，薄煤层不低于0.85。设计首采带区采出率为87.9%，符合《煤炭工业设计规范》规定。5.3带区车场选型设计5.3.1带区车场的形式和线路布置带区煤层倾角小，平均12°，为缓倾斜煤层。带区布置，皮带运输顺槽直接和运输大巷连接，不设带区车场，采用固定车厢式矿车作为辅助运输，在轨道运输顺槽和辅助运输大巷连接处需抹角，抹角大小为3m3m，与大巷层45º角，以便于固定车厢式矿车的拐弯。皮带运输顺槽与运输大巷均为胶带输送机运输，皮带运输顺槽位于运输大巷的上方，它们之间通过溜煤眼连接。煤层底板坡度较小，但是由于煤层倾角在10°以上，宜在辅助运输大巷处设置一部绞车房，以利于物料的运送。5.3.2带区主要硐室布置井底中央变电所至带区的供电系统电路压降较大，为保证带区正常生产，需布置带区变电所。带区变电所应设在通风良好，围岩稳定，地压小，易维护，无淋水，易于搬迁变压器等电器设备的地方，并使变电所位于带区用电负荷中心，即东区大巷中段，位于主运输大巷和辅助运输大巷之间。高压电气设备与低压设备分别集中在一侧布置，故硐室宽度取3.6m；高度根据行人的高度和设备要求以及吊挂电灯的高度确定为3m，通道高度取2.5m。硐室断面形状采用半圆拱，长度为8m，采用锚网喷支护，底板用100号混凝土铺底并高出邻近巷道底板200~300mm。具有0.3%的坡度，以防矿井水流进变电所。硐室与通道的连接处，设有向外开的防火栅栏两用门。