研究井田開拓的基本問題

研究井田開拓的基本問題第一節(jié)開采水平的劃分一、開采水平劃分

l

階段：(horizon)沿一定標高劃分的一部分井田。l

開采水平：（mininglevel）運輸大巷及井底車場所在的水平位置及所服務(wù)的開采范圍。l

開采水平垂高H：開采水平上下邊界之間的垂直距離。研究井田開拓的基本問題H=H階

=H上

H=H上+H下

H=H上+H輔

H=H上+H輔+H下

研究井田開拓的基本問題l

開采水平劃分的意義：影響礦井建設(shè)時期的技術(shù)經(jīng)濟指標;

初期建井工程量；初期建井工期；初期基建投資等;長期影響礦井的生產(chǎn)技術(shù)面貌和技術(shù)經(jīng)濟效果：產(chǎn)量、效率、安全、采掘關(guān)系，元/t等。研究井田開拓的基本問題二、水平垂高的確定

確定水平垂高實質(zhì)上是定:

階段垂高（階段斜長）

和要不要上下山開采

（一）合理的開采水平垂高

1、合理的階段斜長合理的采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)；合理的區(qū)段數(shù)；合理的采煤工藝及采面參數(shù)；在一定設(shè)備條件下，能達到的階段斜長。

研究井田開拓的基本問題1）運煤（1）緩、中傾斜煤層：i、上山—膠帶或鐵溜槽—不限制上山斜長。ii、上山—串車：只設(shè)一段絞車提升，驗算絞車能力每班6小時，運輸不均衡系數(shù)取。（2）急斜煤層：上山溜煤眼≯70m.∵沖垮支架;堵眼事故；煤碎。(3)近水平煤層，盤區(qū)一般上山斜長≯2000m，下山斜長≯1500m，有加大的趨勢石門盤區(qū)斜長不受限制研究井田開拓的基本問題2）輔運（1）受絞車能力限制，采用一段單鉤串車提升。絞車:容繩量600多m；絞車：容繩量960m；絞車：容繩量1100m。

(2）單軌吊—不受限制，適用。研究井田開拓的基本問題3）行人方便。4）合理的區(qū)段數(shù)目

(1）階段斜長/區(qū)段斜長=整倍數(shù)；

(2）

采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)：12個；當前合理的區(qū)段數(shù)

緩斜煤層—35個，急斜煤層—23個

研究井田開拓的基本問題2、利于采區(qū)正常接替一個采區(qū)開始減產(chǎn)，新采區(qū)應(yīng)投產(chǎn)。一個采區(qū)的服務(wù)年限＞新采區(qū)開拓準備時間.斜長,儲量Z.利于接替。3、經(jīng)濟上有利的水平垂高H，N水平，階段斜長井田開拓巷道（大巷、主要石門、采區(qū)硐室等）及相應(yīng)投資，設(shè)備安裝及折舊費，元/t.基建費；H，N水平，階段斜長生產(chǎn)經(jīng)營費（運煤、通風、維護費等）；研究井田開拓的基本問題4、合理的水平服務(wù)年限及足夠儲量l

合理水平服務(wù)年限：上水平開始減產(chǎn)，新水平應(yīng)做好準備。一般水平接替需58年延深新水平35年井筒延深1年井底車場、石門及主運大巷1.52年采區(qū)準備1.52年水平過渡23年研究井田開拓的基本問題合理的水平垂高水平垂高H的發(fā)展趨勢—加大。采面產(chǎn)量集中—高產(chǎn)高效；上下山—膠帶。絞車—，單軌吊

2005年的設(shè)計規(guī)范規(guī)定：礦井劃分為階段開采時，其階段垂高宜為：緩傾斜、傾斜煤層：200-350；急傾斜煤層：100-250m。研究井田開拓的基本問題近水平煤層開采的水平垂高研究井田開拓的基本問題三、上、下山開采的應(yīng)用下山及下山開采下山采區(qū)：開采水平之下的采區(qū)。下山：為下山采區(qū)服務(wù)的主要傾斜巷道。運輸下山，軌道下山，通風行人下山等。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)，煤從下向上運輸。上下山開采：一個開采水平既采上山階段又采下山階段。研究井田開拓的基本問題1、上下山開采的比較比較利用原有開采水平進行下山開采；另設(shè)開采水平進行上山開采。研究井田開拓的基本問題上下山開采的比較研究井田開拓的基本問題開采方式上山開采上下山開采中的下山開采1、開拓工程量（井筒、井底車場、石門、運輸大巷等）大（井筒、井底車場、石門、運輸大巷等）小2、基建投資大小3、水平垂高Hb4、水平服務(wù)年限及接替T短，井筒延深多次；接替緊張T長；井筒延深次數(shù)少；利于接替5、運輸煤（矸）下運，能力大，費用低；全礦有折返運輸煤（矸）上運，能力低，費用高；全礦無折返運輸6、掘進工序簡單，方便，成本低工序復(fù)雜，裝運困難，速度慢，成本高；水大時困難上山開采與上下山開采中的下山開采比較研究井田開拓的基本問題7、通風新風、污風均向上，線路短；漏風少；通風設(shè)施少；管理方便，費用低。①兩下山相距近，負壓大，漏風大;②通風線路長，最困難時期比上山采區(qū)長一倍;③通風交叉點和設(shè)施多，④管理復(fù)雜,CH4大時，費用高。8、排水水自流入倉，系統(tǒng)簡單費用低①每個區(qū)段設(shè)臨時水窩，安小水泵排水至大巷—水小時②將采區(qū)下山一次掘至終深，在采區(qū)下部設(shè)水倉及硐室，安泵排水.總工程量大，費用高技術(shù)上基建投資生產(chǎn)經(jīng)營費優(yōu)高低可行低高上山開采與上下山開采中的下山開采比較研究井田開拓的基本問題l

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)濟上有利，上山開采在技術(shù)上優(yōu)越。

研究井田開拓的基本問題2、下山采區(qū)巷道布置l

上下山采區(qū)劃分一致，對應(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l

產(chǎn)量大、CH4大，可用三條下山。l

下山采區(qū)回風維護上山采區(qū)上山及總回風道，風井及通風設(shè)施為下山采區(qū)通風。利用運輸大巷配風巷回風。Fig、16—1示，l

多水平上下山開采的第二水平的回風i、在第二水平的上山部分設(shè)總回風巷，利用上山或石門直通第一水平回風系統(tǒng)；研究井田開拓的基本問題3、下山開采的應(yīng)用條件l

煤層16，CH4低，涌水量小，最優(yōu)。l

井田深部邊界不一，儲量不足，不宜再延深或設(shè)水平。l

多水平開采礦井，開采強度大，井田走向短，上下水平接替緊張，可用上水平巷道，在井田中央劃下山采區(qū)（設(shè)剃頭下山采區(qū)）擔負生產(chǎn)任務(wù)。通過下山掘一部分下水平的大巷、車場、水倉等，加快下水平開拓延深。l

煤系底板為奧灰?guī)r（富含水），井筒不能延深，有時不得不開下山。如彩屯礦，平頂山局。l

井田深部境界煤層勘探程度低，需補充勘探又困難，可用下山開采，起勘探煤層作用。研究井田開拓的基本問題3、下山開采與主要下山開采的區(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。研究井田開拓的基本問題四、輔助水平的應(yīng)用（subsidiarylevel）

輔助水平—在開采水平內(nèi)，因生產(chǎn)需要（局部階段斜長過大）而增設(shè)有運輸大巷的水平位置及所服務(wù)的開采范圍。一個開采水平開采兩個上山階段，在兩上山階段間設(shè)輔助水平，其水平垂高H=H1+H2研究井田開拓的基本問題輔助水平設(shè)石門、階段大巷、不設(shè)井底車場。輔助水平的煤運到開采水平，由開采水平井底車場運至地面。任務(wù)：只擔任輔運、通風及人員升降等任務(wù)。當輔助水平距風井近時，可設(shè)簡易井底車場直通井筒，擔任輔運。輔助水平的應(yīng)用研究井田開拓的基本問題輔助水平的應(yīng)用l

水平垂高過大，開采技術(shù)困難。l

多水平上下山開采的礦井，上水平下山采區(qū)輔運、通風、排水困難，下水平需要解決回風問題。急斜煤層礦井，階段垂高較小，當∑M較小時，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。研究井田開拓的基本問題l

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)簡易車場擔任輔運、通排等任務(wù)。煤通過井筒附近的溜眼到達開采水平提至地面。應(yīng)用原則—輔助水平增加井下運輔環(huán)節(jié)，生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜化。有明顯的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)越性方可使用。研究井田開拓的基本問題近水平煤層輔助水平研究井田開拓的基本問題合理劃分開采水平急斜煤層：一個開采水平只采上山階段。緩、中傾斜煤層：合理的階段斜長—照顧主要塊段；當16時，上下山開采；近水平煤層：開采水平在煤組內(nèi)的合理位置及標高煤層間距近—開采水平設(shè)底部煤層中煤層間距遠—分組設(shè)開采水平。研究井田開拓的基本問題第二節(jié)開采水平大巷布置

(layoutofroadwayinmininglevel)一、大巷的類型、運輸方式及布置原則

1、大巷的類型大巷—為整個開采水平或階段服務(wù)的水平巷道。大巷可分為運輸大巷和回風大巷。運輸大巷—為整個開采水平或階段運輸服務(wù)的水平巷道。其擔負煤、矸、物料和人員的運輸，通風、排水及鋪設(shè)管線等。是礦井的“動脈”。大巷采用膠帶輸送機時，要另設(shè)輔助運輸大巷(采用軌道運輸時，也稱為軌道大巷)。研究井田開拓的基本問題研究井田開拓的基本問題研究井田開拓的基本問題研究井田開拓的基本問題2、階段運輸大巷運輸方式和設(shè)備(1)礦車軌道（機車運輸）（locomotivehaulage）

軌距：600mm，900mm礦車：固定箱式1t，3t

底卸式3t，5t研究井田開拓的基本問題礦車軌道運輸優(yōu)點：煤、矸、物料、人員可統(tǒng)一運輸解決；運輸能力大，機動，適應(yīng)生產(chǎn)不均衡變化的需要；可分運不同牌號的煤；煤塵少，利于安全；遠距離運輸不困難。礦車軌道運輸要求：能適應(yīng)多彎道，要求大巷平研究井田開拓的基本問題(2)膠帶運輸beltconveyer膠帶運輸優(yōu)點能力大，連續(xù)運輸，效率高；容易自動化；裝卸簡單；膠帶運輸要求：巷道直或分段直輔助運輸另開輔助運輸大巷，一般由礦車，軌道。適用：運輸距離短，運量大，煤種單一研究井田開拓的基本問題（3）大巷斷面和支護

斷面：滿足運輸、通風、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，要在井底車場與采區(qū)車場之間設(shè)雙道錯車線，其長度≮1列車長；能力富裕系數(shù)為。風速①礦車運輸≯8m/秒,設(shè)計時最大用6m/秒.②膠帶運輸V4m/s.研究井田開拓的基本問題支護：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。

研究井田開拓的基本問題大巷數(shù)目：軌道運輸大巷一般一條，有時加配風巷（副巷）如通風斷面不滿足，斷面又不能過大，地溫高；可用兩條，平八礦。膠帶運輸大巷新設(shè)計礦井，一般2條a、一條膠帶大巷，一側(cè)設(shè)600mm檢修道b、另一條輔助運輸。兩條大巷布置：膠帶運輸大巷一般與軌道輔運大巷平行布置，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。研究井田開拓的基本問題（4）大巷的方向和坡度大巷的方向：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，但要考慮維護和煤倉高度膠帶運輸大巷必須取直或分段取直軌道運輸大巷雖能適應(yīng)彎道，但應(yīng)盡量取直，以利減少工程量。軌道運輸大巷要求：600mm軌距，R＞12m,900mm軌距,R＞15m。大巷的坡度：利于運輸和泄水。一般：i=3~5‰向井底下坡。研究井田開拓的基本問題大巷應(yīng)用情況：國內(nèi)：基本上用機車運輸；大型礦井用膠帶。國外：西德：大巷膠帶：占30%且認為：井田面積10(km)2時，膠帶運輸；井田面積30(km)2時，用機車運輸；

1030(km)2,具體分析比較。我國，通過基建費和生產(chǎn)經(jīng)營費分析比較，認為：礦井一翼A=150萬t/a，運距3km，采用膠帶運輸優(yōu)越。總的趨勢：膠帶運輸增加。研究井田開拓的基本問題二、階段運輸大巷的布置方式開采水平布置的中心問題是：運輸大巷的布置據(jù)煤層賦存條件（數(shù)目和層間距）和準備方式（單煤層采區(qū)和聯(lián)合布置采區(qū)）不同，有以下幾種：分(單)層布置集中布置

分組布置

研究井田開拓的基本問題1、單層布置（分層布置）

各煤層中布置大巷，各煤層中單獨布置采區(qū)，煤層大巷間用主要石門或溜井聯(lián)系。研究井田開拓的基本問題研究井田開拓的基本問題分層大巷布置方式特點：各可采煤層均布置大巷，各煤層單獨布置采區(qū)；一般沿煤層掘進，施工及裝備簡單、掘進速度快，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。研究井田開拓的基本問題2、集中布置集中布置（集中大巷—各煤層用采區(qū)石門聯(lián)系）

開采水平內(nèi)只設(shè)一條或一對集中運輸大巷，用采區(qū)石門聯(lián)絡(luò)各煤層。研究井田開拓的基本問題集中大巷布置特點：開采水平內(nèi)只設(shè)一條或一對集中運輸大巷，用采區(qū)石門聯(lián)絡(luò)各煤層?？偟拇笙锞蜻M量小，占用管線少；采區(qū)石門工程量大，巖石掘進量大。當下部為薄及中厚煤層，圍巖穩(wěn)定時，大巷可置于下煤層中。減少巖石工程量。巖巷、易維護；生產(chǎn)集中，便于管理。研究井田開拓的基本問題采區(qū)石門穿各煤層，數(shù)個煤層可同時準備和回采，能力大。初期工程量大，建井期長。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。

研究井田開拓的基本問題3、分組布置

（分組集中大巷）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：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)。研究井田開拓的基本問題分組布置

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。適用：煤層組間距70m。研究井田開拓的基本問題4、運輸大巷布置發(fā)展趨勢國內(nèi)：50年代，分層布置方式60年代后，分組集中大巷和集中大巷現(xiàn)在：當前設(shè)計新井，向分層大巷布置發(fā)展國外趨勢：向分層大巷布置發(fā)展。原因：綜采發(fā)展，生產(chǎn)集中，回采工作面少，可能采一個煤層就能保證產(chǎn)量研究井田開拓的基本問題回采工作推進快，要求巷道掘進快，維護時間短；巷道普遍采用可縮性支架，支護問題已解決。如：60年代，西德27%可縮性支架；70年代，西德90%可縮性支架；現(xiàn)在，西德100%可縮性支架。巖巷掘進機械化不過關(guān)。試述開采水平和運輸大巷布置方式及應(yīng)用條件運輸大巷布置發(fā)展趨勢研究井田開拓的基本問題三、階段運輸大巷位置

1、運輸大巷作用：為開采上水平各煤層服務(wù)；為開采下水平煤層回風。要求：服務(wù)時間長；處于不受或少受采動影響的位置。位置：巖石大巷，煤組的底板巖石中；煤層大巷，煤組最下部煤質(zhì)堅硬，圍巖穩(wěn)定的薄及中厚煤層中。研究井田開拓的基本問題煤層大巷位置：分煤層大巷—沿煤層布置；集中大巷—布置在煤組最下部穩(wěn)定的薄及中厚煤層中分組集中大巷—布置在煤組最下部穩(wěn)定的薄及中厚煤層中煤層大巷施工：i、按腰線沿煤層掘進—適合機車運輸；

ii、按中線沿煤層掘進—適合膠帶運輸；

iii、按中線及腰線掘進大巷—適合機車和膠帶（可能穿層）研究井田開拓的基本問題2、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；不受上煤層采動影響，布置在壓力傳播影響角之外；利于布置采區(qū)煤倉和車場；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，及時為巖石大巷定向。煤層穩(wěn)定時不設(shè)副大巷，隔一定距離用探巷或鉆孔探煤層位置；研究井田開拓的基本問題3、急斜煤層大巷位置底板滑動線之外1020m。4、大巷的保護掘前預(yù)采—先開卸壓工作面，在采空區(qū)維護大巷；跨大巷回采—采區(qū)最下一個區(qū)段布置回采工作面，跨大巷回采研究井田開拓的基本問題5、煤層大巷與巖層大巷的比較

項目煤層大巷巖石大巷掘進及工期施工、設(shè)備簡單，速度快，工期短，費用低；超前勘探煤層變化。巖石工程量大，速度慢，費用高；工期長。

維護

維護（大巷、管線、軌道、水溝等）工作量大，費用高；大巷維修頻繁，影響生產(chǎn)。維護條件好，費用低；少維修，對生產(chǎn)有利。

使用地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜時，煤巷彎道多，對運輸方式有限制，通過能力小；不利于采區(qū)煤倉布置。能適應(yīng)地質(zhì)變化，可取直或分段取直，方向和坡度一定，對運輸方式不限，通過能力大。利于布置采區(qū)煤倉。

煤損大巷上下兩側(cè)各留煤柱3040m或（4050m），煤損大不留或少留煤柱，丟煤少

安全防火、安全不利，煤層自燃時，封閉大巷，導(dǎo)致停產(chǎn)。對防火安全有利研究井田開拓的基本問題6、煤層大巷應(yīng)用及發(fā)展趨勢構(gòu)造復(fù)雜的小型礦井，或勘探井，可超前探煤。層間距大的單一薄及中厚煤層，儲量小，T短。煤系底板附近有富水層，而煤層頂板條件好，可設(shè)煤層大巷。煤系最下煤層為薄及中厚煤層，煤質(zhì)硬，頂板好，無自燃。機械化程度很高（綜采面少，推進快）大巷壁后用不燃性材料（碎石等）充填的礦井。研究井田開拓的基本問題四、總回風巷布置

（布置原則同運輸大巷）l

設(shè)采區(qū)風井的礦井，多井筒分區(qū)式開拓的礦井，均不設(shè)全礦性總回風道。l

開采第一水平時，總回風巷設(shè)在風化帶或防水煤柱內(nèi)；開采第二水平時，上水平運輸大巷改為回風巷。l

回風大巷標高宜一致。井田上部標高不一，回風大巷布置成分段平巷及斜巷。如范各莊、南翼上部標高降低，回風巷標高降低-294-121研究井田開拓的基本問題l

近水平煤層、總回風道布置在大巷一側(cè)，且與大巷平行。在多水平開采的老礦井，除上邊界布置總回風巷外，還在大巷一側(cè)布置回風巷，為上下水平過渡生產(chǎn)用。還可利用：分組集中大巷的配風巷；或另掘一條風道。五、高產(chǎn)高效特大型礦井大巷布置

依次布置回風、膠帶運輸機、輔助運輸三條大巷，三條大巷一般平行布置，一般輔助運輸大巷側(cè)布置綜采工作面，方便運輸及通風。近水平煤層大巷改為據(jù)有一定坡度的斜巷，主運采用強力膠帶輸送機、輔運采用無軌膠輪車。研究井田開拓的基本問題第三節(jié)井田開拓特征、參數(shù)及發(fā)展一、井田開拓方式應(yīng)用概況及發(fā)展1、井田開拓方式據(jù)統(tǒng)計，我國開采深度800m以上礦井有25處，我國煤礦開采深度正以每年8～12米的速度增加。大多數(shù)大、中型礦井開采深度均已超過500m，大都為立井開拓。世界幾個主要產(chǎn)煤國家采用立井開拓的礦井占80%。改擴建和新建了一批1000萬t/a以上的特大型礦井，采用多井筒以及分區(qū)域開拓系統(tǒng)(如神東礦區(qū)各礦、淮南張集礦)以及一礦多井開拓方式(如晉城寺河煤礦)；上世紀90年代以來，單層化和全煤巷布置方式，已經(jīng)稱為發(fā)展趨勢(如大柳塔礦、布爾臺礦、潞安漳村礦、大同塔山礦和晉城寺河礦等)。研究井田開拓的基本問題開拓

小型礦井A＜45

中型45A120

大型120A300

特大A300

國有重點礦

立井255358859305378059300017517270斜井14530655937023043503100023712117平硐27558261755711101400613823綜合378595059426413013474012813323合計2345017223149811161739526914059946533國有重點煤礦井田開拓方式（1995年）單位：處~萬t/a研究井田開拓的基本問題神東礦區(qū)千萬級礦井位置示意圖研究井田開拓的基本問題2、開拓方式的能力及數(shù)量

各種開拓方式的能力及數(shù)量

50年代61.563.225.124.38.67.7

95年37.129.2226