1、第十八章 井田开拓巷道布置,主要内容 第一节 开采水平的划分及上下开采 第二节 开采水平大巷的布置 第三节 井筒的位置,阶段：沿一定标高划分的一部分井田。 开采水平：运输大巷及井底车场所在的水平位置及所服务的开采范围。 开采水平垂高H：开采水平上下边界之间的垂直距离。,第一节 开采水平的划分及上下山开采,H=H阶 H=H上 H=H上+H下H=H上+H辅 H=H上+H辅+H下,开采水平划分的目的 有计划、按顺序、安全合理地开采煤层，减少煤损； 减少同时掘进的巷道工程量； 减少巷道维护工程量； 利于运输、通风、排水等生产系统的安排； 使采煤和开拓掘进在不同地点进行，避免相互干挠，利于技术组织和生产
2、管理，以获得较好的技术经济效果。,第一节 开采水平的划分及上下山开采,第一节 开采水平的划分及上下山开采,确定水平垂高确定阶段垂高能否进行上、下山开采一、 阶段垂高的确定应考虑以下因素 1、开采水平服务年限：必须有足够的可采储量以保证水平有合理的服务年限。 2、采掘运机械化程度：采煤工作面长度随着机械化程度的提高而增长，一般变动于80150m以上。 盘区开采：下山不超过1500m； 上山不超过2000m。 3、煤层赋存条件和地质构造 （1）煤层倾角：急倾斜煤层阶段垂高，一般为100150m；缓倾斜、倾斜煤层阶段垂高，一般为150300m； （2）煤层厚度：厚度有时发生变化时，也可利用变化初作为
3、划分阶段的依据。,第一节 开采水平的划分及上下山开采,4、吨煤建设投资和生产费用 合理的阶段垂高应使吨煤投资和生产总费用最低。,矿井阶段（水平）垂高,确定水平垂高实质上是定: 阶段垂高（阶段斜长） 和要不要上下山开采,（一）合理的开采水平垂高 1、合理的阶段斜长 合理的采区巷道布置及生产系统； 合理的区段数； 合理的采煤工艺及采面参数； 在一定设备条件下，能达到的阶段斜长。,1）运煤 （1）缓、中倾斜煤层： i、上山胶带或铁溜槽不限制上山斜长。 ii、上山串车：只设一段绞车提升，验算绞车能力每班6小时，运输不均衡系数取1.5。 （2）急斜煤层：上山溜煤眼70m. 冲垮支架;堵眼事故；煤碎。 （
4、3）近水平煤层，盘区 一般上山斜长2000m，下山斜长1500m，有加大的趋势 石门盘区斜长不受限制,2）辅运 （1）受绞车能力限制，采用一段单钩串车提升。1.6m绞车:容绳量600多m；2.0m绞车：容绳量960m；2.5m绞车：容绳量1100m。（2）单轨吊不受限制，适用。 3）行人方便,2、合理的区段数目（1） 阶段斜长 / 区段斜长 = 整倍数；（2） 采区内同采工作面数：1 2个；当前合理的区段数 缓斜煤层： 3 5个，急斜煤层：2 3个,3、利于采区正常接替,一个采区开始减产，新采区应投产。 一个采区的服务年限新采区开拓准备时间. 斜长,储量Z.利于接替。4、经济上有利的水平垂高
5、H，N水平，阶段斜长 井田开拓巷道（大巷、采区石门、采区硐室等）及相应投资，设备安装及折旧费，元/t.基建费； H，N水平，阶段斜长 生产经营费（运煤、通风、维护费等）。,4、合理的水平服务年限及足够储量,l合理水平服务年限：上水平开始减产，新水平应做好准备。 一般水平接替需58年 延深新水平35年井筒延深1年井底车场、石门及主运大巷1.5 2年采区准备1.5 2年 水平过渡23年,l足够储量,合理的水平垂高 表16-1 P279 水平垂高H的发展趋势 加大。 采面产量集中高产高效； 上下山胶带。 绞车2.5m，单轨吊。,第一节 开采水平的划分及上下山开采,二、 下山开采的应用 1、上、下山开
6、采的比较,第一节 开采水平的划分及上下山开采,上下山开采的比较,1主井；2副井；3回风井；4运输大巷；5总回风巷；6采区上山； 7下山采区中部车场；8下山采区上部车场；9采区下山；10大巷配风巷（作为下山采区总回风巷）；11下山采区水仓,第一节 开采水平的划分及上下山开采,第一节 开采水平的划分及上下山开采,2、下山开采一般的适用条件 （1）倾角小于16的缓斜煤层，瓦斯及涌水量不大； （2）煤层倾角不大，采用多水平开拓的矿井，开拓延深后提升能力降低的； （3）由于开采强度加大、水平服务年限缩短，造成水平接替紧张，可布置一个或几个下山采区； （4）当井田深部受自然条件限制，储量不多、深部境界不一
7、，设置开采水平有困难或不经济时，可在最终开采水平以下设一部分下山采区。,第一节 开采水平的划分及上下山开采,三、 辅助水平的应用 辅助水平（中间水平） 在开采水平内，因生产需要（局部阶段斜长过大）而增设有运输大巷的水平位置及所服务的开采范围。 一个开采水平开采两个上山阶段，在两上山阶段间设辅助水平，其水平垂高H=H1+H2 . 阶段斜长较长 . 井田形状不规则，煤层倾角变化大 . 近水平煤层分组开采,第一节 开采水平的划分及上下山开采,辅助水平设石门、阶段大巷、不设井底车场。辅助水平的煤运到开采水平，由开采水平井底车场运至地面。 任务：只担任辅运、通风及人员升降等任务。当辅助水平距风井近时，可
8、设简易井底车场直通井筒，担任辅运。,辅助水平的应用,（1）水平垂高过大，开采技术困难。 （2）多水平上下山开采的矿井， 上水平下山采区辅运、通风、排水困难 下水平需要解决回风问题。 （3）急斜煤层矿井，阶段垂高较小，当M较小时，水平的T不满足,要求加大H，在两开采水平间设辅助水平，现少用。,（4）近水平煤层，开采水平置于主采煤层中，主采煤层以上或以下的煤层设辅助水平，开设简易车场担任辅运、通排等任务。煤通过井筒附近的溜眼到达开采水平提至地面。应用原则辅助水平增加井下运辅环节，生产系统复杂化。有明显的技术经济优越性方可使用。,第一节 开采水平的划分及上下山开采,四、 开采水平的设置 开采水平的数
9、目和位置，主要根据： 井田倾斜长度；阶段高度；能否进行上、下山开采；煤层倾角、层间距离、地质构造、井底车场处的围岩性质； 排水； 提升设备型号。 对于倾角小于16，井田倾斜长度小于2000米，可设一个水平，采用上、下山开采。 对于倾角大于16，井田倾斜长度较长，可设两个以上水平，但尽可能减少开采水平。水平服务年限 TSS/KA,按煤组划分水平示意图,1第一水平；2第二水平,第一节 开采水平的划分及上下山开采,第二节 开采水平大巷的布置,一、运输大巷 为水平或一个阶段运输服务的水平巷道。 （一）运输大巷的运输方式 1.轨道运输大巷 轨距一般有600mm、900mm两种 电机车类型、矿车型号分类见
10、下表,第二节 开采水平大巷的布置 矿井电机车、矿车类型,第二节 开采水平大巷的布置,（3）轨道运输对大巷的一般要求大巷风速不大于8ms运输大巷的方向应与煤层走向大体一致，大巷尽量取直。运输大巷坡度一般为34或5；采用无极绳运输大巷一般不超过10 （4）大巷采用矿车运煤的优点同时统一解决煤炭、矸石、物料和人员的运输问题；运输能力大，机动性强；能满足不同煤种煤炭的分运要求；能适应长距离运输；吨公里运输费用低。,第二节 开采水平大巷的布置,2、带式输送机运输大巷 带式输送机运煤优点： 实现大巷连续化运输，运输能力大； 操作简单，比较容易实现自动化； 装卸设备少，卸载均匀。,第二节 开采水平大巷的布置
11、 不同矿井生产能力的大巷运输设备,大巷应用情况： 国内：基本上用机车运输；大型矿井用胶带。 国外：西德：大巷胶带：占30% 且认为： 井田面积10(km)2时，胶带运输；井田面积30(km)2时，用机车运输；1030(km)2,具体分析比较。 我国，通过基建费和生产经营费分析比较，认为： 矿井一翼A=150万t/a，运距3km，采用胶带运输优越。 总的趋势：胶带运输增加。,（二）大巷断面和支护,断面：满足运输、通风、行人、安全和铺管线的要求。 大中型矿井一般双轨巷道断面； 中小型井单轨巷道断面。 设单轨时，要在井底车场与采区车场之间设双道错车线，其长度1列车长；能力富裕系数为1.3。 风速 矿
12、车运输8m/秒,设计时最大用6m/秒.胶带运输V4m/s.,支护： 一般锚喷或砌碹，大巷位于自燃煤层中必须砌碹， 煤层大巷也可U型钢支架或锚锚喷。 中小型井可用砼装配支架、锚喷等。,大巷数目： 轨道运输大巷一般一条，有时加配风巷（副巷）如通风 断面不满足，断面又不能过大，地温高；可用两条，平八矿。 胶带运输大巷新设计矿井，一般2条 a、一条胶带大巷，一侧设600mm检修道 b、另一条辅助运输。 两条大巷布置：胶带运输大巷一般与轨道辅运大巷平行布置，同水平或略高，胶带大巷可高于轨道大巷410m，便于处理主体交叉。,（三）大巷的方向和坡度,大巷的方向：与煤层走向（近水平煤层煤层主要延展方向）基本一
13、致，应尽量取直或分段取直，但要考虑维护和煤仓高度 胶带运输大巷必须取直或分段取直 轨道运输大巷虽能适应弯道，但应尽量取直，以利减少工程量。 轨道运输大巷要求： 600 m m轨距，R12m, 900 m m轨距, R15m。 大巷的坡度：利于运输和泄水。 一般：i=35 向井底下坡。,第二节 开采水平大巷的布置,二、运输大巷的布置方式 .分层运输大巷 ：在井田内为一个煤层服务的运输大巷 （1）煤层距离远 （2）煤层煤质不同，需分装分运 （3）煤层数目少，走向短 优：初期投入少，见效快 缺：后期工程量大，维护费高。 2.集中运输大巷 3.分组集中运输大巷,分层运输大巷布置,第二节 开采水平大巷的
14、布置,分层大巷布置方式特点： 各可采煤层均布置大巷，各煤层单独布置采区； 一般沿煤层掘进，施工及装备简单、掘进速度快，主石门工程量不大； 先开拓上煤层初期工程量少，投资少； 大巷数目多，维护工作量大； 采区数目多、占管线设备多，采区能力低，生产不集中，管理不方便； 煤柱多，煤损大。,集中运输大巷布置 在井田内为所有煤层服务的运输大巷。 优点：各煤层联合开采，大巷工程量及占用的轨道、管线也少；可同时进行若干煤层的准备和回采，开采强度比较大，井下生产采区比较集中，便于管理；巷道维护条件好，有利于大巷运输，且煤柱损失少。 缺点：建井初期工程量大，建井期长，每个采区都要掘进石门，采区石门工程量大，经济
15、上不合理。,第二节 开采水平大巷的布置,分组集中运输大巷布置 井田内煤层分为若干煤组时，为一个煤组服务的运输大巷。 各分组集中大巷之间用主要石门联系。 煤组内各煤层之间用采区石门联系。,第二节 开采水平大巷的布置,第二节 开采水平大巷的布置,（三）运输大巷的位置运输大巷作用：为开采上水平各煤层服务；为开采下水平煤层回风。 要求：服务时间长；处于不受或少受采动影响的位置。位置：岩石大巷，煤组的底板岩石中；煤层大巷，煤组最下部煤质坚硬，围岩稳定的薄及中厚煤层中。,运输大巷布置发展趋势,国内： 50年代，分层布置方式 60年代后， 分组集中大巷和集中大巷 现在：当前设计新井，向分层大巷布置发展 国外
16、趋势： 向分层大巷布置发展。原因： 综采发展，生产集中，回采工作面少，可能采一个煤层就能保证产量,第二节 开采水平大巷的布置,1、煤层大巷 煤层大巷位置 分煤层大巷 沿煤层布置； 集中大巷 布置在煤组最下部稳定的薄及中厚煤层中 分组集中大巷 布置在煤组最下部稳定的薄及中厚煤层中 煤层大巷施工： i、按腰线沿煤层掘进适合机车运输；ii、按中线沿煤层掘进适合胶带运输；iii、按中线及腰线掘进大巷适合机车和胶带（可能穿层）,第二节 开采水平大巷的布置,煤层大巷的适用条件 （） 煤层赋存不稳定，变化大的小型矿井； （） 离其他煤层较远的深及中厚煤层，储量小、服务年限不长； （） 煤系基底有距离较近富含
17、水层，不易将大巷布置在煤层底板； （） 井田走向短、运输大巷服务年限短，煤层厚度不大； （） 煤系基底有媒质坚硬、稳固的围岩，煤层无自然发火危险。,第二节 开采水平大巷的布置,煤层大巷应用及发展趋势 构造复杂的小型矿井，或勘探井，可超前探煤。 层间距大的单一薄及中厚煤层，储量小，T短。 煤系底板附近有富水层，而煤层顶板条件好，可设煤层大巷。 煤系最下煤层为薄及中厚煤层，煤质硬，顶板好，无自燃。 机械化程度很高（综采面少，推进快）大巷壁后用不燃性材料（碎石等）充填的矿井。,第三节 水平大巷布置,2、岩层大巷（岩石大巷）位置 至煤层法线距：15 30m； 岩性稳定的岩层中； 不受上煤层采动影响，布
18、置在压力传播影响角之外； 利于布置采区煤仓和车场； 岩层大巷施工： 按中线及腰线取直或分段取直； 煤层内设副大巷探巷，超前勘探，及时为岩石大巷定向。 煤层稳定时不设副大巷，隔一定距离用探巷或钻孔探煤层位置。,第三节 水平大巷布置,岩石大巷的优缺点 优点：巷道维护费用低，并可少留或不留煤柱，能较好地适应地质构造的变化，便于保持巷道的方向和坡度，利于列车行驶和保证运输能力，有利于预防火灾和安全生产，有利于设置采区煤仓和采区车场。 缺点；如果在煤层底板岩石中的位置选择不当仍然会使岩石大巷维护困难。,第二节 开采水平大巷的布置 煤层大巷与岩层大巷的比较,4、急斜煤层大巷位置 底板滑动线之外10 20m
19、。 5、大巷的保护 掘前预采 先开卸压工作面，在采空区维护大巷； 跨大巷回采 采区最下一个区段布置回采工作面，跨大巷回采,第二节 开采水平大巷的布置,第三节 水平大巷布置,二、总回风巷 总回风巷：为全矿井或矿井一翼服务的回风巷道。 总回风巷的布置特点： 1、对开采急斜、倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，总回风巷可设在煤层稳固的底板岩石中。 2、当井田上部冲积层很厚、含水丰富时，需要沿煤层侵蚀带设防水煤柱，总回风巷布置在防水煤柱内。 3、当井田边界因煤层侵蚀深度不一致而造成标高相差较大时，总回风巷可根据不同标高分段布置。,第三节 水平大巷布置,4、对于近水平煤层矿井，总回风巷一般与大巷平行，大多布置在
20、上部煤层或上部岩层中。 5、对煤层埋藏较浅，采用采区风井通风的矿井可不设总回风巷。 6、在多水平开采的矿井中，当上一水平转入下水平开采时，常利用上水平的运输大巷作为下水平的总回风巷。,第三节 井筒的位置,一、 井筒数目 根据矿井提升任务大小和通风需要等因素确定的。 1、双提升井筒，准备两个提升井，一个为主井，担负提煤；一个为副井，担负人员、设备、材料、矸石等的辅助提升。 2、多提升井筒开拓。在一个井田中，装备两个以上的提升井筒开拓整个井田。 3、单提升井筒开拓。装备一个井筒提升，另设一个通达地面的安全出口。,第三节 井筒的位置,二、 井筒位置（一） 对井下开采合理的井筒位置 . 井筒沿井田走向
21、的位置 在井田中央；当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央。避免井筒偏于一侧，造成单翼开采不利局面。 . 井筒沿煤层倾向的位置 （1）斜井开拓时，斜井井筒沿煤层倾向的有利位置主要是选择合适的层位和倾角。 （2）立井开拓时，井筒沿煤层倾向位置的几个原则方案见下图,立井井筒沿煤层倾向位置的几个原则方案,1井筒；2石门；3富含水岩层；4需保护的场地范围,第三节 井筒的位置,第三节 井筒的位置 井筒位置比较,第三节 井筒的位置,（3）单水平开采缓倾斜煤层的井田，井筒应坐落在井田中部；或者使上山部分斜长略大于下山部分； （4）对水平开采缓倾斜或倾斜煤层群的矿井，考虑井筒设在沿倾斜中部靠上方的适当位
22、置，并应使保护井筒煤柱不占初期投产采区； （5）急倾斜矿井，井筒宜靠近煤层浅部，甚至布置在煤系底板，如下图 （6）开采近水平煤层的矿井，尽可能使井筒靠近储量中央； （7）煤系基底有丰富含水层的矿井，既要考虑井筒到最终深度仍不穿过丰富含水层，又要考虑初期工程量和基建投资，还应考虑煤柱损失。,急倾斜煤层开拓的井筒位置 1井筒位于煤层底板；2井筒位于煤层顶板； 3阶段石门；4工业场地煤柱边界线,第三节 井筒的位置,（二）对掘进与维护有利的井筒位置 1、井筒应尽可能不通过或少通过流砂层、较厚的冲积层及较大的含水层。 2、井筒位置应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进与维护。 （三） 便于布
23、置地面工业场地的井筒位置 1、井筒位置必须为合理布置地面工业场地创造有利条件； 2、符合下列条件：,第三节 井筒的位置,第三节 井筒的位置,（1）要有足够的便于布置矿井地面生产系统及其工业建筑物和构筑物的场地； （2）有较好的工程地质条件； （3）便于矿井供电、给水和运输，并使附近有便于建设居住区、排矸设施的地点； （4）井筒位置应高于当地最高洪水位； （5）充分利用地形，使地面生产系统、工业场地总平面布置及地面运输合理，并尽可能使平整场地的工程量较少。,57,三、矿井通风方式 按照矿井进风井和回风井相互位置关系，可把矿井通风方式分为三种基本类型： 1）中央式，又可分为中央并列式和中央分列式两
24、种。 2）对角式，又可分为两翼对角式和分区对角式两种。 3）混合式，混合式是中央式和对角式或中央并列式和中央分列式所组成的一种综合形式，它是老矿井进行深部开采时常采用的通风方式。,58,中央并列式,中央并列式通风 1进风井;2出风井;3总进风巷; 4总回风巷;5总回风石门,59,中央分列式（边界式）,中央分列式通风1进风井;2出风井;3总进风巷;4总回风巷,60,对角式,对角式通风1进风井;2出风井;3总进风巷;4总回风巷,61,中央式与对角式比较 优点：（1）矿井总回风巷可以随采区接替逐步开掘，因而建井工期短，总回风巷的维护费用低；（2）回风井筒数目少，同时运转的风机台数少，容易管理；（3）当进风井口及井底车场附近发生火灾需要反风时，容易实现。 缺点：（1）随着向边界采区开采，总回风巷不断延长，通风线路随之加长，因而通风阻力不断增加；（2）矿井生产期间，由于井下巷道阻力不断增加，阻力变动范围大，难以保证通风机在高效率状态下运转；（3）矿井总进风和总回风风流反向平行流动，容易发生漏风；（4）在矿井生产的中后期，多采区同时生产时矿井通风系统关联性太强，系统独立性差，系统防灾抗灾能力差。,
