第二章 井田开拓

第二章井田开拓1第1页，课件共86页，创作于2023年2月一、煤田划分为井田（一）煤田与井田（1）煤田:同一地质时期形成，大致连续发育的含煤岩系分布区（富量煤田、限量煤田）。（2）矿区：统一规划和开发的煤田或其一部分。（3）井田：划规一个矿井开采的部分煤田。第一节井田开拓的基本问题第2页，课件共86页，创作于2023年2月（二）煤田划分为井田

1划分井田遵循的原则1）井田境界、储量及开采条件与矿井生产能力及服务年限相适应。2）保证井田有合理的尺寸。井田的形状：沿走向为长条形。大型矿井7～15km井田走向长度中型矿井4～7km小型矿井1.5～5km

第3页，课件共86页，创作于2023年2月3)利用自然条件划分井田。（减少煤柱损失及开采难度）A按倾角不同划分；B按煤种不同划分；C按煤层的间距划分；D按大断层、河流、铁路、城镇及其它自然地质条件来划分井田.E地面工业广场布置。第4页，课件共86页，创作于2023年2月4)考虑相邻矿井之间的关系一般应在邻接井田处留置一备用区，作为本井田或相邻井田发展生产规模之用第5页，课件共86页，创作于2023年2月2划分井田境界的方法

井田境界划分的方法有：垂直划分、水平划分、按煤组划分及自然条件划分。

1）垂直划分：相邻矿井以垂直面为界，沿境界线各留边界煤柱。沿走向：垂直面划分沿倾斜方向：近水平煤层用垂直面划分第6页，课件共86页，创作于2023年2月2划分井田境界的方法

2）水平划分：相邻矿井以煤层底板等高线为界，沿境界线各留边界煤柱。中倾斜及急倾斜煤层井田上下边界用水平面划分

第7页，课件共86页，创作于2023年2月2划分井田境界的方法

3）按煤组划分及自然条件划分：按煤层（组）间距的大小划分矿界。

第8页，课件共86页，创作于2023年2月二、矿井储量、生产能力及服务年限（一）矿井储量工业储量：一般是(A+B+C)，不包括D但在缺煤地区、小煤矿计算时(A+B+C＋0.5D）第9页，课件共86页，创作于2023年2月

Zk=(Zc-P)C

式中:P──永久煤柱损失

C──采区回采率。★

采区回采率薄煤层≥85%

中厚煤层≥80%

厚煤层≥75%

地方煤矿≥70%★工作面回采率薄煤层≥97%中厚煤层≥95%厚煤层≥93%★工业储量Zc和可采储量Zk之间的关系第10页，课件共86页，创作于2023年2月（二）矿井生产能力1矿井生产能力：指矿井设计的年生产能力，单位：万t/a。2井型：按矿井设计年生产能力大小划分的矿井类型。井型分为大、中、小三类：大型：120，150，180，240，300，400及以上，300万t/a以上的矿井为特大矿井。中型：45，60，90

小型：9，15，21，30第11页，课件共86页，创作于2023年2月3矿井年产煤量一般不等于矿井的设计生产能力。4矿井生产能力反映了矿井生产技术面貌。5大型矿井适用条件

1）储量丰富，地质构造简单，开采技术条件好的矿区；

2）煤层埋藏深、表土层很厚、冲击层含水丰富、井筒需用特殊方法施工时；

3）地形地貌复杂矿区，工业广场的选择和布置不易。6

中小型矿井适用条件储量不丰富，或储量较丰富但多为薄煤层，开采条件较差，地质构造复杂的矿区。第12页，课件共86页，创作于2023年2月开采能力：按矿井开采条件所能保证的原煤生产能力。决定开采能力：（1）生产能力（工作面生产能力、采区生产能力、同时生产的采区数量）（2）各环节通过能力（运、提、通）第13页，课件共86页，创作于2023年2月（3）储量条件（4）安全生产条件（5）经济条件表2-2我国各类矿井和水平服务年限第14页，课件共86页，创作于2023年2月（三）矿井服务年限

矿井的服务年限应与矿井的生产能力相适应。

T=Zk/A·KT--矿井服务年限；Zk--矿井可采储量；A--矿井生产能力；K--储量备用系数。在限量煤田中，因Zk一定，只能选择一个合理的A与T配合与之相适应；在富量煤田中，先确定A，再确定与之配合的T，然后求出必须的Zk，从而定出必须的井田尺寸。第15页，课件共86页，创作于2023年2月三、矿井开采的概念

（一）井田再划分1井田划分为阶段和水平2阶段内再划分由于井田尺寸很大，一般沿走向也有数千米，倾斜也有一两千米，这样大的面积不可能一下子全部采出来。因此，必须对井田进行再划分，以便有步骤、按顺序进行开采，保证在技术、经济上的合理性。第16页，课件共86页，创作于2023年2月

1井田划分为阶段和水平

阶段：沿一定标高划分的一部分井田。阶段的划分

开采水平：阶段运输大巷及井底车场所在的水平位置及服务的开采范围，简称水平。一般以标高表示。第17页，课件共86页，创作于2023年2月

2阶段内再划分（2）采区：在阶段或开采水平内沿走向划分为具有独立生产系统的开采块段。近水平煤层的采区叫做盘区；倾斜长壁分带开采的采区又称带区采区倾斜长度与阶段倾斜长度相等，一般600～1200m，走向长度600~3000m。第18页，课件共86页，创作于2023年2月当煤层倾角大于5～8°时阶段、采区、区段区段：在采区内沿煤层倾斜方向划分的开采块段。第19页，课件共86页，创作于2023年2月2当煤层倾角小于5～8°时1）井田划分为阶段；2）阶段划分为盘区；3）盘区划分为区段第20页，课件共86页，创作于2023年2月阶段、带区、分带井田划分为阶段；2）阶段划分为带区。适用条件：煤层倾角小于18°，尤其小于12°。第21页，课件共86页，创作于2023年2月井田划分适用条件●井田划分为阶段、采（盘）区、区段：阶段、采区、区段：煤层倾角大于5～8°

阶段、盘区、区段：煤层倾角小于5～8°●井田划分为阶段、带区、分带（条带）：

煤层倾角小于18°，尤其小于12°第22页，课件共86页，创作于2023年2月走向长壁开采

沿倾斜线布置采煤工作面，沿走向移动，逐步将区段内的煤采出，叫走向长壁工作面，采煤方式叫走向长壁开采。第23页，课件共86页，创作于2023年2月倾斜长壁开采

沿走向线布置采煤工作面，沿倾斜移动，逐步将区段内的煤采出，叫倾斜长壁工作面，采煤方式叫倾斜长壁开采。第24页，课件共86页，创作于2023年2月倾斜长壁开采巷道布置简单、但倾斜巷道掘进困难、辅助运输困难。第25页，课件共86页，创作于2023年2月（二）井巷名称矿山井巷：为地下采矿而开凿的各类通道和硐室的总称。按方向分为：垂直、水平、倾斜巷道1立井2斜井3平硐4暗立井5溜井6石门7煤门8煤仓9上山10下山11风井12岩层平巷13煤层平巷第26页，课件共86页，创作于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：安装有提升设备

暗井：无直接地面出口的垂直巷道。主暗井、副暗井，风井、排水井第27页，课件共86页，创作于2023年2月2水平巷道（平硐、石门、平巷等）水平巷道:巷道长轴线与水平面近似平行的巷道第28页，课件共86页，创作于2023年2月2水平巷道（平硐、石门、平巷等）石门:无直接地面出口,垂直或斜交煤层走向,在岩层中开掘的水平巷道。主石门：连接井底车场和大巷、为开采水平服务的石门。采区石门：为采区服务的石门。第29页，课件共86页，创作于2023年2月2水平巷道（平硐、石门、平巷等）煤门:无直接地面出口,垂直或斜交煤层走向,在煤层中开掘的水平巷道。第30页，课件共86页，创作于2023年2月2水平巷道（平硐、石门、平巷等）平硐:有直接地面出口的水平坑道。（主、副、通风、排矸平硐）。大巷：为整个开采水平或阶段服务的平巷。（运输、回风）运输（回风）平巷：为采煤工作面服务的煤层平巷。（煤层平巷、岩石平巷）第31页，课件共86页，创作于2023年2月3倾斜巷道（斜井、上山、下山、溜眼等）倾斜巷道：巷道长轴线与水平面有明显坡度的巷道。斜井:有直接地面出口，安装有提升设备的倾斜坑道。主斜井、副斜井第32页，课件共86页，创作于2023年2月3倾斜巷道（斜井、上山、下山、溜眼等）上山:位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜坑道。下山：位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜坑道。第33页，课件共86页，创作于2023年2月（三）矿井巷道布置及生产系统掌握巷道的名称、运煤、运料、通风系统第34页，课件共86页，创作于2023年2月掘进顺序：主井1、副井2、井底车场3、主要运输石门4、运输大巷5、采区运输石门9、采区下部车场11、行人进风斜巷10、采区煤仓12。第35页，课件共86页，创作于2023年2月风井6、回风石门7、回风大巷8、采区回风石门17、采区上部车场18、绞车房16。运输上山14、轨道上山15；采区中部车场19、区段运输平巷20、下区段回风平巷21、联络巷22、区段回风平巷23、开切眼24。第36页，课件共86页，创作于2023年2月行走路线（副井2、井底车场3、主要运输石门4、运输大巷5、采区石门9、采区下部车场11、轨道上山14（乘车）、采区中部车场19、下区段回风平巷21、联络巷22、区段运输平巷20(或18、23)、工作面25第37页，课件共86页，创作于2023年2月3运煤系统（25、20、14、12、5、4、3、1、地面）第38页，课件共86页，创作于2023年2月4通风系统（新鲜风、2、3、4、5、9、11、15、19、21、22、20、25工作面(污风)23

、17、8、7、6、地面）第39页，课件共86页，创作于2023年2月5运料、排矸系统运料：2、3、4、5、9、11、15、18、23、工作面排矸：与运料方向相反。第40页，课件共86页，创作于2023年2月6排水系统一般与进风风流方向相反。25、20、15、11、9、5、4、3、2、地面第41页，课件共86页，创作于2023年2月作业：对照图2－9（1）画出图2－9；（2）标注图中各巷道名称；（3）运煤系统、通风系统、运料系统。第42页，课件共86页，创作于2023年2月（四）矿井开拓、采区准备和工作面准备开拓巷道：为井田开拓而掘进的基本巷道。地面到采区：井筒、井底车场、大巷、总回风巷、主石门等。形成全矿生产系统主框架，为全矿井或开采水平服务。第43页，课件共86页，创作于2023年2月准备巷道：为准备采区而掘进的主要巷道。从开拓巷道到区段，上山、下山、采区石门、采区车场。形成采区生产系统，为采区服务。第44页，课件共86页，创作于2023年2月回采巷道：形成采煤工作面、为采煤工作面服务的巷道，区段运输（回风）平巷、开切眼等。第45页，课件共86页，创作于2023年2月第二节井田开拓方式井田开拓：为开采煤炭，由地表进入煤层、为开采水平服务所进行的井巷布置和掘进工程。开拓方式：开拓巷道的布置方式。井筒形式分：立、斜、平、综合。第46页，课件共86页，创作于2023年2月1立井、斜井及平硐开拓2三种开拓方式的优缺点及适用条件3巷道的名称、三大系统4有关的名词第47页，课件共86页，创作于2023年2月一立井开拓（巷道掘进顺序，运输、运料、通风系统）立井开拓:主井、副井均为立井的开拓方式。第48页，课件共86页，创作于2023年2月掘进1、2、3，4、5，6、采区下部车场。9、8、7。10、11、采区上部车场及中部车场、17、18、20

第49页，课件共86页，创作于2023年2月运煤系统：运料系统：通风系统：水平接替第50页，课件共86页，创作于2023年2月立井单水平开拓掘进顺序运煤系统：运料系统：通风系统：巷道布置及生产系统简单，建井速度快、投产快，但上阶段分带风巷下行风，瓦斯易积聚。漏风率不超过15％。主井进风，箕斗提升时风速不超过6m/s。降尘第51页，课件共86页，创作于2023年2月斜井开拓

掘进顺序

运煤系统：

运料系统：

通风系统：斜井开拓:主井、副井均为斜井的开拓方式。第52页，课件共86页，创作于2023年2月斜井开拓

斜井倾角

串车提升：不大于25度；

箕斗提升：25～35度；

胶带输送机提升：不大于17度。

无极绳运输：不大于10度。第53页，课件共86页，创作于2023年2月斜井通风

主斜井用胶带输送机运煤，可作进风井，风速不大于4m/s，不允许作回风井。第54页，课件共86页，创作于2023年2月斜井层位

斜井布置在煤层下稳定的岩层中，法线距离15～20m。

沿煤层布置：施工容易、掘进速度快，初期投资少、掘进出煤、补充地质资料；井筒维护困难、煤柱大。煤层埋藏浅、围岩稳定、地质构造简单时采用。

煤层倾角大：底板穿层，单、多水平，单、多煤层。

煤层倾角小：顶板穿层，单水平，单煤层。第55页，课件共86页，创作于2023年2月平硐开拓

平硐开拓：利用直通地面的的水平巷道进入地下煤层的开拓方式。

一般以1条主平硐运煤、出矸、进风、排水、行人等。走向平硐、垂直平硐、斜交平硐。第56页，课件共86页，创作于2023年2月三平硐开拓走向平硐：平硐沿煤层走向。平硐布置：岩石巷道、煤层巷道。走向平硐优点：掘进工程量少、工期快、投资少。生产系统简单。斜交平硐：平硐与煤层走向斜交。平硐岩石工程量大。

第57页，课件共86页，创作于2023年2月三平硐开拓阶梯平硐：上山斜长过长。通风、运输困难。平硐的坡度3～5‰。第58页，课件共86页，创作于2023年2月四、井筒形式分析及应用

1、平硐开拓优点：开拓、运输、排水等系统简单，省去了提升、排水环节及设备，平硐施工技术简单，施工速度快、建井期短，井筒延伸方便。缺点：平硐开拓受到地形条件的限制。适用条件：煤层埋藏在当地基准面以上，且储量大致满足同类井型的水平服务年限要求。

第59页，课件共86页，创作于2023年2月四、井筒形式分析及应用2、斜井开拓（与立井相比）优点：施工简单，掘进速度快，费用低；工业广场、井筒装备、井底车场及硐室简单；斜井用胶带提煤时，提升能力大，可以同时多水平提煤。缺点：在开采深度相同的条件下，井筒长，管线长，维修难，通风阻力大，辅助提升能力小；井筒保护煤柱大，过表土层、流砂层时困难。适用条件：埋藏浅，水文地质情况简单的煤层。第60页，课件共86页，创作于2023年2月

3、立井开拓优点：井筒短，管线短，人员、材料升降速度快，提升能力大，通风阻力小，维护费用低，适应能力强。缺点：井筒施工复杂、掘进速度慢，费用高；工业广场、井筒装备、井底车场及硐室复杂；多水平提煤较困难。适用条件：适应性强，当井田的地形和地质条件不利于采用平硐或斜井时，均可考虑立井开拓。埋藏深、水文条件复杂时用。

第61页，课件共86页，创作于2023年2月五、综合开拓：只用立、斜、平一种方式不合理时，可用综合方式。采用立井、斜井、平硐等任何两种或两种以上的开拓方式，称为综合开拓。主斜副立：主斜井胶带机运煤能力大、副立井辅助提升速度快、通风阻力小。第62页，课件共86页，创作于2023年2月五、综合开拓：主平硐副立井：平硐运煤能力大、掘进简单、副立井辅助提升速度快、通风阻力小。第63页，课件共86页，创作于2023年2月第三节井田开拓中几个问题分析一、开采水平高度的确定开采水平：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。水平高度与开采范围及上、下山开采有关。（一）上、下山开采上、下山概念第64页，课件共86页，创作于2023年2月上、下山开采的比较掘进：装、运、排水、掘进速度运输（煤炭）：运输能力、折返排水：环节、设备等通风：压差、流向、线路长短、管理难易。基建：利用原开采水平的井巷和设施，延长开采水平服务年限。条件：煤层倾角小于16度、瓦斯及涌水小时，可以上下山开采。第65页，课件共86页，创作于2023年2月（二）开采水平高度的确定开采水平高度：开采水平上下边界之间的垂直距离。主要因素：煤炭储量、技术条件、经济因素、煤层赋存状态及地质构造等。第66页，课件共86页，创作于2023年2月1煤炭储量保证开采水平合理的服务年限。开采水平均衡生产期及水平服务年限大于新水平延伸时间。第67页，课件共86页，创作于2023年2月1煤炭储量开采水平服务年限按下式计算：T=Z/A·KT—开采水平的服务年限，a；Z—开采水平可采储量，万t；A--矿井生产能力，万t/a；K--储量备用系数，1.3～1.5。规定T，求出Z，根据煤层厚度、走向阶段长度，求出煤层倾斜长度及水平高度。第68页，课件共86页，创作于2023年2月2.技术因素合理的阶段斜长考虑的因素：1）煤的运输，缓倾斜、中倾斜煤层，上山运输无限制，急倾斜煤层70～100m。2）辅助运输，单钩串车提升受限制。绞车大小；3）行人，垂高超过50m，要运送，过高影响上山维护及人员运送。4）合理的区段数，中倾斜以下3～5个，急倾斜2～3个。5）采区接替，采区的服务年限大于开拓准备年限。第69页，课件共86页，创作于2023年2月3.经济因素吨煤费用：基建费用和生产经营费用。水平高度增加，阶段斜长增加，可采储量增加，吨煤基建费用减少（井底车场及硐室、运输大巷、石门等掘进、安装费用不变），生产经营费用（运、通、排、维增加），存在最经济合理的水平高度。第70页，课件共86页，创作于2023年2月4.地质构造及煤层赋存状态煤层倾角、厚度，较大的褶曲、断层。确定水平高度要综合考虑上述因素，提出几个方案，技术、经济比较，确定合理的水平高度。第71页，课件共86页，创作于2023年2月二开采水平大巷布置

开采水平大巷布置：阶段运输大巷、回风大巷，主要是阶段运输大巷的布置。分煤层布置、分煤组布置、全煤组集中布置。（一）分煤层布置每层煤均布置大巷，井底车场与各煤层用主石门联系，煤层间距大于70m。第72页，课件共86页，创作于2023年2月二开采水平大巷布置（二）集中布置煤层间距小于50m。1条大巷、采区石门联系第73页，课件共86页，创作于2023年2月二开采水平大巷布置（三）分煤组布置煤组间距大于70m，而煤组内煤层间距小于50m的条件下。

阶段回风大巷布置原则与运输大巷相似，只开采上山阶段时上水平运输大巷作下水平回风大巷。第74页，课件共86页，创作于2023年2月三井筒位置合理的井筒位置应使井下开采有利，井筒掘进和使用安全可靠，地面工业广场布置合理。

（一）

有利于井下开采工程量省、运输量少、通风安全、煤炭损失少、开采布置、井筒维护。第75页，课件共86页，创作于2023年2月1.沿走向：井田储量中心线附近或井田中央。井下运量最小；产量、风量分配均衡，通风线路短，阻力小，通风费用省；双翼井田，允许两翼同时开采，产量均衡，开采布置好。第76页，课件共86页，创作于2023年2月三井筒位置2）

沿倾向

斜