05井田開拓中的幾個(gè)主要問題

1、采煤概論精品課程第二篇 井田開拓第5章 井田開拓中幾個(gè)主要問題7/18/20221本章主要內(nèi)容第5章 井田開拓中的幾個(gè)主要問題第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定第二節(jié) 開采水平的確定第三節(jié) 階段大巷布置第四節(jié) 井底車場第五節(jié) 礦井開拓延深 7/18/20222第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定井筒是礦井最重要的井巷工程。它是礦井由地下通向地面的出口，是煤炭、材料、設(shè)備、人員、風(fēng)、電的必經(jīng)之路，是整個(gè)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的咽喉。井硐往往是礦井建設(shè)中影響初期投資和建井工期的關(guān)鍵性控制工程。此外，井硐的位置和數(shù)目還對礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)合理性，礦井生產(chǎn)經(jīng)營的經(jīng)濟(jì)合理性以及資源回收率等都有著重要影響。一般地，一個(gè)礦井至少應(yīng)

2、有一主一副兩個(gè)井硐，主井擔(dān)負(fù)煤炭提升，副井擔(dān)負(fù)輔助提升任務(wù)。 所謂井筒位置，主要是指兩個(gè)方面，一是井口和井底沿井田走向和傾斜方向的位置；二是井筒本身所通過的巖層層位。7/18/20223第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定選擇井筒位置應(yīng)從地面因素、地下因素和技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素等三方面進(jìn)行論證和比較。一、地面因素的影響1）能充分利用地形，使地面生產(chǎn)系統(tǒng)和工業(yè)場地布置合理，盡可能減少地面工業(yè)場地的土石方工程量。2）地面工業(yè)場地應(yīng)盡可能少占或不占良田，特別是不要占用高效農(nóng)田。3）井口標(biāo)高應(yīng)高于當(dāng)?shù)貧v史最高洪水位，并具有良好的泄、排洪條件，免受洪水危脅。4）井口所在地工程地質(zhì)條件要好，要避免滑坡、崩坍、地表沉陷的影

3、響。5）距林區(qū)較近時(shí)，應(yīng)給井口留有足夠的防火距離，免受森林火災(zāi)的影響。6）要充分考慮各種人為因素。特別是地方煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個(gè)體煤礦，要充分注意地面場地、交通等引發(fā)的各種矛盾，如井口占地的歸屬、矸石排放方式等。7/18/20224第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定二、地下因素1）井硐穿過的巖層應(yīng)有良好的地質(zhì)條件，盡可能避免穿越流沙層、強(qiáng)含水層和地質(zhì)破壞劇烈?guī)У炔焕诰暇蜻M(jìn)和維護(hù)的地帶。2）井硐落底位置應(yīng)能保證各水平井底車場巷道和硐室處于堅(jiān)硬、完整的巖層中，保持井底車場良好的維護(hù)條件。3）井硐應(yīng)避免老窯采區(qū)及其垮落巖層的影響。4）井硐應(yīng)盡可能布置在薄煤帶或不受采動影響的井田邊界之外，以減少工業(yè)場地煤柱損

4、失。5）井硐位置應(yīng)保證井硐延深時(shí)， 不受底板強(qiáng)含水層水患威脅。三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素1）井硐落底位置應(yīng)盡可能使井下運(yùn)輸、提升等生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡單。2）井硐落底位置應(yīng)盡可能使開拓工程量小，建井快，出煤早。3）井硐落底位置應(yīng)盡可能降低煤炭運(yùn)輸費(fèi)等運(yùn)營費(fèi)用并使礦井生產(chǎn)易于管理。7/18/20225第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定井硐落底位置在以上原則下，應(yīng)優(yōu)先考慮有利于第一開采水平，并兼顧其它水平。在條件許可時(shí)，井筒落底最好靠近第一水平運(yùn)輸大巷。井硐落底沿井田走向的合理位置，一般在井田儲量沿走向分布的中央，這樣可以形成比較均衡的雙翼井田，煤在井下沿走向的平均運(yùn)輸距離最短、運(yùn)輸工作量最小、運(yùn)費(fèi)最省。礦井兩翼開采，其生

5、產(chǎn)、通風(fēng)均衡，通風(fēng)費(fèi)用低。立井井筒沿井田傾斜方向布置方案1井筒；2石門；3富含水層；4井筒及工業(yè)場地煤柱7/18/20226第二節(jié) 開采水平的確定井田沿傾斜方向劃分為階段后，就要確定開采水平。如前所述，一個(gè)水平可以為一個(gè)階段服務(wù)，也可以為兩個(gè)階段服務(wù)。 一、采區(qū)下山開采在多水平開拓的井田中，每一個(gè)水平可以只開采上山階段，也可以開采上、下山兩個(gè)階段。-礦井基本建設(shè)的工程量和投資當(dāng)階段高度一定時(shí)，采用上、下山開采比只用上山開采水平數(shù)目少，井底車場、硐室等工程量及有關(guān)設(shè)備相應(yīng)減少，因而基本建設(shè)投資也相應(yīng)降低。同時(shí)，由于水平數(shù)目減少，每個(gè)水平的服務(wù)年限增長，這有利于礦井生產(chǎn)的均衡。7/18/20227

6、第二節(jié) 開采水平的確定 從生產(chǎn)技術(shù)上講，采區(qū)上山開采與采區(qū)下山開采在運(yùn)輸、排水、通風(fēng)、掘進(jìn)等方面都有各自的特點(diǎn)。 運(yùn)輸：采區(qū)上山開采，煤是向下運(yùn)輸，運(yùn)輸能力大、動力消耗少、運(yùn)輸費(fèi)用的單價(jià)較低；但是，煤有反向運(yùn)輸，礦井運(yùn)輸提升的總費(fèi)用比下山開采略大一些。排水：采區(qū)上山開采的排水系統(tǒng)簡單，采區(qū)內(nèi)的涌水可以直接由采區(qū)上山道自流到階段平巷。而采區(qū)下山開采的排水就復(fù)雜得多。通風(fēng)：在通風(fēng)方面，上山開采回風(fēng)平巷位于階段上部，采區(qū)的進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷往往相距較遠(yuǎn)，不易漏風(fēng)。掘進(jìn)：采區(qū)下山開采的掘進(jìn)工作除掘進(jìn)時(shí)的通風(fēng)比采區(qū)上山容易以外，其裝載、運(yùn)輸、排水等環(huán)節(jié)都比采區(qū)上山掘進(jìn)困難，尤其是當(dāng)煤層的傾角大和煤層涌水量大

7、時(shí)，采區(qū)下山的掘進(jìn)工作就更加困難。7/18/20228第二節(jié) 開采水平的確定綜述：一般緩傾斜煤層，只有當(dāng)煤層傾角較?。ǎ?，瓦斯含量較低，涌水量不大時(shí)，適于既采用上山開采，又采用下山開采，即一個(gè)開采水平為上、下山兩個(gè)階段服務(wù)。7/18/20229第二節(jié) 開采水平的確定二、開采水平的確定根據(jù)井田內(nèi)劃分階段的多少，可以設(shè)一個(gè)或幾個(gè)開采水平。這主要取決于井田的斜長和階段尺寸的大小以及是否采用下山開采。開采水平的尺寸用水平垂高表示。水平垂高與階段垂高之間的關(guān)系。隨著開采水平高度增大而減少的費(fèi)用有：井底車場及有關(guān)硐室、開采水平內(nèi)的石門及階段平巷等的基本建設(shè)費(fèi)用，以及設(shè)備和安裝等費(fèi)用。隨著階段高度增大而增高

8、的費(fèi)用有：上山部分煤的運(yùn)輸費(fèi)用、通風(fēng)費(fèi)用以及巷道維護(hù)費(fèi)用等。 7/18/202210第三節(jié) 階段大巷布置階段大巷包括階段運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷。它們橫貫井田走向，服務(wù)年限長，工程量大，是影響礦井基建投資、建井速度和生產(chǎn)經(jīng)營效果的重要開拓工程。 一、階段運(yùn)輸大巷的運(yùn)輸方式目前，我國階段大巷的運(yùn)輸方式主要有軌道運(yùn)輸和膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸兩種。軌道運(yùn)輸時(shí)，大巷斷面由電機(jī)車和礦車尺寸決定。它對巷道坡度要求較高，不允許有大的起伏，但對巷道平面彎度限制不大，只要彎道曲率半徑能滿足電機(jī)車和運(yùn)行要求即可。（掛腰線掘進(jìn)）膠帶運(yùn)輸時(shí)，巷道斷面一般比軌道運(yùn)輸要小。但為了機(jī)器檢修，必須另開一條軌道巷與其并行。有時(shí)可將軌道與輸送

9、機(jī)布置在一條巷道內(nèi)（稱為機(jī)軌合一），但巷道斷面要增加。7/18/202211第三節(jié) 階段大巷布置二、運(yùn)輸大巷的布置方式根據(jù)運(yùn)輸大巷所服務(wù)的煤層數(shù)，它的布置形式有分層運(yùn)輸大巷、集中運(yùn)輸大巷和分組集中運(yùn)輸大巷三種。1、分層運(yùn)輸大巷在開采水平各煤層中分別開掘運(yùn)輸大巷，并用階段石門或溜井與井底車場相通的叫分層運(yùn)輸大巷，如圖55所示。分層運(yùn)輸大巷可以沿煤層掘進(jìn)，也可以在煤層底板中開掘。在煤層中開掘施工容易。掘進(jìn)速度快，成巷費(fèi)用低，并有助于進(jìn)一步探明煤層賦存狀況，補(bǔ)充地質(zhì)資料，這對勘探程度較差，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的礦井有重要意義。7/18/202212圖55 分層運(yùn)輸大巷布置方式示意圖1主井；2副井；3主要石門

10、；4分層運(yùn)輸大巷；5分層回風(fēng)巷；6回風(fēng)石門；7回風(fēng)井；8含水巖層7/18/202213第三節(jié) 階段大巷布置在開采水平內(nèi)只開一條運(yùn)輸大巷為各煤層服務(wù)，這條運(yùn)輸大巷叫做集中運(yùn)輸大巷，它通過采區(qū)石門與各煤層相聯(lián)系（見圖56）。集中運(yùn)輸大巷的特點(diǎn)是：減少了大巷的掘進(jìn)量和維護(hù)量，增加了聯(lián)系各煤層的采區(qū)石門，有利于采區(qū)巷道聯(lián)合布置，實(shí)現(xiàn)合理集中生產(chǎn)。當(dāng)采用巖石集中大巷時(shí)，大巷的彎道可以減少，生產(chǎn)期間維護(hù)條件好，可以充分發(fā)揮機(jī)車的運(yùn)輸能力，有利于運(yùn)輸工作機(jī)械化和自動化。同時(shí)，可以不留大巷煤柱，有利于提高煤炭回收率。但是，這種布置方式。建井初期需要在掘進(jìn)階段石門、運(yùn)輸大巷和采區(qū)石門以后才能進(jìn)行上部煤層的準(zhǔn)備與

11、回采，因而建井期較長。另一方面，當(dāng)煤層間距很大時(shí)，采區(qū)石門的長度大，采區(qū)石門的總工程量可能很大，以致造成技術(shù)上經(jīng)濟(jì)上不合理。因此，這種方式適用于煤層數(shù)目較多，煤層間距不大的礦井。7/18/20221456 集中運(yùn)輸大巷1主井；2副井；3井底車場；4主要石門；5集中運(yùn)輸巷；6采區(qū)石門；7集中回風(fēng)巷；8回風(fēng)井7/18/202215第三節(jié) 階段大巷布置3、分組集中大巷：是前述兩種方法的過渡形式，它兼有前兩種方式的部分特點(diǎn)。 當(dāng)井田內(nèi)各煤層的層間有大有小用一條集中運(yùn)輸大巷服務(wù)于全部煤層在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上都不合理時(shí)，可以各煤層的間距及煤層特點(diǎn)將煤層分為若干煤組，每一煤組布置一條運(yùn)輸大巷擔(dān)負(fù)本煤組的運(yùn)輸任務(wù)，稱

12、為分組集中大巷。分組大巷以采區(qū)石門聯(lián)系本煤組各煤層 。7/18/202216第三節(jié) 階段大巷布置三、運(yùn)輸大巷的位置運(yùn)輸大巷在煤層群或煤組中的具體位置直接關(guān)系到大巷掘進(jìn)和維護(hù)的難易程度。大巷位置與大巷布置方式關(guān)系密切。一般地，對服務(wù)年限較長的大巷（如水平服務(wù)年限長的集中大巷、分組集中大巷等），最好布置在不受采動影響的煤層或煤組底板巖石中。當(dāng)大巷服務(wù)年限不太長，煤組下部煤層為薄及中厚煤層，煤質(zhì)堅(jiān)硬、圍巖穩(wěn)定且自燃傾向不嚴(yán)重和煤與瓦斯突出危險(xiǎn)較小時(shí)，也可沿該煤層布置。7/18/202217第三節(jié) 階段大巷布置四、階段回風(fēng)巷布置礦井階段回風(fēng)道的布置與運(yùn)輸大巷布置的原則基本相同。實(shí)際上，本水平的運(yùn)輸大巷

13、常作為下水平的總回風(fēng)大巷。礦井第一水平的回風(fēng)巷布置應(yīng)根據(jù)情況區(qū)別對待。對于開采急傾斜、傾斜和大多數(shù)緩傾斜煤層的礦井，第一階段的回風(fēng)巷可設(shè)在煤組穩(wěn)定的底板巖石中。有條件時(shí)，可設(shè)在煤組下部煤組堅(jiān)硬，圍巖穩(wěn)定的薄及中厚煤層中。當(dāng)井田上部沖積層較厚，且含水豐富時(shí)，井田上部邊界必須留設(shè)防水煤柱，第一階段的回風(fēng)平巷可以布置在防水煤柱中。開采近水平煤層群，礦井沼氣含量高時(shí)，為避免下行風(fēng)，回風(fēng)巷可以布置在上部煤層或頂板巖石中，并與運(yùn)輸大巷重疊布置，以減少護(hù)巷煤柱損失。7/18/202218第四節(jié) 井底車場井底車場是井硐與井下主要巷道連接處的一組巷道和硐室的總稱。它擔(dān)負(fù)著礦井煤矸、物料、設(shè)備、人員的轉(zhuǎn)運(yùn)，又為礦

14、井的通風(fēng)、排水、供電服務(wù)，是連結(jié)井下運(yùn)輸和井筒提升的樞紐。 一、井底車場的型式和特點(diǎn)由于井筒形式、提升方式、大巷運(yùn)輸方式的不同，井底車場型式也各不相同。根據(jù)礦車在車場內(nèi)運(yùn)行的特點(diǎn)，井底車場均可分為環(huán)行式和折返式兩大類。7/18/202219第四節(jié) 井底車場1環(huán)形式井底車場環(huán)形井底車場的特點(diǎn)是重列車在車場內(nèi)總是單向運(yùn)行。因而調(diào)車工作簡單，可以達(dá)到較大的通過能力。但車場的開拓工程量較大。按照井底車場空、重車線與運(yùn)輸大巷或主要石門的相對位置關(guān)系，環(huán)形車場又可分為臥式、斜式和立式三種。 7/18/202220第四節(jié) 井底車場2折返式井底車場折返式車場的特點(diǎn)是空、重車在車場內(nèi)有折返運(yùn)行。根據(jù)車場兩端是否

15、可以進(jìn)出車，折返式車場又可分為梭式和盡頭式兩種。 梭式車場，如圖510示，其主要特點(diǎn)是：主井儲車線完全布置在主要運(yùn)輸巷道上，列車往返運(yùn)行需經(jīng)翻籠一側(cè)的軌道。這種車場的優(yōu)點(diǎn)是：開拓工程量小，車場彎道少。盡頭式車場與梭式車場的線路布置基本相似。但空、重列車只從車場的一端出入，另一端為線路的盡頭。 折返式車場的巷道開拓量小，巷道交岔點(diǎn)和彎道少，行車安全。但由于巷道斷面大，需要布置在比較堅(jiān)硬的巖石中，否則維護(hù)困難。 7/18/202221第四節(jié) 井底車場二、井底車場型式選擇選擇井底車場型式時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦井的不同條件考慮以下主要原則：1）運(yùn)輸系統(tǒng)和調(diào)車方式簡單，有利于采用集中、閉塞、自動控制信號系統(tǒng)；2）

16、車場通過能力較礦井實(shí)際生產(chǎn)能力富裕30以上；3）減少巷道開拓工程量，4）盡量減少巷道交岔點(diǎn)，以便減少施工的困難和提高行車速度，增大并底車場的通過能力；5）整個(gè)車場巷道和硐室，應(yīng)布置在穩(wěn)定的易于維護(hù)的巖層中。7/18/202222第五節(jié) 礦井開拓延深礦井開采將逐步地向深部發(fā)展，每隔一段時(shí)間，就需要延深井筒，開拓新的水平。生產(chǎn)礦井的開拓延深，是煤炭生產(chǎn)過程中保證開采連續(xù)進(jìn)行的必要措施，它對挖掘礦井生產(chǎn)潛力，提高礦井生產(chǎn)能力具有重大影響。一、礦井延深的原則1）充分利用老礦原有設(shè)備、設(shè)施，挖掘現(xiàn)有的生產(chǎn)潛力。2）盡量減少對現(xiàn)有生產(chǎn)水平的影響，并有利于下水平的延深，同時(shí)，力求生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，縮短新舊開采水平交替生產(chǎn)的時(shí)間。3