煤矿开采学课件第二十一章矿井开采设计第十八章井田开拓巷道布置

1、第十八章 井田开拓巷道布置,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 第三节井筒的位置,主讲：林世豪,第一节开采水平的划分及上下山开采,一、合理的水平垂高 （一）具有合理的阶段斜长 1、煤的运输 急倾斜煤层的溜煤眼高度一般不超过70-100米； 对于某些中小型矿井，采区上山采用矿车运输，上山斜长受绞车能力的限制，应根据采区生产能力和绞车提升能力进行验算。 2、辅助运输 采区一般都采用一段单钩串车提升，绞车滚筒直径一般不大于1.6m受滚筒容绳量限制，上山斜长一般不超过600m；采区内一般不采用两段提升。 3、行人条件 阶段斜长过大，行人不方便。,主讲：林世豪,（二）具有合理的区

2、段数目,在我国目前的技术条件下，缓斜煤层可取3-5个；倾 斜和急倾斜煤层不少于2-3个。 （三）要有利于采区的正常接替 阶段垂高大更有利 （四）要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量 必须有足够的可采储量以保证水平有合理的服务年限。 （五）经济上有利的水平垂高 根据1994年设计规范规定：倾斜、缓斜150-250m；急倾斜煤层100-150m。,主讲：林世豪,二、下山开采的应用,（一）、上、下山开采的比较,主讲：林世豪,主讲：林世豪,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

3、配风巷（作为下山采区总回风巷）； 11下山采区水仓,主讲：林世豪,（二）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，下山开采 的缺点不严重，而其节约工程量的优点较突出； 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进行过度，待水平准备完成后再转为上山开采； 4、当井田深部受自然条件限制，储量不多、深部境界不一，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。 注意：下山开采与利用主要下山开采下水平是不同的，后者是在主要下山下部设立开采水平，

4、主要下山即为暗斜井，各采区仍为上山开采。,主讲：林世豪,三、 辅助水平的应用,设有运输大巷，不设井底车场，主要适用于： 1、水平垂高过大，开采水平以上的上山煤斜长过大，用一个阶段开采技术上有困难，安全上不可靠时，可将开采水平以上的煤分为两个阶段，利用辅助水平开采上一阶段。 2、采用多水平上下山开采的矿井，上水平下山采区的排水、通风及辅助提升比较困难，下水平的回风问题也需要妥善解决，可在两水平之间设辅助水平，使上述问题得到解决。 3、井田形状不规则，煤层倾角变化大,主讲：林世豪,四、合理划分开采水平,开采水平的数目和位置，主要根据： 、 井田倾斜长度 、 阶段高度 、 能否进行上、下山开采 、

5、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 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,主讲：林世豪,第二节 开采水平大巷的布置,1、运输大巷两种运输方式的优缺点和布 置特点 2、运输大巷的三种布置方式的适用条件 3、煤层和岩层运输大巷的优缺点和适用条件 4、回风大巷如何布置,知识点,能力点,能根据具体煤层地质条件，合理布置水平大巷,主讲：林世豪,一、对大巷布置的一般要求,主要任务： 担负煤矸、物料和人员的运输，以及排

6、水、通风、敷设管线。 基本要求： 便于运输、利用掘进和维护、能满足矿井通风安全的需要。 （一）运输大巷的运输方式和设备 轨道运输 各类井型矿井的大巷一般采用轨道运输 轨距一般有600mm、900mm两种 胶带输送机运输（矸石、物料仍采用矿车运输）,主讲：林世豪,1.轨道运输大巷,主讲：林世豪,大巷采用矿车运煤的优点,（1）矿车运煤可同时统一解决煤炭、矸石、物料和人员的 运输问题； （2）运输能力大，机动性强，随着运距和运量的变化可以 增加列车数； （3）能满足不同煤种煤炭的分运要求； （4）对巷道直线度要求不高，能适应长距离运输； （5）吨公里运输费较低； （6）运输过程中产生的煤尘少，对通风

7、安全较为有利。,主讲：林世豪,轨道运输对大巷的要求,（1）根据所选定的矿车及电机车类型，按照煤矿安全规 程的有关规定设计大巷断面尺寸，并使大巷内最高 风速不大于8 ms。 （2）运输大巷的方向应与煤层走向大体一致，当煤层因褶 曲、断层等地质构造影响，局部走向变化频繁时，为 便于列车行驶和减少工程量，应设法使大巷尽量取直。 （3）运输大巷坡度以便于运输和排水为准，一般为3 4，如果井下涌水量较大，含杂物较多，也可取5。 采用无极绳运输大巷一般不超过10.,主讲：林世豪,架线式电机车,主讲：林世豪,架线式电机车,主讲：林世豪,蓄电池式电机车,主讲：林世豪,矿车（固定式）,主讲：林世豪,矿车（底卸式

8、）,主讲：林世豪,材料车,主讲：林世豪,2、带式输送机运输大巷,优点： （1）实现大巷连续化运输，运输能力大； （2）操作简单，比较容易实现自动化； （3）装卸载设备少，卸载均匀。 缺点： 带式输送机不适应按不同煤种的分采分运，并要求大 巷直，设备能力要考虑两翼产量分配不均的因素和每一翼运输的不均衡系数（可取1.25）。因此，对于运量大、运距较短、煤种单一、装载点少、大巷比较直的矿井，适于采用带式输送机运输。,主讲：林世豪,不同矿井生产能力的大巷运输设备,主讲：林世豪,输送机,主讲：林世豪,输送机,主讲：林世豪,输送机,主讲：林世豪,（二）大巷的巷道断面和支护,采用轨道运输时，大巷一般取双轨巷

9、道断面。中小型矿井也可取单轨巷道断面，在井底车场和采区车场之间要双轨错车场。 采用胶带输送机运输时，一般采用两条巷道分别铺设输送机和轨道。胶带输送机也可设检修道或不设检修道。 风速要求：大巷轨道运输时最大风速小于每秒8米，设计时不超过每秒6米；胶带输送机运输时风速不超过每秒4米，通常只有少量进风。 大巷一般采用锚喷或砌 。,主讲：林世豪,二、运输大巷的布置方式,.分层运输大巷和主要石门 （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，装载分散，占用 辅助生产人员多，生产分散，轨道、管线占用多。,主讲：林世豪,2

10、、集中运输大巷和采区石门 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，经济上不合理。 适用：煤层层数较多，层间距不大的矿井。,主讲：林世豪,3、分组集中大巷和主要石门 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。,主讲：林世豪,对煤层进行分组应注意以下问题,1、层间距较近的煤层划为一组，以减少采区石

11、门的掘进工程量； 2、有些煤层间距较大，但赋存不稳定，不宜单独布置大 巷，可视情况与相邻煤层划为一组； 3、对不同煤质和煤种的煤层可划为一组，以便分采分运、分别提升； 4、对瓦斯涌出量差异很大的几层煤，有技术安全上的必要时，可分别划组；对涌水量大、有突水威胁的煤层，可分层布置； 5、为实现合理集中生产，同时生产的煤组一般不超过两个。,主讲：林世豪,3、几种布置方式的应用,分层布置适用于层间距较大（一般在50-70米以上）的煤层或井田走向短，煤层间距较大的小型矿井；为合理集中生产应尽量采用集中或分组集中布置。 我国的经验是层间距小于50米的煤层一般采用集中布置，采用分组集中布置的分组间距一般大于

12、70米。具体条件下难以确定集中或分组集中布置时，应经过技术经济比较。 比较的内容： 1、各方案的开拓工程量，并计算各方案的开拓费用和初期投资； 2、各方案的巷道维护长度和时间，计算维护工作量及费 用； 3、各方案的运输工作量和费用； 4、各方案的煤柱损失。,主讲：林世豪,三、运输大巷位置的选择,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。,主讲：林世豪,1、煤层大巷,1）煤层大巷位置 分煤层大巷 沿煤层布置； 集 中 大 巷 布置在

13、煤组最下部稳定薄及中厚煤层中 分组集中大巷 布置在煤组最下部稳定的薄及中厚煤层中 2）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）,主讲：林世豪,3）煤层大巷的缺点 （1）巷道维护困难，维护费用高； （2）当煤层起伏、褶曲较多时，巷道不好布置； （3）煤柱回收困难，资源损失大； （4）不利于防火管理。 4）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水层，不易将大巷布置在煤层底板； （） 井田走

14、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。,主讲：林世豪,5）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。,主讲：林世豪,2、岩层大巷位置,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

15、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；,主讲：林世豪,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。,主讲：林世豪,3、煤层大巷与岩层大巷的比较,主讲：林世豪,4、急斜煤层大巷位置 底板滑动线之外10 20m。 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

16、回采 采区最下一个 区段布置回采工作面，跨大 巷回采,主讲：林世豪,二、总回风巷,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。,主讲：林世豪,4、对于近水平煤层矿井，总回风巷一般与大巷平行，大多布置在下部煤层或下部岩层中。 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

17、巷作为下水平的总回风巷。,主讲：林世豪,第三节 井筒的位置,1、根据哪些因素来确定井筒数目 2、斜井井筒的层位布置方式和坡度的确定 3、立井井筒的合理位置在哪里,知识点,能力点,1、能根据生产能力大小确定井筒数目 2、能根据井田煤层地质条件，在考虑技术、经济等方面的因素确定井筒的位置,主讲：林世豪,一、井筒数目的确定,井筒数目是根据矿井提升任务大小和通风需要等因素确 定的。煤的提升和矸石、材料、设备及人员的提升（即辅助 提升）可由一个或几个井筒来完成。用作提升的井筒可兼作 进风或回风井，有些情况下，则必须设专用回风井。在具体 确定井筒数目时，可按以下三种情况考虑： 1、双提升井筒开拓 2、多提

18、升井筒开拓 3、单提升井筒开拓,主讲：林世豪,、,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。,主讲：林世豪,二、井筒位置的确定,井筒形式确定后，需要正确选择井筒位置。但在不少场合，井筒位 置与井筒形式是伴随一起确定的。主副井筒出口要布置工业场地，建设 地面工业设施和民用建筑，还要在其下部设置开采水平，进行开采部署。 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

19、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（主要指立井）,主讲：林世豪,1、对井下开采合理的井筒位置,（1）井筒（硐）沿走向方向的有利位置 大巷运输工作量 井筒在井田一侧: 大巷运输工作量 =UL/ 2 井筒在井田中央:大巷运输工作量 = U / 2L/ 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,主讲：林世豪, 均衡生产及矿井生产能力井筒在井田中央：两翼均衡生产，能力大。井筒在井田一侧：单翼开采，生产能力小, 通风 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

20、降风压，增大巷道断面。,主讲：林世豪, 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 井筒偏向井田一侧： 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。,主讲：林世豪,实际中形成单翼井田的原因,1、地质勘探资料不足，井筒需要靠近高级储量范围。 2、受地形限制。 3、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。,主讲：林世豪,（2）井筒沿倾斜方向的有利位置, 斜井开拓时，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。 立井开拓时，井筒沿煤层倾向位置（见图18-10） 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； 对开采缓或倾斜煤层群的矿井，考虑井筒设在沿倾斜中部靠上适当位置，使井筒煤柱不占初期投产采区；,主讲：林世豪, 急倾斜矿井，井筒宜靠近煤层浅部，甚至布置在煤系底板（见图18-11） 近水平煤层的矿井，尽可能使井筒靠近储量中央； 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。,主讲：林世豪,图1