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212
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