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1、采矿学电子教案采矿学电子教案能源科学与工程学院能源科学与工程学院采矿系采矿系20042004年年5 5月月第二十四章第二十四章矿井开拓延深与技术改造矿井开拓延深与技术改造开拓延深开拓延深向深部发展向深部发展技术改造技术改造用新技术、新工艺、新装备、新用新技术、新工艺、新装备、新材料对原有的生产系统、设备、工艺等进行材料对原有的生产系统、设备、工艺等进行更新和改造。更新和改造。生产矿井新水平开拓延深的特点生产矿井新水平开拓延深的特点 井巷工程量大，大体接近新建矿井；井巷工程量大，大体接近新建矿井； 可以充分利用原有井巷和设备；可以充分利用原有井巷和设备；施施工工技技术术和和管管理理复复杂杂，边边
2、生生产产，边边延延深深，施工与生产在运、提、通风方面相互干扰；施工与生产在运、提、通风方面相互干扰；工工期期长长，一一般般要要5 8年年（延延深深3 5年年，过渡过渡2 3年）；年）；能能更更好好地地适适应应开开采采煤煤层层特特点点，改改进进矿矿井井开拓、准备巷道布置，有可能扩大生产能力开拓、准备巷道布置，有可能扩大生产能力一、矿井开拓延深方式用应用概况一、矿井开拓延深方式用应用概况矿井延深方式：矿井延深方式：直接延深；直接延深；暗井延深；暗井延深；直接延深与暗井延深；直接延深与暗井延深；新开一个井筒延深一个井筒；新开一个井筒延深一个井筒；深部新开立井或斜井深部新开立井或斜井（一）直接延深（原
3、有主、副立井或斜井）（一）直接延深（原有主、副立井或斜井）特点：特点：可充分利用原有设备和设施，掘进及投资少；可充分利用原有设备和设施，掘进及投资少；提升统一，运转环节少，工程量较少；提升统一，运转环节少，工程量较少；生产与延深相互干扰；生产与延深相互干扰；主主井井接接井井时时，（破破保保护护岩岩柱柱或或保保护护盘盘、安安罐罐道道梁梁等等）技技术术要要求求严格，矿井要短期停产。严格，矿井要短期停产。延深两个井筒，组织施工复杂；延深两个井筒，组织施工复杂；掘进一些辅助巷道，临时工程以后难用；掘进一些辅助巷道，临时工程以后难用；提升高度增加，需更换设备。提升高度增加，需更换设备。直接延深适用：直接
4、延深适用： 井井筒筒延延深深不不受受地地质质、水水文文条条件件的的限限制；制； 断断面面和和提提升升设设备备能能满满足足新新水水平平提提升升要求要求 或更换提升设备后直接延深合理。或更换提升设备后直接延深合理。20世世纪纪70年年代代前前在在开开滦滦、淮淮南南、徐徐州州应应用用多多，淮淮南南谢谢二二、谢谢三三，徐徐州州大大黄黄山山、权权台台井井筒筒直直接延深至二水平接延深至二水平南南票票三三家家子子、水水城城大大河河边边井井筒筒直直接接延延深深至至三三水平水平抚顺老虎台井筒抚顺老虎台井筒直接延深至五水平直接延深至五水平（二）暗井延深（二）暗井延深原主、副井不再延深，用暗立井或斜井延深。原主、副
5、井不再延深，用暗立井或斜井延深。特点：特点： 生产与延深互不干挠；生产与延深互不干挠； 延深施工容易；延深施工容易； 暗暗井井位位置置、方方向向、倾倾角角、提提升升方方式式不不受受原原有有井井筒筒限限制制，而而按按下下水水平平开开采采有有利利布布置；置； 增加了一些工程量：暗井车场增加了一些工程量：暗井车场 增加了运输环节；增加了运输环节；暗井延深适用：暗井延深适用：受受地地质质及及水水文文地地质质条条件件限限制制，原原井井筒筒不不宜宜直直接延深；接延深；原原有有提提升升设设备备不不能能满满足足新新水水平平需需要要，又又无无法法更换；更换；或原有井筒延深在经济上不合理；或原有井筒延深在经济上不
6、合理；中中倾倾斜斜、急急斜斜煤煤层层矿矿井井，井井筒筒不不能能直直接接延延深深，采用暗立井延深；采用暗立井延深；平平硐硐开开拓拓矿矿井井，生生产产水水平平以以下下的的阶阶段段无无法法用用平硐开拓时，用暗立（或斜）井开拓新水平；平硐开拓时，用暗立（或斜）井开拓新水平；暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水层影暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水层影响响暗井延深暗井延深铜铜川川王王家家凹凹，一一水水平平立立井井，二二、三三水水平平暗暗斜斜井延深井延深盘盘江江火火铺铺一一水水平平平平硐硐、二二水水平平水水平平暗暗斜斜井井延延深深新庄孜五水平暗立井延深新庄孜五水平暗立井延深（三）直接延深结合暗井延深（三）直
7、接延深结合暗井延深直直接接延延深深原原有有的的主主井井井井筒筒或或副副井井井井筒筒，不不直直接延深的副井井筒或主井井筒采用暗井延深，接延深的副井井筒或主井井筒采用暗井延深，特特点点和和适适用用条条件件介介于于直直接接延延深深和和暗暗井井延延深深之之间。间。徐徐州州新新河河淮淮南南谢谢一一，主主立立井井直直接接延延深深，副副井井暗斜井延深暗斜井延深西西山山官官地地、邢邢台台显显得得旺旺二二水水平平主主斜斜井井直直接接延延深，副井暗斜井延深深，副井暗斜井延深新新庄庄孜孜二二水水平平副副立立井井直直接接延延深深，主主井井暗暗斜斜井井延深延深（四）新开一个井筒，延深一个井筒（四）新开一个井筒，延深一个
8、井筒采深加大后，原主副井提升、通风满足不了采深加大后，原主副井提升、通风满足不了特点：特点：对生产干挠小，可大副度提高矿井生产能力；对生产干挠小，可大副度提高矿井生产能力；需增加改造地面生产系统的工程量，需增加改造地面生产系统的工程量，基建工程与投资大。基建工程与投资大。新开一个井筒，延深一个井筒适用：新开一个井筒，延深一个井筒适用：需需要要提提高高矿矿井井生生产产能能力力，结结合合矿矿井井改改护护建建的的大型矿井大型矿井20世世80年年代代后后，凿凿井井技技术术发发展展，并并需需改改护护建建，增加能力增加能力平四矿、徐州旗山新开主立井，延深副立井平四矿、徐州旗山新开主立井，延深副立井新汶协庄
9、、孙村新开副立井，暗井延深主井新汶协庄、孙村新开副立井，暗井延深主井新开一个井筒，延深一个井筒新开一个井筒，延深一个井筒平一矿平一矿（五）深部新开立井或斜井（五）深部新开立井或斜井开开采采浅浅部部的的中中小小型型矿矿井井不不单单独独向向深深部部延延深深，深部众矿井合并后集中延深深部众矿井合并后集中延深特点：特点：深部众矿井合并后集中延深深部众矿井合并后集中延深深深部部新新开开立立井井或或斜斜井井适适用用：浅浅部部井井型型小小、分分散散，装装备备落落后后，深深部部储储量量丰丰富富，并并要要改改护护建建的矿井。的矿井。淮淮南南毕毕家家岗岗一一水水平平（-90m）共共建建7对对小小斜斜井井，二水平延
10、深新开一对斜井二水平延深新开一对斜井阜新平安矿浅部片盘斜井群，深部新开立井阜新平安矿浅部片盘斜井群，深部新开立井二、矿井开拓延深方式的确定二、矿井开拓延深方式的确定（一）开拓延深方式确定原则（一）开拓延深方式确定原则 充分利用现有井巷、设备和设施；充分利用现有井巷、设备和设施； 生生产产系系统统简简单单、缩缩短短新新旧旧生生产产水水平平同同采的时间；采的时间； 保持或扩大原有生产能力；保持或扩大原有生产能力； 采用新技术，新工艺和新设备；采用新技术，新工艺和新设备；三、新旧生产水平过渡时期的技术措施三、新旧生产水平过渡时期的技术措施生产水平过渡时期：过渡生产水平过渡时期：过渡2 3年年上上开开
11、采采水水平平开开始始减减产产至至结结束束 下下一一开开采采水水平投产至全部接替平投产至全部接替生产水平过渡时期：生产水平过渡时期：2 3年或年或3 4年年在在过过渡渡时时期期内内上上下下两两水水平平同同时时生生产产，增增加加了了提升、通风、排水的复杂性提升、通风、排水的复杂性（一）提升（一）提升直接延深原有井筒（箕斗）的矿井，须采取：直接延深原有井筒（箕斗）的矿井，须采取： 通过式箕斗通过式箕斗特点：特点：启启闭闭上上水水平平箕箕斗斗装装载载煤煤仓仓闸闸门门的的下下部部框框架架改改为可伸缩的悬臂为可伸缩的悬臂伸出伸出提上水平煤提上水平煤缩回缩回提下水平煤提下水平煤两两个个水水平平分分班班出出煤
12、煤，同同时时加加大大两两个个水水平平煤煤仓仓容量。容量。通过式箕斗通过式箕斗优点：优点：提升系统单一，不增加提升工作量；提升系统单一，不增加提升工作量；缺点：缺点：每更换水平提煤时，调整钢丝绳长度；每更换水平提煤时，调整钢丝绳长度；扩扩大大容容量量煤煤仓仓；提提升升机机为为大大型型设设备备，检检修修困困难。难。使用：水平过渡期短使用：水平过渡期短上水平开采下山采区上水平开采下山采区特点：特点：上上水水平平开开始始减减产产时时，靠靠井井筒筒附附近近开开采采1 2个个下下山山采采区区，集集中中于于上上水水平平出出煤煤，称称“剃剃头头下下山山”。主主要要生生产产转转入入下下水水平平后后，原原下下山山
13、采采区区改改为为上上山采区开采，集中下水平出煤。山采区开采，集中下水平出煤。优点：优点：缓和水平接替，利于矿井延深。缓和水平接替，利于矿井延深。缺点：缺点：采区提升更换方向，重新布置车场。采区提升更换方向，重新布置车场。使用：使用：煤层煤层16 ，水平接替紧，采用此法。，水平接替紧，采用此法。主井在新水平集中出煤，经溜井放煤主井在新水平集中出煤，经溜井放煤到新水平到新水平优点：优点：提升系统简单，提升机运转条件好。提升系统简单，提升机运转条件好。缺点：缺点：多开溜井，增加提升费用。多开溜井，增加提升费用。使用：使用：水平过渡期短，可用此法水平过渡期短，可用此法利用副井提一部分煤利用副井提一部分
14、煤优点优点：不增加设备。：不增加设备。缺点：缺点：改造地面系统。改造地面系统。（二）通风（二）通风要求：要求：上下两个开采水平独立通风；上下两个开采水平独立通风； 维维护护原原（上上）水水平平采采区区上上山山（岩岩石石上上山山为好）为新水平回风道。为好）为新水平回风道。 利利用用上上水水平平运运输输大大巷巷的的配配风风巷巷为为新新水水平平回回风道。风道。 分组集中大巷布置时，新水平通风利用原分组集中大巷布置时，新水平通风利用原水平上煤组分组集中大巷。水平上煤组分组集中大巷。（三）排水（三）排水 一一段段排排水水。上上水水平平的的水水涌涌入入下下水水平平水水仓仓，集中排到地面。集中排到地面。 两
15、段独立排水。两个水平各有排水系统。两段独立排水。两个水平各有排水系统。 两两段段接接力力排排水水。下下水水平平的的水水排排至至上上水水平平，后统一排到地面。后统一排到地面。 两两段段联联合合排排水水。上上下下水水平平共共用用一一套套管管路路，设设三三通通阀阀控控制制，上上下下水水平平各各有有水水泵泵，上上下下水水平均可排水。平均可排水。排水排水据据井井下下涌涌水水大大小小、水水平平过过渡渡期期长长短短、设设备备情情况况等等因因素素，选选定定排排水水方方式式。上上述述的的一一段段排排水水两两段段接接力力排排水水方方法法和和下下水水平平的的水水排排至至上上水水平平，后统一排到地面的方法应用较多。后
16、统一排到地面的方法应用较多。第二节第二节矿井技术改造矿井技术改造Concept：矿矿井井技技术术改改造造利利用用矿矿井井原原有有的的基基础础和和设设施施，用用现现代代新新技技术术、新新工工艺艺、新新装装备备、新新材材料料对对原原有有的的生生产产系统、设备、工艺等进行更新和改造。系统、设备、工艺等进行更新和改造。矿井技术改造的目的矿井技术改造的目的扩大矿井生产能力扩大矿井生产能力一、矿井改扩建一、矿井改扩建矿井改扩建是对储量丰富、开采条件好、已经达到矿井改扩建是对储量丰富、开采条件好、已经达到和超过设计生产能力的矿井进行的技术改造。和超过设计生产能力的矿井进行的技术改造。（一）矿井改扩建的基本条
17、件（一）矿井改扩建的基本条件 足够的煤炭储量足够的煤炭储量 开采条件（煤层赋存、地质构造）合适开采条件（煤层赋存、地质构造）合适 有增产潜力（原生产系统、设施）有增产潜力（原生产系统、设施）（二）矿井改扩建方式（二）矿井改扩建方式 矿井合理集中生产矿井合理集中生产 矿井开拓系统技术改造矿井开拓系统技术改造 矿井生产系统技术改造矿井生产系统技术改造二、矿井合理集中生产二、矿井合理集中生产生生产产集集中中化化指指生生产产手手段段和和劳劳动动力力在在时时间间和和空空间间上上的的集集中中，在在单单位位时时间间及及较较小小空空间间上上，用用最最少少的的劳劳动动消消耗耗，取取得得最最大大的的产产量量和和最
18、最佳佳经济效果。经济效果。生生产产集集中中化化的的途途径径：矿矿井井合合并并、扩扩大大井井田田范范围、提高开采强度围、提高开采强度矿井合并矿井合并l相邻井田在向深部发展中合并相邻井田在向深部发展中合并片盘斜井群合并，我国曾将片盘斜井群合并，我国曾将94处合并为处合并为31处处富富力力矿矿上上部部7对对片片盘盘斜斜井井，深深部部集集中中开开拓拓，A由由108万万t/a189万万t/a200万万t/al新旧矿井合并新旧矿井合并淮北局，原淮北局，原26对矿井，现为对矿井，现为9个矿井个矿井扩大井田范围扩大井田范围毕各庄井田不再建矿，划归范各庄矿井田毕各庄井田不再建矿，划归范各庄矿井田矿井单独集中改造
19、矿井单独集中改造加加大大水水平平垂垂高高、采采区区尺尺寸寸、工工作作面面长长度度和和工工作作面面连连续推进长度、提高单产续推进长度、提高单产水水平平集集中中一一个个水水平平保保矿矿井井产产量量（16 时时，上上下山开采）下山开采）采区集中采区集中适当加大采区走向长度；联合布置采区；适当加大采区走向长度；联合布置采区；综综采采采采区区一一面面保保产产，普普采采、炮炮采采采采区区两两面面保保产。产。采面集中采面集中提高提高A的关键。的关键。一矿一区一面，一矿一区两面，一矿一区一面，一矿一区两面，跨上下山或石门开采，倾斜长壁跨上下山或石门开采，倾斜长壁三、改扩建矿井的开拓系统改造三、改扩建矿井的开拓
20、系统改造l由由单单一一井井筒筒（硐硐）开开拓拓形形式式改改造造为为综综合开拓形式合开拓形式原平硐开拓，延深新水平时增立井或斜井原平硐开拓，延深新水平时增立井或斜井原原斜斜井井开开拓拓，延延深深新新水水平平时时新新增增立立井井（多多作作副副立井）立井）原原立立井井开开拓拓，延延深深新新水水平平时时新新增增斜斜井井（多多作作主主斜井）斜井）l l综合开拓形式矿井的开拓系统改造综合开拓形式矿井的开拓系统改造立井箕斗提升改造为斜井胶带提升（主斜副立）立井箕斗提升改造为斜井胶带提升（主斜副立）四、矿井生产系统的技术改造四、矿井生产系统的技术改造改造矿井生产系统的薄弱环节改造矿井生产系统的薄弱环节矿矿井井
21、井井下下生生产产系系统统包包括括：提提升升、运运输输、通通风风、排水、动力供应排水、动力供应（一）矿井提升系统改造（一）矿井提升系统改造技术措施：技术措施：普普通通胶胶带带改改为为钢钢丝丝绳绳牵牵引引胶胶带带或或强强力力胶胶带带；加大箕斗容量；加大箕斗容量；罐笼改为箕斗；罐笼改为箕斗；斜井箕斗或串车改为胶带机；斜井箕斗或串车改为胶带机；绞车由单机拖动改为双机拖动；绞车由单机拖动改为双机拖动；加大提升速度，缩短一次提升时间；加大提升速度，缩短一次提升时间；增加井筒数，加大提升能力。增加井筒数，加大提升能力。（二）矿井运输系统改造（二）矿井运输系统改造运运输输系系统统环环节节包包括括：大大巷巷、采
22、采区区、井井底底车车场场、辅助提升。辅助提升。l大巷运输改造技术措施：大巷运输改造技术措施：改固定矿车为底卸式矿车；改固定矿车为底卸式矿车；普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带；普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带；l辅运环节改造措施：辅运环节改造措施：辅辅助助运运输输采采用用新新设设备备如如：单单轨轨吊吊、卡卡轨轨车车、齿轨车齿轨车l井底车场及煤仓改造。井底车场及煤仓改造。（三）矿井通风系统技术改造（三）矿井通风系统技术改造l扩大风量、调整全矿通风系统扩大风量、调整全矿通风系统l改造、更新通风设备改造、更新通风设备双双主主扇扇并并联联运运转转；换换高高效效风风机机；采采用用大大功功率率离心式风机；更换主扇；改变叶片等。离心式风机；更换主扇；改变叶片等。（四）排水系统改造。（四）排水系统改造。水仓、水泵和管路水仓、水泵和管路（五）供电系统技术改造（五）供电系统技术改造增加容量增加容量增加线路增加线路升高电压升高电压（六）地面系统改造。（六）地面系统改造。
