井田开拓的基本问题资料

井田开拓的基本问题资料第1页/共58页主要内容1井筒（硐）形式及位置2风井布置3开采水平的划分及大巷布置4采掘关系与三量管理第2页/共58页1井筒（硐）形式及位置井筒（硐）形式立井斜井平硐第3页/共58页（一）平硐开拓与斜井、立井开拓的比较

平硐的优点：（1）煤由平硐直接外运，运输环节少，设备少，系统简单，费用低；（2）地面工业广场建筑和设施简单；（3）不需留工业广场煤柱；（4）井内不设井底车场，水自流，无水仓，排水费用低；（5）施工条件好，掘进速度快。平硐的适用条件：平硐标高以上有足够储量的山岭地带应优先采用。第4页/共58页（二）斜井与立井比较斜井的优点1）井筒施工工艺、施工设备和工序简单，掘进快，单价低；2）地面设施和装备简单3）井底车场设施和装备简单4）延深方便，生产和延深相互干扰小；5）采用胶带机的主斜井能力大,不受长度限制6）初期投资少

第5页/共58页斜井的缺点

1）井身长，绞车（串车）提升能力受限制；2）通过井筒的各种管线长，通风、动力供应、排水等生产经营费较高；3）井筒维护工程量大；

4）对地质条件适应性差。斜井的适用条件适应大中小矿井；煤层埋藏浅；表土层不厚，水文地质条件简单，不需特殊施工法施工的缓斜和倾斜煤层；胶带机可长；串车提升不宜超过三段提升。第6页/共58页（三）立井与斜井比较

立井的优缺点与斜井相反同样采深条件下，井身短，通过井筒的各种管线短；提升速度快，机械化程度高，易自动控制；对辅助提升有利，人员提升快；对深井开采有利；井筒断面大，通风阻力小，提升，排水、动力供应等生产经营费用低；井筒易维护；对各种地质条件适应性强，技术可靠，不受煤层倾角，CH4、水文等限制。第7页/共58页立井的缺点：井筒施工复杂：需较高技术、较多设备、速度慢；井筒装备复杂，基建投资大；井筒延深困难。立井的适用条件煤层埋藏深、表土厚或水文情况复杂，井筒需特殊施工；开采煤层受倾角、厚度、CH4、水文等条件限制；多水平开采的急斜煤层；凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时，均可采用立井开拓。

第8页/共58页二、井筒（硐）位置的选择合理的井筒位置应有利于：井下生产；井筒和井底车场的开掘、维护及使用安全；地面工业广场的布置。要求：不受地面和井下地质条件限制时，井筒应位于井田储量中心附近。第9页/共58页(一)井筒（硐）沿走向方向的有利位置

1、大巷运输工作量

LWL/2储量U=L×(W/cosα)×m×γLWL/4l

井筒在井田中央:大巷运输工作量=U/2×L/4×2=U×L/4在走向方向上井筒位于井田中央大巷运输工作量最小

井筒在井田一侧:大巷运输工作量=U×L/2第10页/共58页2、均衡生产及矿井生产能力井筒在井田中央：两翼能均衡生产，生产能力大。井筒在井田一侧：单翼开采，生产能力小3、通风

LWL/4井筒在井田中央：两翼风量分配较均衡，风路短，风压小。井筒在井田一侧：风路长，大巷通过风量大，风压大。欲降风压，巷道断面第11页/共58页采掘接替井筒在井田中央：两翼基本同时结束，较快转入下水平井筒在井田一侧：生产能力相同时，后期一翼生产，运输、通风过分集中，采掘相互干扰，不能较快转入下水平LWL/4第12页/共58页实际中形成单翼井田的原因：地质勘探资料不足，井筒需要靠近高级储量范围；受地形限制；后期增产，改建扩大井田范围。如范各庄矿，后把毕各庄扩进去，井型由180320万t/a，井筒位于非储量中心。

第13页/共58页井筒（硐）沿倾斜方向的有利位置1、立井

4水平1水平ⅠⅡⅢ3水平2水平5水平石门工程量初期工程量

井筒在Ⅱ位置石门长度最短，初期工程量较小第14页/共58页工业广场压煤

煤柱损失与埋深、倾角成正比井筒位于浅部时煤柱损失较小，

但要尽量减少第一水平煤柱损失

第15页/共58页富含水层限制C位置不受富含水层限制不受其它条件限制的条件下：

第16页/共58页选择立井井筒位置的原则： 单水平上下山开拓，上山部分略大于下山部分；或井筒位于井田中央。多水平开拓，可采总厚度大，要求保护井筒及工广煤柱少；初期工程量小；井筒煤柱不占初期投产采区。井筒沿倾斜适当靠近井田上部“中偏上”，位置处于高级储量之中心。第17页/共58页斜井井筒沿倾斜方向的位置主要选择层位、适合的倾角，利于运输。第18页/共58页井筒位置一般选用原则：

井筒位置一般选用原则：选择工业广场不太困难，先考虑井下开采合理的井筒位置；选择工业广场困难，先“工广”合理，并结合井下一并考虑。冲积层很厚，水文复杂，结合井下有利位置和冲积层较薄的地点进行。第19页/共58页2风井位置一、风井布置方式风井：回风井瓦斯等级井型大小井田走向长度煤层条件（埋深）通风系统方式等合理确定。第20页/共58页中央并列式通风：布置：进、回风井布置在一个工业广场内；两井相距中小型井3050m，大型井60150m。第21页/共58页优点:工业广场集中，管理方便；保护井筒煤柱少。缺点：通风线路长，风阻大，漏风多。适用：井田尺寸、能力不很大、低瓦斯矿井，矿井投产早期。第22页/共58页中央边界式通风（中央分列式）布置：主、副井位于井田中央，风井设在井田中央上部边界。风井深度小。第23页/共58页使用：副井进风，风井回风；优点：风路短，风阻小，井下漏风少；缺点：开采深部时，要维护较长的上山回风巷道；工业广场分散。适用：煤层赋存不太深的缓、中倾斜煤层矿井；煤层赋存深，瓦斯大的矿井。第24页/共58页对角式通风

两翼对角式布置：进风井位于井田中央，风井成对角布置在井田两翼上部边界。使用：1—主井，2—进风井，5—回风井第25页/共58页优点：风路变化小，风压变动小，风机工作稳定。当一翼发生灾变时，另一翼可以正常工作。缺点：风机和通风设备多，工业广场分散，建井时间长，主副井与风井贯通距离长。第26页/共58页对角式通风适用：对通风要求很严格的矿井，高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井、煤和瓦斯突出矿井井田一翼长达6-8km，后期风路长第27页/共58页采区风井通风

布置：风井设在各采区

使用：中央井筒进风，各采区回风井回风。第28页/共58页优点：通风线路短；各采区通风方便、灵活；风阻小。可不设回风大巷。建井可平行施工，建井期短。缺点：风井及设备多，管理分散。适用：井田上部距地表浅（50100m），采区尺寸大的采区。第29页/共58页混合式通风中央边界式与对角式，中央并列式与对角式，风井布置应因地制宜，灵活运用。如:a、矿井表土浅，可开采第一水平设小风井；第二水平改其他方式。b、井田走向大的矿井（68km），初期用中央并列式，后期用中央对角式。c、风井有效半径：一个专用风井的有效半径大致控制在3km左右。第30页/共58页分区域通风多井筒分区域开拓的特大型井布置：每个分区域设一对进、回风井，独立进回风。适用：各区域开采范围及生产能力很大时用。优点：通风线路短；各分区通风方便、灵活；风阻小。缺点：风井及设备多，管理分散。第31页/共58页3开采水平的划分及大巷布置一、开采水平划分

阶段：(horizon)沿一定标高划分的一部分井田。开采水平：（mininglevel）：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32页/共58页H=H阶

=H上

H=H上+H下

H=H上+H辅

H=H上+H辅+H下

第33页/共58页l

开采水平划分的意义：影响矿井建设时期的技术经济指标;初期建井工程量；初期建井工期；初期基建投资等;长期影响矿井的生产技术面貌和技术经济效果：产量、效率、安全、采掘关系，元/t等。第34页/共58页确定水平垂高实质上是确定:

阶段垂高（阶段斜长）

是否上下山开采

（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。

第35页/共58页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.(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第36页/共58页2）辅助运输（1）受绞车能力限制，采用一段单钩串车提升。

φ1.6m绞车:容绳量600多m；

φ2.0m绞车：容绳量960m；

φ2.5m绞车：容绳量1100m。

(2）单轨吊—不受限制，适用。3）行人方便。4）合理的区段数目阶段斜长/区段斜长=整倍数；（但区段斜长不一定相等）采区内同采工作面数：12个；第37页/共58页2、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，采区或阶段储量Z，利于接替。3、经济上有利的水平垂高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；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第38页/共58页下山开采的应用下山采区：开采水平之下的采区。下山：为下山采区服务的主要倾斜巷道。如：运输下山，轨道下山，通风行人下山等。下山开采：利用原开采水平的井巷和设施，开采该开采水平之下的采区，煤从下向上运输。上下山开采：一个开采水平既采上山阶段又采下山阶段。下山开采在技术上的问题随煤层倾角变小而变弱下山开采在经济上有利，上山开采在技术上优越。

第39页/共58页上下山开采的比较第40页/共58页开采方式上山开采上下山开采中的下山开采1、开拓工程量（井筒、井底车场、石门、运输大巷等）大（井筒、井底车场、石门、运输大巷等）小2、基建投资大小3、水平垂高Hb4、水平服务年限及接替T短，井筒延深多次；接替紧张T长；井筒延深次数少；利于接替5、运输煤（矸）下运，能力大，费用低；全矿有折返运输煤（矸）上运，能力低，费用低；全矿无折返运输6、掘进工序简单，方便，成本低工序复杂，装运困难，速度慢，成本高；水大时困难上山开采与上下山开采中的下山开采比较第41页/共58页7、通风新风、泛风均向上，线路短；漏风少；通风设施少；管理方便，费用低。两下山相距近，负压大，漏风大;②通风线路长，最困难时期比上山采区长一倍;③通风交叉点和设施多，④管理复杂,CH4大时，费用高。8、排水水自流入仓，系统简单费用低每个区段设临时水窝，安小水泵排水至大巷—水小时②将采区下山一次掘至终深，在采区下部设水仓及硐室，安泵排水.总工程量大，费用高技术上基建投资生产经营费优高低可行低高上山开采与上下山开采中的下山开采比较第42页/共58页下山开采的应用条件煤层16，CH4低，涌水量小，最优。井田深部边界不一，储量不足，不宜再延深或设水平。多水平开采矿井，开采强度大，井田走向短，上下水平接替紧张，可用上水平巷道，在井田中央划下山采区（设剃头下山采区）担负生产任务。煤系底板为奥灰岩（富含水），井筒不能延深，有时不得不开下山。如彩屯矿，平顶山局。井田深部境界煤层勘探程度低，需补充勘探又困难，可用下山开采，起勘探煤层作用。第43页/共58页阶段运输大巷及布置

(layoutofroadwayinmininglevel)大巷—为整个开采水平或阶段服务的水平巷道。运输大巷—为整个开采水平或阶段运输服务的水平巷道。担负煤、矸、物料和人员的运输，通风、排水及铺设管线等。是矿井的“动脉”。矿车轨道（机车运输）轨距：600mm，900mm矿车：固定箱式1t，3t底卸式3t，5t胶带运输第44页/共58页阶段运输大巷的布置布置方式据煤层赋存条件（数目和层间距）和准备方式（单煤层采区和联合布置采区）不同，有以下几种：单层布置集中布置分组布置

第45页/共58页第46页/共58页集中布置第47页/共58页分组布置（分组集中大巷）第48页/共58页岩层大巷（岩石大巷）位置至煤层法线距：1530m；岩性稳定的岩层中；不受上煤层采动影响，布置在压力传播影响角之外；利于布置采区煤仓和车场；第49页/共58页煤层大巷与岩层大巷的比较

项目煤层大巷岩石大巷掘进及工期施工、设备简单，速度快，工期短，费用低；超前勘探煤层变化。岩石工程量大，速度慢，费用高；工期长。

维护

维护（大巷、管线、轨道、水沟等）工作量大，费用高；大巷维修频繁，影响生产。维护条件好，费用低；少维修，对生产有利。

使用地质构造复杂时，煤巷弯道多，对运输方式有限制，通过能力小；不利于采区煤仓布置。能适应地质变化，可取直或分段取直，方向和坡度一定，对运输方式不限，通过能力大。利于布置采区煤仓。

煤损大巷上下两侧各留煤柱3040m或（4050m），煤损大不留或少留煤柱，丢煤少

安全防火、安全不利，煤层自燃时，封闭大巷，导致停产。对防火安全有利第50页/共58页4采掘关系与三量管理矿井采掘关系—矿井采煤与掘进（开拓、准备和回采巷道掘进）的关系。矿井生产的基本矛盾。技术政策：“采掘并举，掘进先行”。开采计划—根据矿井地质、技术条件，统筹安排采区及工作面的开采与接替。开采计划内容：采煤工作面年度接替计划；采煤工作面510年接替计划；采区接替计划。第51页/共58页三、三量管理三量：开拓煤量、准备煤量和回采煤量开拓煤量Zd：井田范围内已掘开拓巷道所圈定的尚未采出的可采储量。Zd=(ZogZgPdd)CZd开拓煤量Zog

已开拓范围内的地质储量；Zg

已开拓范围内的地质损失；Pdd

临时及永久煤柱。