5101采面下分层回采巷道布置方案编制人:刘家宏时间：2014年2月15日一、概述 (3)二、开采技术条件 (4)三、回采巷道布置方案分析 (7)四、回采巷道布置方案选择 (9)五、巷道断面与支护形式 (11)六、安全技术措施 (11)5101采面下分层回采巷道布置方案一、概述倾斜分层长壁采煤法是我国长期应用的一种厚煤层采煤方法。
通常把近水平、缓（倾）斜及中斜厚煤层用平行于煤层层面的斜面划分为若干个2.0~3.0m左右的分层，然后逐层开采。
根据煤层倾角不同，可以采用走向长壁或倾斜长壁采煤法。
分层间一般采用下行开采顺序，垮落法处理采空区，上分层开采后，以下的各分层在已经垮落的顶板下开采。
为确保下分层开采安全，上分层一般要铺设人工假顶或形成再生顶板。
在同一个区段范围内，上、下两个分层同时开采时，称为“分层同采”，反之称为“分层分采”。
分层分采可以进一步分为两种形式，一种是在同一区段内，待上分层全部采完后，再掘进下分层的回采巷道，而后回采；另一种是在同一采区内，待各区段上分层全部采完后，再掘进下分层的回采巷道和回采，俗称“大剥皮”。
根据西安中煤设计有限责任公司设计确定的5-2煤层采用长壁式综采工作面分层铺底网采煤法，全部垮落法管理顶板。
5101采面的回采的初步方案定为分层分采，待各区段上分层全部采完后，掘进下分层的回采巷道和回采。
现需对5101采面下分层回采时回采巷道布置方案进行选择。
二、开采技术条件5-2煤层为本区主采煤层分布稳定，结构简单，厚度 6.39m～9.18m，平均厚度约8.09m。
一般含1层厚度0.10~0.49m的粉砂岩夹矸，为全区可采的稳定型厚~特厚煤层。
煤层埋深43.72～185.23m，底板标高变化在+995.0～+1035.0m之间。
煤层赋存近似水平，总体上自东南向西北倾斜，煤质较坚硬，节理裂隙不发育。
煤层顶板以直接顶为主，初次跨落步距为25.60m，属3类，即稳定性顶板，岩性以砂质泥岩、粉砂岩为主，饱和抗压强度8.7～25.8Mpa，平均值为20.14Mpa；基本顶全区属Ⅲ~Ⅳ级，即基本顶来压力显示强烈~非常强烈，岩性以粉砂岩为主；伪顶岩性为泥岩、炭质泥岩，厚度不足0.50m；直接底板以泥岩、炭质泥岩和粉砂岩为主，饱和抗压强度15.0~45.6Mpa；老底以细粒砂岩、中粒砂岩为主，底板属Ⅲb类。
根据《陕西莱德集团神木县东川矿业有限公司煤矿(整合区)勘探报告》提供的资料：①瓦斯WS7、WS4钻孔5-2煤层测试分析表明(见表1-2-17): 5-2煤层瓦斯含量CH4为12.46～16.43 mL/g,daf,CO2为5.20～8.40 mL/g,daf;自然瓦斯成分CH4为1.00～1.14％,CO2为0.37～0.65％,应属二氧化碳－甲烷带(CO2－CH4)。
因此在生产掘进管理中应该引起足够的重视。
表1－2－17 各煤层瓦斯含量测定成果汇总表根据陕西省煤炭工业局《关于2007年度全省矿井瓦斯等级鉴定（陕煤局发[2008]2号），大柳塔镇乌兰色太村办煤矿2006结果的批复》年检测的CH4绝对涌出量为0.00m3/min，相对涌出量0.00m3/t；2007年检测的CH4绝对涌出量为0.14m3/min，相对涌出量0.84m3/t，连续两年均批准为“低”等级。
2007年检测的CO2相对涌出量为4.38m3/t，连续两年亦批准为“低”等级。
相邻的大柳塔镇大柳塔镇特麻沟蜂窝渠煤矿煤矿2006年检测的CH4绝对涌出量为0.12m3/min，相对涌出量0.49m3/t；2007年检测的CH4绝对涌出量为0.15m3/min，相对涌出量0.90m3/t，连续两年均批准为“低”等级。
2007年检测的CO2相对涌出量为1.74m3/t，连续两年亦批准为“低”等级。
附近各生产煤矿均亦连续两年批准为“低”等级。
②煤尘根据《陕北侏罗纪煤田大海则井田勘探地质报告》其它开采技术条件煤尘评价结论。
3-1及5-2煤层测试的火焰长度均大于≥400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量在75～90％之间，均属于爆炸性危险的煤层。
煤的干燥无灰基挥发份（Vdaf）与固定碳（FCdaf）之比（爆炸性指数）远远大于10％的界限。
表明本区各煤尘均有爆炸性危险。
③煤的自燃倾向根据原煤样燃点与氧化样燃点之差在10～30℃之间，表明煤层属容易自燃煤层（见表1－2－18）。
表1－2－18 煤的自燃倾向等级汇总表根据GB/T20104-2006《煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法》中9·1条煤自燃倾向性等级，本区煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）＞18％，测试煤的吸氧量Vd＞0.70cm3/g，属Ⅰ类容易自燃煤层。
④地温：据大海则井田勘探资料表明，区内地温梯度最大 2.9℃/100m，最小为0.84℃/100m，平均地温梯度1.53℃/100m。
区内地温正常，无地热灾害。
⑤煤层顶、底板岩性a 煤层顶板：3-1号煤层直接顶以砂质泥岩、粉砂岩为主，厚度变化0-2.51m，其稳定性属2类中等稳定较差顶板；基本顶岩性以中-细粒砂岩为主，一次采全高，全区属Ⅰ级，即基本顶压力显示不明显。
5-2号煤层直接顶以泥岩、粉砂岩为主，厚度变化0-2.18m，故应属3类稳定顶板；基本顶岩性以中-细粒砂岩为主，一次采全高，属Ⅲ-Ⅳ级，即基本顶压力显示强烈-非常强烈。
b 煤层底板：各主采煤层底板以泥岩、炭质泥岩和粉砂岩占优势，老底砂岩以细粒砂岩、中粒砂岩为主；一般底板较稳定，未见底鼓、变形现象；依《缓倾斜煤层采煤工作面底板分类》（MT553－1996）标准，工作面底板分类以煤层底板允许单向抗压强度进行分类，本区煤层底板主要由粉砂岩和泥岩组成。
依据煤层底板岩石力学测试成果，3－1煤层底板饱和抗强度为18.4MPa 。
5－2煤层底板饱和抗强度为19.9MPa 。
允许底板单向抗压强度计算公式：Rp=0.75Rc式中：Rp —允许底板单向抗压强度（Mpa ）Rc —岩石饱和抗压强度（Mpa ）经计算3-1煤层Rp 值为13.80Mpa ， 5-2煤层Rp 值为14.93Mpa ， 3-1煤层底板属Ⅲa 类，5-2煤层底板Ⅲb 类，均属较软类底板。
三、 回采巷道布置方案分析采用分层方法开采厚煤层时，分层平巷有以下三种布置形式。
方案1.倾斜布置如图1—1所示，各分层平巷是按25°~ 35°角呈倾斜布置，一般适用于倾角小于15°~ 20°的煤层，这种布置有利于从分层运输平巷往下溜煤。
图1-1分层平巷倾斜布置 （a)内错式；（b)外错式（a)（b)1--上区段分层运输平巷；2--下区段分层回风平巷2121上区段分层运输平巷与下区段分层回风平巷之间常留有区段煤柱，其大小视煤层厚度、倾角、煤质松软程度等因素而定，一般情况下不小于15m,或更大一些。
相对于下分层工作面长度变化，倾斜布置又有内错式和外错式之分。
内错式布置的下分层平巷内错半个至一个巷道宽度，使工作面变短，煤柱加大，巷道在采空区下方沿假顶掘进，容易维护，也容易向上漏风。
外错式布置就是将下分层平巷布置于上分层平巷的外侧，位置处于上分层煤柱侧向固定支承压力影响范围内，这使平巷维护困难，并且在下分层工作面的上、下出口处没有人工假顶，导致采煤和支护较困难，这种布置应用较少。
方案2．水平布置如图1-2所示，各分层平巷布置在同一水平标高上，区段煤柱呈平行四边形。
这种布置方式有利于材料运输、行人和通风。
分层运输平巷处于上分层采空区下方，压力小，易于维护。
但分层回风平巷位于区段煤柱下方，承受固定支承压力作用，维护比较困难。
对于区段煤柱尺寸，应注意使上、下区段分层平巷间垂距不小于5m,因此，一般用于倾角大于20°~ 25°的煤层，否则区段煤柱太大。
12图1-2分层平巷水平布置1--上区段分层运输平巷；2--下区段分层回风平巷方案3．垂直布置如图1-3所示，各分层平巷沿垂直方向呈重叠式布置，区段煤柱呈近似矩形。
这种布置方式在煤层倾角小于8°~ 10°，特别是在近水平厚煤层条件下，可减小区段煤柱尺寸，分层平巷受支承压力的影响也较小，易于维护。
同时，下分层平巷沿上分平巷沿上分层平巷铺设的假顶掘进容易掌握方向。
21图1-3分层平巷垂直式布置1--上区段分层运输平巷；2--下区段分层回风平巷四、回采巷道布置方案选择根据矿区开采技术条件：①瓦斯等级“低”；②煤尘有爆炸性危险；③煤层属Ⅰ类容易自燃煤层；④区内地温正常，无地热灾害；⑤5-2号煤层直接顶以泥岩、粉砂岩为主，厚度变化0-2.18m，属3类稳定顶板；基本顶岩性以中-细粒砂岩为主，一次采全高，属Ⅲ-Ⅳ级，即基本顶压力显示强烈-非常强烈。
5-2煤层底板属Ⅲb类，属较软类底板。
方案1回采巷道倾斜布置内错式容易向上漏风，采取相应的堵风措施，增加了相应的生产成本。
回采巷道外错式布置将中下分层平巷布置于上分层平巷的外侧，位置处于上分层煤柱侧向固定支承压力影响范围内，这使平巷维护困难，并且在中下分层工作面的上、下出口处没有人工假顶，导致采煤和支护较困难。
故回采巷道布置不建议选择方案1。
方案2倾斜巷道水平布置，分层回风平巷位于区段煤柱下方，承受固定支承压力作用，维护比较困难。
对于区段煤柱尺寸，上、下区段分层平巷间垂距不小于5m,因此，一般用于倾角大于20°~ 25°的煤层，5-2煤层是近水平煤层，回采巷道水平布置的话，区段煤柱尺寸太大，造成资源浪费。
回采巷道布置故不建议选用方案2。
方案3回采巷道垂直布置可减小区段煤柱尺寸，分层平巷受支承压力的影响也较小，易于维护。
同时，下分层平巷沿上分层平巷铺设的假顶掘进，容易掌握方向。
故建议回采巷道布置形式选择方案3垂直布置。
五、巷道断面与支护形式根据5-1煤层及其顶、底板围岩条件，煤层巷道均选用矩形断面。
工作面胶带输送机巷、辅助运输巷及回风巷设计巷道净宽分别为4.2m、5.1m和5.1m，净断面积分别为12.6m2，15.3m2和12.3m2，支护形式为锚、网支护，必要时加锚索。
巷道断面详见表5－1。
表5－1 巷道断面对照表六、安全技术措施1、顶板管理①、严格执行正规的施工工艺：敲帮问顶→打眼、装药、放炮→掏梁窝→移前探梁→上梁打顶→刷帮挖柱窝→站腿→打帮。
②、施工期间严格执行敲帮问顶制度，要有专人观山，专人操作，精力集中，动作敏捷，严格按有关规定进行架棚作业，帮顶较活时，必须采用撞楔法施工，用钎椽、小径木护好帮顶后，再撕帮、揭顶施工，严禁空帮空顶作业。
③、放炮前迎头向外10米的U型钢棚的帮顶要背牢背实，同时要打上撑杆对U型钢棚进行加固。
④、架棚时，必须拉尺上线，使中、腰线及三角线对照，确保支架无歪旋、无前倾后仰现象。