第二章 井田開拓.ppt

1、第二章,井田開拓,主要內容,第一節(jié) 基本概念 第二節(jié) 煤田的劃分 第三節(jié) 井田內再劃分 第四節(jié) 井田開拓方式 第五節(jié) 開采水平的設置 第六節(jié) 礦井延深及技術改造,第一節(jié) 基本概念,井田開拓：為了采取煤炭，需從地面向井下開掘一系列的井巷。 井筒：從地面向地下開掘的用于行人、通風、運輸、提升的通道。有立、平、斜。 巷道：與地面不直接相通的，用于行人、通風、運輸等的通道。 硐室：空間三個軸線長度相差不大，且與地面不直接相通的地下巷道。包括：井底水倉、變電所、絞車房、調度室、候車室。,第一節(jié) 基本概念,水平巷道：巷道的長軸線與水平面近似平行。包括：平硐、平巷、大巷、石門、煤門。,直立巷道：巷道的長軸線

2、與水平面垂直。 包括：立井、暗立井、溜井。,巷道,傾斜巷道：巷道的長軸線與水平面有一定的夾角的巷道。包括：斜井、采區(qū)上下山。,立井：有直接通達地面出口的垂直巷道 ，豎井。 暗立井：沒有直接通達地面出口的垂直巷道 。 溜井：擔負自上而下溜放煤炭任務的暗井。 平硐：有直接通達地面出口的水平巷道。 平巷：沿煤層走向開掘的水平巷道。 石門：布置在巖層中和巖層走向垂直或斜交的水平巷道。 煤門：布置在煤層中和煤層走向垂直或斜交的水平巷道。,重要概念,斜井：有直接通達地面出口的傾斜巷道。 暗斜井：沒有直接通達地面出口的傾斜巷道 。 上山：沒有直接通達地面的出口，位于開采水平之 上，從主要運輸大巷沿煤層或巖層

3、由下向上開 掘的傾斜巷道。 下山：沒有直接通達地面的出口，位于開采水平之 下，從主要運輸大巷沿煤層或巖層由上向下開 掘的傾斜巷道。 溜煤眼：專作溜煤用的小巷道。,重要概念,1立井，2斜井，3平硐，4暗立井，5溜井，6石門,9上山，10下山，11風井，12巖石平巷，13煤層平巷,巷道分類,巷道分類,開拓巷道：為全礦井或一個開采水平服務的巷道。 準備巷道：為一個采區(qū)或數個回采工作面服務的巷道。 回采巷道：為采煤工作面服務的巷道。 開拓煤量：已掘出的開拓巷道所圈定的煤炭資源量。大于35a。 準備煤量：已掘出的準備巷道所圈定的煤炭資源量。大于1a。 回采煤量：已掘出的回采巷道所圈定的煤炭資源量。大于4

4、6月。,礦井生產系統(tǒng),1）運煤系統(tǒng) 2）通風系統(tǒng) 3）運料排矸系統(tǒng) 4）排水系統(tǒng) 5）動力供應 6）六大系統(tǒng)：監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、供水施救、壓風自救、通訊聯(lián)絡、緊急避險等安全避險六大系統(tǒng)。,井下生產系統(tǒng)示意圖,1主井；2副井；3井底車場；4運輸石門；5運輸大巷；6回風立井；7回風石門；8回風大巷；9采區(qū)運輸石門；10采區(qū)下部車場底板繞道；11采區(qū)下部車場；12采區(qū)煤倉；13行人進風巷；14運輸上山；15軌道上山；16絞車房；17采區(qū)回風石門；18采區(qū)上部車場；19采區(qū)中部車場；20區(qū)段運輸平巷；21下區(qū)段回風平巷；22聯(lián)絡巷；23區(qū)段回風平巷；24開切眼；25采煤工作面。,第二節(jié) 煤田的劃分,

5、煤田 在地質歷史發(fā)展過程中，同一地質時期形成的并大致連續(xù)的含煤巖系分布區(qū)。 礦區(qū) 統(tǒng)一規(guī)劃和開發(fā)的煤田或其一部分稱為礦區(qū)。 井田 劃分給一個礦井開采的那部分煤田。,山西自北向南主要分布六大煤田： 大同、寧武、河東、西山、霍西、沁水。,第二節(jié) 煤田的劃分,煤田與礦區(qū)的關系 （1）一個礦區(qū)開發(fā)一個煤田：西山煤電開發(fā)西山煤田； （2）幾個礦區(qū)開發(fā)一個煤田：陽煤集團、潞安煤業(yè)、晉煤集團開發(fā)沁水煤田； （3）一個礦區(qū)開發(fā)幾個煤田：淮南礦區(qū)開發(fā)舜耕山、八公山和潘謝煤田。,第二節(jié) 煤田的劃分,井田劃分原則： 1、充分利用自然條件； 2、要保證礦井有合理的開采技術條件、足夠的儲量、合理的井田范圍； 3、為礦井

6、今后發(fā)展留有余地； 4、處理好相鄰礦井之間的關系，深部與淺部。,煤田劃分為井田,井型 井田走向長度（km） 小型礦井 1.5 中型礦井 4.0 大型礦井 7.0 特大型礦井 10.0-15.0,井田邊界劃分方法：以自然條件劃分、人為劃分； 人為劃分：垂直劃分；水平劃分；按煤組劃分。,井田邊界劃分方法,礦井生產能力和服務年限,礦井儲量：井田邊界范圍內，通過地質手段查明的符合國家煤炭儲量計算標準的全部儲量。 礦井生產能力：又稱為礦井年產量，是指礦井在一年內生產煤炭的數量。 井型：按礦井設計年生產能力大小劃分的礦井類型。分大（300萬t/a以上稱特大型礦井）、中、小3種。 礦井服務年限：礦井均衡生產

7、的時間。一定的礦井必須有一定的服務年限。,礦井生產能力和服務年限,T=ZK/AK Zk礦井可采儲量，Mt； T礦井設計服務年限，a； A礦井設計生產能力， Mt /a； K儲量備用系數，1.3-1.5。 儲量備用系數是為保證礦井有可靠服務年限而在計算時對儲量采用的富裕系數。,新建礦井設計服務年限,階段的走向長度等于井田的走向長度 階段下部布置階段運輸大巷 階段上部布置階段回風大巷,第三節(jié) 井田內再劃分,井田劃分為階段 階段：在井田范圍內，沿煤層傾斜方向，按一定標高把煤層劃分為若干個平行于走向的長條部分，每個長條部分具有獨立的生產系統(tǒng)，稱之為一個階段。,水平： 常指某一標高的水平面。 表示：標高

8、、開采順序及用途 1）0、-200、-500水平等 2）礦井生產中，表示開采順序，又稱第一 水平、第二水平 3）礦井生產中，常把運輸大巷所在的水平 稱運輸水平；回風大巷所在的水平稱回 風水平。,井田劃分為階段,開采水平（簡稱水平）：布置有主要運輸大巷和井底車場、并擔負該水平開采范圍內的主要運輸和提升任務的水平。 廣義的水平：布置大巷的某一標高的水平面，既包括一個水平，又包括所服務的階段。,階段上部 回風水平 階段下部 運輸水平,井田劃分為階段,當開采近水平煤層時，沿著等高線的大致延展方向在井田中部布置運輸、回風大巷，在大巷的兩側按一定的尺寸將井田劃分為若干個塊段，其中每個塊段為一個盤區(qū)。,井田

9、劃分為盤區(qū),特大型礦井井田范圍廣闊，井下運輸距離、通風線 路、管線敷設過長，給生產和管理帶來困難，采用 了多井筒分區(qū)域開拓。,井田劃分為分區(qū)域,階段內再劃分,階段內分區(qū)布置 H階段垂高；h階段斜長,采區(qū)式 分段式 帶區(qū)式,采區(qū)式劃分,采區(qū)：在階段范圍內，沿走向把階段劃分為若干個具有獨立生產系統(tǒng)的塊段，每個塊段為一個采區(qū)。采區(qū)的傾斜長度即為階段的斜長。 區(qū)段：沿煤層傾斜方向將采區(qū)劃分為若干個長條部分，每一部分為一個區(qū)段。工作面沿煤層走向推進。 區(qū)段下部有區(qū)段運輸平巷 區(qū)段上部有區(qū)段回風輸平巷, 階段, 階段, 階段, 階段, 階段, 階段,1區(qū)段,2區(qū)段,3區(qū)段,1區(qū)段,2區(qū)段,3區(qū)段,采區(qū)式劃

10、分,采區(qū),走向長壁工作面： 工作面沿傾斜布置 沿走向推進,分段在階段范圍內不劃分采區(qū)，而是沿傾向將煤層劃分為若干個平行于走向的長條，每個長條帶稱為一個分段。,每個分段沿傾斜布置一個工作面。工作面沿煤層走向推進。,分段式劃分,分帶在階段范圍內，沿煤層走向劃分為若干個相等的條帶，每個條帶為一個回采工作面。,工作面沿煤層傾斜方向推進。又稱傾斜長壁采煤法。 適用于煤層傾角小于12、地質構造簡單的煤層。,帶區(qū)式劃分,J1 階段,J2 階段,J3 階段,J 3階段,J2 階段,J1 階段,帶區(qū)式劃分,采區(qū)式 階 段 分段式 帶區(qū)式 井田 盤 區(qū) 采區(qū)式 分區(qū)域 盤區(qū)式 帶區(qū)式,走向長壁,井田劃分,傾斜長壁

11、,近水平,第四節(jié) 井田開拓方式,開拓方式：開拓巷道在井田內的布置方式。 確定井筒的形式、數量和位置 確定開采水平的數目和位置 布置井底車場和大巷 階段內的劃分 確定礦井開采程序和采區(qū)接替 確定水平延深方式及技術改造,需要解決的基本問題,第四節(jié) 井田開拓方式,應遵循的原則： 1、貫徹執(zhí)行國家方針、政策； 2、合理開拓部署，簡化生產系統(tǒng)； 3、合理利用國家資源，減少煤炭損失； 4、完善通風系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產條件； 5、盡量減少開拓井巷工程量，減少初期投資，力爭工期短，出煤快； 6、盡量采用新技術、新工藝，發(fā)展采煤機械化、綜合機械化、自動化。,開拓方式,分區(qū)域開拓,斜井開拓,斜井開拓：主、副井均為

12、斜井的開拓方式。 片盤斜井開拓特點： 開拓方式簡單，建井期短。但同時回采的工作面少生產能力小。適用于煤層煤藏穩(wěn)定，地質構造簡單，井田走向長度短的小型礦井。,1主井；2副井；3片盤車場；4-階段運輸平巷； 5輔巷；6階段回風平巷；7-采煤工作面；8聯(lián)絡眼,片盤斜井開拓,斜井開拓,斜井單水平開拓 由斜井進入煤體，由一個開采水平開采整個井田。井田可劃分為一個階段，也可以劃分為兩個階段。階段沿走向劃分為采區(qū)。 下圖中井田劃分為兩個階段，每個階段沿走向劃分為六個采區(qū)。開采水平在上、下兩階段分界面。上山階段每個采區(qū)沿傾斜劃分為五個區(qū)段，下山階段式分為四個區(qū)段。礦井可采煤層為一層中厚煤層，煤層傾角較小。,斜

13、井單水平分區(qū)式開拓 1主井；2副井；3井底車場；4階段運輸平巷； 5階段輔巷；6采區(qū)運輸上山；7-采區(qū)軌道上山；8、15區(qū)段運輸平巷；9、16區(qū)段回風平巷；10、17采煤工作面；11-階段回風平巷；12-回風井；13采區(qū)運輸下山；14采區(qū)軌道下山；18專用回風上山；19采區(qū)煤倉；20井底煤倉；21行人進風上山；22回風聯(lián)絡巷,斜井開拓,斜井形式的選擇 斜井傾角主要依據其裝備的提升設備確定。 根據經驗，一般應符合下列范圍： 串車提升 25 箕斗提升 =20-35 無極繩提升 10 膠帶輸送機提升17,斜井開拓,斜井開拓的評價： 優(yōu)點：施工技術簡單，開掘速度快，井筒裝備簡單，初期投資小，投產快，井

14、筒延深簡單。使用膠帶機提升能力大。 缺點：在相同地質條件下，井筒長；圍巖不穩(wěn)固時，維護費用高，管線布置長；通風阻力大；當地下含流沙、含水層時，施工困難。 適用條件：賦存淺，表土層不厚，水文地質條件簡單，不需采用特殊施工的緩傾斜煤層。,立井開拓,主副井均為立井的開拓方式。 開拓方式、開掘順序、生產系統(tǒng)。 運煤系統(tǒng) 運料系統(tǒng) 通風系統(tǒng),立井開拓,單水平上下山開拓 開采水平既采上山部分,又采下山部分的煤層。,立井開拓,多水平上下山開拓 開采水平既采上山部分,又采下山部分的煤層。,立井開拓,多水平上山開拓 開采水平只采上山部分的煤層。,立井開拓,多水平混合式開拓 開采水平既可只采上山部分,又可采上、下

15、山部分的煤層。,立井單水平上下山開拓（帶區(qū)式準備） 1主井；副井口井底車場；運輸大巷；回風石門； 回風大巷；分帶運輸巷； 8分帶回風巷；9采煤工作面； 10帶區(qū)煤倉；11運料斜巷；12行人進風斜巷,立井開拓,立井開拓的評價： 優(yōu)點：井筒短，生產系統(tǒng)簡單，運輸環(huán)節(jié)少，提升速度快，通風阻力小。 缺點：施工、裝備較復雜，工程進度慢、費用高，井筒裝備復雜、投資大。 一架（井架）、兩臺（天輪臺、卸矸臺）、三盤（封口盤、固定盤、吊盤） 適用條件：煤層賦存條件較深，表土層較厚，水文地質條件復雜。,平硐開拓,從地表開掘水平巷道進入山體或丘陵內的煤層。 一般地，以一條主平硐擔負運煤、運料、出矸、行人、排水、進風

16、和敷設管線等任務。 在井田上部回風水平開回風平硐或回風井擔負回風任務。,走向平硐 垂直平硐,階梯平硐,平硐開拓示意圖,平硐開拓的評價 優(yōu)點：投資少，占用設備少，施工簡單，成本低，只要條件適合盡可能采用平硐開拓。,根據井筒的三種基本形式，組合后理論 上有六種綜合開拓方式： 立井斜井、斜井立井、平硐立井 立井平硐、斜井平硐、平硐斜井,綜合開拓,立井-斜井綜合開拓,斜井立井綜合開拓,綜合開拓,平硐立井綜合開拓 1平硐；2立井；3暗斜井；4回風平硐；5回風小井,平硐斜井綜合開拓 1主平硐；2副斜井；3階段運輸大巷；4階段輔巷,斜、立選擇 斜井 立井 1.煤層賦存 淺 深 2.表土層 薄 厚 3.水文情

17、況 簡單 復雜 4.急傾斜煤層水平數 單 多 5.井田傾斜 短 長,井田開拓方式選擇,井田開拓方式選擇,三種開拓方式各有特點。 一般來說，條件適宜時，應按照先平硐、后斜井、再立井的順序來考慮開拓方式。 由于影響開拓方式的因素比較多，涉及到井筒形式、水平數目、階段內劃分等，因此，在選擇開拓方案時，必須根據具體情況，綜合考慮地質、地形以及技術經濟條件，通過方案比較后確定。,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、設備、人員、風等的必經之路，是整個礦井生產系統(tǒng)的咽喉。 一般地，一個礦井至少應有一主一副兩個井筒，主井擔負煤炭提升，副井擔負輔助提升任務。 所謂井筒位置，主

18、要是指兩個方面，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的巖層層位。,井筒位置及數目的確定,第五節(jié) 開采水平的設置,井底車場：是連接井筒和主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是井下運輸和井筒提升兩大環(huán)節(jié)的樞紐。 它擔負著礦井煤矸、物料、設備、人員的轉運，又為礦井的通風、排水、供電服務。,井底車場硐室,主井系統(tǒng)硐室： 翻車機硐室、煤倉、箕斗裝載硐室、清理斜巷、絞車硐室等。 副井系統(tǒng)硐室： 馬頭門、中央變電所、中央水泵房、水倉、等候室、調度室、消防材料庫等。,井底車場運輸線路,井底車場運輸線路： 存車線：存放空、重列車的線路，空、重車線，材料車線。 行車線 ：空、重列車運行的線

19、路，包括調車線（電機車的車頭調到重車車尾推重車進入重車線的軌道線路）和繞道（電機車將列車推入重車線后，通過軌道線路牽引空車或材料車駛出井底車場的線路）。,立井刀式環(huán)行井底車場 1主井；2副井；3翻籠（翻車機）4煤倉；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調度室；11人車停車場；12工具室；13水倉；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調車線； N1、N2、N3、N4、N5道岔編號,調車方式：頂推調車、甩車調車、專用設備調車。,車場形式：根據井筒形式、大巷運輸方式及大巷距井筒的距離，井底車場可分為：

20、環(huán)形式和折返式兩大類。 環(huán)形井底車場的特點環(huán)形單向運行，調車簡單，通過能力大；但開拓工程量大。 按照井底車場空、重車線與運輸大巷或主要石門的相對位置關系，環(huán)形車場又可分為臥式、斜式和立式三種。,井底車場形式,環(huán)形式井底車場,a臥式車場；b斜式車場；c立式車場 1主井；2副井；3主井重車線；4-主井空車線 5調車線；6 回車饒道；7主要運輸大巷,折返式井底車場 特點：空、重車在車場內有折返運行。折返式車場的巷道開拓量小，巷道交岔點和彎道少，行車安全。但由于巷道斷面大，需要布置在比較堅硬的巖石中，否則維護困難。 分類：根據車場兩端是否可以進出車，折返式車場又可分為梭式和盡頭式兩種。,井底車場,a立

21、井梭式車場；b立井盡頭式車場 1立井重車線；2立井空車線；3副井重車線；4副井空車線； 5材料車線；6調車線；7通過線,折返式井底車場,梭式車場主要特點：主井儲車線完全布置在主要運輸巷道上，列車往返運行需經翻籠一側的軌道。這種車場的優(yōu)點是：開拓工程量小，車場彎道少。 盡頭式車場與梭式車場的線路布置基本相似。但空、重列車只從車場的一端出入，另一端為線路的盡頭。,井底車場,選擇井底車場型式的主要原則： 運輸系統(tǒng)和調車方式簡單，有利于采用集中、閉塞、自動控制信號系統(tǒng)； 車場通過能力較礦井設計生產能力富裕30以上； 施工容易，巷道工程量少，生產成本低； 盡量減少巷道交岔點，以便減少施工的困難和提高行車

22、速度，增大并底車場的通過能力； 整個車場巷道和硐室，應布置在穩(wěn)定的易于維護的巖層中。 安全操作，符合規(guī)程、規(guī)范。,井底車場,大巷位置的確定,運輸大巷的布置：根據煤層數和間距，布置形式有分層運輸大巷、集中運輸大巷和分組集中運輸大巷三種。 煤層群分組的原則：1、層間距較近的盡可能劃為一組；2、煤種或煤質相近的盡可能劃為一組；3、多煤組煤層的總厚度大致相等的，以便配采和均衡生產；4、瓦斯等級相近的煤層盡可能劃為一組，以便通風管理；5、同組煤各層煤使用同一種采煤方法，便于巷道布置。,大巷位置的確定,分層運輸大巷：在開采水平各煤層中分別開掘運輸大巷，并用階段石門或溜井與井底車場相通。 集中運輸大巷：在開

23、采水平內只開一條運輸大巷為各煤層服務，它通過采區(qū)石門與各煤層相聯(lián)系。 分組集中運輸大巷：將煤層分為若干個煤組，每個煤組開掘一條運輸大巷。,分層運輸大巷布置方式示意圖 1主井；2副井；3主要石門；4分層運輸大巷；5分層回風巷； 6回風石門；7回風井；8含水巖層,運輸大巷的布置,集中運輸大巷 1主井；2副井；3井底車場；4主要石門；5集中運輸巷； 6采區(qū)石門；7集中回風巷；8回風井,運輸大巷的布置,運輸大巷的布置,運輸大巷可以布置在不受采動影響的煤組底板巖石中，也可以布置在煤組下層煤質堅硬、圍巖穩(wěn)固的煤層中。 為了便于維護和使用，可以將大巷布置在巖層中，稱為巖石大巷；為了節(jié)約投資，可以布置在比較穩(wěn)

24、固的煤層中，稱為煤層大巷。,運輸大巷的布置,運輸方式主要有軌道運輸和膠帶輸送機運輸兩種。 軌道運輸：大巷斷面由電機車和礦車尺寸決定。它對巷道坡度要求較高，不允許有大的起伏，但對巷道平面彎度限制不大，只要彎道曲率半徑能滿足電機車和運行要求即可。 膠帶運輸：巷道斷面一般比軌道運輸要小。但為了機器檢修，必須另開一條軌道巷與其并行。有時可將軌道與輸送機布置在一條巷道內（稱為機軌合一），但巷道斷面要增加。,回風大巷的布置與運輸大巷布置的原則基本相同。一般情況下，上水平的運輸大巷常作為下水平的回風大巷。 開采近水平煤層時，回風大巷和運輸大巷可平行并列布置，回風大巷布置在上部煤層或頂板巖石中，與運輸大巷重疊布置。,回風大巷的布置,對于傾斜、緩斜煤層，先采上層后采下層，即下形式開采。 當要求厚薄搭配，肥瘦搭配或上部煤層瓦斯含量較高時，可考慮先采下層后采上層，但原則上不能采下層而破壞上部煤層。 在采區(qū)接替順序上：先采靠近井筒附近的采區(qū)，逐步向井田邊界方向擴展，即采區(qū)前進式開采。,開采程序,采掘關系：即采煤與掘進。 原則：采掘并舉，掘進先行，先探后掘。 采掘比：一般為1：21：2.5。,采掘關