1、第十七章 井田開拓方式第一節第一節 立井開拓立井開拓第二節第二節 斜井開拓斜井開拓 第三節第三節 平硐開拓平硐開拓 第四節第四節 綜合開拓綜合開拓 第一節第一節 立井開拓立井開拓井田為緩斜煤層,開采兩個煤層,煤層賦存較深。井田沿傾斜分為兩個階段,階段下部標高分別為-260m-400m,設兩個開采水平；在階段內沿走向再劃采區,圖中是4個采區。采區采用集中上山聯合布置方式。從采區上山依次掘進各區段的中部車場及區段石門11,各煤層的區段運輸平巷10、12,區段回風平巷13、15和各煤層的開切眼。一、立井多水平開拓一、立井多水平開拓圖圖17-117-1立井多水平上山式開拓圖立井多水平上山式開拓圖1-主

2、井2-副井3-井底車場及石門4-260m運輸大巷5-采區下部車場6-采區運輸上山7-采區軌道上山8-邊界風井9-總回風巷10-m5區段運輸平巷11-區段運輸石門12-m1區段運輸平巷13-m5區段回風平巷14-區段回風石門15-m1區段回風平巷16-采煤工作面17-400m運輸大巷 二、立井多水平開拓掘進二、立井多水平開拓掘進 首先在井田中部開鑿一對立井,主副井筒到-260m第一水平后,開掘井底車場及主石門3,然后,在最下一層煤的底板巖層中開主要運輸大巷4向兩翼伸展,當其掘至各采區中部,開掘采區下部車場5、采區運輸上山6、采區軌道上山7,與總回風巷9連通形成通風系統,再繼續進行采區內巷道的掘進

3、。為加快礦井建設及有利于礦井通風,井田上部邊界的風井8、回風石門及總回風道9,常與大巷等同時開掘。此示例總回風道布置在-120m水平最下可采煤層的廬板巖層中。 井上下各生產系統基本建成,經試運轉符合要求后,采區即可投產。隨后,從中央向兩翼各采區依次投產接替。 三、立井多水平開拓的生產系統三、立井多水平開拓的生產系統1、采煤系統采煤工作面出煤經區段運輸平巷、區段石門、區段溜煤眼、采區運輸上山、采區煤倉,在運輸大巷裝車,電機車牽引載煤列車至井底車場卸載后,由主井內安裝的箕斗將原煤提至地面。2、排矸系統掘進巷道所出之矸石,則用礦車裝運至井底車場,由副井內安裝的罐籠提至地面。3、運料系統井下所需之物料

4、、設備,由礦車 (或材料車、平板車)裝載,經副井罐籠下放至井底車場,由電機車拉至采區,轉運至使用地點。4、通風系統礦井通風采用中央分列式(中央邊界式),由副井進入的新鮮風流,經井底車場、主要運輸大巷、采區車場、采區上山、區段石門、區段運輸平巷,清洗采煤工作面后的污風經區段回風平巷、區段回風石門、采區上山至總回風道,再經回風石門,由邊界風井排出地面。5、排水系統井下涌水經大巷水溝流人井底車場,匯入水倉,由水泵房的水泵,經副井井筒的管道排至地面。 礦井開采以一個水平生產保證礦井產量。第一水平結束前,延深主、副井井筒至 400m第二水平,進行第二水平及中央采區的開拓和準備。第一水平開始減產,第二水平

5、即投入生產,在兩個水平生產過渡期間,以兩個水平同時生產保證礦井產量。當煤層傾角較小(如16以下)時,井田內仍劃分為兩個階段,則可采用立井單水平上下山開拓；當煤層傾角小于12時,一般可采用帶區式準備。這種開拓方式的生產系統比較簡單,運輸環節少,建井速度快,投產早,但其上山階段的分帶風巷是下行風,應采取措施,防止分帶回風巷中瓦斯積聚,保證安全生產。另外,示例中沒有單獨開鑿回風井,而采用箕斗井兼作回風井。根據煤礦安全規程規定,箕斗提升井兼作回風井時,井上下裝卸載裝置及井塔必須采取密閉措施,并加強管理,漏風率不得超過15,并應有可靠的降塵設施。箕斗提升井若兼作進風井時,箕斗提升井的風速不得超過6ms,

6、并應有可靠的降塵措施,保證粉塵濃度符合工業衛生標準。目前國內很少應用箕斗井進風。 四、立井開拓的補充說明四、立井開拓的補充說明采用立井開拓時,一般以一對立井(主井及副井)進行開拓,裝備兩個井筒。井筒斷面根脹升容器尺寸、井筒內裝備及通風要求確定。我國大中型煤礦立井的井簡裝備參看表17-1所列。對于小型煤礦立井,根據其生產能力的大小和矸石量多少,主副井可各裝一對單層單車(1t)罐籠；或只裝備一個井筒(雙層單車或單層單車罐籠),實行混合提升,即提煤、提矸、下料、升降人員均用該套提升設備,故只能用于生產能力更小的礦井。 五、立井開拓設備五、立井開拓設備礦井的生產能力/萬t/a主井井筒裝備副井井筒裝備3

7、0一對雙層單車(1t)罐籠一對單層單車（1t）罐籠60一對6t箕斗一對雙層單車（1t）罐籠90一對9t箕斗一對雙層單車（1.5t）罐籠120一對12t箕斗一對雙層單車（3t）罐籠150一對16t箕斗一對雙層單車（3t）罐籠180一對16t箕斗一對雙層單車（3t）罐籠,一對雙層單車（3t）罐籠帶重錘240兩對12t箕斗一對雙層雙車（1.5t）罐籠,一對雙層單車（1.5t）罐籠帶重錘300兩對16t箕斗一對雙層雙車（1.5t）罐籠,一對雙層單車（5t）或雙層雙車（1.5)罐籠帶重錘表17-1為立井井筒裝備第二節第二節 斜井開拓斜井開拓 斜井開拓在我國應用很廣,有多種不同的形式。按斜井與井田內的劃分

8、方式的配合不同,可分為集中斜井(有的地方也稱階段斜井)和片盤斜井。集中斜井與立井一樣,也有單水平、多水平和上山式、上下山式等多種開拓方式。 一、斜井多水平上山開拓一、斜井多水平上山開拓當井田劃分為階段開采時,稱為集中斜井或階段斜井。下圖即是階段斜井的基本形式。井田為緩斜煤層,可采煤層2層,埋藏不深。井田沿傾斜斜劃分為兩個階段,其階段下部標高為-100m、-280m,設兩個開采水平,每個上山階段沿走向劃分為4個采區。 圖7-3 斜井多水平上山式開拓1主斜井2副斜井380m輔助車場480m總回風道5邊界風井6井底車場7 100m運輸大巷8采區下部車場9采區運輸上山10采區軌道上山11m4區段運輸平

9、巷12區段運輸石門13m1區段運輸平巷14m4區段回風平巷15區段回風石門16m1區段回風平巷17采煤工作面18 280m運輸大巷片盤斜井開拓是最簡單的開拓方式。典型的片盤斜井如下圖所示,其井下部分有一個下山采區。井田沿煤層傾向按標高劃分為數個分段,每段相當于采區的一個區段,習慣上稱為片盤,適于布置一個采煤工作面。 二、片盤斜井開拓二、片盤斜井開拓1 1、斜井多水平上山式開拓掘進順序、斜井多水平上山式開拓掘進順序 在井田走向中部自地面向下開掘一對斜井,主斜井1、副斜井2均位于最下一個可采煤層的底板巖層中。當副斜井掘至+80m回風水平后,開掘輔助車場3及總回風道4。斜井達-100m第一水平后,開

10、掘井底車場6,并在最下部的可采煤層底板巖層中掘主要運輸大巷7,待其掘至采區中部后,掘采區車場8、采區運輸上山9和軌道上山10,并繼續進行采區內巷道的掘進,其內容與立井多水平上山式開拓示例基本相同。為便于礦井通風,在井田上部邊界另掘風井5,并以石門與總回風巷相聯。 圖17-4 片盤斜井開拓1-主斜井2副斜井3片盤車場4片盤運輸平巷5片盤回風平巷6上煤層超前運輸平巷7上煤層超前回風平巷8上煤層采煤工作面、片盤序號 2 2、斜井多水平上山開拓的生產系統、斜井多水平上山開拓的生產系統 首先讓靠井田中部的采區投產,隨后,從中部向兩翼發展,各采區依次投產和接替。從采區運出的煤車在井底車場卸載,原煤由主井內

11、安裝的膠帶輸送機運至地面。掘進巷道所出之矸石、井下所需之物料、設備,則由副井軌道串車提升和下放。 由副井進入的新鮮風流經井底車場、主要運輸大巷至各采區,各采區污風經總回風道至風井排出地面。礦井各水平的接替與立井多水平上山式開拓示例所述的原則相同,不再贅述。近水平煤層埋藏不深時,可采用斜井單水平開拓,自地面向下開掘穿巖的一對斜井至開采水平后,根據井田延展的主要方向布置開采水平大巷,在大巷兩側采用盤區式或帶區式進行準備。 3 3、片盤斜井開拓式掘進順序、片盤斜井開拓式掘進順序 自地面向下沿煤層開一對斜井,直至第一片盤下20-30m,在第一片盤上部開片盤甩車場及第一片盤回風巷,在第一片盤下部開片盤甩

12、車場及片盤運輸巷,然后,經平或斜石門掘進上煤層的超前平巷及開切眼,即可開始第一片盤的回采.4 4、片盤斜井的生產系統、片盤斜井的生產系統 片盤斜井的生產系統包括:采煤系統、運矸系統、通風系統綜上所述,片盤斜井的基本特點：井田沿傾斜劃分片盤,每片盤整段回采,沿走向不分采區,從井田邊界向井筒方向連續推進(回采)。片盤內煤層的開采能力不大,每一片盤的服務年限不長,上下片盤生產接續頻繁。因此一般設計以一對斜井開拓,一個井筒,采用單鉤串車提升,井底車場可較簡易。由于受開采能力和提升能力的限制,片盤斜井一般為小型礦井。片盤斜井的井筒一般沿煤層真傾向向下掘進。煤層傾角較大時,為減小井筒傾角,也可沿煤層偽斜方

13、向掘進,但這樣保護井筒煤柱也要偽斜留設,使得工作面不好收作。當開采厚煤層或多煤層時,井筒也可布置在底板巖層中,而以片盤石門連通各煤層。當礦區淺部以片盤斜井群開發時,可以聯合相距較近的幾個片盤斜井,在地面以窄軌相互連結,共用一套地面工業設施。 5 5、斜井的設備、斜井的設備 采用斜井開拓時,一般以一對斜井進行開拓。根據礦井生產能力、井筒傾角大小不同,井簡裝備也不一樣。對生產能力小的小型斜井,可以只裝備一個井筒,采用單鉤串車提升,對中小型斜井,可以裝備兩個井筒,主井用雙鉤串車提升,副井用單鉤串車提升,井筒傾角很緩時,可用無極繩提升；對中型斜井,主井可采用箕斗提升,有條件時,也可采用膠帶輸送機,副井

14、則采用串車提升；大型斜井的主井宜裝備膠帶輸送機,在其一側應設檢修用的軌道,副井可采用雙鉤串車提升；對生產能力很大的特大型斜井,主井應采用強力膠帶輸送機或鋼繩膠帶輸送機；為減少通風阻力和解決輔助提升的不足,可以多打一兩個斜井,裝備兩個副井,目前,在不少情況下,也采用斜井和立井結合的綜合開拓方式。 斜井提升方式不同,對井筒傾角的要求也不同。采用串車提升時,井筒傾角不宜大于25。采用箕斗提升時,傾角過緩,箕斗裝煤不滿；傾角過大,井筒施工較困難,道床結構也較復雜,故一般取2535；為便于井上下車場的布置和施工時的通風,主副井筒的傾角最好大體一致。用一般膠帶輸送機提升時,為防止原煤沿膠帶下滑,；井筒傾角

15、不超過17；如井筒無淋水、且粉煤較多,井筒傾角亦可達18。采用新型適用于較大傾角的膠帶輸送機,井筒傾角可達25。用無極繩提升的井筒,其傾角超過10,繩卡即易滑脫,且摘掛鉤操作不便,為確保生產安全可靠,井筒傾角一般不大于10。斜井開拓時,對井筒的通風也有不同的要求,主井用膠帶輸送機運煤時,可兼作進風井,但風速不得超過4ms,但不允許兼作回風井；箕斗提升時,井筒通風要求原則上與立井相同。 6 6、斜井的布置方式、斜井的布置方式 根據礦井地形、地質、煤層賦存情況和采用的提升方式的不同,斜井井筒可沿巖層、煤層或穿層布置。沿煤層開斜井具有施工較易、掘進較快、初期投資較省、掘進出煤可滿足建井期間用煤的需要

16、、且可獲得補充地質資料等優點；但井筒維護比較困難,保護井筒的煤柱損失較大,當煤層有自然發火傾向時,對防火和處理井下火災不利；如煤層沿傾向有波狀起伏或斷層切割,將造成井筒傾角急劇變化,不利于礦井提升。因此,一般只在開采煤層不厚、地質構造簡單、圍巖穩固,服務年限不長的小型礦井時,才考慮采用沿煤層斜井。在一般情況下,斜井井筒應布置在煤層(組)下部穩定的底板巖層中,距煤層的法線距離一般不小于1520m,井筒方向與煤層傾向基本一致。當煤層傾角與要求的井簡傾角不一致時,可以采用穿層(巖)斜井。開采近水平煤層時,斜井從頂板穿人。如煤層傾角較大,可以采用底板穿巖斜井,如圖17-5所示。 圖175底板穿巖斜井

17、由于井筒傾角較煤層傾角小,雖然斜井開始位于煤系底板,而當井筒以原定坡度向下延深時,是逐步由煤組的底部穿向頂部,而且愈下愈遠,不便于井底車場和大巷布置,保護井筒的煤柱損失也將增加,故這種斜井井筒終深應較小。當煤層傾角較大時,可以在煤組底板巖層內按偽斜方向布置斜井。由于井筒穿過各水平時逐步偏離井田中央,使上下水平兩翼井日長度不均,可能給兩翼配合生產增加困難。另外,也增加了井筒的長度。因此這種布置方式,也較少采用。當煤層賦存不深,傾角不太大,井田沿煤層傾向尺寸小,因施工技術和裝備條件等原因不便采用立井,而采用沿煤層布置斜井時,又受到井上下條件限制,這時可以采 用反斜井,即井筒方向與煤層方向相反,如圖

18、17-6所示。 這種方式和上述穿層斜井比較,井筒到達煤層的距離較短,但如要向深部延深井筒,則它離下部煤層越來越遠,井筒和石門的工程量都將加。此時,雖然可用暗斜井開采其井田下部煤層,但又將增加提升的段數和運輸環節,故這種布置方式不適于用在井田傾斜長度大的礦井。 圖176反斜井開拓 第三節第三節 平硐開拓平硐開拓 平硐開拓是最簡單最有利的開拓方式。我國一些地形為山嶺、丘陵的礦區比較廣泛地采用平硐開拓。平硐開拓可有走向平硐、垂直走向平硐及階梯平硐等方式。 一、垂直走向平硐一、垂直走向平硐 下圖是用垂直走向乎硐開拓的示例。煤層賦存于山嶺地區,地形復雜,井田范圍內開采一層煤,煤層傾角近于水平,有波狀起伏

19、。沿煤層主要延展方向將井田分為兩部分；每部分又分為6個盤區。在山坡下標高為+800m選定的工業場地內,向井下開掘主平硐1,平硐掘至井田中間后,在煤層底板巖層內掘主要運輸大巷2,平行于該大巷在煤層內掘其副巷3,二者掘至盤區中部,即可進行盤區準備。盤區采用上(下)山盤區布置方式,依次掘進盤區車場、盤區上山(或下山)、盤區中部車場、區段運輸平巷、區段回風平巷和開切眼。為便于通風,盤區運輸上山直通地面,并掘出風道,安裝通風機。圖17-7 垂直走向平硐開拓走向平硐是平硐開拓中應用比較廣泛的方式,下圖所示。采用這種方式時,主平硐一般沿煤層底板巖層掘進。當開采煤層不厚、煤質較硬、圍巖穩固時,主平硐也可沿煤層

20、開掘。 二、走向平硐二、走向平硐圖圖1 17-8走向平硐開拓走向平硐開拓 當煤層賦存于地形高差較大的山嶺地區時,用一條主平硐開拓,則平硐水平以上的煤層垂高 (斜長)過大,全部上山煤用下部主平硐開拓,將造成上山運輸、通風和巷道維護方面的困難,而且,工人上下井所需的時間過長,初期工程量和基建投資大,工期長,生產費用也要增高。在這種情況下,如地形條件適宜,可以采用階梯平硐開拓,如右圖所示。 三、垂直階梯平硐三、垂直階梯平硐圖圖7-97-9垂直階梯平硐開拓垂直階梯平硐開拓 第四節第四節 綜合開拓綜合開拓 在某些具體條件下,采用單一的井筒形式開拓,在技術上有困難、經濟上不合理,可以采用不同井筒形式進行綜

21、合開拓.采用綜合開拓時,不同形式的井筒在地面及井下的聯系與配合是十分重要的。以斜井立井開拓為例,如果井口相近,則井底相距較遠,井底車場布置、井下的聯系就不太方便；如井底相近,則井口相距較遠,地面工業建筑就比較生產調度及聯系不太方便,占地比較多,相應地增加煤柱損失。在具體情況下就必須聯系井上下的布置,結合開拓的其他問題,尋求合理的方案。 一、綜合開拓引言一、綜合開拓引言斜井開拓具有許多優點,大型斜井以膠帶斜井做主井,在技術上經濟上均很優越,但副斜井的輔助提升比較困難,通風也不利(特別是開采深部煤層時,斜井分段提升輔助環節多,能力小；而且通風路線長、阻力大、風量小,不能滿足生產要求)。而立井作為副井能彌補這方面的不足,于是就可以斜井為主井、以立井為副井,采用主斜井副立井的方式實現大型及特大型礦井的綜合開拓。 二、斜井立井綜合開拓二、斜井立井綜合開拓如上圖17-10所示為我國淮南新莊孜礦大型斜井轉入深部開采后,瓦斯涌出量增加,為解決輔助提升和通風問題,在井田