采礦學 第十八章礦井采掘交替、開拓延深及技術改造

1、中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學中國礦業(yè)大學礦業(yè)工程學院主講：屠世浩教授中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學第十八章第十八章 礦井采掘交替、開拓延深礦井采掘交替、開拓延深與技術改造與技術改造第一節(jié) 礦井開拓延深第二節(jié) 礦井技術改造中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學開拓延深開拓延深向礦井深部發(fā)展。向礦井深部發(fā)展。技術改造技術改造用新技術、新工藝、新裝備、用新技術、新工藝、新裝備、新材料對原有的生產(chǎn)系統(tǒng)、設備、工藝新材料對原有的生產(chǎn)系統(tǒng)、設備、工藝等進行更新和改造。等進行更新和改造。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學第一節(jié)第一節(jié) 礦井開拓延深礦井開拓延深一、

2、礦井開拓延深方式一、礦井開拓延深方式二、礦井開拓延深方式的確定二、礦井開拓延深方式的確定三、新舊生產(chǎn)水平過渡時期的技術措施三、新舊生產(chǎn)水平過渡時期的技術措施中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學特點特點：井巷工程量大，有的甚至接近新建礦井；井巷工程量大，有的甚至接近新建礦井；可以充分利用原有井巷和設備；可以充分利用原有井巷和設備；施工技術和管理復雜，邊生產(chǎn)，邊延深，施施工技術和管理復雜，邊生產(chǎn)，邊延深，施工與生產(chǎn)在運、提、通風方面相互干擾；工與生產(chǎn)在運、提、通風方面相互干擾；工期長，一般要工期長，一般要5年左右；年左右；能更好地適應開采煤層特點，改進礦井開拓、能更好地適應開采煤層特點，改

3、進礦井開拓、準備巷道布置，有可能擴大生產(chǎn)能力。準備巷道布置，有可能擴大生產(chǎn)能力。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學一、礦井開拓延深方式一、礦井開拓延深方式 1、礦井延深方式、礦井延深方式直接延深；直接延深；暗井延深；暗井延深；直接延深與暗井延深；直接延深與暗井延深；新開一個井筒延深一個井筒；新開一個井筒延深一個井筒；深部新開立井或斜井。深部新開立井或斜井。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學1）直接延深直接延深（原有主、副立井或斜井）（原有主、副立井或斜井）特點特點：可利用原設備；環(huán)節(jié)、工程量較少；生產(chǎn)與延深干擾大；可利用原設備；環(huán)節(jié)、工程量較少；生產(chǎn)與延深干擾大；技術要求高

4、，要短期停產(chǎn)。施工復雜；輔助巷道以后難用；技術要求高，要短期停產(chǎn)。施工復雜；輔助巷道以后難用；提升高度增加，需更換設備。提升高度增加，需更換設備。2m1m123535適用條件適用條件：井筒延深不受地質(zhì)、水文條件限制；斷面和提升設備能井筒延深不受地質(zhì)、水文條件限制；斷面和提升設備能滿足新水平提升要求；或更換提升設備后直接延深合理。滿足新水平提升要求；或更換提升設備后直接延深合理。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學mm121 8123斜井直接延深斜井直接延深中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學2）暗井延深暗井延深原主、副井不再延深，用暗立井或斜井延深。原主、副井不再延深，用暗立井

5、或斜井延深。2m1m12312 中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學特點特點：生產(chǎn)與延深互不干擾；生產(chǎn)與延深互不干擾；延深施工容易；延深施工容易；暗井位置、方向、傾角、提升方式不暗井位置、方向、傾角、提升方式不受原有井筒限制，而按下水平開采有利受原有井筒限制，而按下水平開采有利布置；布置；增加工程量：暗井車場增加工程量：暗井車場增加了運輸環(huán)節(jié)。增加了運輸環(huán)節(jié)。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學暗井延深適用暗井延深適用：受地質(zhì)及水文地質(zhì)條件限制，原井筒不宜直受地質(zhì)及水文地質(zhì)條件限制，原井筒不宜直接延深；接延深；原有提升設備不能滿足新水平需要，又無法原有提升設備不能滿足新水平需要

6、，又無法更換；更換；原有井筒延深在經(jīng)濟上不合理；原有井筒延深在經(jīng)濟上不合理；平硐開拓礦井，生產(chǎn)水平以下的階段無法用平硐開拓礦井，生產(chǎn)水平以下的階段無法用平硐開拓時，用暗立（或斜）井開拓新水平；平硐開拓時，用暗立（或斜）井開拓新水平；暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水層影暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水層影響。響。 中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學3）直接延深結(jié)合暗井延深直接延深結(jié)合暗井延深直接延深原有的主井井筒或副井井筒，不直接延深原有的主井井筒或副井井筒，不直接延深的副井井筒或主井井筒采用暗井延深。直接延深的副井井筒或主井井筒采用暗井延深。特點和適用條件介于直接延深和暗井延深特

7、點和適用條件介于直接延深和暗井延深之間。之間。2m1m123中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學4 4）新開一個井筒，延深一個井筒新開一個井筒，延深一個井筒 采深加大后，原主副井提升、通風滿足不了。采深加大后，原主副井提升、通風滿足不了。2m1m1234特點特點：對生產(chǎn)干擾小，可大幅度提高礦井生產(chǎn)能力；對生產(chǎn)干擾小，可大幅度提高礦井生產(chǎn)能力；需增加改造地面生產(chǎn)系統(tǒng)的工程量，需增加改造地面生產(chǎn)系統(tǒng)的工程量，基建工程與投資大?；üこ膛c投資大。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學新開一個井筒，延深一個井筒適用：新開一個井筒，延深一個井筒適用： 需提高礦井生產(chǎn)能力，結(jié)合礦井改擴建需提

8、高礦井生產(chǎn)能力，結(jié)合礦井改擴建的大型礦井。的大型礦井。例：平四礦、徐州旗山新開主立井、張小樓例：平四礦、徐州旗山新開主立井、張小樓新井，延深副立井。新井，延深副立井。新汶?yún)f(xié)莊、孫村新開副立井，暗井延深主井。新汶?yún)f(xié)莊、孫村新開副立井，暗井延深主井。2m1m1234中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學新開一個井筒，延深一個井筒新開一個井筒，延深一個井筒（平一礦）（平一礦）+152412-185-253中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學5）深部新開立井或斜井）深部新開立井或斜井 開采淺部的中小型礦井不單獨向深部延深，開采淺部的中小型礦井不單獨向深部延深，深部眾礦井合并后集中延深。深

9、部眾礦井合并后集中延深。特點特點：深部眾礦井合并后集中延深。：深部眾礦井合并后集中延深。適用適用：淺部井型小、分散，裝備落后，深部儲：淺部井型小、分散，裝備落后，深部儲 量豐富，并要改擴建的礦井。量豐富，并要改擴建的礦井。例：淮南畢家崗一水平（例：淮南畢家崗一水平（-90m）共建）共建7對小斜對小斜井，二水平延深新開一對斜井；井，二水平延深新開一對斜井；汾西高陽煤礦，井型擴大新區(qū)接續(xù)。汾西高陽煤礦，井型擴大新區(qū)接續(xù)。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學二、二、礦井開拓延深方式的確定礦井開拓延深方式的

10、確定開拓延深方式確定原則開拓延深方式確定原則充分利用現(xiàn)有井巷、設備和設施；充分利用現(xiàn)有井巷、設備和設施；生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、縮短新舊生產(chǎn)水平同采的時生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、縮短新舊生產(chǎn)水平同采的時間；間；保持或擴大原有生產(chǎn)能力；保持或擴大原有生產(chǎn)能力；采用新技術，新工藝和新設備。采用新技術，新工藝和新設備。 中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學三、三、新舊生產(chǎn)水平過渡時期的技術措施新舊生產(chǎn)水平過渡時期的技術措施生產(chǎn)水平過渡時期：過渡生產(chǎn)水平過渡時期：過渡2 3年；年；上一開采水平開始減產(chǎn)至結(jié)束上一開采水平開始減產(chǎn)至結(jié)束 下一開采下一開采水平投產(chǎn)至全部接替；水平投產(chǎn)至全部接替；生產(chǎn)水平過渡時期：生產(chǎn)水平

11、過渡時期： 2 3年或年或3 4年；年；在過渡時期內(nèi)上下兩水平同時生產(chǎn)，增加在過渡時期內(nèi)上下兩水平同時生產(chǎn)，增加了提升、通風、排水的復雜性。了提升、通風、排水的復雜性。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學1、提升提升直接延深原有井筒（箕斗）的礦井，須采?。褐苯友由钤芯玻ɑ罚┑牡V井，須采取：1）通過式箕斗通過式箕斗兩個水平分班出煤，同時加大兩個水平兩個水平分班出煤，同時加大兩個水平煤倉容量。煤倉容量。優(yōu)點優(yōu)點：提升系統(tǒng)單一，不增加提升工作：提升系統(tǒng)單一，不增加提升工作量；量；缺點缺點：每更換水平提煤時，調(diào)整鋼絲繩：每更換水平提煤時，調(diào)整鋼絲繩長度；擴大容量煤倉；提升機為大型設備，長

12、度；擴大容量煤倉；提升機為大型設備，檢修困難。檢修困難。適用適用：水平過渡期短。：水平過渡期短。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學2）上水平開采下山采區(qū)上水平開采下山采區(qū)特點特點：上水平開始減產(chǎn)時，靠井筒附近開采：上水平開始減產(chǎn)時，靠井筒附近開采1 2個下山采區(qū)，集中于上水平出煤，稱個下山采區(qū)，集中于上水平出煤，稱“剃頭下山剃頭下山”。主要生產(chǎn)轉(zhuǎn)入下水平后，原下山采區(qū)改為上山主要生產(chǎn)轉(zhuǎn)入下水平后，原下山采區(qū)改為上山采區(qū)開采，集中下水平出煤。采區(qū)開采，集中下水平出煤。優(yōu)點優(yōu)點：緩和水平接替，利于礦井延深。：緩和水平接替，利于礦井延深。缺點缺點：采區(qū)提升更換方向，重新布置車場。：采區(qū)提升

13、更換方向，重新布置車場。適用適用：煤層：煤層16 ，水平接替緊，采用此法。，水平接替緊，采用此法。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學3）主井在新水平集中出煤，經(jīng)溜井放煤到新水平主井在新水平集中出煤，經(jīng)溜井放煤到新水平優(yōu)點優(yōu)點：提升系統(tǒng)簡單，提升機運轉(zhuǎn)條件好。：提升系統(tǒng)簡單，提升機運轉(zhuǎn)條件好。缺點缺點：多開溜井，增加提升費用。：多開溜井，增加提升費用。使用使用：水平過渡期短，可用此法：水平過渡期短，可用此法 。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學4）利用副井提一部分煤利用副井提一部分煤優(yōu)點優(yōu)點：不增加設備。：不增加設備。缺點缺點：改造地面系統(tǒng)。：改造地面系統(tǒng)。中 國 礦 業(yè) 大

14、 學中 國 礦 業(yè) 大 學2、通風通風要求：上下兩個開采水平獨立通風；要求：上下兩個開采水平獨立通風；維護原（上）水平采區(qū)上山為新水平回風道。維護原（上）水平采區(qū)上山為新水平回風道。利用上水平運輸大巷的配風巷為新水平回風道。利用上水平運輸大巷的配風巷為新水平回風道。分組集中大巷布置時，新水平通風利用原水平分組集中大巷布置時，新水平通風利用原水平上煤組分組集中大巷。上煤組分組集中大巷。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學3、排水排水一段排水。上水平的水涌入下水平水倉，集中排一段排水。上水平的水涌入下水平水倉，集中排到地面。到地面。兩段獨立排水。兩個水平各有排水系統(tǒng)。兩段獨立排水。兩個水平

15、各有排水系統(tǒng)。兩段接力排水。下水平的水排至上水平，后統(tǒng)一兩段接力排水。下水平的水排至上水平，后統(tǒng)一排到地面。排到地面。兩段聯(lián)合排水。上下水平共用一套管路，設三通兩段聯(lián)合排水。上下水平共用一套管路，設三通閥控制，上下水平各有水泵，上下水平均可排水。閥控制，上下水平各有水泵，上下水平均可排水。選用選用：根據(jù)井下涌水大小、水平過渡期長短、設備情根據(jù)井下涌水大小、水平過渡期長短、設備情況等因素，選定排水方式。況等因素，選定排水方式。一段排水兩段接力排水方法和下水平的水排至一段排水兩段接力排水方法和下水平的水排至上水平，后統(tǒng)一排到地面的方法應用較多。上水平，后統(tǒng)一排到地面的方法應用較多。中 國 礦 業(yè)

16、大 學中 國 礦 業(yè) 大 學第二節(jié)第二節(jié) 礦井技術改造礦井技術改造一、礦井改擴建一、礦井改擴建二、礦井合理集中生產(chǎn)二、礦井合理集中生產(chǎn)三、改擴建礦井的開拓系統(tǒng)改造三、改擴建礦井的開拓系統(tǒng)改造四、礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的技術改造四、礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的技術改造中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學礦井技術改造礦井技術改造 利用礦井原有的基礎和設施，利用礦井原有的基礎和設施，用現(xiàn)代新技術、新工藝、新裝備、新材料對原用現(xiàn)代新技術、新工藝、新裝備、新材料對原有的生產(chǎn)系統(tǒng)、設備、工藝等進行更新和改造。有的生產(chǎn)系統(tǒng)、設備、工藝等進行更新和改造。礦井技術改造的目的礦井技術改造的目的 擴大礦井生產(chǎn)能力擴大礦井生產(chǎn)能力

17、。一、一、礦井改擴建礦井改擴建礦井改擴建是對儲量豐富、開采條件好、礦井改擴建是對儲量豐富、開采條件好、已經(jīng)達到和超過設計生產(chǎn)能力的礦井進行的技已經(jīng)達到和超過設計生產(chǎn)能力的礦井進行的技術改造。術改造。 中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學1、礦井改擴建的基本條件礦井改擴建的基本條件足夠的煤炭儲量；足夠的煤炭儲量；開采條件（煤層賦存、地質(zhì)構(gòu)造）合適；開采條件（煤層賦存、地質(zhì)構(gòu)造）合適；有增產(chǎn)潛力（原生產(chǎn)系統(tǒng)、設施）；有增產(chǎn)潛力（原生產(chǎn)系統(tǒng)、設施）；有可充分利用的原井上下生產(chǎn)系統(tǒng)和設施。有可充分利用的原井上下生產(chǎn)系統(tǒng)和設施。2、礦井改擴建方式礦井改擴建方式礦井合理集中生產(chǎn)；礦井合理集中生產(chǎn)；

18、礦井開拓系統(tǒng)技術改造；礦井開拓系統(tǒng)技術改造；礦井生產(chǎn)系統(tǒng)技術改造。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)技術改造。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學二、礦井合理集中生產(chǎn)二、礦井合理集中生產(chǎn)生產(chǎn)集中化生產(chǎn)集中化 指生產(chǎn)手段和勞動力在時指生產(chǎn)手段和勞動力在時間和空間上的集中，在單位時間及較小空間上，間和空間上的集中，在單位時間及較小空間上，用最少的勞動消耗，取得最大的產(chǎn)量和最佳經(jīng)用最少的勞動消耗，取得最大的產(chǎn)量和最佳經(jīng)濟效果。濟效果。生產(chǎn)集中化的途徑：礦井合并、擴大井田生產(chǎn)集中化的途徑：礦井合并、擴大井田范圍、提高開采強度。范圍、提高開采強度。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學1、礦井合并礦井合并相鄰井

19、田在向深部發(fā)展中合并。相鄰井田在向深部發(fā)展中合并。 片盤斜井群合并，我國曾將片盤斜井群合并，我國曾將94處合并為處合并為31處處 富力礦上部富力礦上部7對片盤斜井，深部集中開拓，對片盤斜井，深部集中開拓，A由由108萬萬t/a189萬萬t/a200萬萬t/a 整合小煤礦后合并成一個大型煤礦。整合小煤礦后合并成一個大型煤礦。新舊礦井合并。新舊礦井合并。 淮北局，原淮北局，原26對礦井，現(xiàn)為對礦井，現(xiàn)為9個礦井。徐州個礦井。徐州局的龐莊煤礦即有龐莊煤礦、張小樓煤礦和局的龐莊煤礦即有龐莊煤礦、張小樓煤礦和東城煤礦三礦組成。東城煤礦三礦組成。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學 2、擴大井田范

20、圍擴大井田范圍 畢各莊井田不再建礦，劃歸范各莊礦井田畢各莊井田不再建礦，劃歸范各莊礦井田-4802-900-800-700-700-600-500-400-300-20031-12057-3106畢各莊區(qū)4中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學3、礦井單獨集中改造礦井單獨集中改造加大水平垂高、采區(qū)尺寸、工作面長度和工加大水平垂高、采區(qū)尺寸、工作面長度和工作面連續(xù)推進長度、提高單產(chǎn)；作面連續(xù)推進長度、提高單產(chǎn)；水平集中水平集中 一個水平保礦井產(chǎn)量（一個水平保礦井產(chǎn)量（16 時，時，上下山開采）；上下山開采）；采區(qū)集中采區(qū)集中 適當加大采區(qū)走向長度，提高適當加大采區(qū)走向長度，提高工作面單產(chǎn)水

21、平。工作面單產(chǎn)水平。采面集中采面集中 提高提高A的關鍵。的關鍵。一礦一區(qū)一面，一礦一區(qū)兩面，跨上下山或一礦一區(qū)一面，一礦一區(qū)兩面，跨上下山或石門開采，傾斜長壁。石門開采，傾斜長壁。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學三、三、改擴建礦井的開拓系統(tǒng)改造改擴建礦井的開拓系統(tǒng)改造由單一井筒（硐）開拓形式改造為綜合開拓由單一井筒（硐）開拓形式改造為綜合開拓形式；形式；原平硐開拓，延深新水平時增立井或斜井；原平硐開拓，延深新水平時增立井或斜井；原斜井開拓，延深新水平時新增立井（多作原斜井開拓，延深新水平時新增立井（多作副立井）；副立井）；原立井開拓，延深新水平時新增斜井（多作原立井開拓，延深新水平時新增斜井（多作主斜井）；主斜井）；綜合開拓形式礦井的開拓系統(tǒng)改造；綜合開拓形式礦井的開拓系統(tǒng)改造；立井箕斗提升改造為斜井膠帶提升（主斜副立井箕斗提升改造為斜井膠帶提升（主斜副立）。立）。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學四、四、礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的技術改造礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的技術改造改造礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。改造礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。礦井井下生產(chǎn)系統(tǒng)包括：提升、運輸、通礦井井下生產(chǎn)系統(tǒng)包括：提升、運輸、通風、排水、動力供應。風、排水、動力供應。中 國 礦 業(yè) 大 學中 國 礦 業(yè) 大 學1、礦井提升系統(tǒng)