第四章 采区巷道布置（第二版）

第四章 采区巷道布置

地下煤炭开采时，往往将开采水平沿走向划分为若干采区，作为矿井的基本生产单元。在采区范围内开掘一系列巷道，构成完整的采掘、运输、通风、供电和排水等生产系统，称为采区巷道布置。

采区巷道布置根据煤层数目的多少分为：单一煤层巷道布置、煤层群分组联合布置；根据煤层倾角大小分为：采区（盘区）巷道布置、倾斜长壁开采巷道布置。

采区巷道布置设计是矿井生产技术管理的重要工作之一，主要内容包括：上山位置、数目、相对位置确定；上部车场、中部车场和下部车场形式选择；岩石集中巷或底板瓦斯抽采巷道布置；联络巷道布置设计；采煤工作面运输顺槽、回风顺槽、切眼布置；采区煤仓、溜煤眼设计；进、回风斜巷设计；顶板瓦斯抽采巷道或瓦斯排放巷布置设计等。

采区巷道布置是否科学、合理，直接影响到矿井安全生产和经济效益。对采区巷道布置总的要求是；安全可靠，环节简单，运输、通风线路顺，巷道工程量省，设备占用少，车场线路布置和巷道断面有利于提高单产、单进水平，有利于机械化、自动化，巷道层位的选择有利于掘进和维护，在整个服务期限内维护费用低。但生产矿井采区巷道布置中普遍存在以下问题：

1.岩石巷道位置不合理

为采区服务的上下山、进风、回风大巷位于构造带附近或应力集中区，在巷道层位的选择时，没有充分考虑顶底板岩石性质，巷道位于整体岩性较差的层位中，施工和维护成本高。

底板岩石巷道距离煤层的距离要么太近、要么太远，没有综合考虑安全和效益的关系，导致与煤层相联的巷道工程增加，瓦斯抽采的穿层钻孔工程量增大。

2.设计内容不全

设计中图中没有水沟、管线吊挂位置，没有考虑施工时风筒吊挂尺寸、瓦斯抽采时钻机安装尺寸，没有考虑电缆和穿墙管的位置、数量，没有轨道和道岔铺设内容，没有巷道转弯曲线或曲线半径太小；没有考虑巷道中设备安装位置和安装尺寸需求，巷道施工完成后，无法安装设备。图纸中不标注巷道坡度和坡向，也不标注巷道方位角。

3.巷道断面设计不合理

巷道断面设计没有考虑服务期间巷道变形因素、设备与巷帮距离不够，行人安全间距不够，巷道高度、宽度不能满足设备布置和瓦斯抽采钻孔施工需要。采煤工作面上下顺槽断面设计时支护方式单一，与巷道围岩的力学性能和服务时间不适应。生产期间巷道修复量大，边修巷道边生产，相互干扰。

4.巷道十字相交

巷道在同一平面十字相交，通风、运输、设备布置相互干扰。 5.巷道连接不科学，不合理

巷道连接复杂，联络巷设置过多，并设有角联巷道。巷道布置没有考虑通风需要，采取直角连接或锐角连接，甚至折返回风，绕圈通风。

高瓦斯矿井、突出煤层采煤工作面上下顺槽之间布置联络巷，形成角联网络。由于联络巷位于煤层中，为防止联络巷中瓦斯积聚，必须在风门上方设置调节风窗。正是由于调节风窗的存在，当工作面发生瓦斯事故或火灾事故时，灾变风流会通过调节风窗造成风流逆转，导致事故扩大。

由于联络巷道中设置有正向风门和反向风门，如果风流调节不好，管理失控，可能造成风门之间瓦斯积聚，2007年安阳铜冶煤矿就发生过两风门之间瓦斯浓度超过4.5%的超限事故。

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所以，高瓦斯、突出矿井的采煤工作面上下顺槽之间不应施工联络巷。

6.车场和联络巷布置不合理

从轨道上山开口施工的中部车场和联络巷布置不合理，没有考虑轨道和道岔铺设需要，也没有考虑停车数量和通风设施安装需要；上部车场设计时，不考虑绞车安装和提升过卷距离。巷道转弯多，系统复杂、导致工程量增加，煤柱尺寸增大。

图4—1中a所示为某高瓦斯矿井一个采煤工作面采用的通风系统，采煤工作面回风与变电所回风在同一直线上对口接触，并且回风顺槽与回风道直角相联。对这种通风系统在正常通风时，在B点两路风流相互干扰，当发生瓦斯或火灾事故时，灾变风流不能顺利流入回风上山，极有可能经过变电所进入运输上山，造成事故扩大。应该将与回风顺槽相联的直角巷道封闭，重新开掘与回风道斜交的巷道，如图4—1b所示。

(a) 对口通风系统 (b) 改造后的通风系统

图4—1 不合理的巷道布置与改进

根据以上存在的问题，本章将对采区巷道布置的原则和依据、采煤工作面合理长度、采区上山数量、位置、中部车场布置、突出煤层、非突出煤层巷道布置进行讨论，并根据上山与煤层的相对位置，提出中部车场布置模型，供生产矿井技术人员选择，以规范巷道布置设计，减少工程量。

第一节 采区巷道布置原则和依据

一、常用的基本概念

采矿设计中经常用到的几个概念如下： 缓倾斜煤层：煤层倾角8～25°； 倾斜煤层；煤层倾角25～45°。 近水平煤层：煤层倾角小于8°； 急倾斜煤层：煤层倾角大于45°。 薄煤层；煤层厚度小于1.3m； 中厚煤层；煤层厚度1.3～3.5m； 厚煤层；煤层厚度大于3.5m。

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二、概述

采区是煤矿采掘活动集中的地段，采区巷道布置是否科学、合理，直接影响到矿井安全生产和经济效益。由于各个采区地质条件、煤层赋存、围岩性质及组成不同，矿井水文地质类型不同，煤层自燃发火倾向不同，矿井瓦斯等级不同，在采区巷道布置时就会有不同的要求，以实现矿井安全高效的要求。采区巷道布置必须首先保证矿井安全，在此前提下做到科学、合理，系统简单，环节少，设备占用少，用人少，经济效益高。因此，采区巷道布置必须满足以下基本要求。

1.安全可靠

安全可靠的基本要求是：采掘布局合理，生产系统简化，采区实行分区通风；采、掘工作面通风独立，严禁突出煤层突出危险区域采掘工作面回风直接切断其他工作面唯一安全出口。当开采煤层有煤与瓦斯突出危险时，运输和轨道大巷、主要风巷、采区上山和下山（盘区大巷）等主要巷道布置在岩层或非突出煤层中；减少井巷揭穿突出煤层的次数；井巷揭穿突出煤层的地点应当避开地质构造破坏带；上（下）山巷道应布置在整体性好、厚度稳定、强度高的岩层或煤层中，避免与水和松软膨胀岩层直接接触；巷道避免布置在地质构造带，特别是向斜轴部，避开应力集中带；巷道轴线方向尽可能与构造应力方向平行。巷道通过地质构造带时，巷道轴线应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。相邻巷道或硐室之间要有合理的岩柱宽度。

有条件的矿井宜增加采区边界上山，实现分区掘进，分区采煤，杜绝串联风，改双向回采为单翼跨越上山连续推进，减少工作面搬家次数；设置综采安装巷，简化安装系统，工作面开采方向要综合考虑水和瓦斯管理因素，改善顶板管理条件。

高瓦斯矿井、有煤与瓦斯突出危险的矿井的采区和开采容易自燃煤层的采区，或瓦斯矿井开采煤层群和分层开采联合布置的采区，均必须设置专用回风巷；采区进、回风巷严禁一段进风、一段回风。采区通风系统安全、稳定、可靠。

突出矿井、高瓦斯矿井、低瓦斯矿井中的高瓦斯区域的采煤工作面，不得采用前进式采煤方法。

采区上、中、下部车场线路设计符合《煤矿采区车场和硐室设计规范》GB50534—2009的有关要求，与采煤工作面相通的联络巷布置要考虑风流方向，不能形成直角通风、折返通风、绕圈通风。由岩石集中巷通往采煤工作面的进、回风斜巷必须设置平面曲线和竖曲线，斜巷坡底要有信号硐室，底弯道和上平台要有足够的平巷段，便于车辆运行和停靠，斜巷上平台必须安装阻车器。

2.合理集中生产

合理集中生产包括采区合理集中和采煤工作面合理集中两个方面。 ⑴采区合理集中

采区合理集中就是在确定的矿井生产能力条件下，减少采区个数，以较少的采区实现全矿井生产能力。可以通过三个方面实现：

①合理加大采区尺寸，增加采区储量

优化采区巷道布置，在地质条件许可时，合理加大采区尺寸，以增加采区和工作面煤炭储量，延长采区服务年限。

②合理增加回采工作面推进长度和切眼长度，增加回采工作面储量

对于缓倾斜、倾斜煤层采用走向长壁综合机械化采煤的，采区走向长度应不小于采煤工作面连续推进一年的长度，非突出厚及中厚煤层采煤工作面长度应不小于200m，薄煤层采煤工作面长度不小于100m。突出煤层采煤工作面的长度以瓦斯抽采钻孔能控制的长度为限，以免在工作面内部形成钻孔空白带。回采工作面的储量增加，有利于减少工作面安装、撤除次数，降低巷道掘进率。

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⑵采煤工作面合理集中

《煤矿安全规程》第四十八条规定：一个采区内同一煤层的一翼最多只能布置1个回采工作面和2个掘进工作面同时作业，双翼开采或多煤层开采的采区最多只能布置2个回采工作面和4个掘进工作面同时作业。

提高采煤工作面单产是工作面合理集中的前提，地质条件适宜的采煤工作面要优先选用综合机械化采煤，并综合考虑煤层厚度、硬度系数、顶底板、瓦斯条件和水文条件，合理确定煤层的开采厚度。厚度2.8~4.5m的 缓倾斜煤层，条件适宜的采用综采一次采全高，2.8m以上的煤层，如果不具备综采一次采全高的，应坚持分层开采，5.0m以上的缓倾斜煤层，可采用综采放顶煤工艺，以实现提高工作面单产，减少采煤工作面个数的目标。

3.合理确定采区生产能力

采区生产能力要根据煤层厚度、倾角、地质构造发育情况、顶底板岩性组成、煤层瓦斯涌出量、自燃发火状况、采用的采掘机械化装备、工作面可推进长度和倾向长度合理确定。对于煤与瓦斯突出煤层或虽不具有突出危险但瓦斯含量高的煤层，采区生产能力受到瓦斯治理能力的限制。为提高采区生产能力，在采区巷道布置设计时，要积极推广岩巷掘进机械化，提高岩巷单进水平，为瓦斯治理提供施工场所，实现抽、掘、采正常接替。

除了巷道路线布置考虑机械化采掘因素外，巷道断面、巷道坡度、上下车场存车线长度和提升设备选型都要综合考虑采区生产能力的需要。

4.良好的经济效果

采区巷道布置必须坚持安全与效益的统一，当所开采的煤层无自燃发火危险、无突出危险时，采区准备巷道层位的选择应体现煤巷为主，少布置岩巷的原则。凡煤层倾角及顶底板岩性条件适宜，采区上（下）山及分阶段平巷均应布置在煤层中。对于有煤与瓦斯突出危险的煤层，要在突出危险区域预测和划分的基础上科学、合理布置巷道。在非突出区或虽有突出危险，但瓦斯含量不高、压力不大，并且在抽采钻孔施工过程中没有喷瓦斯或突出危险的煤层区域或范围，可以不布置煤层顶（底）板抽采巷，而采用顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突技术措施；对于钻孔施工过程中发生过突出或喷瓦斯的煤层，要坚定不移地布置煤层底板巷道，实施穿层钻孔抽采煤层瓦斯。

巷道布置要适应机械化作业要求，并做到巷道工程量少、系统简单、设备占用少，层位选择合理，巷道维护量小，回采率和生产效率高、生产成本低。

5.生产系统完善、合理

运输、通风、排水、排矸、行人、材料运输、供电、压风、贮煤等系统完善，各生产系统要有利于机械作业，并尽可能为采用新技术、新装备创造条件。

通风、运输系统合理、简单、安全可靠，巷道不平面相交，采掘风流独立，不存在锐角通风、直角通风、折返通风。

具体运用时，采区巷道布置方式应根据煤层赋存条件、开采技术条件、采煤方法、采掘机械化装备水平、采区运输方式、采区设计生产能力、煤层瓦斯含量、煤层厚度、煤层硬度系数等因素综合确定。

三、采区巷道布置设计依据

1.地质资料

为做到采区巷道布置科学、合理，首先要熟悉采区地质资料，知道采区内可采煤层的层数、倾角、层间距、各煤层的厚度、煤层硬度系数，还要知道各煤层顶底板岩性及厚度。煤的牌号、煤质及用途。瓦斯含量及分布规律、瓦斯等级、煤与瓦斯突出危险性、自燃发火情况及发火期。地质构造、陷落柱和岩浆侵入煤体情况。煤层顶底板含水性、涌水量。地形图、煤层底板等高线图、勘探线剖面图、钻孔柱状图、水文地质图等。

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