采煤概論》電子教案第五章　井田開拓中的幾個主要問題

1、河南理工大學采煤概論精品課程,第二篇 井田開拓 第5章 井田開拓中幾個主要問題,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,2,本章主要內(nèi)容,第5章 井田開拓中折幾個主要問題 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,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,3,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、設備、人員、風、電的必經(jīng)之路，是整個礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的咽喉。 井硐往往是礦井建設中影響初期投資和建井工期的關鍵性控制工程。此外，井硐的位置和數(shù)目還對礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的技術

2、合理性，礦井生產(chǎn)經(jīng)營的經(jīng)濟合理性以及資源回收率等都有著重要影響。 一般地，一個礦井至少應有一主一副兩個井硐，主井擔負煤炭提升，副井擔負輔助提升任務。 所謂井筒位置，主要是指兩個方面，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。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,4,第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定,選擇井筒位置應從地面因素、地下因素和技術經(jīng)濟因素等三方面進行論證和比較。 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）井口標高應

3、高于當?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、地表沉陷的影響。 5）距林區(qū)較近時，應給井口留有足夠的防火距離，免受森林火災的影響。 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。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,5,第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定,二、地下因素 1）井硐穿過的巖層應有良好的地質(zhì)條件，盡可能避免穿越流沙層、強含水層和地質(zhì)破壞劇烈?guī)У炔焕诰暇蜻M和維護的地帶。 2）井硐落底位置應能保證各水平井底車場巷道和硐室處于堅

4、硬、完整的巖層中，保持井底車場良好的維護條件。 3）井硐應避免老窯采區(qū)及其垮落巖層的影響。 4）井硐應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)場地煤柱損失。 5）井硐位置應保證井硐延深時， 不受底板強含水層水患威脅。 三、技術經(jīng)濟因素 1）井硐落底位置應盡可能使井下運輸、提升等生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡單。 2）井硐落底位置應盡可能使開拓工程量小，建井快，出煤早。 3）井硐落底位置應盡可能降低煤炭運輸費等運營費用并使礦井生產(chǎn)易于管理。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,6,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

5、時，井筒落底最好靠近第一水平運輸大巷。 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輸距離最短、運輸工作量最小、運費最省。礦井兩翼開采，其生產(chǎn)、通風均衡，通風費用低。,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,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,7,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，一個水平可以為一個階段服務，也可以為兩個階段服務。 一、采區(qū)下山開采 在多水平開拓的井田中，每一個水平可以只開采上山階段，也可以開采上、下山兩個階段。-

6、礦井基本建設的工程量和投資 當階段高度一定時，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設備相應減少，因而基本建設投資也相應降低。同時，由于水平數(shù)目減少，每個水平的服務年限增長，這有利于礦井生產(chǎn)的均衡。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,8,第二節(jié) 開采水平的確定,從生產(chǎn)技術上講，采區(qū)上山開采與采區(qū)下山開采在運輸、排水、通風、掘進等方面都有各自的特點。 采區(qū)上山開采，煤是向下運輸，運輸能力大、動力消耗少、運輸費用的單價較低；但是，煤有反向運輸，礦井運輸提升的總費用比下山開采略大一些。 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

7、。而采區(qū)下山開采的排水就復雜得多。 在通風方面，上山開采回風平巷位于階段上部，采區(qū)的進風巷與回風巷往往相距較遠，不易漏風。 采區(qū)下山開采的掘進工作除掘進時的通風比采區(qū)上山容易以外，其裝載、運輸、排水等環(huán)節(jié)都比采區(qū)上山掘進困難，尤其是當煤層的傾角大和煤層涌水量大時，采區(qū)下山的掘進工作就更加困難。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,9,第二節(jié) 開采水平的確定,一般緩傾斜煤層，只有當煤層傾角較小（），瓦斯含量較低，涌水量不大時，適于既采用上山開采，又采用下山開采，即一個開采水平為上、下山兩個階段服務。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,10,第二節(jié) 開采水平的確定,二、開采水平的確定

8、 根據(jù)井田內(nèi)劃分階段的多少，可以設一個或幾個開采水平。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系。 隨著開采水平高度增大而減少的費用有：井底車場及有關硐室、開采水平內(nèi)的石門及階段平巷等的基本建設費用，以及設備和安裝等費用。隨著階段高度增大而增高的費用有：上山部分煤的運輸費用、通風費用以及巷道維護費用等。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,11,第三節(jié) 階段大巷布置,階段大巷包括階段運輸大巷和回風大巷。它們橫貫井田走向，服務年限長，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

9、輸大巷的運輸方式 目前，我國階段大巷的運輸方式主要有軌道運輸和膠帶輸送機運輸兩種。 軌道運輸時，大巷斷面由電機車和礦車尺寸決定。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車和運行要求即可。（掛腰線掘進） 膠帶運輸時，巷道斷面一般比軌道運輸要小。但為了機器檢修，必須另開一條軌道巷與其并行。有時可將軌道與輸送機布置在一條巷道內(nèi)（稱為機軌合一），但巷道斷面要增加。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,12,第三節(jié) 階段大巷布置,二、運輸大巷的布置方式 根據(jù)運輸大巷所服務的煤層數(shù)，它的布置形式有分層運輸大巷、集中運輸大巷和分組集中運輸大巷三種。

10、1、分層運輸大巷 在開采水平各煤層中分別開掘運輸大巷，并用階段石門或溜井與井底車場相通的叫分層運輸大巷，如圖55所示。 分層運輸大巷可以沿煤層掘進，也可以在煤層底板中開掘。在煤層中開掘施工容易。掘進速度快，成巷費用低，并有助于進一步探明煤層賦存狀況，補充地質(zhì)資料，這對勘探程度較差，地質(zhì)構(gòu)造復雜的礦井有重要意義。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,13,圖55 分層運輸大巷布置方式示意圖 1主井；2副井；3主要石門；4分層運輸大巷；5分層回風巷； 6回風石門；7回風井；8含水巖層,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,14,第三節(jié) 階段大巷布置,在開采水平內(nèi)只開一條運輸大巷為各煤層服

11、務，這條運輸大巷叫做集中運輸大巷，它通過采區(qū)石門與各煤層相聯(lián)系（見圖56）。 集中運輸大巷的特點是：減少了大巷的掘進量和維護量，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，實現(xiàn)合理集中生產(chǎn)。當采用巖石集中大巷時，大巷的彎道可以減少，生產(chǎn)期間維護條件好，可以充分發(fā)揮機車的運輸能力，有利于運輸工作機械化和自動化。同時，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階段石門、運輸大巷和采區(qū)石門以后才能進行上部煤層的準備與回采，因而建井期較長。另一方面，當煤層間距很大時，采區(qū)石門的長度大，采區(qū)石門的總工程量可能很大，以致造成技術上經(jīng)濟上不合理。因此，這種方式適用

12、于煤層數(shù)目較多，煤層間距不大的礦井。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,15,56 集中運輸大巷 1主井；2副井；3井底車場；4主要石門；5集中運輸巷； 6采區(qū)石門；7集中回風巷；8回風井,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,16,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。 當井田內(nèi)各煤層的層間有大有小用一條集中運輸大巷服務于全部煤層在技術經(jīng)濟上都不合理時，可以各煤層的間距及煤層特點將煤層分為若干煤組，每一煤組布置一條運輸大巷擔負本煤組的運輸任務，稱為分組集中大巷。分組大巷以采區(qū)石門聯(lián)系本煤組各煤層 。,2020/8/16,河

13、南理工大學采煤概論,17,第三節(jié) 階段大巷布置,三、運輸大巷的位置 運輸大巷在煤層群或煤組中的具體位置直接關系到大巷掘進和維護的難易程度。大巷位置與大巷布置方式關系密切。一般地，對服務年限較長的大巷（如水平服務年限長的集中大巷、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。當大巷服務年限不太長，煤組下部煤層為薄及中厚煤層，煤質(zhì)堅硬、圍巖穩(wěn)定且自燃傾向不嚴重和煤與瓦斯突出危險較小時，也可沿該煤層布置。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,18,第三節(jié) 階段大巷布置,四、階段回風巷布置 礦井階段回風道的布置與運輸大巷布置的原則基本相同。實際上，本水平的運輸大巷常作為下水平的

14、總回風大巷。 礦井第一水平的回風巷布置應根據(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，第一階段的回風巷可設在煤組穩(wěn)定的底板巖石中。有條件時，可設在煤組下部煤組堅硬，圍巖穩(wěn)定的薄及中厚煤層中。 當井田上部沖積層較厚，且含水豐富時，井田上部邊界必須留設防水煤柱，第一階段的回風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，為避免下行風，回風巷可以布置在上部煤層或頂板巖石中，并與運輸大巷重疊布置，以減少護巷煤柱損失。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,19,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。它擔負著礦井煤矸、物料、

15、設備、人員的轉(zhuǎn)運，又為礦井的通風、排水、供電服務，是連結(jié)井下運輸和井筒提升的樞紐。 一、井底車場的型式和特點 由于井筒形式、提升方式、大巷運輸方式的不同，井底車場型式也各不相同。根據(jù)礦車在車場內(nèi)運行的特點，井底車場均可分為環(huán)行式和折返式兩大類。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,20,第四節(jié) 井底車場,1環(huán)形式井底車場 環(huán)形井底車場的特點是重列車在車場內(nèi)總是單向運行。因而調(diào)車工作簡單，可以達到較大的通過能力。但車場的開拓工程量較大。 按照井底車場空、重車線與運輸大巷或主要石門的相對位置關系，環(huán)形車場又可分為臥式、斜式和立式三種。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,21,第四節(jié)

16、井底車場,2折返式井底車場 折返式車場的特點是空、重車在車場內(nèi)有折返運行。根據(jù)車場兩端是否可以進出車，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，其主要特點是：主井儲車線完全布置在主要運輸巷道上，列車往返運行需經(jīng)翻籠一側(cè)的軌道。這種車場的優(yōu)點是：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，巷道交岔點和彎道少，行車安全。但由于巷道斷面大，需要布置在比較堅硬的巖石中，否則維護困難。,2020/8/16,河南理工大學采煤概論,22,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，應根據(jù)礦井的不同條件考慮以下主要原則： 2）車場通過能力較礦井實際生產(chǎn)能力富裕30以上； 3）減少巷道開拓工程量， 1）運輸系統(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)； 4）盡量減少巷道交岔點，以便減少施工的困難和提高行車速