《采煤概論》精品課程ppt課件

1、河南理工大學(xué)精品課程第二篇 井田開(kāi)辟第5章 井田開(kāi)辟中的幾個(gè)主要問(wèn)題.本章主要內(nèi)容第5章 井田開(kāi)辟中的幾個(gè)主要問(wèn)題第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目確實(shí)定第二節(jié) 開(kāi)采程度確實(shí)定第三節(jié) 階段大巷布置第四節(jié) 井底車(chē)場(chǎng)第五節(jié) 礦井開(kāi)辟延深 .第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目確實(shí)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、資料、設(shè)備、人員、風(fēng)、電的必經(jīng)之路，是整個(gè)礦井消費(fèi)系統(tǒng)的咽喉。井硐往往是礦井建立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(duì)礦井消費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)合理性，礦井消費(fèi)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)合理性以及資源回收率等都有著重要影響。普通地，一個(gè)礦井至少應(yīng)有一主一副兩個(gè)井硐，主井擔(dān)負(fù)煤

2、炭提升，副井擔(dān)負(fù)輔助提升義務(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；二是井筒本身所經(jīng)過(guò)的巖層層位。.第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目確實(shí)定選擇井筒位置應(yīng)從地面要素、地下要素和技術(shù)經(jīng)濟(jì)要素等三方面進(jìn)展論證和比較。一、地面要素的影響1能充分利用地形，使地面消費(fèi)系統(tǒng)和工業(yè)場(chǎng)地布置合理，盡能夠減少地面工業(yè)場(chǎng)地的土石方工程量。2地面工業(yè)場(chǎng)地應(yīng)盡能夠少占或不占良田，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，要防止滑坡、崩坍、地表沉陷的影響。5距林區(qū)較近時(shí)，應(yīng)給井口留有足夠的防火間隔，免受森林

3、火災(zāi)的影響。6要充分思索各種人為要素。特別是地方煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個(gè)體煤礦，要充分留意地面場(chǎng)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。.第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目確實(shí)定二、地下要素1井硐穿過(guò)的巖層應(yīng)有良好的地質(zhì)條件，盡能夠防止穿越流沙層、強(qiáng)含水層和地質(zhì)破壞猛烈?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)能保證各程度井底車(chē)場(chǎng)巷道和硐室處于鞏固、完好的巖層中，堅(jiān)持井底車(chē)場(chǎng)良好的維護(hù)條件。3井硐應(yīng)防止老窯采區(qū)及其垮落巖層的影響。4井硐應(yīng)盡能夠布置在薄煤帶或不受采動(dòng)影響的井田邊境之外，以減少工業(yè)場(chǎng)地煤柱損失。5井硐位置應(yīng)保證井硐延深時(shí)， 不受底板強(qiáng)含水層水患要挾。三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)要素1井硐落底

4、位置應(yīng)盡能夠使井下運(yùn)輸、提升等消費(fèi)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單。2井硐落底位置應(yīng)盡能夠使開(kāi)辟工程量小，建井快，出煤早。3井硐落底位置應(yīng)盡能夠降低煤炭運(yùn)輸費(fèi)等運(yùn)營(yíng)費(fèi)用并使礦井消費(fèi)易于管理。.第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目確實(shí)定井硐落底位置在以上原那么下，應(yīng)優(yōu)先思索有利于第一開(kāi)采程度，并兼顧其它程度。在條件答應(yīng)時(shí)，井筒落底最好接近第一程度運(yùn)輸大巷。井硐落底沿井田走向的合理位置，普通在井田儲(chǔ)量沿走向分布的中央，這樣可以構(gòu)成比較平衡的雙翼井田，煤在井下沿走向的平均運(yùn)輸間隔最短、運(yùn)輸任務(wù)量最小、運(yùn)費(fèi)最省。礦井兩翼開(kāi)采，其消費(fèi)、通風(fēng)平衡，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(mén)；3富含水層；4井筒及工業(yè)場(chǎng)地煤柱.第二

5、節(jié) 開(kāi)采程度確實(shí)定井田沿傾斜方向劃分為階段后，就要確定開(kāi)采程度。如前所述，一個(gè)程度可以為一個(gè)階段效力，也可以為兩個(gè)階段效力。 一、采區(qū)下山開(kāi)采在多程度開(kāi)辟的井田中，每一個(gè)程度可以只開(kāi)采上山階段，也可以開(kāi)采上、下山兩個(gè)階段。決議能否采用下山開(kāi)采的要素很多，最主要的是礦井根本建立的工程量和根本建立投資的大小以及消費(fèi)技術(shù)條件和要素等。當(dāng)階段高度一定時(shí)，采用上、下山開(kāi)采比只用上山開(kāi)采程度數(shù)目少，井底車(chē)場(chǎng)、硐室等工程量及有關(guān)設(shè)備相應(yīng)減少，因此根本建立投資也相應(yīng)降低。同時(shí)，由于程度數(shù)目減少，每個(gè)程度的效力年限增長(zhǎng)，這有利于礦井消費(fèi)的平衡。.第二節(jié) 開(kāi)采程度確實(shí)定 從消費(fèi)技術(shù)上講，采區(qū)上山開(kāi)采與采區(qū)下山開(kāi)采

6、在運(yùn)輸、排水、通風(fēng)、掘進(jìn)等方面都有各自的特點(diǎn)。 采區(qū)上山開(kāi)采，煤是向下運(yùn)輸，運(yùn)輸才干大、動(dòng)力耗費(fèi)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(kāi)采略大一些。 采區(qū)上山開(kāi)采的排水系統(tǒng)簡(jiǎn)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(kāi)采的排水就復(fù)雜得多。下山采區(qū)排水可以采用各區(qū)段逐段排水的方法，也可以采用由采區(qū)下部集中一次排水的方法。和上山開(kāi)采比較，無(wú)論哪一種排水方法都要添加排水設(shè)備和排水費(fèi)用。 在通風(fēng)方面，上山開(kāi)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)。而采用下山開(kāi)采時(shí)，進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷相距較近，因此漏風(fēng)的能夠性大，使采區(qū)的通風(fēng)效率

7、降低，且采區(qū)內(nèi)通風(fēng)構(gòu)筑物增多，通風(fēng)管理較困難，這對(duì)高瓦斯礦井那么更為不利。 采區(qū)下山開(kāi)采的掘進(jìn)任務(wù)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時(shí)，采區(qū)下山的掘進(jìn)任務(wù)就更加困難。.第二節(jié) 開(kāi)采程度確實(shí)定普通緩傾斜煤層，只需當(dāng)煤層傾角較小，瓦斯含量較低，涌水量不大時(shí)，適于既采用上山開(kāi)采，又采用下山開(kāi)采，即一個(gè)開(kāi)采程度為上、下山兩個(gè)階段效力。.第二節(jié) 開(kāi)采程度確實(shí)定二、開(kāi)采程度確實(shí)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(kāi)采程度。這主要取決于井田的斜長(zhǎng)和階段尺寸的大小以及能否采用下山開(kāi)采。開(kāi)采程度的尺寸用程度垂高表示。程度垂高

8、指的是該程度開(kāi)采范圍煤層的垂直高度。假設(shè)一個(gè)程度只采一個(gè)階段，那么程度高度就等于階段高度，假設(shè)一個(gè)程度既開(kāi)采上山階段又開(kāi)采下山階段，這時(shí)程度高度就是兩個(gè)階段垂高之和。隨著開(kāi)采程度高度增大而減少的費(fèi)用有：井底車(chē)場(chǎng)及有關(guān)硐室、開(kāi)采程度內(nèi)的石門(mén)及階段平巷等的根本建立費(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。 .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，效力年限長(zhǎng)，工程量大，是影響礦井基建投資、建井速度和消費(fèi)運(yùn)營(yíng)效果的重要開(kāi)辟工程。 一、階段運(yùn)輸大巷的運(yùn)輸方式目前，我國(guó)階段大巷的運(yùn)輸方式主要有軌道運(yùn)輸和

9、膠帶保送機(jī)運(yùn)輸兩種。軌道運(yùn)輸時(shí)，大巷斷面由電機(jī)車(chē)和礦車(chē)尺寸決議。它對(duì)巷道坡度要求較高，不允許有大的起伏，但對(duì)巷道平面彎度限制不大，只需彎道曲率半徑能滿足電機(jī)車(chē)和運(yùn)轉(zhuǎn)要求即可。掛腰線掘進(jìn)膠帶運(yùn)輸時(shí)，巷道斷面普通比軌道運(yùn)輸要小。但為了機(jī)器檢修，必需另開(kāi)一條軌道巷與其并行。有時(shí)可將軌道與保送機(jī)布置在一條巷道內(nèi)稱為機(jī)軌合一，但巷道斷面要添加。.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)輸大巷所效力的煤層數(shù)，它的布置方式有分層運(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(kāi)采程度各煤層中分別開(kāi)掘運(yùn)輸大巷，并用階段石門(mén)或溜井與井底車(chē)場(chǎng)相通的叫分層運(yùn)輸大巷，如圖55所示。分層運(yùn)輸大巷

10、可以沿煤層掘進(jìn)，也可以在煤層底板中開(kāi)掘。在煤層中開(kāi)掘施工容易。掘進(jìn)速度快，成巷費(fèi)用低，并有助于進(jìn)一步探明煤層賦存情況，補(bǔ)充地質(zhì)資料，這對(duì)勘探程度較差，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的礦井有重要意義。.圖55 分層運(yùn)輸大巷布置方式表示圖1主井；2副井；3主要石門(mén)；4分層運(yùn)輸大巷；5分層回風(fēng)巷；6回風(fēng)石門(mén)；7回風(fēng)井；8含水巖層.第三節(jié) 階段大巷布置在開(kāi)采程度內(nèi)只開(kāi)一條運(yùn)輸大巷為各煤層效力，這條運(yùn)輸大巷叫做集中運(yùn)輸大巷，它經(jīng)過(guò)采區(qū)石門(mén)與各煤層相聯(lián)絡(luò)見(jiàn)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，添加了聯(lián)絡(luò)各煤層的采區(qū)石門(mén)，有利于采區(qū)巷道結(jié)合布置，實(shí)現(xiàn)合理集中消費(fèi)。當(dāng)采用巖石集中大巷時(shí)，大巷的彎道可以減少，

11、消費(fèi)期間維護(hù)條件好，可以充分發(fā)揚(yáng)機(jī)車(chē)的運(yùn)輸才干，有利于運(yùn)輸任務(wù)機(jī)械化和自動(dòng)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。建井初期需求在掘進(jìn)階段石門(mén)、運(yùn)輸大巷和采區(qū)石門(mén)以后才干進(jìn)展上部煤層的預(yù)備與回采，因此建井期較長(zhǎng)。另一方面，當(dāng)煤層間距很大時(shí)，采區(qū)石門(mén)的長(zhǎng)度大，采區(qū)石門(mén)的總工程量能夠很大，以致呵斥技術(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。.56 集中運(yùn)輸大巷1主井；2副井；3井底車(chē)場(chǎng)；4主要石門(mén)；5集中運(yùn)輸巷；6采區(qū)石門(mén)；7集中回風(fēng)巷；8回風(fēng)井.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(guò)渡方式，它兼有前兩種方式的部分特點(diǎn)。

12、當(dāng)井田內(nèi)各煤層的層間有大有小用一條集中運(yùn)輸大巷效力于全部煤層在技術(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)將煤層分為假設(shè)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)輸義務(wù)，稱為分組集中大巷。分組大巷以采區(qū)石門(mén)聯(lián)絡(luò)本煤組各煤層 。.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詳細(xì)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)系親密。普通地，對(duì)效力年限較長(zhǎng)的大巷如程度效力年限長(zhǎng)的集中大巷、分組集中大巷等，最好布置在不受采動(dòng)影響的煤層或煤組底板巖石中。當(dāng)大巷效力年限不太長(zhǎng)，煤組下部煤層為薄及中厚煤層，煤質(zhì)鞏固、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

13、時(shí)，也可沿該煤層布置。.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)輸大巷布置的原那么根本一樣。實(shí)踐上，本程度的運(yùn)輸大巷常作為下程度的總回風(fēng)大巷。礦井第一程度的回風(fēng)巷布置應(yīng)根據(jù)情況區(qū)別對(duì)待。對(duì)于開(kāi)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)在煤組下部煤組鞏固，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)，井田上部邊境必需留設(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(kāi)采近程度煤層群，礦井沼氣含量高時(shí)，為防止下行風(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。.第四

14、節(jié) 井底車(chē)場(chǎng)井底車(chē)場(chǎng)是井硐與井下主要巷道銜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)，又為礦井的通風(fēng)、排水、供電效力，是連結(jié)井下運(yùn)輸和井筒提升的樞紐。 一、井底車(chē)場(chǎng)的型式和特點(diǎn)由于井筒方式、提升方式、大巷運(yùn)輸方式的不同，井底車(chē)場(chǎng)型式也各不一樣。根據(jù)礦車(chē)在車(chē)場(chǎng)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，井底車(chē)場(chǎng)均可分為環(huán)行式和折返式兩大類(lèi)。.第四節(jié) 井底車(chē)場(chǎng)1環(huán)方式井底車(chē)場(chǎng)環(huán)形井底車(chē)場(chǎng)的特點(diǎn)是重列車(chē)在車(chē)場(chǎng)內(nèi)總是單向運(yùn)轉(zhuǎn)。因此調(diào)車(chē)任務(wù)簡(jiǎn)單，可以到達(dá)較大的經(jīng)過(guò)才干。但車(chē)場(chǎng)的開(kāi)辟工程量較大。按照井底車(chē)場(chǎng)空、重車(chē)線與運(yùn)輸大巷或主要石門(mén)的相對(duì)位置關(guān)系，環(huán)形車(chē)場(chǎng)又可分為臥式、斜式和立式三種。 .圖58 立井刀式

15、環(huán)行井底車(chē)場(chǎng)1主井；2副井；3翻籠翻車(chē)機(jī)4煤倉(cāng)；5箕斗裝載室；6清理井底撒煤斜巷；7中央變電所；8水泵房；9等候室；10調(diào)度室；11人車(chē)停車(chē)場(chǎng)；12工具室；13水倉(cāng)；14主井重車(chē)線；15主井空車(chē)線16副井重車(chē)線；17副井空車(chē)線；18資料車(chē)線；19繞道回車(chē)線；20調(diào)車(chē)線；N1、N2、N3、N4、N5道岔編號(hào).圖59 立井環(huán)行井底車(chē)場(chǎng)表示圖a臥式車(chē)場(chǎng)；b斜式車(chē)場(chǎng)；c立式車(chē)場(chǎng)1主井；2副井；3主井重車(chē)線；4-主井空車(chē)線5調(diào)車(chē)線；6回車(chē)饒道；7主要運(yùn)輸大巷.第四節(jié) 井底車(chē)場(chǎng)2折返式井底車(chē)場(chǎng)折返式車(chē)場(chǎng)的特點(diǎn)是空、重車(chē)在車(chē)場(chǎng)內(nèi)有折返運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)車(chē)場(chǎng)兩端能否可以進(jìn)出車(chē)，折返式車(chē)場(chǎng)又可分為梭式和盡頭式兩種。 梭

16、式車(chē)場(chǎng)，如圖510示，其主要特點(diǎn)是：主井儲(chǔ)車(chē)線完全布置在主要運(yùn)輸巷道上，列車(chē)往返運(yùn)轉(zhuǎn)需經(jīng)翻籠一側(cè)的軌道。這種車(chē)場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)是：開(kāi)辟工程量小，車(chē)場(chǎng)彎道少。盡頭式車(chē)場(chǎng)與梭式車(chē)場(chǎng)的線路布置根本類(lèi)似。但空、重列車(chē)只從車(chē)場(chǎng)的一端出入，另一端為線路的盡頭。 折返式車(chē)場(chǎng)的巷道開(kāi)辟量小，巷道交岔點(diǎn)和彎道少，行車(chē)平安。但由于巷道斷面大，需求布置在比較鞏固的巖石中，否那么維護(hù)困難。 .圖510 立井折返式井底車(chē)場(chǎng)表示圖a立井梭式車(chē)場(chǎng)；b立井盡頭式車(chē)場(chǎng)1立井重車(chē)線；2立井空車(chē)線；3副井重車(chē)線；4副井空車(chē)線；5資料車(chē)線；6調(diào)車(chē)線；7經(jīng)過(guò)線 .第四節(jié) 井底車(chē)場(chǎng)二、井底車(chē)場(chǎng)型式選擇選擇井底車(chē)場(chǎng)型式時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦井的不同條件思索

17、以下主要原那么：1運(yùn)輸系統(tǒng)和調(diào)車(chē)方式簡(jiǎn)單，有利于采用集中、閉塞、自動(dòng)控制信號(hào)系統(tǒng)；2車(chē)場(chǎng)經(jīng)過(guò)才干較礦井實(shí)踐消費(fèi)才干富有30以上；3減少巷道開(kāi)辟工程量，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(chē)速度，增大并底車(chē)場(chǎng)的經(jīng)過(guò)才干；5整個(gè)車(chē)場(chǎng)巷道和硐室，應(yīng)布置在穩(wěn)定的易于維護(hù)的巖層中。.第五節(jié) 礦井開(kāi)辟延深礦井開(kāi)采將逐漸地向深部開(kāi)展，每隔一段時(shí)間，就需求延深井筒，開(kāi)辟新的程度。消費(fèi)礦井的開(kāi)辟延深，是煤炭消費(fèi)過(guò)程中保證開(kāi)采延續(xù)進(jìn)展的必要措施，它對(duì)發(fā)掘礦井消費(fèi)潛力，提高礦井消費(fèi)才干具有艱苦影響。一、礦井延深的原那么1充分利用老礦原有設(shè)備、設(shè)備，發(fā)掘現(xiàn)有的消費(fèi)潛力。2盡量減少對(duì)現(xiàn)有消費(fèi)程度的影響，并有利于下程度的延深，同時(shí)，力求消費(fèi)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，