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1、矿业工程概论 第二章 井田开拓 太原理工大学矿业工程学院 主要内容 第一节煤田的划分第二节井田再划分第三节井田开拓方式第四节开采水平的设置第五节矿井采掘关系 第一节煤田的划分 煤田在地质历史发展的过程中 由含碳物质沉积形成的大面积含煤地带称为煤田 矿区开发煤田形成的社会区域 一般一个矿区开发一个煤田矿务局 矿业集团公司井田划归给一个矿井开采的那一部分煤田 神东矿区 我国首个亿吨级的煤炭生产基地 第一节煤田的划分 井田划分原则1 充分利用自然等条件划分井田 2 井田范围 储量和开采条件要与矿井生产能力相适应 3 保证井田有合理的尺寸 4 合理规划矿井开采范围 处理好相邻矿井之间的关系 煤田划分为
2、井田 井型井田走向长度 km 小型矿井 1 5中型矿井 4 0大型矿井 7 0特大型矿井 10 0 15 0 井田边界划分方法1 垂直划分 2 水平划分 3 以断层为界 井田边界划分方法 矿井生产能力和服务年限 矿井储量井田边界范围内 通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量 矿井生产能力又称为矿井年产量 是指矿井在一年内生产煤炭的数量 矿井服务年限矿井从投产到报废的开采年限 矿井生产能力和服务年限 T ZK AKZk 矿井可采储量 Mt T 矿井设计服务年限 a A 矿井设计生产能力 Mt a K 储量备用系数 1 3 1 5 储量备用系数是为保证矿井有可靠服务年限而在计算时对储
3、量采用的富裕系数 新建矿井设计服务年限 阶段的走向长度等于井田的走向长度阶段下部布置阶段运输大巷阶段上部布置阶段回风大巷 第二节井田再划分 井田划分为阶段阶段 在井田范围内 沿煤层倾斜方向 按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分 每个长条部分具有独立的生产系统 称之为一个阶段 水平 常指某一标高的水平面 表示 标高 开采顺序及用途1 0 200 500水平等2 矿井生产中 表示开采顺序 又称第一水平 第二水平 3 矿井生产中 常把运输大巷所在的水平称运输水平 回风大巷所在的水平称回风水平 井田划分为阶段 开采水平 简称水平 布置有主要运输大巷和井底车场 并担负该水平开采范围内的主要运
4、输和提升任务的水平 广义的水平 布置大巷的某一标高的水平面 既包括一个水平 又包括所服务的阶段 阶段上部回风水平阶段下部运输水平 井田划分为阶段 开采倾角较小的近水平煤层 沿煤层主要延展方向布置大巷 井田划分盘区 井田划分为盘区 特大型矿井井田范围广阔 井下运输距离 通风线路 管线敷设过长 给生产和管理带来困难 采用了多井筒分区域开拓 井田划分为分区域 阶段内再划分 1 采区式2 分段式3 带区式 阶段内分区布置H 阶段垂高 h 阶段斜长 采区式划分 采区 阶段或开采水平内沿走向划分为具有独立生产系统开采块段 采区斜长 阶段斜长 可达1000m 采区走向 400m 5000m区段 在采区内沿倾
5、斜方向划分的开采块段 区段下部有区段运输平巷区段上部有区段回风输平巷 阶段 阶段 阶段 阶段 阶段 阶段 1区段 2区段 3区段 1区段 2区段 3区段 采区式划分 采区 走向长壁工作面 工作面沿倾斜布置沿走向推进 分带 沿煤层走向把阶段划分为若干长条 每一个长条叫一个分带 倾斜长壁工作面 工作面沿走向布置沿倾向推进 带区式划分 J1阶段 J2阶段 J3阶段 J3阶段 J2阶段 J1阶段 带区式划分 采区式阶段分段式带区式井田盘区采区式分区域盘区式带区式 走向长壁 井田划分 倾斜长壁 近水平 第三节井田开拓方式 井田开拓 从地面开掘一系列的井巷进入煤层 开拓方式 开拓巷道在井田内的总体布置方式
6、 井硐的形式 数量和位置立井开拓水平的数目和标高斜井开拓布置井底车场和主要巷道平硐开拓阶段内的划分综合开拓确定采掘关系和开采程序分区域开拓进行矿井延深和技术改造斜硐开拓 主要内容 开拓方式 开拓方式 分区域开拓 按空间位置分类 1 垂直巷道 立井 暗立井 溜井2 水平巷道 平硐 石门 煤门 平巷3 倾斜巷道 斜井 暗斜井 上山 下山4 硐室 变电室 水泵房 火药库等 巷道分类 立井 有直接通达地面出口的垂直巷道 竖井 暗立井 没有直接通达地面出口的垂直巷道 溜井 担负自上而下溜放煤炭任务的暗井 平硐 有直接通达地面出口的水平巷道 平巷 沿煤层走向开掘的水平巷道 石门 布置在岩层中和岩层走向垂直
7、或斜交的水平巷道 煤门 布置在煤层中和煤层走向垂直或斜交的水平巷道 斜井 有直接通达地面出口的倾斜巷道 暗立井 没有直接通达地面出口的倾斜巷道 巷道分类 上山 没有直接通达地面的出口 位于开采水平之上 从主要运输大巷沿煤层或岩层由下向上开掘的倾斜巷道 下山 没有直接通达地面的出口 位于开采水平之下 从主要运输大巷沿煤层或岩层由上向下开掘的倾斜巷道 溜煤眼 专作溜煤用的小斜巷 硐室 长度较小 断面较大的特殊巷道 巷道分类 1 立井 2 斜井 3 平硐 4 暗立井 5 溜井 6 石门 9 上山 10 下山 11 风井 12 岩石平巷 13 煤层平巷 巷道分类 按其用途和服务范围分类 开拓巷道 为全
8、矿井或一个开采水平服务的巷道 如井筒 井底车场 主要石门 主要运输大巷和回风大巷等 准备巷道 为一个采区会两个以上的回采工作面服务的巷道 如采区上 下 山 采区车场 采区煤仓 采区石门等 回采巷道 为一个采煤工作面服务的巷道 如区段上 下平巷和开切眼等 巷道分类 矿井生产系统 1 运煤系统2 通风系统3 运料排矸系统4 排水系统5 动力供应 电 压风 6 通讯 监测系统 井下生产系统示意图 斜井开拓 主副井均为斜井的开拓方式 片盘斜井开拓是斜井开拓的一种最简单的形式 它是将整个井田沿倾斜方向划分成若干个阶段 每个阶段倾斜宽度可以布置一个采煤工作面 在井田沿走向中央由地面向下开凿斜井井筒 并以井
9、筒为中心由上而下逐阶段开采 下图为一片盘斜井的示例 井田沿倾斜方向划分为四个阶段 阶段内按整个阶段布置 即每一阶段斜宽布置一个工作面 1 主井 2 副井 3 片盘车场 4 阶段运输平巷 5 辅巷 6 阶段回风平巷 7 采煤工作面 8 联络眼 片盘斜井开拓 斜井开拓 片盘斜井开拓特点开拓方式简单 建井期短 但同时回采的工作面少生产能力小 适用于煤层煤藏稳定 地质构造简单 井田走向长度短的小型矿井 斜井开拓 斜井单水平开拓由斜井进入煤体 由一个开采水平开采整个井田 井田可划分为一个阶段 也可以划分为两个阶段 阶段沿走向划分为采区 下图中井田划分为两个阶段 每个阶段沿走向划分为六个采区 开采水平在上
10、 下两阶段分界面 上山阶段每个采区沿倾斜划分为五个区段 下山阶段式分为四个区段 矿井可采煤层为一层中厚煤层 煤层倾角较小 斜井单水平分区式开拓1 主井 2 副井 3 井底车场 4 阶段运输平巷 5 阶段辅巷 6 采区运输上山 7 采区轨道上山 8 15 区段运输平巷 9 16 区段回风平巷 10 17 采煤工作面 11 阶段回风平巷 12 回风井 13 采区运输下山 14 采区轨道下山 18 专用回风上山 19 采区煤仓 20 井底煤仓 21 行人进风上山 22 回风联络巷 斜井开拓 斜井形式的选择斜井倾角主要依据其装备的提升设备确定 根据经验 一般应符合下列范围 串车提升 25 箕斗提升 2
11、0 35 无极绳提升 10 胶带输送机提升 17 立井开拓 主副井均为立井的开拓方式 特点 对井田地质条件适应性很强 广泛采用的一种方式 生产系统比较简单 运输环节少 建井速度快 投产早 开拓方式 开掘顺序 生产系统 运煤系统运料系统通风系统 立井开拓 单水平上下山开拓开采水平既采上山部分 又采下山部分的煤层 立井开拓 多水平上下山开拓开采水平既采上山部分 又采下山部分的煤层 立井开拓 多水平上山开拓开采水平只采上山部分的煤层 立井开拓 多水平混合式开拓开采水平既可只采上山部分 又可采上 下山部分的煤层 立井单水平上下山开拓 带区式准备 1 主井 副井口 井底车场 运输大巷 回风石门 回风大巷
12、 分带运输巷 8 分带回风巷 9 采煤工作面 10 带区煤仓 11 运料斜巷 12 行人进风斜巷 平硐开拓 从地表开掘水平巷道进入山体或丘陵内的煤层 一般地 以一条主平硐担负运煤 运料 出矸 行人 排水 进风和敷设管线等任务 在井田上部回风水平开回风平硐或回风井担负回风任务 走向平硐垂直平硐 阶梯平硐 平硐开拓示意图 根据井硐的三种基本形式 组合后理论上有六种综合开拓方式 立井 斜井 斜井 立井 平硐 立井立井 平硐 平硐 斜井 斜井 平硐 综合开拓 立井 斜井综合开拓 斜井 立井综合开拓 综合开拓 平硐 立井综合开拓1 平硐 2 立井 3 暗斜井 4 回风平硐 5 回风小井 平硐 斜井综合开
13、拓1 主平硐 2 副斜井 3 阶段运输大巷 4 阶段辅巷 舍弃原有的17度坡度的斜井开拓方式 采用6度斜硐开拓技术 充分发挥浅埋深煤田的自然条件优势 主要大巷均布置在主采煤层中 由1条主运输大巷 1 2条辅助运输大巷和1条回风大巷组成 矿井井筒与布置在煤层中的大巷直接相连 优点 减少了岩石开拓巷道工程量 提高了煤矿建井速度 斜硐开拓 斜硐开拓 平硐 初期投资低 成产经营费低 工期快 系统简单 适用条件 上山阶段的服务年限满足规定 立井 不受自然条件限制 采深相同时 井筒短 提升速度快 能力大 有利辅助提升 井筒断面大阻力小 施工技术复杂 井筒装备复杂 掘金速度慢 基建投资大 适用条件 煤层赋存
14、较深 水文地质情况复杂 急倾斜煤层等 井田开拓方式选择 斜井开拓优点 掘进技术和设备简单 掘进速度快 工期短 井筒装备 井底车场简单 初期投资少 井筒延伸方便 主提升胶带化能力大 全性好 井田开拓方式选择 斜井开拓缺点 与立井比 井筒长 维护费高 辅助提升能力小 提升深度有限 通风路线长 风阻大 过冲积层和流沙层相当困难 斜 立选择斜井立井1 煤层赋存浅深2 表土层薄厚3 水文情况简单复杂4 急倾斜煤层水平数单多5 井田倾斜短长 井田开拓方式选择 井田开拓方式选择 三种开拓方式各有特点 一般来说 条件适宜时 应按照先平硐 后斜井 再立井的顺序来考虑开拓方式 由于影响开拓方式的因素比较多 涉及到
15、井硐形式 水平数目 阶段内划分等 因此 在选择开拓方案时 必须根据具体情况 综合考虑地质 地形以及技术经济条件 通过方案比较后确定 第四节开采水平的设置 井底车场 连接井筒和主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称 它担负着矿井煤矸 物料 设备 人员的转运 又为矿井的通风 排水 供电服务 是连结井下运输和井筒提升的枢纽 车场形式 根据矿车在车场内运行的特点 井底车场均可分为环行式和折返式两大类 井底车场 主井系统硐室 翻车机硐室 煤仓 箕斗装载硐室 清理斜巷 绞车硐室等 副井系统硐室 马头门 中央变电所 中央水泵房 水仓 等候室 调度室 消防材料库等 井底车场运输线路 存车线 主副井存放空重列车的线
16、路 行车线 空重列车运行线路 包括调车线和绕道 立井刀式环行井底车场1 主井 2 副井 3 翻笼 翻车机 4 煤仓 5 箕斗装载室 6 清理井底撒煤斜巷 7 中央变电所 8 水泵房 9 等候室 10 调度室 11 人车停车场 12 工具室 13 水仓 14 主井重车线 15 主井空车线16 副井重车线 17 副井空车线 18 材料车线 19 绕道回车线 20 调车线 N1 N2 N3 N4 N5 道岔编号 环形井底车场的特点是重列车在车场内总是单向运行 因而调车工作简单 可以达到较大的通过能力 但车场的开拓工程量较大 按照井底车场空 重车线与运输大巷或主要石门的相对位置关系 环形车场又可分为卧式 斜式和立式三种 调车方式 顶推调车 甩车调车 专用设备调车 井底车场 环形式井底车场 a 卧式车场 b 斜式车场 c 立式车场1 主井 2 副井 3 主井重车线 4 主井空车线5 调车线 6 回车饶道 7 主要运输大巷 折返式井底车场特点 空 重车在车场内有折返运行 折返式车场的巷道开拓量小 巷道交岔点和弯道少 行车安全 但由于巷道断面大 需要布置在比较坚硬的岩石中 否则维护困难 根据车场两端
