采煤概論(第5章 井田開(kāi)拓中幾個(gè)主要問(wèn)題).ppt

1、第二篇 井田開(kāi)拓 第5章 井田開(kāi)拓中幾個(gè)主要問(wèn)題,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,2,本章主要內(nèi)容,第5章 井田開(kāi)拓中折幾個(gè)主要問(wèn)題 第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定 第二節(jié) 開(kāi)采水平的確定 第三節(jié) 階段大巷布置 第四節(jié) 井底車場(chǎng) 第五節(jié) 礦井開(kāi)拓延深,2020/8/11,河南理工大學(xué)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(shè)備、人員、風(fēng)、電的必經(jīng)之路，是整個(gè)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的咽喉。 井硐往往是礦井建設(shè)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)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)合理性，礦井生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)合理

2、性以及資源回收率等都有著重要影響。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,4,第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定,一般地，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)煤炭提升，副井擔(dān)負(fù)輔助提升任務(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；二是井筒本身所通過(guò)的巖層層位。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,5,第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定,選擇井筒位置應(yīng)從地面因素、地下因素和技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素等三方面進(jìn)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(chǎng)地布置合理，盡可能減少地面工業(yè)場(chǎng)地的土石方工程量。 2）地面工業(yè)場(chǎng)地應(yīng)盡可能少占或不占

3、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。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,6,第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定,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(shí)，應(yīng)給井口留有足夠的防火距離，免受森林火災(zāi)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(gè)體煤礦，要充分注意地面場(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。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,7,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(guò)的巖層應(yīng)有良好的地質(zhì)條件，盡可能避免

4、穿越流沙層、強(qiáng)含水層和地質(zhì)破壞劇烈?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)能保證各水平井底車場(chǎng)巷道和硐室處于堅(jiān)硬、完整的巖層中，保持井底車場(chǎng)良好的維護(hù)條件。 3）井硐應(yīng)避免老窯采區(qū)及其垮落巖層的影響。 4）井硐應(yīng)盡可能布置在薄煤帶或不受采動(dòng)影響的井田邊界之外，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)含水層水患威脅。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,8,第一節(jié) 井筒位置及數(shù)目的確定,三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素 1）井硐落底位置應(yīng)盡可能使井下運(yùn)輸、提升等生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單。 2）井硐落底位置應(yīng)盡可能使開(kāi)拓工程量小，建井快，出煤早。 3）井硐落底位置應(yīng)盡可能降低煤炭

5、運(yùn)輸費(fèi)等運(yùn)營(yíng)費(fèi)用并使礦井生產(chǎn)易于管理。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,9,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(yīng)優(yōu)先考慮有利于第一開(kāi)采水平，并兼顧其它水平。在條件許可時(shí)，井筒落底最好靠近第一水平運(yùn)輸大巷。 井硐落底沿井田走向的合理位置，一般在井田儲(chǔ)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(yùn)輸距離最短、運(yùn)輸工作量最小、運(yùn)費(fèi)最省。礦井兩翼開(kāi)采，其生產(chǎn)、通風(fēng)均衡，通風(fēng)費(fèi)用低。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,10,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(chǎng)地煤柱,2020/8/11,河南理工大學(xué)

6、采煤概論,11,第二節(jié) 開(kāi)采水平的確定,井田沿傾斜方向劃分為階段后，就要確定開(kāi)采水平。如前所述，一個(gè)水平可以為一個(gè)階段服務(wù)，也可以為兩個(gè)階段服務(wù)。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,12,第二節(jié) 開(kāi)采水平的確定,一、采區(qū)下山開(kāi)采 在多水平開(kāi)拓的井田中，每一個(gè)水平可以只開(kāi)采上山階段，也可以開(kāi)采上、下山兩個(gè)階段。-礦井基本建設(shè)的工程量和投資 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)采水平數(shù)目少，井底車場(chǎng)、硐室等工程量及有關(guān)設(shè)備相應(yīng)減少，因而基本建設(shè)投資也相應(yīng)降低。同時(shí)，由于水平數(shù)目減少，每個(gè)水平的服務(wù)年限增長(zhǎng)，這有利于礦井生產(chǎn)的均衡。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,13,

7、第二節(jié) 開(kāi)采水平的確定,從生產(chǎn)技術(shù)上講，采區(qū)上山開(kāi)采與采區(qū)下山開(kāi)采在運(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)輸能力大、動(dòng)力消耗少、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。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,14,第二節(jié) 開(kāi)采水平的確定,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。 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)。 采區(qū)下山開(kāi)采的掘進(jìn)工作除掘進(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

8、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)工作就更加困難。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,15,第二節(jié) 開(kāi)采水平的確定,一般緩傾斜煤層，只有當(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)采水平為上、下山兩個(gè)階段服務(wù)。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,16,第二節(jié) 開(kāi)采水平的確定,二、開(kāi)采水平的確定 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)采水平。這主要取決于井田的斜長(zhǎng)和階段尺寸的大小以及是否采用下山開(kāi)采。 開(kāi)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(guān)系。,2020/8/11,河南理

9、工大學(xué)采煤概論,17,第二節(jié) 開(kāi)采水平的確定,二、開(kāi)采水平的確定 隨著開(kāi)采水平高度增大而減少的費(fèi)用有：井底車場(chǎng)及有關(guān)硐室、開(kāi)采水平內(nèi)的石門及階段平巷等的基本建設(shè)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。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,18,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，服務(wù)年限長(zhǎng)，工程量大，是影響礦井基建投資、建井速度和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效果的重要開(kāi)拓工程。 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)輸和膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸兩種。,2020/8/11,河南理工

10、大學(xué)采煤概論,19,第三節(jié) 階段大巷布置,軌道運(yùn)輸時(shí)，大巷斷面由電機(jī)車和礦車尺寸決定。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，只要彎道曲率半徑能滿足電機(jī)車和運(yùn)行要求即可。（掛腰線掘進(jìn)） 膠帶運(yùn)輸時(shí)，巷道斷面一般比軌道運(yùn)輸要小。但為了機(jī)器檢修，必須另開(kāi)一條軌道巷與其并行。有時(shí)可將軌道與輸送機(jī)布置在一條巷道內(nèi)（稱為機(jī)軌合一），但巷道斷面要增加。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,20,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)輸大巷所服務(wù)的煤層數(shù)，它的布置形式有分層運(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)采水平各煤層中分別開(kāi)

11、掘運(yùn)輸大巷，并用階段石門或溜井與井底車場(chǎng)相通的叫分層運(yùn)輸大巷，如圖55所示。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,21,第三節(jié) 階段大巷布置,二、運(yùn)輸大巷的布置方式 分層運(yùn)輸大巷可以沿煤層掘進(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)一步探明煤層賦存狀況，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。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,22,圖55 分層運(yùn)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(yùn)輸大巷；5分層回風(fēng)巷； 6回風(fēng)石門；7回風(fēng)井；8含水巖層,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,23,第三節(jié)

12、階段大巷布置,在開(kāi)采水平內(nèi)只開(kāi)一條運(yùn)輸大巷為各煤層服務(wù)，這條運(yùn)輸大巷叫做集中運(yùn)輸大巷，它通過(guò)采區(qū)石門與各煤層相聯(lián)系（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，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(shí)現(xiàn)合理集中生產(chǎn)。當(dāng)采用巖石集中大巷時(shí)，大巷的彎道可以減少，生產(chǎn)期間維護(hù)條件好，可以充分發(fā)揮機(jī)車的運(yùn)輸能力，有利于運(yùn)輸工作機(jī)械化和自動(dòng)化。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,24,第三節(jié) 階段大巷布置,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。建井初期需要在掘進(jìn)階段石門、運(yùn)輸大巷和采區(qū)石門以后才能進(jìn)行上部煤層的準(zhǔn)備與回采，因而建井期較

13、長(zhǎng)。另一方面，當(dāng)煤層間距很大時(shí)，采區(qū)石門的長(zhǎng)度大，采區(qū)石門的總工程量可能很大，以致造成技術(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。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,25,56 集中運(yùn)輸大巷 1主井；2副井；3井底車場(chǎng)；4主要石門；5集中運(yùn)輸巷； 6采區(qū)石門；7集中回風(fēng)巷；8回風(fēng)井,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,26,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)渡形式，它兼有前兩種方式的部分特點(diǎn)。 當(dāng)井田內(nèi)各煤層的層間有大有小用一條集中運(yùn)輸大巷服務(wù)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)將煤層分為若干煤組，每

14、一煤組布置一條運(yùn)輸大巷擔(dān)負(fù)本煤組的運(yùn)輸任務(wù)，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 。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,27,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具體位置直接關(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)系密切。一般地，對(duì)服務(wù)年限較長(zhǎng)的大巷（如水平服務(wù)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)大巷服務(wù)年限不太長(zhǎng)，煤組下部煤層為薄及中厚煤層，煤質(zhì)堅(jiān)硬、圍巖穩(wěn)定且自燃傾向不嚴(yán)重和煤與瓦斯突出危險(xiǎn)較小時(shí)，也可沿該煤層布置。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,28,第三節(jié)

15、 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)輸大巷布置的原則基本相同。實(shí)際上，本水平的運(yùn)輸大巷常作為下水平的總回風(fēng)大巷。 礦井第一水平的回風(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)在煤組下部煤組堅(jiān)硬，圍巖穩(wěn)定的薄及中厚煤層中。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,29,第三節(jié) 階段大巷布置,四、階段回風(fēng)巷布置 當(dāng)井田上部沖積層較厚，且含水豐富時(shí)，井田上部邊界必須留設(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)采近水平煤層群，礦井沼氣含量高時(shí)，為避免下行風(fēng)，回風(fēng)巷可以布置在

16、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。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,30,第四節(jié) 井底車場(chǎng),井底車場(chǎng)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(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、供電服務(wù)，是連結(jié)井下運(yùn)輸和井筒提升的樞紐。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,31,第四節(jié) 井底車場(chǎng),井底車場(chǎng)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(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、供電服務(wù)，是連結(jié)井下運(yùn)輸和井筒提升的樞紐。如圖58所示。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,32,第四節(jié)

17、井底車場(chǎng),一、井底車場(chǎng)的型式和特點(diǎn) 由于井筒形式、提升方式、大巷運(yùn)輸方式的不同，井底車場(chǎng)型式也各不相同。根據(jù)礦車在車場(chǎng)內(nèi)運(yùn)行的特點(diǎn)，井底車場(chǎng)均可分為環(huán)行式和折返式兩大類。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,33,1主井；2副井；3翻籠（翻車機(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人車停車場(chǎng)；12工具室；13水倉(cāng)；14主井重車線；15主井空車線16副井重車線；17副井空車線；18材料車線；19繞道回車線；20調(diào)車線；N1、N2、N3、N4、N5道岔編號(hào),2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,34,第四節(jié) 井底車場(chǎng),1環(huán)形式井底車

18、場(chǎng) 環(huán)形井底車場(chǎng)的特點(diǎn)是重列車在車場(chǎng)內(nèi)總是單向運(yùn)行。因而調(diào)車工作簡(jiǎn)單，可以達(dá)到較大的通過(guò)能力。但車場(chǎng)的開(kāi)拓工程量較大。 按照井底車場(chǎng)空、重車線與運(yùn)輸大巷或主要石門的相對(duì)位置關(guān)系，環(huán)形車場(chǎng)又可分為臥式、斜式和立式三種。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,35,圖59 立井環(huán)行井底車場(chǎng)示意圖 a臥式車場(chǎng)；b斜式車場(chǎng)；c立式車場(chǎng) 1主井；2副井；3主井重車線；4-主井空車線5調(diào)車線；6回車饒道；7主要運(yùn)輸大巷,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,36,第四節(jié) 井底車場(chǎng),2折返式井底車場(chǎng) 折返式車場(chǎng)的特點(diǎn)是空、重車在車場(chǎng)內(nèi)有折返運(yùn)行。根據(jù)車場(chǎng)兩端是否可以進(jìn)出車，折返式車場(chǎng)又可分為梭式和盡

19、頭式兩種。 梭式車場(chǎng)，如圖510示，其主要特點(diǎn)是：主井儲(chǔ)車線完全布置在主要運(yùn)輸巷道上，列車往返運(yùn)行需經(jīng)翻籠一側(cè)的軌道。這種車場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)是：開(kāi)拓工程量小，車場(chǎng)彎道少。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,37,第四節(jié) 井底車場(chǎng),2折返式井底車場(chǎng) 盡頭式車場(chǎng)與梭式車場(chǎng)的線路布置基本相似。但空、重列車只從車場(chǎng)的一端出入，另一端為線路的盡頭。 折返式車場(chǎng)的巷道開(kāi)拓量小，巷道交岔點(diǎn)和彎道少，行車安全。但由于巷道斷面大，需要布置在比較堅(jiān)硬的巖石中，否則維護(hù)困難。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,38,圖510 立井折返式井底車場(chǎng)示意圖 a立井梭式車場(chǎng)；b立井盡頭式車場(chǎng) 1立井重車線；2立井空

20、車線；3副井重車線；4副井空車線； 5材料車線；6調(diào)車線；7通過(guò)線,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,39,第四節(jié) 井底車場(chǎng),二、井底車場(chǎng)型式選擇 選擇井底車場(chǎng)型式時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦井的不同條件考慮以下主要原則： 1）車場(chǎng)通過(guò)能力較礦井實(shí)際生產(chǎn)能力富裕30以上； 2）減少巷道開(kāi)拓工程量， 3）運(yùn)輸系統(tǒng)和調(diào)車方式簡(jiǎn)單，有利于采用集中、閉塞、自動(dòng)控制信號(hào)系統(tǒng)；,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,40,第四節(jié) 井底車場(chǎng),二、井底車場(chǎng)型式選擇 選擇井底車場(chǎng)型式時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦井的不同條件考慮以下主要原則： 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速度，增大并底車場(chǎng)的通過(guò)能力； 5）整個(gè)車場(chǎng)巷道和硐室，應(yīng)布置在穩(wěn)定的易于維護(hù)的巖層中。,2020/8/11,河南理工大學(xué)采煤概論,41,第五節(jié) 礦井開(kāi)拓延深,礦井開(kāi)采將逐步地向深部發(fā)展，每隔一段時(shí)間，就需要延深井筒，開(kāi)拓新的水平。生產(chǎn)