中國礦業(yè)大學(xué)-采礦學(xué)課件 (14)教材

1、第二十四章第二十四章 礦井開拓延深與技術(shù)改造礦井開拓延深與技術(shù)改造 開拓延深開拓延深向深部發(fā)展向深部發(fā)展技術(shù)改造技術(shù)改造用新技術(shù)、新工藝、新裝備、用新技術(shù)、新工藝、新裝備、新材料對原有的生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備、工藝等新材料對原有的生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備、工藝等進(jìn)行更新和改造。進(jìn)行更新和改造。生產(chǎn)礦井新水平開拓延深的特點(diǎn)生產(chǎn)礦井新水平開拓延深的特點(diǎn) 井巷工程量大，大體接近新建礦井；井巷工程量大，大體接近新建礦井； 可以充分利用原有井巷和設(shè)備；可以充分利用原有井巷和設(shè)備； 施工技術(shù)和管理復(fù)雜，邊生產(chǎn)，邊延深，施工技術(shù)和管理復(fù)雜，邊生產(chǎn)，邊延深，施工與生產(chǎn)在運(yùn)、提、通風(fēng)方面相互干擾；施工與生產(chǎn)在運(yùn)、提、通風(fēng)方面相互

2、干擾； 工期長，一般要工期長，一般要5 8年（延深年（延深3 5年，年，過渡過渡2 3年）；年）； 能更好地適應(yīng)開采煤層特點(diǎn)，改進(jìn)礦井能更好地適應(yīng)開采煤層特點(diǎn)，改進(jìn)礦井開拓、準(zhǔn)備巷道布置，有可能擴(kuò)大生產(chǎn)能力開拓、準(zhǔn)備巷道布置，有可能擴(kuò)大生產(chǎn)能力一、礦井開拓延深方式用應(yīng)用概況一、礦井開拓延深方式用應(yīng)用概況 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（一）直接延深（原有主、副立井或斜井）（一）直接延深（原有主、副立井或斜井）特點(diǎn)：特點(diǎn)：可充分利用

3、原有設(shè)備和設(shè)施，掘進(jìn)及投資少；可充分利用原有設(shè)備和設(shè)施，掘進(jìn)及投資少；提升統(tǒng)一，運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)少，工程量較少；提升統(tǒng)一，運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)少，工程量較少；生產(chǎn)與延深相互干擾；生產(chǎn)與延深相互干擾；主井接井時，（破保護(hù)巖柱或保護(hù)盤、安罐道梁等）技術(shù)要求主井接井時，（破保護(hù)巖柱或保護(hù)盤、安罐道梁等）技術(shù)要求嚴(yán)格，礦井要短期停產(chǎn)。嚴(yán)格，礦井要短期停產(chǎn)。延深兩個井筒，組織施工復(fù)雜；延深兩個井筒，組織施工復(fù)雜；掘進(jìn)一些輔助巷道，臨時工程以后難用；掘進(jìn)一些輔助巷道，臨時工程以后難用；提升高度增加，需更換設(shè)備。提升高度增加，需更換設(shè)備。 2m1m123535mm1218123直接延深適用：直接延深適用： 井筒延深不受地質(zhì)、水

4、文條件的限制；井筒延深不受地質(zhì)、水文條件的限制； 斷面和提升設(shè)備能滿足新水平提升要求斷面和提升設(shè)備能滿足新水平提升要求 或更換提升設(shè)備后直接延深合理?；蚋鼡Q提升設(shè)備后直接延深合理。20世紀(jì)世紀(jì)70年代前在開灤、淮南、徐州應(yīng)用多，年代前在開灤、淮南、徐州應(yīng)用多，淮南謝二、謝三，徐州大黃山、權(quán)臺井筒淮南謝二、謝三，徐州大黃山、權(quán)臺井筒直直接延深至二水平接延深至二水平南票三家子、水城大河邊井筒南票三家子、水城大河邊井筒直接延深至三直接延深至三水平水平撫順老虎臺井筒撫順老虎臺井筒直接延深至五水平直接延深至五水平（二）暗井延深（二）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

5、立井或斜井延深。2m1m123特點(diǎn)：特點(diǎn)： 生產(chǎn)與延深互不干撓；生產(chǎn)與延深互不干撓； 延深施工容易；延深施工容易； 暗井位置、方向、傾角、提升方式不受暗井位置、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布置；原有井筒限制，而按下水平開采有利布置； 增加了一些工程量：暗井車場增加了一些工程量：暗井車場 增加了運(yùn)輸環(huán)節(jié)；增加了運(yùn)輸環(huán)節(jié)；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(shè)備不能滿足新水平需要，又無法原有提升設(shè)備不能滿足新水平需要，又無法更換；更換；或原有井筒延深在經(jīng)濟(jì)上不合理；或原有井筒延深

6、在經(jīng)濟(jì)上不合理；中傾斜、急斜煤層礦井，井筒不能直接延深，中傾斜、急斜煤層礦井，井筒不能直接延深，采用暗立井延深；采用暗立井延深；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 -112-31278第四水平第三水平第二水平第一水平13245-370-428-544-602-480-660+35.56暗井延深暗井延深銅川王家凹，一水平立井，二、三水平暗斜銅川王家凹，一水平立井，二、三水平暗斜井延深井延深盤江火鋪

7、一水平平硐、二水平水平暗斜井延盤江火鋪一水平平硐、二水平水平暗斜井延深深新莊孜五水平暗立井延深新莊孜五水平暗立井延深（三）直接延深結(jié)合暗井延深（三）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，接延深的副井井筒或主井井筒采用暗井延深，特點(diǎn)和適用條件介于直接延深和暗井延深之特點(diǎn)和適用條件介于直接延深和暗井延深之間。間。2m1m1232m1m123徐州新河淮南謝一，主立井直接延深，副井徐州新河淮南謝一，主立井直接延深，副井暗斜井延深暗斜井延深西山官地、邢臺顯得旺二水平主斜井直接延西山官地、邢臺顯得旺二水平主斜

8、井直接延深，副井暗斜井延深深，副井暗斜井延深新莊孜二水平副立井直接延深，主井暗斜井新莊孜二水平副立井直接延深，主井暗斜井延深延深（四）新開一個井筒，延深一個井筒（四）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(fēng)滿足不了采深加大后，原主副井提升、通風(fēng)滿足不了2m1m1 234特點(diǎn)：特點(diǎn)：對生產(chǎn)干撓小，可大副度提高礦井生產(chǎn)能力；對生產(chǎn)干撓小，可大副度提高礦井生產(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。基建工程與投資大。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：需要提高礦井生產(chǎn)能力，結(jié)合礦井改護(hù)建的需要提高礦井生產(chǎn)能力

9、，結(jié)合礦井改護(hù)建的大型礦井大型礦井20世世80年代后，鑿井技術(shù)發(fā)展，并需改護(hù)建，年代后，鑿井技術(shù)發(fā)展，并需改護(hù)建，增加能力增加能力平四礦、徐州旗山新開主立井，延深副立井平四礦、徐州旗山新開主立井，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（五）深部新開立井或斜井（五）深部新開立井或斜井 開采淺部的中小型礦井不單獨(dú)向深部延深，開采淺部的中小型礦井不單獨(dú)向深部延深，深部眾礦井合并后集中延深深部眾礦井合并后集中延深特點(diǎn)：特點(diǎn)：深部眾礦井合并后集中延深深部眾礦井合并

10、后集中延深深部新開立井或斜井適用：淺部井型小、分深部新開立井或斜井適用：淺部井型小、分散，裝備落后，深部儲量豐富，并要改護(hù)建散，裝備落后，深部儲量豐富，并要改護(hù)建的礦井。的礦井?；茨袭吋覎徱凰剑ɑ茨袭吋覎徱凰剑?90m）共建）共建7對小斜井，對小斜井，二水平延深新開一對斜井二水平延深新開一對斜井阜新平安礦淺部片盤斜井群，深部新開立井阜新平安礦淺部片盤斜井群，深部新開立井二、礦井開拓延深方式的確定二、礦井開拓延深方式的確定（一）開拓延深方式確定原則（一）開拓延深方式確定原則 充分利用現(xiàn)有井巷、設(shè)備和設(shè)施；充分利用現(xiàn)有井巷、設(shè)備和設(shè)施； 生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、縮短新舊生產(chǎn)水平同采生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、縮短新舊

11、生產(chǎn)水平同采的時間；的時間； 保持或擴(kuò)大原有生產(chǎn)能力；保持或擴(kuò)大原有生產(chǎn)能力； 采用新技術(shù)，新工藝和新設(shè)備；采用新技術(shù)，新工藝和新設(shè)備； 三、新舊生產(chǎn)水平過渡時期的技術(shù)措施三、新舊生產(chǎn)水平過渡時期的技術(shù)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年年上上開采水平開始減產(chǎn)至結(jié)束開采水平開始減產(chǎn)至結(jié)束 下一開采水下一開采水平投產(chǎn)至全部接替平投產(chǎn)至全部接替生產(chǎn)水平過渡時期：生產(chǎn)水平過渡時期： 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)，增加了在過渡時期內(nèi)上下兩水平同時生產(chǎn)，增加了提升、通風(fēng)、排水的復(fù)雜性提升、通風(fēng)、排水的復(fù)雜性（一）提升（一）提升直接延深原有井筒（箕斗）的礦井，

12、須采?。褐苯友由钤芯玻ɑ罚┑牡V井，須采取： 通過式箕斗通過式箕斗特點(diǎn)：特點(diǎn)：啟閉上水平箕斗裝載煤倉閘門的下部框架改啟閉上水平箕斗裝載煤倉閘門的下部框架改為可伸縮的懸臂為可伸縮的懸臂伸出伸出提上水平煤提上水平煤縮回縮回提下水平煤提下水平煤兩個水平分班出煤，同時加大兩個水平煤倉兩個水平分班出煤，同時加大兩個水平煤倉容量。容量。通過式箕斗通過式箕斗優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：提升系統(tǒng)單一，不增加提升工作量；提升系統(tǒng)單一，不增加提升工作量；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：每更換水平提煤時，調(diào)整鋼絲繩長度；每更換水平提煤時，調(diào)整鋼絲繩長度；擴(kuò)大容量煤倉；提升機(jī)為大型設(shè)備，檢修困擴(kuò)大容量煤倉；提升機(jī)為大型設(shè)備，檢修困難。難。使用：水平

13、過渡期短使用：水平過渡期短 上水平開采下山采區(qū)上水平開采下山采區(qū)特點(diǎn)：特點(diǎn)：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個下個下山采區(qū)，集中于上水平出煤，稱山采區(qū)，集中于上水平出煤，稱“剃頭下剃頭下山山”。主要生產(chǎn)轉(zhuǎn)入下水平后，原下山采區(qū)改為上主要生產(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。山采區(qū)開采，集中下水平出煤。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：缺點(diǎn)：采區(qū)提升更換方向，重新布置車場。采區(qū)提升更換方向，重新布置車場。使用：使用：煤層煤層16 ，水平接替緊，采用此法。，水平接替緊，采用此法。主井在新水平集中出

14、煤，經(jīng)溜井放煤主井在新水平集中出煤，經(jīng)溜井放煤到新水平到新水平優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：提升系統(tǒng)簡單，提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件好。提升系統(tǒng)簡單，提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件好。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：多開溜井，增加提升費(fèi)用。多開溜井，增加提升費(fèi)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 利用副井提一部分煤利用副井提一部分煤優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不增加設(shè)備。：不增加設(shè)備。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：改造地面系統(tǒng)。改造地面系統(tǒng)。（二）通風(fēng)（二）通風(fēng)要求：要求：上下兩個開采水平獨(dú)立通風(fēng)；上下兩個開采水平獨(dú)立通風(fēng)； 維護(hù)原（上）水平采區(qū)上山（巖石上山維護(hù)原（上）水平采區(qū)上山（巖石上山為好）為新水平回風(fēng)道。為好）為新水平回風(fēng)道。 利用上水平運(yùn)輸大巷的配風(fēng)巷為新水

15、平回利用上水平運(yùn)輸大巷的配風(fēng)巷為新水平回風(fēng)道。風(fēng)道。 分組集中大巷布置時，新水平通風(fēng)利用原分組集中大巷布置時，新水平通風(fēng)利用原水平上煤組分組集中大巷。水平上煤組分組集中大巷。 2m1m1 2344mm（三）排水（三）排水 一段排水。上水平的水涌入下水平水倉，一段排水。上水平的水涌入下水平水倉，集中排到地面。集中排到地面。 兩段獨(dú)立排水。兩個水平各有排水系統(tǒng)。兩段獨(dú)立排水。兩個水平各有排水系統(tǒng)。 兩段接力排水。下水平的水排至上水平，兩段接力排水。下水平的水排至上水平，后統(tǒng)一排到地面。后統(tǒng)一排到地面。 兩段聯(lián)合排水。上下水平共用一套管路，兩段聯(lián)合排水。上下水平共用一套管路，設(shè)三通閥控制，上下水平各

16、有水泵，上下水設(shè)三通閥控制，上下水平各有水泵，上下水平均可排水。平均可排水。排水排水據(jù)井下涌水大小、水平過渡期長短、設(shè)備情據(jù)井下涌水大小、水平過渡期長短、設(shè)備情況等因素，選定排水方式。上述的一段排水況等因素，選定排水方式。上述的一段排水兩段接力排水方法和下水平的水排至上水平，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(yīng)用較多。后統(tǒng)一排到地面的方法應(yīng)用較多。第二節(jié)第二節(jié) 礦井技術(shù)改造礦井技術(shù)改造Concept：礦井技術(shù)改造礦井技術(shù)改造 利用礦井原有的基礎(chǔ)和設(shè)施，用現(xiàn)利用礦井原有的基礎(chǔ)和設(shè)施，用現(xiàn)代新技術(shù)、新工藝、新裝備、新材料對原有的生產(chǎn)代新技術(shù)、新工藝、新裝備、新材料對原有的

17、生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備、工藝等進(jìn)行更新和改造。系統(tǒng)、設(shè)備、工藝等進(jìn)行更新和改造。礦井技術(shù)改造的目的礦井技術(shù)改造的目的 擴(kuò)大礦井生產(chǎn)能力擴(kuò)大礦井生產(chǎn)能力 一、礦井改擴(kuò)建一、礦井改擴(kuò)建礦井改擴(kuò)建是對儲量豐富、開采條件好、已經(jīng)達(dá)到礦井改擴(kuò)建是對儲量豐富、開采條件好、已經(jīng)達(dá)到和超過設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的礦井進(jìn)行的技術(shù)改造。和超過設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的礦井進(jìn)行的技術(shù)改造。 （一）礦井改擴(kuò)建的基本條件（一）礦井改擴(kuò)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(shè)施）有增產(chǎn)潛力（原生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)施）（二）礦井改擴(kuò)建方式（二）礦井改擴(kuò)建方式 礦

18、井合理集中生產(chǎn)礦井合理集中生產(chǎn) 礦井開拓系統(tǒng)技術(shù)改造礦井開拓系統(tǒng)技術(shù)改造 礦井生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)改造礦井生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)改造二、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)手段和勞動力在時間和指生產(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，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)量和最佳用最少的勞動消耗，取得最大的產(chǎn)量和最佳經(jīng)濟(jì)效果。經(jīng)濟(jì)效果。生產(chǎn)集中化的途徑：礦井合并、擴(kuò)大井田范生產(chǎn)集中化的途徑：礦井合并、擴(kuò)大井田范圍、提高開采強(qiáng)度圍、提高開采強(qiáng)度礦井合并礦井合并l 相鄰井田在向深部發(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

19、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/al 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個礦井個礦井 擴(kuò)大井田范圍擴(kuò)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 礦井單獨(dú)集中改造礦井單獨(dú)集中改造加大水平垂高、采區(qū)尺寸、工作面長度和工作面連加大水平垂高、采區(qū)尺寸、工作面

20、長度和工作面連續(xù)推進(jìn)長度、提高單產(chǎn)續(xù)推進(jìn)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，上下時，上下山開采）山開采）采區(qū)集中采區(qū)集中 適當(dāng)加大采區(qū)走向長度；聯(lián)合布置采區(qū)；適當(dāng)加大采區(qū)走向長度；聯(lián)合布置采區(qū)； 綜采采區(qū)一面保產(chǎn)，普采、炮采采區(qū)綜采采區(qū)一面保產(chǎn)，普采、炮采采區(qū) 兩面保兩面保產(chǎn)。產(chǎn)。采面集中采面集中 提高提高A的關(guān)鍵。的關(guān)鍵。一礦一區(qū)一面，一礦一區(qū)兩面，一礦一區(qū)一面，一礦一區(qū)兩面，跨上下山或石門開采，傾斜長壁跨上下山或石門開采，傾斜長壁三、改擴(kuò)建礦井的開拓系統(tǒng)改造三、改擴(kuò)建礦井的開拓系統(tǒng)改造l 由單一井筒（硐）開拓形式改造為綜合由單一井筒（硐）開拓形

21、式改造為綜合開拓形式開拓形式原平硐開拓，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（多作副原斜井開拓，延深新水平時新增立井（多作副立井）立井）原立井開拓，延深新水平時新增斜井（多作主原立井開拓，延深新水平時新增斜井（多作主斜井）斜井）l l 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）立井箕斗提升改造為斜井膠帶提升（主斜副立）四、礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)改造四、礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)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(yùn)輸、通風(fēng)、礦井井下生產(chǎn)系統(tǒng)包括：提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、動力供應(yīng)排水、動力供應(yīng)（