第三章 井田开拓基本问题第一节 井筒的位置及数目一、井筒(硐)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、双提升井筒开拓：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，担负提煤及人员、设备、材料、矸石等的辅助提升，另设一个通达地面的安全出口二、主井筒（硐）位置合理的井筒位置应有利于：l 井下生产；l 井筒和井底车场的开掘、维护及使用安全；l 地面工业广场的布置l 要求：不受地面和井下地质条件限制时，井筒应位于井田储量中心（主要指立井）（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一侧，造成单翼开采不利局面1）大巷运输工作量储量 U = L ×(W/cos α) ×m ×γ井筒在井田一侧: 大巷运输工作量=U×L/ 2井筒在井田中央:大巷运输工作量= U / 2×L/ 4 × 2=U × L/4 图3-1-1 井筒在井田中央时大巷运输量 图3-1-2 井筒在井田一侧时大巷运输量（2）均衡生产及矿井生产能力井筒在井田中央，两翼能均衡生产，生产能力大。
井筒在井田一侧，单翼开采，生产能力小3）通风 井筒在井田中央，两翼风量分配较均衡，风路短，风压小井筒在井田一侧，风路长，大巷通过风量大，风压大欲降风压，必须加大巷道断面（4）采掘接替井筒在井田中央，两翼基本同时结束，较快转入下水平井筒在井田一侧，生产能力相同时，后期一翼生产，运输、通风过分集中，采掘相互干扰，不能较快转入下水平实际中形成单翼井田的原因：地质勘探资料不足，井筒需要靠近高级储量范围；受地形限制；后期增产，改建扩大井田范围2、井筒（硐）沿煤层倾向位置 图3-1-3 后期扩界形成单翼井田（1）立井（a）立井井筒沿煤层倾向位置图3-1-4 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－需保护的场地范围考虑因素：A．石门工程量及初期工程量：B处最少B．工业广场压煤：煤柱损失与埋深、倾角成正比，A处最少C．位置不受富含水层等其它限制，C处最佳表3-1-1 立井井筒位置比较井筒位置优缺点B处石门总长度较短，沿石门的运输工作量较少煤柱损失较大A处后期工程量大，石门总长度和沿石门的运输工程量也较大，尤其深部开采不利但煤柱损失最少。
C处初期工程量大，石门总长度和沿石门的运输工程量也较大，煤柱损失最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（b）立井井筒位置一般应用A．缓、倾斜煤层单水平上下山开拓：上山部分略大于下山部分；或井筒位于井田中央多水平开拓：井筒沿倾斜适当靠近井田上部“中偏上”，位置处于高级储量之中心,井筒煤柱不占初期投产采区B. 急倾斜煤层井筒宜靠近煤层浅部，甚至布置在煤系底板原因：减少煤柱损失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图3-1-5 急倾斜煤层开拓的井筒位置（2）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层位：便于维护；倾角：便于施工、运输、提升、行人等二）有利于井筒和井底车场施工和维护1、井筒位置应尽可能选择不通过或少通过流砂层、较厚的冲积层及较大的含水层；2、井筒不穿过地质破坏剧烈带及采动区；3、井底车场有较好的围岩条件（无大构造），便于大容积硐室的掘进与维护三）便于布置地面工业场地1、能用：不占或少占农田，避免河流改道，不占重要文物古迹及园林；2、可用：有足够的场地，合理布置工业广场并留有余地，利于外接“国铁”；3、好用：有好的工程地质和水文地质条件，避免滑坡、山崩等威胁，利于居民点建设；4、安全：井筒位置应高于当地最高洪水位；5、环保：考虑矸石、污水处理，避免长年风向正对井筒进风方向，以防污染等。
参考：原《煤炭工业设计规范》规定，地面工业场地的面积一般为：k×104m2/万t其中：大型矿井k=1.0～1.2；中型矿井k=1.5；小型矿井k=1.8四）井筒位置一般选用原则： A、选择工业广场不太困难，先考虑井下开采合理的井筒位置； B、选择工业广场困难，先“工广”合理，并结合井下一并考虑C、冲积层很厚，水文复杂，结合井下有利位置和冲积层较薄的地点进行三、风井位置考虑因素：瓦斯等级，井型大小，井田走向长度，煤层条件（埋深），通风系统方式等合理确定依据：AQ1028 煤矿井工开采通风技术条件）（一）、中央并列式通风：布置：进风井和出风井并列位于井田走向的中央；两井相距中小型井30~50m，大型井60~150m图3-1-6 中央并列式通风风井位置使用：a.罐笼或串车提煤的中小型井 —主井进风，副井回风 b.箕斗或胶带运煤的大中型井 — 副井进风，主井回风优点:工业广场集中，管理方便；保护井筒煤柱少缺点：通风线路长，风阻大，漏风多适用：井田尺寸、能力不很大、低瓦斯矿井，矿井投产早期二）、中央边界式通风（中央分列式）布置：进风井位于井田中央，出风井位于井田沿边界走向中央风井深度小。
使用：副井进风，风井回风；优点：风路短，风阻小，井下漏风少；缺点：开采深部时，要维护较长的上山回风巷道；工业广场分散适用：煤层赋存不太深的缓、中倾斜煤层矿井；煤层赋存深，瓦斯大的矿井图3-1-7 中央边界式通风风井位置（三）对角式通风 两翼对角式布置：进风井位于井田中央（两翼），出风井位于井田两翼（中央）1—主井，2—进风井，5—回风井图3-1-8 对角式通风风井位置优点：风路变化小，风压变动小，风机工作稳定当一翼发生灾变时，另一翼可以正常工作缺点：风机和通风设备多，工业广场分散，建井时间长，主副井与风井贯通距离长对角式通风适用：对通风要求很严格的矿井的高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井、煤和瓦斯突出矿井；井田一翼长达6-8km，后期风路长四）分区通风（1）采区风井通风布置：各用风地点的通风直接进入采区回风井使用：中央井筒进风，各采区回风井回风图3-1-9 采区风井通风优点：通风线路短；各采区通风方便、灵活；风阻小可不设回风大巷建井可平行施工，建井期短缺点：风井及设备多，管理分散适用：井田上部距地表浅（50~100m），采区尺寸大的采区2）分区域通风多井筒分区域开拓的特大型井布置：每个分区域设一对进、回风井，独立进回风。
图3-1-10 分区域通风适用：各区域开采范围及生产能力很大时用优点：通风线路短；各分区通风方便、灵活；风阻小缺点：风井及设备多，管理分散五）混合式通风井田中央和两翼均有进出风井如: a、矿井表土浅，可开采第一水平设小风井；第二水平改其他方式b、井田走向大的矿井（6~8km），初期用中央并列式，后期用中央对角式c、风井有效半径：一个专用风井的有效半径大致控制在3km左右第二节 开采水平的划分水平垂高——一个水平开采范围的上部边界与下部边界的标高差 H =H阶=H上 H=H上+H下H=H上+H辅图3-2-1 水平垂高H开采水平划分的意义：影响矿井建设时期的技术经济指标;初期建井工程量；初期建井工期；初期基建投资等;长期影响矿井的生产技术面貌和技术经济效果：产量、效率、安全、采掘关系，元/t等确定水平垂高实质上是定:阶段垂高（阶段斜长）和要不要上下山开采一、合理的水平垂高（一）、合理的阶段斜长（垂高）1、合理的采煤工艺及采面参数：主要是工作面长度，随着机械化程度的提高而增长，一般变动于50～250m以上；一般炮采：50~80m；机采：80~150m；综采：150~250m2、合理的区段数：阶段斜长 / 区段斜长 = 整倍数；缓斜煤层3~5个，急斜煤层2~3个；每个区段的斜长为一个工作面的长度+区段煤柱宽度+上、下平巷宽度。
3、在一定设备条件下，能达到的阶段斜长1）．运煤（1）缓、中倾斜煤层：i、上山—胶带或铁溜槽—不限制上山斜长ii、上山—串车：只设一段绞车提升，验算绞车能力每班6小时，运输不均衡系数取1.52）急斜煤层：上山溜煤眼≯70m.∵冲垮支架；堵眼事故；煤碎3）近水平煤层，盘区一般上山斜长≯2000m，下山斜长≯1500m，有加大的趋势；石门盘区斜长不受限制2）．辅运（1）受绞车能力限制，采用一段单钩串车提升 φ1.6m绞车:容绳量约600m； φ2.0m绞车：容绳量约900m；φ2.5m绞车：容绳量约1100m2）单轨吊—不受限制，适用a<18°3）．行人方便4、煤层倾角倾斜煤层的阶段高度，一般为150～300m急倾斜煤层阶段垂高，一般为100～150m；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；图3-2-2 近水平煤层水平垂高H（二）、利于采区正常接替一个采区开始减产，新采区应投产一个采区的服务年限＞新采区开拓准备时间.斜长大，储量Z大，利于接替三）、经济上有利的水平垂高合理的阶段垂高应使吨煤投资和生产总费用最低。
H↑，N水平↓，阶段斜长↑：井田开拓巷道（大巷、采区石门、采区硐室等）及相应投资↓，设备安装及折旧费↓，基建费↓，吨煤费元/t↓；生产经营费（运煤、通风、维护费等）↑；表3-2-1 合理水平垂高一般规定(m)井型开采缓斜煤层的矿井开采倾斜煤层的矿井开采急缓斜煤层的矿井大、中型矿井100～250100～200100～150小型矿井60～10080～12080～120（四）、合理的水平服务年限及足够储量合理水平服务年限：上水平开始减产，新水平应做好准备一般水平接替需5～8年：延深新水平3～5年： 井筒延深1年 井底车场、石门及主运大巷1.5～2年 采区准备1.5～2年水平过渡2～3年水平服务年限计算：TS＝ＺS/(KA)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，1.3～1.5；A—矿井生产能力，万t/a不同井型开采水平服务年限参见设计规范(表1-3-1、表1-3-2)二、下山开采的应用下山及下山开采概念：下山采区：开采水平之下的采区下山：为下山采区服务的主要倾斜巷道。
如：运输下山，轨道下山，通风行人下山等下山开采：利用原开采水平的井巷和设施，开采该开采水平之下的采区，煤从下向上运输上下山开采：一个开采水平既采上山阶段又采下山阶段1、上、下山开采的比较利用原有开采水平进行下山开采与另设开采水平进行上山开。