第二章 井田開拓

第二章井田開拓1第1頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月一、煤田劃分為井田（一）煤田與井田（1）煤田:同一地質(zhì)時期形成，大致連續(xù)發(fā)育的含煤巖系分布區(qū)（富量煤田、限量煤田）。（2）礦區(qū)：統(tǒng)一規(guī)劃和開發(fā)的煤田或其一部分。（3）井田：劃規(guī)一個礦井開采的部分煤田。第一節(jié)井田開拓的基本問題第2頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）煤田劃分為井田

1劃分井田遵循的原則1）井田境界、儲量及開采條件與礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限相適應(yīng)。2）保證井田有合理的尺寸。井田的形狀：沿走向為長條形。大型礦井7～15km井田走向長度中型礦井4～7km小型礦井1.5～5km

第3頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3)利用自然條件劃分井田。（減少煤柱損失及開采難度）A按傾角不同劃分；B按煤種不同劃分；C按煤層的間距劃分；D按大斷層、河流、鐵路、城鎮(zhèn)及其它自然地質(zhì)條件來劃分井田.E地面工業(yè)廣場布置。第4頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月4)考慮相鄰礦井之間的關(guān)系一般應(yīng)在鄰接井田處留置一備用區(qū)，作為本井田或相鄰井田發(fā)展生產(chǎn)規(guī)模之用第5頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2劃分井田境界的方法

井田境界劃分的方法有：垂直劃分、水平劃分、按煤組劃分及自然條件劃分。

1）垂直劃分：相鄰礦井以垂直面為界，沿境界線各留邊界煤柱。沿走向：垂直面劃分沿傾斜方向：近水平煤層用垂直面劃分第6頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2劃分井田境界的方法

2）水平劃分：相鄰礦井以煤層底板等高線為界，沿境界線各留邊界煤柱。中傾斜及急傾斜煤層井田上下邊界用水平面劃分

第7頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2劃分井田境界的方法

3）按煤組劃分及自然條件劃分：按煤層（組）間距的大小劃分礦界。

第8頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月二、礦井儲量、生產(chǎn)能力及服務(wù)年限（一）礦井儲量工業(yè)儲量：一般是(A+B+C)，不包括D但在缺煤地區(qū)、小煤礦計算時(A+B+C＋0.5D）第9頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

Zk=(Zc-P)C

式中:P──永久煤柱損失

C──采區(qū)回采率?！?/p>

采區(qū)回采率薄煤層≥85%

中厚煤層≥80%

厚煤層≥75%

地方煤礦≥70%★工作面回采率薄煤層≥97%中厚煤層≥95%厚煤層≥93%★工業(yè)儲量Zc和可采儲量Zk之間的關(guān)系第10頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）礦井生產(chǎn)能力1礦井生產(chǎn)能力：指礦井設(shè)計的年生產(chǎn)能力，單位：萬t/a。2井型：按礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力大小劃分的礦井類型。井型分為大、中、小三類：大型：120，150，180，240，300，400及以上，300萬t/a以上的礦井為特大礦井。中型：45，60，90

小型：9，15，21，30第11頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3礦井年產(chǎn)煤量一般不等于礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力。4礦井生產(chǎn)能力反映了礦井生產(chǎn)技術(shù)面貌。5大型礦井適用條件

1）儲量豐富，地質(zhì)構(gòu)造簡單，開采技術(shù)條件好的礦區(qū)；

2）煤層埋藏深、表土層很厚、沖擊層含水豐富、井筒需用特殊方法施工時；

3）地形地貌復雜礦區(qū)，工業(yè)廣場的選擇和布置不易。6

中小型礦井適用條件儲量不豐富，或儲量較豐富但多為薄煤層，開采條件較差，地質(zhì)構(gòu)造復雜的礦區(qū)。第12頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月開采能力：按礦井開采條件所能保證的原煤生產(chǎn)能力。決定開采能力：（1）生產(chǎn)能力（工作面生產(chǎn)能力、采區(qū)生產(chǎn)能力、同時生產(chǎn)的采區(qū)數(shù)量）（2）各環(huán)節(jié)通過能力（運、提、通）第13頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）儲量條件（4）安全生產(chǎn)條件（5）經(jīng)濟條件表2-2我國各類礦井和水平服務(wù)年限第14頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）礦井服務(wù)年限

礦井的服務(wù)年限應(yīng)與礦井的生產(chǎn)能力相適應(yīng)。

T=Zk/A·KT--礦井服務(wù)年限；Zk--礦井可采儲量；A--礦井生產(chǎn)能力；K--儲量備用系數(shù)。在限量煤田中，因Zk一定，只能選擇一個合理的A與T配合與之相適應(yīng)；在富量煤田中，先確定A，再確定與之配合的T，然后求出必須的Zk，從而定出必須的井田尺寸。第15頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月三、礦井開采的概念

（一）井田再劃分1井田劃分為階段和水平2階段內(nèi)再劃分由于井田尺寸很大，一般沿走向也有數(shù)千米，傾斜也有一兩千米，這樣大的面積不可能一下子全部采出來。因此，必須對井田進行再劃分，以便有步驟、按順序進行開采，保證在技術(shù)、經(jīng)濟上的合理性。第16頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

1井田劃分為階段和水平

階段：沿一定標高劃分的一部分井田。階段的劃分

開采水平：階段運輸大巷及井底車場所在的水平位置及服務(wù)的開采范圍，簡稱水平。一般以標高表示。第17頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

2階段內(nèi)再劃分（2）采區(qū)：在階段或開采水平內(nèi)沿走向劃分為具有獨立生產(chǎn)系統(tǒng)的開采塊段。近水平煤層的采區(qū)叫做盤區(qū)；傾斜長壁分帶開采的采區(qū)又稱帶區(qū)采區(qū)傾斜長度與階段傾斜長度相等，一般600～1200m，走向長度600~3000m。第18頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月當煤層傾角大于5～8°時階段、采區(qū)、區(qū)段區(qū)段：在采區(qū)內(nèi)沿煤層傾斜方向劃分的開采塊段。第19頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2當煤層傾角小于5～8°時1）井田劃分為階段；2）階段劃分為盤區(qū)；3）盤區(qū)劃分為區(qū)段第20頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月階段、帶區(qū)、分帶井田劃分為階段；2）階段劃分為帶區(qū)。適用條件：煤層傾角小于18°，尤其小于12°。第21頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月井田劃分適用條件●井田劃分為階段、采（盤）區(qū)、區(qū)段：階段、采區(qū)、區(qū)段：煤層傾角大于5～8°

階段、盤區(qū)、區(qū)段：煤層傾角小于5～8°●井田劃分為階段、帶區(qū)、分帶（條帶）：

煤層傾角小于18°，尤其小于12°第22頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月走向長壁開采

沿傾斜線布置采煤工作面，沿走向移動，逐步將區(qū)段內(nèi)的煤采出，叫走向長壁工作面，采煤方式叫走向長壁開采。第23頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月傾斜長壁開采

沿走向線布置采煤工作面，沿傾斜移動，逐步將區(qū)段內(nèi)的煤采出，叫傾斜長壁工作面，采煤方式叫傾斜長壁開采。第24頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月傾斜長壁開采巷道布置簡單、但傾斜巷道掘進困難、輔助運輸困難。第25頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）井巷名稱礦山井巷：為地下采礦而開鑿的各類通道和硐室的總稱。按方向分為：垂直、水平、傾斜巷道1立井2斜井3平硐4暗立井5溜井6石門7煤門8煤倉9上山10下山11風井12巖層平巷13煤層平巷第26頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月1垂直巷道（立井、小井、暗井、溜井）

立井：有直接地面出口主立井、副立井：安裝有提升設(shè)備

暗井：無直接地面出口的垂直巷道。主暗井、副暗井，風井、排水井第27頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2水平巷道（平硐、石門、平巷等）水平巷道:巷道長軸線與水平面近似平行的巷道第28頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2水平巷道（平硐、石門、平巷等）石門:無直接地面出口,垂直或斜交煤層走向,在巖層中開掘的水平巷道。主石門：連接井底車場和大巷、為開采水平服務(wù)的石門。采區(qū)石門：為采區(qū)服務(wù)的石門。第29頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2水平巷道（平硐、石門、平巷等）煤門:無直接地面出口,垂直或斜交煤層走向,在煤層中開掘的水平巷道。第30頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2水平巷道（平硐、石門、平巷等）平硐:有直接地面出口的水平坑道。（主、副、通風、排矸平硐）。大巷：為整個開采水平或階段服務(wù)的平巷。（運輸、回風）運輸（回風）平巷：為采煤工作面服務(wù)的煤層平巷。（煤層平巷、巖石平巷）第31頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3傾斜巷道（斜井、上山、下山、溜眼等）傾斜巷道：巷道長軸線與水平面有明顯坡度的巷道。斜井:有直接地面出口，安裝有提升設(shè)備的傾斜坑道。主斜井、副斜井第32頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3傾斜巷道（斜井、上山、下山、溜眼等）上山:位于開采水平以上，為本水平或采區(qū)服務(wù)的傾斜坑道。下山：位于開采水平以下，為本水平或采區(qū)服務(wù)的傾斜坑道。第33頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）礦井巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)掌握巷道的名稱、運煤、運料、通風系統(tǒng)第34頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月掘進順序：主井1、副井2、井底車場3、主要運輸石門4、運輸大巷5、采區(qū)運輸石門9、采區(qū)下部車場11、行人進風斜巷10、采區(qū)煤倉12。第35頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月風井6、回風石門7、回風大巷8、采區(qū)回風石門17、采區(qū)上部車場18、絞車房16。運輸上山14、軌道上山15；采區(qū)中部車場19、區(qū)段運輸平巷20、下區(qū)段回風平巷21、聯(lián)絡(luò)巷22、區(qū)段回風平巷23、開切眼24。第36頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月行走路線（副井2、井底車場3、主要運輸石門4、運輸大巷5、采區(qū)石門9、采區(qū)下部車場11、軌道上山14（乘車）、采區(qū)中部車場19、下區(qū)段回風平巷21、聯(lián)絡(luò)巷22、區(qū)段運輸平巷20(或18、23)、工作面25第37頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3運煤系統(tǒng)（25、20、14、12、5、4、3、1、地面）第38頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月4通風系統(tǒng)（新鮮風、2、3、4、5、9、11、15、19、21、22、20、25工作面(污風)23

、17、8、7、6、地面）第39頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月5運料、排矸系統(tǒng)運料：2、3、4、5、9、11、15、18、23、工作面排矸：與運料方向相反。第40頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月6排水系統(tǒng)一般與進風風流方向相反。25、20、15、11、9、5、4、3、2、地面第41頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)：對照圖2－9（1）畫出圖2－9；（2）標注圖中各巷道名稱；（3）運煤系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、運料系統(tǒng)。第42頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）礦井開拓、采區(qū)準備和工作面準備開拓巷道：為井田開拓而掘進的基本巷道。地面到采區(qū)：井筒、井底車場、大巷、總回風巷、主石門等。形成全礦生產(chǎn)系統(tǒng)主框架，為全礦井或開采水平服務(wù)。第43頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月準備巷道：為準備采區(qū)而掘進的主要巷道。從開拓巷道到區(qū)段，上山、下山、采區(qū)石門、采區(qū)車場。形成采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)，為采區(qū)服務(wù)。第44頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月回采巷道：形成采煤工作面、為采煤工作面服務(wù)的巷道，區(qū)段運輸（回風）平巷、開切眼等。第45頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)井田開拓方式井田開拓：為開采煤炭，由地表進入煤層、為開采水平服務(wù)所進行的井巷布置和掘進工程。開拓方式：開拓巷道的布置方式。井筒形式分：立、斜、平、綜合。第46頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月1立井、斜井及平硐開拓2三種開拓方式的優(yōu)缺點及適用條件3巷道的名稱、三大系統(tǒng)4有關(guān)的名詞第47頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月一立井開拓（巷道掘進順序，運輸、運料、通風系統(tǒng)）立井開拓:主井、副井均為立井的開拓方式。第48頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月掘進1、2、3，4、5，6、采區(qū)下部車場。9、8、7。10、11、采區(qū)上部車場及中部車場、17、18、20

第49頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月運煤系統(tǒng)：運料系統(tǒng)：通風系統(tǒng)：水平接替第50頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月立井單水平開拓掘進順序運煤系統(tǒng)：運料系統(tǒng)：通風系統(tǒng)：巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，建井速度快、投產(chǎn)快，但上階段分帶風巷下行風，瓦斯易積聚。漏風率不超過15％。主井進風，箕斗提升時風速不超過6m/s。降塵第51頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月斜井開拓

掘進順序

運煤系統(tǒng)：

運料系統(tǒng)：

通風系統(tǒng)：斜井開拓:主井、副井均為斜井的開拓方式。第52頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月斜井開拓

斜井傾角

串車提升：不大于25度；

箕斗提升：25～35度；

膠帶輸送機提升：不大于17度。

無極繩運輸：不大于10度。第53頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月斜井通風

主斜井用膠帶輸送機運煤，可作進風井，風速不大于4m/s，不允許作回風井。第54頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月斜井層位

斜井布置在煤層下穩(wěn)定的巖層中，法線距離15～20m。

沿煤層布置：施工容易、掘進速度快，初期投資少、掘進出煤、補充地質(zhì)資料；井筒維護困難、煤柱大。煤層埋藏淺、圍巖穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造簡單時采用。

煤層傾角大：底板穿層，單、多水平，單、多煤層。

煤層傾角小：頂板穿層，單水平，單煤層。第55頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月平硐開拓

平硐開拓：利用直通地面的的水平巷道進入地下煤層的開拓方式。

一般以1條主平硐運煤、出矸、進風、排水、行人等。走向平硐、垂直平硐、斜交平硐。第56頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月三平硐開拓走向平硐：平硐沿煤層走向。平硐布置：巖石巷道、煤層巷道。走向平硐優(yōu)點：掘進工程量少、工期快、投資少。生產(chǎn)系統(tǒng)簡單。斜交平硐：平硐與煤層走向斜交。平硐巖石工程量大。

第57頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月三平硐開拓階梯平硐：上山斜長過長。通風、運輸困難。平硐的坡度3～5‰。第58頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月四、井筒形式分析及應(yīng)用

1、平硐開拓優(yōu)點：開拓、運輸、排水等系統(tǒng)簡單，省去了提升、排水環(huán)節(jié)及設(shè)備，平硐施工技術(shù)簡單，施工速度快、建井期短，井筒延伸方便。缺點：平硐開拓受到地形條件的限制。適用條件：煤層埋藏在當?shù)鼗鶞拭嬉陨?，且儲量大致滿足同類井型的水平服務(wù)年限要求。

第59頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月四、井筒形式分析及應(yīng)用2、斜井開拓（與立井相比）優(yōu)點：施工簡單，掘進速度快，費用低；工業(yè)廣場、井筒裝備、井底車場及硐室簡單；斜井用膠帶提煤時，提升能力大，可以同時多水平提煤。缺點：在開采深度相同的條件下，井筒長，管線長，維修難，通風阻力大，輔助提升能力小；井筒保護煤柱大，過表土層、流砂層時困難。適用條件：埋藏淺，水文地質(zhì)情況簡單的煤層。第60頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、立井開拓優(yōu)點：井筒短，管線短，人員、材料升降速度快，提升能力大，通風阻力小，維護費用低，適應(yīng)能力強。缺點：井筒施工復雜、掘進速度慢，費用高；工業(yè)廣場、井筒裝備、井底車場及硐室復雜；多水平提煤較困難。適用條件：適應(yīng)性強，當井田的地形和地質(zhì)條件不利于采用平硐或斜井時，均可考慮立井開拓。埋藏深、水文條件復雜時用。

第61頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月五、綜合開拓：只用立、斜、平一種方式不合理時，可用綜合方式。采用立井、斜井、平硐等任何兩種或兩種以上的開拓方式，稱為綜合開拓。主斜副立：主斜井膠帶機運煤能力大、副立井輔助提升速度快、通風阻力小。第62頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月五、綜合開拓：主平硐副立井：平硐運煤能力大、掘進簡單、副立井輔助提升速度快、通風阻力小。第63頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)井田開拓中幾個問題分析一、開采水平高度的確定開采水平：運輸大巷及井底車場所在的水平位置及所服務(wù)的開采范圍。水平高度與開采范圍及上、下山開采有關(guān)。（一）上、下山開采上、下山概念第64頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月上、下山開采的比較掘進：裝、運、排水、掘進速度運輸（煤炭）：運輸能力、折返排水：環(huán)節(jié)、設(shè)備等通風：壓差、流向、線路長短、管理難易?；ǎ豪迷_采水平的井巷和設(shè)施，延長開采水平服務(wù)年限。條件：煤層傾角小于16度、瓦斯及涌水小時，可以上下山開采。第65頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）開采水平高度的確定開采水平高度：開采水平上下邊界之間的垂直距離。主要因素：煤炭儲量、技術(shù)條件、經(jīng)濟因素、煤層賦存狀態(tài)及地質(zhì)構(gòu)造等。第66頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月1煤炭儲量保證開采水平合理的服務(wù)年限。開采水平均衡生產(chǎn)期及水平服務(wù)年限大于新水平延伸時間。第67頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月1煤炭儲量開采水平服務(wù)年限按下式計算：T=Z/A·KT—開采水平的服務(wù)年限，a；Z—開采水平可采儲量，萬t；A--礦井生產(chǎn)能力，萬t/a；K--儲量備用系數(shù)，1.3～1.5。規(guī)定T，求出Z，根據(jù)煤層厚度、走向階段長度，求出煤層傾斜長度及水平高度。第68頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.技術(shù)因素合理的階段斜長考慮的因素：1）煤的運輸，緩傾斜、中傾斜煤層，上山運輸無限制，急傾斜煤層70～100m。2）輔助運輸，單鉤串車提升受限制。絞車大??；3）行人，垂高超過50m，要運送，過高影響上山維護及人員運送。4）合理的區(qū)段數(shù)，中傾斜以下3～5個，急傾斜2～3個。5）采區(qū)接替，采區(qū)的服務(wù)年限大于開拓準備年限。第69頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3.經(jīng)濟因素噸煤費用：基建費用和生產(chǎn)經(jīng)營費用。水平高度增加，階段斜長增加，可采儲量增加，噸煤基建費用減少（井底車場及硐室、運輸大巷、石門等掘進、安裝費用不變），生產(chǎn)經(jīng)營費用（運、通、排、維增加），存在最經(jīng)濟合理的水平高度。第70頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月4.地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存狀態(tài)煤層傾角、厚度，較大的褶曲、斷層。確定水平高度要綜合考慮上述因素，提出幾個方案，技術(shù)、經(jīng)濟比較，確定合理的水平高度。第71頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月二開采水平大巷布置

開采水平大巷布置：階段運輸大巷、回風大巷，主要是階段運輸大巷的布置。分煤層布置、分煤組布置、全煤組集中布置。（一）分煤層布置每層煤均布置大巷，井底車場與各煤層用主石門聯(lián)系，煤層間距大于70m。第72頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月二開采水平大巷布置（二）集中布置煤層間距小于50m。1條大巷、采區(qū)石門聯(lián)系第73頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月二開采水平大巷布置（三）分煤組布置煤組間距大于70m，而煤組內(nèi)煤層間距小于50m的條件下。

階段回風大巷布置原則與運輸大巷相似，只開采上山階段時上水平運輸大巷作下水平回風大巷。第74頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月三井筒位置合理的井筒位置應(yīng)使井下開采有利，井筒掘進和使用安全可靠，地面工業(yè)廣場布置合理。

（一）

有利于井下開采工程量省、運輸量少、通風安全、煤炭損失少、開采布置、井筒維護。第75頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月1.沿走向：井田儲量中心線附近或井田中央。井下運量最?。划a(chǎn)量、風量分配均衡，通風線路短，阻力小，通風費用??；雙翼井田，允許兩翼同時開采，產(chǎn)量均衡，開采布置好。第76頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月三井筒位置2）

沿傾向

斜