-第十六章井田開拓的基本問題-

授課人：潘衛(wèi)東第十六章.井田開拓的基本問題第三篇：礦業(yè)工程系—采礦工程專業(yè)辦公室：綜合樓313聯(lián)系電話/p>

二開采水平垂高確定1、

合理的階段斜長(zhǎng)1）合理的區(qū)段數(shù)；緩斜3~5個(gè)，中急斜2~3個(gè)2）煤的運(yùn)輸；溜煤眼長(zhǎng)度小于70~100m3）輔助提升運(yùn)輸；絞車運(yùn)輸ф1.6m-880m,ф2.0m-1130m,無極繩：上山1000~1500m，下山700~1200m;盤區(qū)開采：上山小于2000m，下山小于1500m,石門盤區(qū)不受限制。2、

開采水平的儲(chǔ)量及服務(wù)年限必須滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的第一水平的服務(wù)年限（表14-3）二開采水平垂高確定3、經(jīng)濟(jì)上有利的水平垂高開拓工程量和裝備費(fèi)是不因水平垂高的大小變化而增減的。而維護(hù)運(yùn)輸排水等生產(chǎn)費(fèi)用則隨水平垂高加大而有所增加。經(jīng)濟(jì)上有利的水平垂高就是要尋求其最佳的平衡點(diǎn)。4、開采水平垂高的發(fā)展趨勢(shì)礦井開采水平垂高逐漸加大。1994年發(fā)布的煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：在大中型礦井中，緩（傾）斜、中斜煤層的階段垂高為150～250m，急（傾）斜煤層的階段垂高為100～150m。2005年發(fā)布的煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：在大中型礦井中，緩（傾）斜、中斜煤層的階段垂高為200～350m，急（傾）斜煤層的階段垂高為100～250m。三、上、下山開采的應(yīng)用下山及下山開采下山：位于開采水平以下為本水平或采區(qū)服務(wù)的傾斜巷道。運(yùn)輸下山，軌道下山，通風(fēng)行人下山等。下山采區(qū)：開采水平之下的采區(qū)。下山開采：利用原開采水平的井巷和設(shè)施，開采該開采水平之下的采區(qū)，煤從下向上運(yùn)輸。上下山開采：一個(gè)開采水平既采上山階段又采下山階段。上、下山開采比較

（a）上、下山開采；（b）上山開采

1、上下山開采的比較比較利用原有開采水平進(jìn)行下山開采；另設(shè)開采水平進(jìn)行上山開采。下山開采在技術(shù)上的問題隨煤層傾角變小而變?nèi)跸律介_采在經(jīng)濟(jì)上有利，上山開采在技術(shù)上優(yōu)越。

2、下山采區(qū)巷道布置上下山采區(qū)劃分一致，對(duì)應(yīng)的上、下山盡量靠近，以便利用：上山采區(qū)裝車站、煤倉、車場(chǎng)產(chǎn)量大、CH4大，可用三條下山。下山采區(qū)回風(fēng):維護(hù)上山采區(qū)上山及總回風(fēng)道，風(fēng)井及通風(fēng)設(shè)施為下山采區(qū)通風(fēng)。利用運(yùn)輸大巷配風(fēng)巷回風(fēng)。多水平上下山開采的第二水平的回風(fēng)在第二水平的上山部分設(shè)總回風(fēng)巷，利用上山或石門直通第一水平回風(fēng)系統(tǒng)；3、下山開采的應(yīng)用條件1）煤層16，CH4低，涌水量小，最優(yōu)。2）井田深部邊界不一，儲(chǔ)量不足，不宜再延深或設(shè)水平。有時(shí)可通過用下山開采，起勘探煤層作用。3）多水平開采礦井，開采強(qiáng)度大，井田走向短，上下水平接替緊張。通過下山掘一部分下水平的大巷、車場(chǎng)、水倉等，加快下水平開拓延深。4、下山開采與主下山開采的區(qū)別主要下山：集中下山，中央下山、暗斜井。在井田某一開采水平中央布置主要下山；在主要下山下部設(shè)立開采水平；主要下山下部的開采水平仍為上山開采。

多水平暗斜井延深上山式開采

四、輔助水平的應(yīng)用（subsidiarylevel）輔助水平（中間水平）—在開采水平內(nèi)，因生產(chǎn)需要（局部階段斜長(zhǎng)過大）而增設(shè)有運(yùn)輸大巷的水平位置及所服務(wù)的開采范圍。一個(gè)開采水平開采兩個(gè)上山階段，在兩上山階段間設(shè)輔助水平，其水平垂高H=H1+H2

輔助水平設(shè)石門、階段大巷、不設(shè)井底車場(chǎng)。輔助水平的煤運(yùn)到開采水平，由開采水平井底車場(chǎng)運(yùn)至地面。特點(diǎn)：只擔(dān)任輔運(yùn)、通風(fēng)及人員升降等任務(wù)。輔助水平的應(yīng)用水平垂高過大，開采技術(shù)困難。多水平上下山開采的礦井，上水平下山采區(qū)輔運(yùn)、通風(fēng)、排水困難下水平需要解決回風(fēng)問題。急斜煤層礦井，階段垂高較小，當(dāng)∑M較小時(shí)，水平的T不滿足,要求加大H，在兩開采水平間設(shè)輔助水平,現(xiàn)少用。近水平煤層，開采水平置于主采煤層中，主采煤層以上或以下的煤層設(shè)輔助水平，開設(shè)簡(jiǎn)易車場(chǎng)擔(dān)任輔運(yùn)、通排等任務(wù)。應(yīng)用原則—輔助水平增加井下運(yùn)輔環(huán)節(jié)，生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜化。有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性方可使用。

急（傾）斜煤層階段間輔助水平

近水平煤層煤組（層）間輔助水平五.開采水平及位置選擇劃分急斜煤層：一個(gè)開采水平只采上山階段。緩、中傾斜煤層：合理的階段斜長(zhǎng)—照顧主要塊段；當(dāng)16時(shí)，上下山開采；近水平煤層：開采水平在煤組內(nèi)的合理位置及標(biāo)高煤層間距近—開采水平設(shè)底部煤層中煤層間距遠(yuǎn)—分組設(shè)開采水平。第二節(jié)開采水平大巷布置大巷—為整個(gè)開采水平或階段服務(wù)的水平巷道。運(yùn)輸大巷—為整個(gè)開采水平或階段運(yùn)輸服務(wù)的水平巷道。擔(dān)負(fù)煤、矸、物料和人員的運(yùn)輸，通風(fēng)、排水及鋪設(shè)管線等。是礦井的“動(dòng)脈”。一.階段運(yùn)輸大巷運(yùn)輸方式和設(shè)備1礦車軌道機(jī)車運(yùn)輸（locomotivehaulage）軌距：600mm，900mm礦車：固定箱式1t，3t底卸式,側(cè)缷式3t，5t礦車軌道運(yùn)輸優(yōu)點(diǎn)：

1)煤、矸、物料、人員可統(tǒng)一運(yùn)輸解決；

2)運(yùn)輸能力大，機(jī)動(dòng)，適應(yīng)生產(chǎn)不均衡變化要；

3)可分運(yùn)不同牌號(hào)的煤；

4)煤塵少，利于安全；

5)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸不困難。礦車軌道運(yùn)輸要求：能適應(yīng)多彎道，要求大巷平2、膠帶運(yùn)輸beltconveyer膠帶運(yùn)輸優(yōu)點(diǎn)能力大，連續(xù)運(yùn)輸，效率高；容易自動(dòng)化；裝卸簡(jiǎn)單；膠帶運(yùn)輸要求：巷道直或分段直輔助運(yùn)輸另開輔助運(yùn)輸大巷，一般由礦車，軌道。適用：運(yùn)輸距離短，運(yùn)量大，煤種單一二.大巷斷面和支護(hù)1.斷面：滿足運(yùn)輸、通風(fēng)、行人、安全和鋪管線的要求。大中型礦井—一般雙軌巷道斷面；中小型井—單軌巷道斷面。設(shè)單軌時(shí)，要在井底車場(chǎng)與采區(qū)車場(chǎng)之間設(shè)雙道錯(cuò)車線，其長(zhǎng)度≮1列車長(zhǎng)；能力富裕系數(shù)為1.3。風(fēng)速①礦車運(yùn)輸≯8m/秒,設(shè)計(jì)時(shí)最大用6m/秒.②膠帶運(yùn)輸設(shè)計(jì)V4m/s

2.支護(hù)：一般錨噴或砌碹，大巷位于自燃煤層中必須砌碹，煤層大巷也可U型鋼支架或錨噴。中小型井可用砼裝配支架、錨噴等。3.大巷數(shù)目：軌道運(yùn)輸大巷一般一條，有時(shí)加配風(fēng)巷（副巷）斷面不滿足，斷面又不能過大，地溫高；可用兩條。膠帶運(yùn)輸大巷新設(shè)計(jì)礦井，一般2條

a、一條膠帶大巷，一側(cè)設(shè)600毫米檢修道

b、另一條輔助運(yùn)輸。兩條大巷布置：膠帶運(yùn)輸大巷一般與軌道輔運(yùn)大巷平行布置，同水平或略高，膠帶大巷可高于軌道大巷410m，便于處理主體交叉。三.大巷的方向和坡度1.大巷的方向：與煤層走向（近水平煤層煤層主要延展方向）基本一致，應(yīng)盡量取直或分段取直，但要考慮維護(hù)和煤倉高度膠帶運(yùn)輸大巷必須取直或分段取直軌道運(yùn)輸大巷雖能適應(yīng)彎道，但應(yīng)盡量取直，以利減少工程量。軌道運(yùn)輸大巷要求：600mm軌距，R＞12m,900mm軌距,R＞15m。2.大巷的坡度：利于運(yùn)輸和泄水。一般：i=3~5‰向井底下坡.大巷應(yīng)用情況：國(guó)內(nèi)：多用機(jī)車運(yùn)輸；大型礦井用膠帶。國(guó)外：大巷膠帶：占30%一般認(rèn)為:井田面積小時(shí)，膠帶運(yùn)輸；井田面積大時(shí)，用機(jī)車運(yùn)輸；具體使用應(yīng)該進(jìn)行分析比較?？偟内厔?shì)：膠帶運(yùn)輸增加。四.階段運(yùn)輸大巷的布置方式

1、單層布置:分層大巷—用主要石門聯(lián)系各煤層大巷，分層大巷布置方式特點(diǎn)：各可采煤層均布置大巷，各煤層單獨(dú)布置采區(qū)；一般沿煤層掘進(jìn)，施工及裝備簡(jiǎn)單、速度快，主石門工程量不大；先開拓上煤層初期工程量少，投資少；大巷數(shù)目多，維護(hù)工作量大；采區(qū)數(shù)目多、占管線設(shè)備多，采區(qū)能力低，生產(chǎn)不集中，管理不方便；煤柱多，煤損大。適用條件

適用：井田走向不大，高產(chǎn)高效集中化生產(chǎn)礦井，煤層間距大，間距50~70m以上的煤層，可單獨(dú)布置。

2、集中布置（集中大巷—各煤層用采區(qū)石門聯(lián)系）集中大巷布置特點(diǎn)：開采水平內(nèi)只設(shè)一條或一對(duì)集中運(yùn)輸大巷，用采區(qū)石門聯(lián)絡(luò)各煤層。總掘進(jìn)量小，占用管線少；但巖石掘進(jìn)量大。

(當(dāng)下部為薄及中厚煤層，圍巖穩(wěn)定時(shí)，大巷可置于下煤層中。減少巖石工程量。)

巖巷、易維護(hù)；生產(chǎn)集中，便于管理；數(shù)個(gè)煤層可同時(shí)準(zhǔn)備和回采，能力大。初期工程量大，建井期長(zhǎng)。適用條件

適用：井田走向距離大，煤層數(shù)目多、層間距小，層間距50m的礦井。3、分組布置（集中大巷—用主要石門聯(lián)系分組大巷）分組布置特點(diǎn)：據(jù)煤層間距，分為若干煤組；每組煤布置一條分組集中大巷，各煤組分別布置采區(qū)。各組設(shè)集中大巷，用主石門將各組大巷連接起來，各煤組分設(shè)采區(qū)。初期工程量大。兼有分層大巷和集中大巷的部分特點(diǎn)。適用：煤層組間距70m。4、分層、分組與集中大巷的選擇應(yīng)用主要決定于礦井開采的煤層層數(shù)、層間距、傾角、開采強(qiáng)度及安全要求等因素。煤層間距大、傾角緩、石門長(zhǎng)度大，井田走向長(zhǎng)度短，可用分層大巷布置；煤層層間距小、傾角較大，石門長(zhǎng)度短，井田走向長(zhǎng)，宜用集中大巷布置。4、分層、分組與集中大巷的選擇應(yīng)用礦井選擇應(yīng)用的情況：1）層間距小于50m的煤層一般采用集中布置，2）分組集中布置的分組間距一般大于70m。3）結(jié)合礦井煤層條件和開拓布置情況，提出若干個(gè)可行方案，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全等方面的綜合比較。內(nèi)容包括：開拓工程量和巷道掘進(jìn)費(fèi)、巷道維護(hù)費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、煤柱損失、安全生產(chǎn)條件等。上下水平同采時(shí)的分組集中運(yùn)輸大巷布置

5、多大巷布置對(duì)開采近水平煤層的礦井，由于進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)的需要，或主輔運(yùn)輸分離的要求，通常是沿煤層主要延展方向平行布置一對(duì)或一組3條大巷，一條鋪設(shè)膠帶運(yùn)煤，一條作為輔助運(yùn)輸，一條用于回風(fēng)。當(dāng)?shù)V井采用連續(xù)采煤機(jī)房柱式開采時(shí)，采掘設(shè)備同一，采掘工藝合一，為發(fā)揮采掘成套設(shè)備的效能，要求煤層大巷掘進(jìn)實(shí)行多頭輪流作業(yè)，因而在煤層內(nèi)成組布置平行大巷，每組大巷由3～12條組成，形成煤層多大巷布置。黃陵一號(hào)礦多大巷布置

五.階段運(yùn)輸大巷位置1、運(yùn)輸大巷位置要求：服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)；處于不受或少受采動(dòng)影響的位置。2.煤層大巷位置：分煤層大巷—沿煤層布置；集中大巷—煤組最下部穩(wěn)定的薄及中厚煤層中分組集中大巷—煤組最下部穩(wěn)定的薄及中厚煤層中五.階段運(yùn)輸大巷位置3.煤層大巷施工：

i、按腰線沿煤層掘進(jìn)—適合機(jī)車運(yùn)輸；

ii、按中線沿煤層掘進(jìn)—適合膠帶運(yùn)輸；

iii、按中線及腰線掘進(jìn)大巷—適合機(jī)車和膠帶

4、巖層大巷（巖石大巷）位置至煤層法線距：1530m；巖性穩(wěn)定的巖層中；布置在壓力傳播影響角之外；利于布置采區(qū)煤倉和車場(chǎng)；5.巖層大巷施工：按中線及腰線取直或分段取直；煤層內(nèi)設(shè)副大巷—探巷，超前勘探，及時(shí)為巖石大巷定向。煤層穩(wěn)定時(shí)不設(shè)副大巷，隔一定距離用探巷或鉆孔探煤層位置

6、急斜煤層大巷位置底板滑動(dòng)線之外1020m。

7、大巷的保護(hù)掘前預(yù)采—先開卸壓工作面，在采空區(qū)維護(hù)大巷；跨大巷回采—采區(qū)最下一個(gè)區(qū)段布置回采工作面，跨大巷回采

多水平上下山開采時(shí)下水平用輔助水平大巷回風(fēng)六、高產(chǎn)高效特大型礦井大巷布置主要技術(shù)特征是：（1）采掘工作面高速度推進(jìn)（2）采出煤流高強(qiáng)度運(yùn)送（3）礦井生產(chǎn)高度集中（4）開采布置的參數(shù)大

(5)采區(qū)、盤區(qū)或帶區(qū)的概念淡化大巷布置的主要特點(diǎn)是：（1）礦井主要大巷布置在主采煤層中，由一條膠帶主運(yùn)輸大巷，1～2條無軌膠輪車輔助運(yùn)輸大巷和1條回風(fēng)大巷組成。大巷兩側(cè)側(cè)直接布置分帶工作面，巷道支護(hù)方面全部實(shí)現(xiàn)了錨桿化。（2）在近水平煤層條件下，改傳統(tǒng)的大巷水平布置為具有一定角度的斜巷布置，主運(yùn)輸采用強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)，輔助運(yùn)輸采用防爆低污染柴油機(jī)為動(dòng)力的無軌膠輪車。配合使用連續(xù)采煤機(jī)掘巷，使煤巷掘進(jìn)速度加快。（3）一般回采巷道布置多采用多巷布置方式。第三節(jié)井田開拓特征、參數(shù)及發(fā)展一、開拓方式的井田特征1995年我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦平均開采深度已達(dá)428.8m，立井開拓平均開采深度則為522.4m。開采深度在800m以上的礦井有25處，大多為立井開拓。全國(guó)重點(diǎn)煤礦表土層平均厚度為25.30m，而立井開拓平均表土層厚度為75.84m。第三節(jié)井田開拓特征、參數(shù)及發(fā)展我國(guó)礦井井田尺寸在上世紀(jì)50年代一般偏小，大型礦井井田走向長(zhǎng)度有的僅3000～5000m。最新統(tǒng)計(jì)表明，全國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦，特大型、大、中、小型井田平均走向長(zhǎng)度分別為9.21km、7.7km、5.95km、4.2km，與設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定基本一致。二、礦井生產(chǎn)能力國(guó)有重點(diǎn)煤礦礦井平均生產(chǎn)能力1977年平均為0.53Mt／a，1995年提高到0.78Mt／a，并有進(jìn)—步發(fā)展的趨勢(shì)。大型、特大型礦井具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，1995年前后，我國(guó)特大型礦井共有26處，平均生產(chǎn)能力3.53Mt／a。目前有千萬噸級(jí)礦井25個(gè)，能力3.4億噸；在建14個(gè)能力1.72億噸。國(guó)有大型井469個(gè)，能力14.23億噸。礦井開拓方式，礦井平均生產(chǎn)能力以綜合開拓為最高，平均為1.06Mt／a;其次為立井開拓，平均為0.99Mt／a；平硐、斜井分別為0.63Mt／a、0.51Mt／a。三、井筒（硐）形式90年代末我國(guó)井筒（硐）形式采用立井開拓的生產(chǎn)能力、數(shù)量比重分別占37.11％和29.22％。采用