第四章单一走向长壁采煤法.doc

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第四章 单一走向长壁采煤法
“单一”——一次将整层煤层采完（书上的提法,有问题）
“单一”——一层含义是在采煤工艺上一次采全高（不分层，不放顶煤），另一层含义是回采巷道单煤层布置（不设为多煤层服务的区段集中平巷），主要用于近水平、缓斜薄及中厚煤层,厚煤层大采高一次采全厚是否属于有争论.
第一节 采区巷道布置及生产系统
一、 典型的采区巷道布置

² 巷道名称：1———采区运输石门；2--—采区回风石门；3-—-采区下部辅助采场；4——-采区轨道上山;5-—-采区运输上山（运煤上山）;6-—-采区上部采场;7、7'-——采区中部采场;9、9’——-区段运输平巷(下顺槽）；8、8'、10——-区段回风平巷（上顺槽）；11—--联络巷（横川儿）；12———采区煤仓；13--—采区变电所；14-—-采区绞车房；15-——采煤工作面；16—--绞车房回风巷;17---准备工作面；18——-采区边界线；19--—停采线（上山保护煤柱线）;20-——挡风板
² 开掘顺序:
² 生产系统标注：
二、 采区生产系统
1、 运煤系统(15 9 5 12 1）
2、 通风系统
（1） 采煤工作面通风系统(新风1 3 4 7 8 11 9 15乏风15 10 6 2）
（2） 掘进工作面通风系统（局扇置于新鲜风流处，通过柔性风筒压入掘进工作面）
3、 运料排矸系统
(采煤工作面运料:1 3 4 6 10 15）
（区段运输平巷运料：1 3 4 7 8 11 9)
（掘进工作面运料：1 3 4 7’ 8' ）
（排矸与运料方向相反）
4、 供电系统
5、 压气供水系统
6、 通信控制系统
7、 排水系统
8、 安全监测及避灾系统
9、 瓦斯抽放系统
10、 注浆注氮防火系统
三、 采区内巷道类型
1、 回采巷道 （区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼)
2、 采区上山（运输上山或运煤上山、运料上山或轨道上山、专用回风上山）
3、 车场(采区上、中、下部车场)
4、 硐室（采区煤仓、采区绞车房、采区变电所）
5、 联络巷道（区段石门、区段斜巷、行人进风斜巷、留煤眼、排水眼等)
四、 区段参数
（1） 区段走向长度及工作面连续推进长度（综采一年的连续推进长度≮1000m，普采和炮采≮600m，）
（2） 区段倾斜长度
区段倾斜长度=工作面长（150～220m）+区段煤柱宽(8～20m）+区段运输平巷宽（2.5~5m）+区段回风平巷宽（2～4.5m)

作业:
1、 制作图4-1单一走向长壁采煤法采区巷道布置三维实体模型（单数学号)
2、 用三维CAD制作图4—1单一走向长壁采煤法采区巷道布置三维电子模型（双数学号）

第二节 回采巷道布置分析
一、 区段平巷的功能与装备
1、 运输平巷【运煤（转载机及皮带、刮板输送机、矿车）、进风、放置机电设备、排水、行人、安全出口】
2、 回风平巷【运料(轨道矿车或新型辅助运输设备)、回风、行人、安全出口、放置机电设备】
二、 区段平巷的坡度与方向
区段平巷一定是在煤层中开掘，因此,区段平巷的坡度取决于煤层赋存形态及掘进方向(是指在平面图上巷道的方位角）.也就是说,在煤层赋存形态一定时坡度与掘进方向是相互关联的,根据巷道用途的不同，有时控制方向掘进，有时控制坡度掘进。
1、 区段平巷坡度与方向的控制方法
（1） 按腰线掘进(俗称沿等高线掘进)
它是一种巷道掘进的定向方法，就是在掘进巷道的断面上由测量给出一条既定标高的水平线，下一个掘进进尺的炮眼标高要以这条水平线为参考确定各炮眼的具体高度位置，炮眼的左右位置依煤层变化根据经验确定（给腰线抓顶板，或给腰线抓底顶板)，通过这种方法来控制巷道的坡度。
按腰线掘进的回采巷道通常其坡度控制在由上山到采区边界3～10‰的上坡。
按腰线掘进的回采巷道便于流水和行车，因此常用作炮采和普采
回风平巷。

（2） 按中线掘进（俗称定向掘进）
它也是一种巷道掘进的定向方法,就是保持掘进巷道的断面的中垂线方向不变，每次掘进进尺的炮眼布置都要以这条中垂线为左右对称轴,炮眼的高度依煤层变化根据经验确定（给中线抓顶板,或给中线抓底顶板），通过这种方法来控制巷道掘进的方向.
区段平巷按中线掘进就是沿某一确定的方位掘进，不拐弯或分段取直。
区段运输平巷采用皮带运输机或刮板运输机时也多沿中线掘进，综采的运输和回风平巷都要求沿中线掘进，以保持工作面长度不变。

（3） 按中腰线掘进
既给中线，又给腰线掘进。这种定向方法在区段平巷掘进中使用较少，掘进施工人员技术水平低，不会给腰线抓顶底板或给中线抓顶底板，只能劳驾测量人员给中腰线了。在开拓巷道的掘进时常采用给中腰线掘进，既要控制方向又要控制坡度.
2、 采煤工艺对区段平巷坡度和方向的要求
（1） 普采和炮采的回风平巷按腰线掘进
设备是轨道矿车，坡度小有利于矿车运行，同时考虑自流排水需要，按腰线掘进，其坡度控制在由上山到采区边界3~10‰的上坡。
（2） 普采和炮采的运输平巷按中线掘进
设备是刮板运输机或皮带，虽然刮板运输机可以在水平面内有一定的弯曲，但运行阻力会大增，一般情况下要直线布置,皮带更不允许弯曲，但这两种设备都允许巷道坡度有较大的起伏变化，按中线掘进取直或分段取直，皮带运输时分段数目不超过2段，刮板运输机运输不超过4段。
（3） 综采的运输及回风平巷
运输平巷设备是皮带，按中线掘进取直或分段，同普采。为了使综采工作面长度恒定不变，回风平巷也要随运输平巷取直或分段取直，二者平行布置，对回风平巷的辅助运输和排水带来不利影响，但可以克服，两害相比取其轻。

三、 区段平巷布置方式与掘进
（1） 双巷布置
概念：在掘进区段运输平巷的同时将下区段回风平巷同时掘出,双巷掘进，二者之间设置8~20m的区段煤柱，即本区段的运输平巷和下区段的回风平巷，有时也叫区段轨道平巷，也即一个采煤工作面生产系统由三条区段平巷（一条区段运输平巷，一条区段轨道平巷，一条区段回风平巷）构成。

优点:①掘进通风容易；②对于炮采和普采回风平巷按腰线掘进时，下区段回风平巷超前运输平巷掘进,可起补充勘探的作用，为运输平巷掘进定向,同时可自流排水；③工作面可顺序接替，不形成“孤岛”工作面；④对于综采设备列车放置在下区段回风平巷中,避免运输平巷设备拥挤；⑤运输平巷断面可小一些，便于掘进和支护；⑥通风能力大，安全性好,生产系统可靠性高
缺点：①下区段回风平巷提前开掘，受两次采动影响，维护时间长,巷道维护工作量大，维护费用高；②煤柱损失多；③留下的区 段煤柱在底板中形成集中应力,对下煤层开采不利，同时区段煤柱易自然发火.
其他类型的双巷布置：

（2） 单巷布置
概念：在掘进区段运输平巷时下区段回风平巷不同时掘出,单巷掘进，在区段的下部只设置一条区段平巷，即区段运输平巷,也即一个采煤工作面只由两条区段平巷（一条区段运输平巷，一条区段回风平巷)构成生产系统的巷道布置方式.区段运输平巷担负运煤、进风、排水、行人等全部任务.

优点:①区段回风平巷受采动影响次数少，维护时间短，巷道维护量少及维护费用低；②便于实施沿空留巷或沿空掘巷先进技术，煤柱损失少，不留区段煤柱，在底板中不形成集中应力，对下煤层开采有利,同时无区段煤柱自然发火隐患；
缺点:①工作面不能依次顺序接替，接替安排困难；②长距离单巷掘进通风困难；③区段运输平巷排水不能自流,需专门排水设备；④区段运输平巷设备拥挤;⑤区段运输平巷断面较大，支护较困难;
单巷布置时下区段回风平巷的布置与掘进方式：
1) 留煤柱护巷 (图4-9，煤柱宽8～20m，上区段开采结束后即可开掘)
2) 沿空掘巷（无煤柱护巷方法之一)
沿空掘巷的概念:在采空区采动影响基本稳定后（6～12个月),沿采空区边缘不留煤柱或留1～3m的小煤柱开掘下区段回风平巷的方法。

沿空掘巷的技术要点：①采动影响稳定后，停采6～12个月后；②采用小进度掘进；③爆破前设置轴向鳞状层叠顶梁，加强支护，采用可缩性支架，配合锚网做好护顶护帮；④准确定向,巷道位置严格安设计要求掘进；⑤加强采空区瓦斯和积水的监测与防治。
沿空掘巷的优点：①沿空掘巷避开了支撑压力区，巷道容易维护；②不留区段煤柱，回采率高;③对下层煤不造成煤柱集中应力的影响；
沿空掘巷的缺点：①沿空掘巷的技术难度较大,比留区段煤柱掘巷成本高；②工作面接续较困难，有时需跳采，形成“孤岛”工作面；③采空区漏风多，易发火；
沿空掘巷的适用条件：①地压大,常规留区段煤柱巷道维护困难；②直接顶中等稳定以上，老顶来压不强烈；③煤层倾角小于16°
3) 沿空留巷(无煤柱护巷方法之一）
沿空留巷的概念:采用巷旁支护等措施，随工作面的推进在采空区下边缘维护一条巷道，作为下区段的回风平巷。

沿空留巷的方法及技术要点:
Ø 采空区侧进行有效巷旁支护：①砌矸石带②垒矸石袋③混凝土胶结充填④高铝水泥充填⑤密集支柱
Ø 采空区防自燃发火： ①采取防漏风措施，喷抹黄泥，喷涂树脂泡沫；②黄泥灌浆； ③注氮； ④巷内支护采用锚网、可缩性金属支架联合支护。
沿空留巷的优点：①沿空留巷避开了支撑压力区，巷道容易维护；②不留区段煤柱，回采率高；③工作面接续容易；④巷道掘进率低，掘进费用少;⑤对下层煤不造成煤柱集中应力的影响；
沿空留巷的缺点：①留巷的技术难度大，较困难,有时比新掘一条巷道的成本高；②采空区漏风多，易发火。
沿空留巷的适用条件：①地压大，常规留区段煤柱巷道维护困难;② 2。0m以下的薄及中厚煤层;③ 直接顶中等稳定以上，老顶来压不强烈；④ 煤层倾角小于12°
单巷布置加中切眼：单巷掘进长度超过1000m时可考虑选择采用中切眼

（3） 多巷布置

四、 双工作面布置（煤层倾角<16°，其他条件简单；非综采工作面）

五、 采煤工作面回采顺序
后退式、前进式、往复式、旋转往复式

六、 采煤工作面通风方式与回采巷道布置
U型通风：通风线路长且不稳定,通风阻力大，但后退式U型通风漏风少，通风管理容易，应用较普遍
Z型通风:通风线路短且长度保持不变，通风阻力小，但有一定漏风；
Y型通风：通风线路短且长度保持不变，通风阻力小,通风能力大，也有一定漏风，需沿空留巷
H型通风：通风能力大，也有一定漏风，需沿空留巷
W型通风:双工作面布置时采用

七、 地质构造对区段平巷布置的影响