井田开拓基本问题

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1、第四章第四章 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题第一节第一节 井筒的位置及数目井筒的位置及数目一、井筒数目根据井（硐）形式、矿井提升任务大小和通风要求等因素确定的。 （至少要有两个井筒）1、双提升井筒，开掘两个提升井，一个为主井，担负提煤；一个为副井，担负人员、设备、材料、矸石等的辅助提升。2、多提升井筒开拓。在一个井田中，装备两个以上的提升井筒开拓整个井田。3、单提升井筒开拓。装备一个井筒，利用罐笼提升，煤在矿车中提升到地面，另设一个通达地面的安全出口。二、井筒位置（一）对井下开采合理的井筒位置1、井筒沿井田走向的位置应设在井田中央；当井田两翼储量呈不均匀分布时，应在储量中央。避免井筒偏于

2、一侧，造成单翼开采不利局面。2、井筒沿煤层倾向位置（1）斜井开拓时，斜井井筒沿煤层倾向的有利位置主要是选择合适的层位和倾角。（2）立井开拓时，井筒沿煤层倾向位置的几个原则方案见图 41。图 41 立井井筒沿煤层倾向位置的几个原则方案1井筒；2石门；3富含水岩层；4需保护的场地范围（3）单水平开采缓倾斜煤层的井田，井筒应坐落在井田中部；或者使上山部分斜长略大于下山部分；（4）对水平开采缓倾斜或倾斜煤层群的矿井，考虑井筒设在沿倾斜中部靠上方的适当位置，并应使保护井筒煤柱不压占初期投产采区；（5）急倾斜矿井，井筒宜靠近煤层浅部，甚至布置在煤系底板井筒位置优缺点B 处石门总长度较短，沿石门的运输工作量

3、较少A 处石门工程量稍大，但初期工程量及投资较少、建井期较短C 处初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工程量也较大，但对开采井田深部及向下扩展有利A、B 处井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井开采，生产系统较复杂，环节较多图 42 急倾斜煤层开拓的井筒位置1井筒位于煤层底板；2井筒位于煤层顶板；3阶段石门；4工业场地煤柱边界线（6）开采近水平煤层的矿井，尽可能使井筒靠近储量中央；（7）煤系基底有丰富含水层的矿井，要考虑井筒延深后不穿过丰富含水层，又要考虑建井初期工程量和基建投资，还应考虑减少工业广场煤柱损失。（二）对掘进与维护有利的井筒位置1、井筒位置应尽可能选择不通过或少通过流砂

4、层、较厚的冲积层及较大的含水层。2、井筒位置应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进与维护。（三）便于布置地面工业场地的井筒位置1、井筒位置必须为合理布置地面工业场地创造有利条件；2、符合下列条件：（1）要有足够的便于布置矿井地面生产系统及其工业建筑物和构筑物的场地；（2）有较好的工程地质条件；（3）便于矿井供电、给水和运输，并使附近有便于建设居住区、排矸设施的地点；（4）井筒位置应高于当地最高洪水位；（5）充分利用地形，使地面生产系统、工业场地总平面布置及地面运输合理，并尽可能使平整场地的工程量较少。煤炭工业设计规范规定，地面工业场地的面积一般为：大型矿井（1.01.2）104m2

5、/万 t；中型矿井 1.5104m2/万 t；小型矿井 1.8104m2/万 t。第二节第二节 开采水平的划分开采水平的划分确定阶段斜长（能否采用上、下山开采）确定水平垂高。水平垂高一个水平开采范围的上部边界与下部边界的标高差。一、阶段垂高的确定1、开采水平服务年限：必须有足够的可采储量以保证水平有合理的服务年限。2、合理的区段数目：采煤工作面长度随着机械化程度的提高而增长，一般变动于 100250m 以上；盘区开采：下山 1500m 上山 2000m3、煤层赋存条件和地质构造（1）煤层倾角：急倾斜煤层阶段垂高，一般为 100150m；水平或近水平煤层，计算阶段垂高无意义，应按水平运输大巷两侧

6、的盘区上、下山长度决定水平开采范围，并保证开采服务年限；倾斜煤层的阶段高度，一般为 150300m。（2）煤层厚度：4、吨煤建设投资和生产费用合理的阶段垂高应使吨煤投资和生产总费用最低。表 41 矿井阶段（水平）垂高井型开采缓斜煤层的矿井/m开采倾斜煤层的矿井/m开采急缓斜煤层的矿井/m大、中型矿井100250100200100150小型矿井601008012080120二、下山开采的应用1、上、下山开采的比较123566489107121112 7(A)(C)(B)图 44 上下山开采比较图1主井；2副井；3回风井；4运输大巷；5总回风巷；6采区上山；7下山采区中部车场；8下山采区上部车场；

7、9采区下山；10大巷配风巷（作为下山采区总回风巷） ；11下山采区水仓 上山开采与上下山开采中的下山开采比较表 开采方式上山开采上下山开采中的下山开采开拓工程 量（井筒、井底车场、石 门等）大（井筒、井底车场、石门等）小基建投资大小水平垂高Ha1/2 HbHb水平服务 年限及接 替T 短，井筒延深多次；接 替紧张T 长；井筒延深次数少；利于接替运输煤（矸）下运，能力大， 费用低；全矿有折返运 输煤（矸）上运，能力低，费用低； 全矿无折返运输掘进工序简单，方便，成本 低工序复杂，装运困难，速度慢，成本高； 安全性差。通风新风、泛风均向上，线 路短；漏风少；通风设 施少；管理方便，费用 低。 两下

8、山相距近，负压大，漏风大; 通风线路长，最困难时期比上山采区 长一倍; 通风交叉点和设施多， 管理复杂,CH4大时，费用高。排水水自流入仓，系统简单费用低 每个区段设临时水窝，安小水泵排水 至大巷水小时； 将采区下山一次掘至终深，在采区 下部设水仓及硐室，安泵排水，总工程量大， 费用高。技术上基建投资 生产经营优高 低可行低 高费2、下山开采一般的适用条件（1）倾角小于 16的缓斜煤层，瓦斯及涌水量不大；（2）煤层倾角不大，采用多水平开拓的矿井，开拓延深后提升能力降低的；（3）由于开采强度加大、水平服务年限缩短，造成水平接替紧张，可布置一个或几个下山采区；（4）当井田深部受自然条件限制，储量不

9、多、深部境界不一，设置开采水平有困难或不经济时，可在最终开采水平以下设一部分下山采区。三、开采水平的设置1、按煤组划分水平图 45 按煤组划分水平示意图1第一水平；2第二水平（1）对于倾角小于 16的煤层，如果井田倾斜长度小于 2000m，可设一个水平，实行上、下山开采。（2）对于倾角大于 16的缓斜煤层，井田倾斜长度较大时，可设两个或两个以上的开采水平，尽量减少开采水平的数目。（3）水平服务年限计算：式中：Ts开采水平服务年限，a；Zs开采水平服务范围内的可采储量，万 t；K储量备用系数，1.31.5；A矿井生产能力，万 t/a。四、辅助水平的应用1、开采水平上山部分或下山部分斜长过大，可利

10、用辅助水平将其分做两部分开采；2、井田形状不规则或煤层倾角大小不一时，开采水平范围内局部地段斜长过大，可设辅助水平；3、近水平煤层分组开采时，主水平可设在上煤组（或下煤组） ，相应地在下煤组（或上煤组）设置辅助水平。第三节第三节 水平大巷布置水平大巷布置一、运输大巷为水平或一个阶段运输服务的水平巷道。（一）运输大巷的运输方式1、轨道运输大巷（1）轨距：600mm、900mm（2）矿井电机车、矿车类型井型矿车类型电机车类型小型矿井1t（固定式）蓄电池电机车无极绳绞车60 万 t1t（固定式）架线式电机车90180 万 t3t（固定式、底卸式） 架线式电机车240 万 t3t（固定式、底卸式）5t

11、（底卸式）架线式电机车高瓦斯矿井8t 蓄电池电机车（3）对轨道运输大巷的一般要求大巷风速不大于 8ms运输大巷的方向应与煤层走向大体一致，大巷尽量取直。运输大巷坡度一般为 35；采用无极绳运输大巷一般不超过 10（4）大巷采用矿车运煤的优点可同时统一解决煤炭、矸石、物料和人员的运输问题；运输能力大，机动性强；能满足不同煤种煤炭的分采分运要求；能适应长距离运输；吨公里运输费用低。2、带式输送机运输大巷带式输送机运煤优点：实现大巷连续化运输，运输能力大；操作简单，比较容易实现自动化；装卸设备少，卸载均匀。不同矿井生产能力的大巷运输设备矿井生产能力/万ta1运煤辅助运输大巷轨距/mm5t 矿车底卸式

12、3t 固定车厢式矿车900240带式输送机1.5t 固定车厢式矿车6003t 矿车底卸式1.5t 或 1t 固定车厢式矿车60090180 3t 固定车厢式矿车3t 固定车厢式矿车900601t 固定车厢式矿车1t 固定车厢式矿车600（二）运输大巷的布置方式1、分层运输大巷在井田内为一个煤层服务的运输大巷（1）煤层距离远（2）煤层煤质不同，需分装分运（3）煤层数目少，走向短优点：初期投入少，见效快缺点：后期工程量大，维护费高。2、集中运输大巷在井田内为所有煤层服务的运输大巷优点：各煤层联合开采，大巷工程量及占用的轨道、管线较少；可同时进行若干煤层的准备和回采，开采强度比较大，井下生产采区比较

13、集中，便于管理；巷道维护条件好，有利于大巷运输，且煤柱损失少。缺点：建井初期工程量大，建井期长，每个采区都要掘进石门，采区石门工程量大时，经济上不太合理。3、分组集中大巷开采煤层群时，根据煤层间距和煤质情况将井田内煤层分为若干煤组时，每组内开设主要大巷，为一个煤组服务的运输大巷。各分组集中大巷之间用主要石门联系。煤组内各煤层之间用采区石门联系。（三）运输大巷的位置要求：其服务时间长；应处于不受或少受采动影响的位置。位置：煤层大巷，岩石大巷， （煤组的底板岩石中） ； 1、煤层大巷的位置：（沿煤层布置）分层大巷服务时间短，多布置在煤层中。集中大巷 可布置在煤组下部稳定的薄及中厚煤层中分组集中大巷

14、布置在分组下部稳定的薄及中厚煤层中煤层大巷施工：i、按腰线沿煤层掘进适合机车运输；ii、按中线沿煤层掘进适合胶带运输；iii、按中线及腰线掘进大巷适合机车和胶带（可能穿层）2、岩层大巷的位置：1）在煤层底板距煤层法线距离：15 30m；2）应位于岩性稳定的岩层中；3）不受煤层采动影响，布置在压力传播影响角 之外；4）有利于布置采区煤仓和车场；岩层大巷施工：按中线及腰线取直或分段取直；煤层内设副大巷探巷，超前勘探，及时为岩石大巷定向。煤层稳定时不设副大巷，隔一定距离用探巷或钻孔探距煤层位置；3、急斜煤层大巷位置底板滑动线之外 10 20m。4、大巷的保护掘前预采先开卸压工作面，在采空区下有利大巷

15、维护；跨大巷回采采区最下一个区段布置回采工作面，跨大巷回采。5、煤层大巷与岩层大巷的比较项 目煤层大巷岩石大巷掘进及 工期施工、设备简单，速度 快，工期短，费用低； 超前勘探煤层变化。岩石工程量大，速度慢，费用高；工期 长。维护维护（大巷、管线、轨 道、水沟等）工作量大， 费用高；大巷维修频繁， 影响生产。维护条件好，费用低；少维修，对生产 有利。使用地质构造复杂时，煤巷 弯道多，对运输方式有 限制，通过能力小；不 利于采区煤仓布置。能适应地质变化，可取直或分段取直， 方向和坡度一定，对运输方式不限，通 过能力大。利于布置采区煤仓。煤损大巷上下两侧各留煤柱3040m 或（4050m）， 煤损大

16、不留或少留煤柱，丢煤少安全防火、安全不利，煤层 自燃时，封闭大巷，导 致停产。对防火安全有利6、煤层大巷应用及发展趋势1）构造复杂的小型矿井，或勘探井，可超前探煤。2）层间距大的单一薄及中厚煤层，储量小，服务时间短。3）煤系底板附近有富含水层，而煤层顶板条件好，可设煤层大巷。4）煤系下煤层为薄及中厚煤层，煤质硬，顶板好，无自燃。5）机械化程度很高（综采面少，推进快）大巷壁后用不燃性材料（碎石等）充填的矿井。二、总回风巷为全矿井或矿井一翼服务的回风巷道。总回风巷的布置特点：1、对开采急斜/倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，总回风巷可设在煤层稳固的底板岩石中。2、当井田上部冲积层很厚、含水丰富时，需要沿煤层侵蚀带设防水煤柱，总回风巷布置在防水煤柱内。3、当井田边界因煤层侵蚀深度不一致而造成标高相差较大时，总回风巷可根据不同标高分段布