煤矿开采技术

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1、第四章 井田开拓的基本问题第一节 井筒的数目及位置第二节 开采水平的划分目的要求：1、了解井筒数目的选择2、理解阶段垂高的概念3、掌握井筒位置的选择4、掌握开采水平的划分重点、难点和突破的方法：重 点： 1、井筒位置的选择2、开采水平的划分难 点： 1、井筒位置的选择2、阶段垂高的确定突破方法： 1、详细讲解2、讲练结合教学内容和步骤（附后）第一节 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

2、，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需保护的场地范围井筒位置优缺点B处石门总长度较短，沿石门的运输工

3、作量较少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米， 生产系统较复杂，环节较多（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

4、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，

5、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）X104m2/ 万t；中型矿井1.5X104m2/万t；小型矿井1.8X104m2/万t。第二节 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

6、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）垂高井型大、中型矿井小型矿井开采缓斜煤层的矿井/m10025060 100开采倾斜煤层的矿井/m10020080 120开采急缓斜煤 层的矿井/m10

7、015080 120二、下山开采的应用1、上、下山开采的比较6采区上山；7下山采区中部车场；8下山采区上部车场；9采区下山；10大巷配风巷（作为下山采区总回风巷）；11下山采区水仓山开采与上下山开采中的下山开采比较表开米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咼H =1/2 HabHb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

8、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。 两下山相距近，负压大，漏风大； 通风线路长，最困难时期比上 山米区长一倍；通风交叉点和 设施多，管理复杂,CH4大时， 费用咼。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 排水至大巷一水小时将米区下 山一次掘至终深，在米区下部设水 仓及硐室，安泵排水总工程量大， 费用咼技术上基建投资生产经营费优高低可行低高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

9、，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：T开采水平服务年限，a；SZ开采水平服务范围内的可采储量，万t；SK储量备用系数，1.31.5；A矿井生产能力，

10、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 水平大巷布置目的要求：1、了解水平大巷布置的意义2、了解水平大巷的概念及运输方式 3、掌握水平大巷位置的确定4、煤巷与岩巷的选择重点、难点和突破的方法：重 点： 1、水平大巷位置的确定2、煤巷与岩巷的选择难 点： 水平大巷位置的确定突破方法： 1、详细讲解；2、结合现场实际进行讲解教学内容和步骤（附后

11、）第三节 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W60 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 （底卸式）架线式电机车咼瓦斯矿井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3%。5%。；采用无极绳运输大巷一般不超过10 （4）大

12、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。步同矿井生产能力的大巷运输设备矿井生 产能力/ 万 t a-1运煤辅助运输大巷轨距/mm2405t矿车底卸式3t固定车厢式矿车900带式输送机1.5t固定车厢式矿车600901803t矿车底卸式1.5t或1t固定车厢式矿车6003t固定车厢式矿车3t固定车厢式矿车900W601t固定车厢式1t固定

13、车厢式矿车600矿车煤层距离远1)1、分层运输大巷在井田内为一个煤层服务的运输大巷2)煤层煤质不同，需分装分运)运输大巷的布置方式煤层数目少，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

14、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、按腰线沿煤层掘进一适合机车运输；ii、按中线沿煤层掘进一适合胶带运输；iii、按中线及腰线掘进大巷一适合机车和胶带（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：1530m；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；煤层内设副大巷一探巷，超前勘