矿井开拓方式及综合开拓探讨
廷塑:釜~凰
矿井开拓方式及综合开拓探讨
武伟
(七台河市茄子河区安全生产监督管理局,黑龙江七台河154600)
喃蜀矿井开拓主要包括平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓等方式。本文主要阐述了矿井开拓方式.尤其是矿井综合开拓的各种不同开拓方式的选择和应用技术。
拱键间综合开拓;技术问题;矿井
综合开拓是采用立井、斜井、平硐三种井硐中任两种或两种以上的
井田开拓方式。综合开拓的实质是结合具体矿井煤层开采条件、不同井
硐形式的优势组合。生产矿井的综合开拓一般有一个形成的过程。本文
对综合开拓进行探讨。
1矿井开拓技术
1.1平硐开拓
平硐开拓是一种经济、简单的矿井开拓方式,主要燃是掘进技术
要求不高,施工设备简单,掘进速度快,建并期短;运输系统见大、环
节少、费用低:不设井底车场、地面工业广场简单:井巷及土建工程量
小,投资少;平硐上山开采,涌水沿水沟自行流出硐外,无须设水泵
房、水仓及排水设备,排水费用低等。
12斜井开拓
斜井开拓的优点是斜井井筒的掘进技术及施工设备、井筒装备及
安装技术、井底车场及地面工业设施均较立井简单:斜井掘进速度快、
建井期短、出煤早、初期投资少:沿煤层斜并不仅可在建井期生产煤
炭,而且能补充地质资料;皮带斜井易于实现并下运输的连续化与自动
化,且提升能力不受井筒深度的限制,可满足大型矿井的需要:.斜井延
深方便,对矿井生产干扰少。斜并开拓的缺点是在开采深度相同时,斜
井井筒长,掘进工程量大,所需的管线长:斜并用绞车提升时,提升能
力小,电耗大,钢丝绳磨损严重,提升费用高;。斜井过长需采用多段提
升时,转载环节多、系统复杂、占用设备及人员多;当斜井穿越较厚的
表土层、流砂层和含水层时,施工复杂,甚至难以通过:当斜井沿不稳
定岩层掘进时,维护困难,维护费用高:当斜井布置在煤层中,不但受
采动影响,而目煤柱损失大,井下有不安全因素。斜井开拓适用于煤层
第二章 井田开拓方式
第一节 井田开拓概念
一、井田开拓方式的概念
井田开拓:由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。
矿井开拓方式: 矿井井筒形式、 开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。
二、井田开拓方式的分类
1. 按井筒形式
( 1)立井( 2)斜井 (3)平硐 (4)综合
2. 按阶段内布置方式
( 1)采区式 (2)分段式 (3)带区式
3. 井筒形式 +开采水平 +阶段内布置方式三、确定井田开拓方式的原则
1. 合理确定矿井生产能力,井田范围,进行井田内的划分,确定井田开拓方式,井筒数目及位置
2. 选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式
3. 确定井筒延伸方式及井田开采顺序
基本原则:
( 1)多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井创造条件,集中,简单
( 2)按《规程》完善通风条件,良好生产条件
( 3)减少煤柱损失,减少巷道维护量,提高矿井采出率,
( 4)减少工程量,降低投资,减少建工工期
( 5)新技术机械化、自动化的推广创条件
( 6)考虑煤质、煤种区别
第二节 斜井开拓
主、副井均为斜井的开拓方式,称斜井开拓。
一、片盘斜井开拓(斜井多水平分段式开拓)
片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。 典型的片盘斜井如下图所示 ,
其井下部分有一个下山采区。 井田沿煤层倾向按标高划分为若干个分
段, 每段相当于采区的一个区段 , 倾斜长度适于布置一个采煤工作面。(习惯上称为片盘)
1. 井巷掘进顺序
自地面向下沿煤层开一对斜井 , 直至第一片盘下 20~30m,在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷 , 在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷 , 然后 , 经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开
切眼 , 即可开始第一片盘的回采
I 5 1 2 +450
7 8 4
3 +400
+350 Ⅲ +300
矿井开拓方式及其特点论述
摘要:开拓方式比选是矿井采掘之前必须进行的一项重要工作,是矿井生产的一个重要环节。合理的开拓方式决定了煤矿未来开采过程中运营的科学性与合理性,合理的开拓方式更有利于矿井通风,同样有利于技术管理与生产运营。本文分析了矿井开拓方式及其特点。
关键词:矿井;开拓方式;特点
某矿井井田范围:西以杜窑沟断层为界、北以横断层为界、南以高速公路为界,东以柳断层为界。井田南北长11.5~12.0km,东西宽1.9~3.5km,面积约36.0766km2。
1 开采技术条件
1.1 地质构造。该井田内褶曲有四条,断层较多。共查明及推断断层64条,其中正断层17条,47条逆断层;断距为5~1000m不等。
1.2 煤层顶、底板条件。主要可采煤层二煤、三煤、四煤伪顶为泥岩,直接顶板为粉砂岩;八煤和十八煤顶板为粉砂岩,其稳定性偏差。
2 井田的主要特点
矿井采用立井多水平开拓,由于本井田煤层倾角较大,煤层平距不是很大,设计采用采用集中大巷、分区石门大巷布置方式,在煤层底板岩石中布置服务于所有煤(层)组的集中大巷,用分区石门贯穿各煤(层)组,并以煤(层)组为单元建立各采区上山,具有生产环节少,工程量省,巷道维护量小的优点。在矿井投产生产多年后,更准确地掌握了煤层地质条件,原设计中考虑的延深方案,往往不再适应最新发展的需要,在矿井开拓时,还要重新研究确定开拓方案,进行新水平开拓延深设计。井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互协调,既要考虑地面条件,又要使井下的开拓、开采合理,还要有利于井上、下煤炭运输及井下辅助运输、通风、排水、供电系统的合理布置。该井田地形较为平坦,两个场地均可供矿井工业场地选址考虑。根据井田煤层赋存条件,设计结合井田的开拓方案进一步进行了方案进行比较。另外,在井田浅部开凿副斜井比开凿副立井方便,井筒施工速度较快,提高矿井建设速度,减少初期基建投资。
浅析矿井开拓方式及生产系统
一、矿井的开拓方式
1、平硐开拓
采用平硐开拓时,一般以一条主平硐开拓井田,负责运煤、出矸、运料、通风、排水、敷设管缆及行人等任务,而在井田上部回风水平设回风平硐。当地形条件允许和生产建设需要,且不增加过多的工程质量时,可以在主平硐、回风平硐之外,加掘排水、排矸等专用平硐。
平硐开拓的优点是:井下出煤不需提升转载即可由平硐直接外运,因而运输环节和运输设备少,系统简单,费用低;平硐的地面工业建筑较简单,不需结构复杂的井架和绞车房;一般不需设硐口车场,更不需在乎平硐内设水泵房、水仓等硐室,减少许多井巷氏程量,平硐施工条件较好,掘进速度较快,可加快矿井建设;平硐无需排水设备,对预防井下水灾也较用利。
采用平硐开拓时,应注意平硐的硐口要地势平缓,有足够的面积布置工业场地,且硐口位置不受洪水、滑坡、雪崩等自然灾害的威胁。硐口到主要交通干线要便于铺设铁路或尽可能利用其他机械化运输设备。另外,平硐开拓的上山部分应有足够的可采储量。
2、斜井开拓
斜井开拓是我国矿井广泛采用的一种开拓方式,有多种不同的形式,按井田内的划分方式,可分为集中斜井(有的地方也称阶段斜井)和片盘斜井,一般以一对斜井进行开拓。 根据矿井生产能力、井筒倾角大不不同,井筒装备也不一样。对生产能力小的小型斜井,可能只装备一个井筒,采用单钩串车提升;对中小型斜井,可以装备两个井筒,主井用双钩串车提升,副井用单钩串车提升,井筒倾角很缓时,可用无极绳提升;对中型斜井,主井有条件时,可采用带式输送机,副井则采用串车提升;大型斜井的主井宜装备带式输送机,在其一侧应设检修用的轨道,副井可采用双钩串车提升;对生产能力很大的特大型斜井。主井应用强力带式输送机或钢绳带式输送机,为减少通风阻力和解决辅助提升的不足,可以多打1-2个斜井。装备两个副井。
采用斜井开拓时,根据煤层埋藏条件,地面地形以及井筒子提升方式,斜井井筒可以分别沿煤、岩层或穿越煤层的顶、底板布置。
煤矿开拓方式的认识
煤矿开拓是煤炭开采过程中的重要环节,其方式的选择对于矿井的安全、经济和生产能力具有显著影响。本文将从开拓方式分类、矿井开拓系统、开拓工程设计、开拓工程施工、矿井开拓安全、开拓工程经济、开拓工程实例和发展趋势与展望等方面,阐述煤矿开拓方式的认识。
1.开拓方式分类
煤矿开拓方式可根据不同特征进行分类,常见的有巷道式、井塔式和斜巷式等。巷道式是通过挖掘地下通道实现煤炭的开采,包括平硐、斜井和立井等方式;井塔式则是在地面建立井塔,通过吊篮或箕斗进行煤炭的提升和运输;斜巷式主要是在地面设置斜井和斜巷,实现煤炭的开采和运输。
2.矿井开拓系统
矿井开拓系统是煤矿开拓的核心部分,包括井筒、巷道、运输系统、给排水系统等。井筒是矿井的入口和出口,巷道则是连接井筒与采掘工作面的通道,运输系统负责将煤炭从采掘工作面运至地面,给排水系统则为矿井提供必要的给水和排水条件。
3.开拓工程设计
开拓工程设计是确保煤矿开拓顺利进行的关键环节,需遵循一定的原则和步骤。首先需要进行地质勘探,了解矿区的地质构造、煤层分布等情况;其次进行地形处理,根据矿区的地形条件进行工程设计;最后进行设施建设,包括井筒、巷道、运输系统、给排水系统等设施
的设计和施工。
4.开拓工程施工
开拓工程施工是实现煤矿开拓的关键环节,涉及到钻爆法、掘进法、吊车安装等技术。钻爆法是通过爆破的方式破碎煤层,掘进法则是利用掘进机械将煤层掘进至设计位置,吊车安装则是负责将大型设备安装在井筒和巷道中。在施工过程中需要注意施工质量和安全,确保各项设施的稳定性和可靠性。
5.矿井开拓安全
矿井开拓安全是煤矿生产的重要前提,必须贯穿于整个开拓过程中。首先需要建立完善的安全管理制度和责任制度,其次加强安全培训和教育,提高员工的安全意识和技能水平,最后进行必要的安全应急处理,确保矿工和矿井的安全。
6.开拓工程经济
煤矿开拓工程经济是评价开拓方式优劣的重要指标,包括成本、收益和投资等方面。成本是指煤矿开拓所产生的直接费用,包括人工、材料、设备租赁等;收益则是通过煤炭销售所获得的经济效益;投资则是针对矿区设施建设的投入资金。通过对这些指标的综合分析,可以有效地评价不同开拓方式的优劣和经济性。
矿井开拓巷道开拓方式的概念及分类 在一定的井田地质、开采技术条件下,矿井开拓巷道可 有多种布置方式,开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合 理的开拓方式,一般要在技术可行的多种开拓方式中进行技 术经济分析比较后,才能确定 一、井田开拓方式分类 井田开拓方式种类很多,一般可按下列特征分类。 :
(一)按井筒(硐)形式 按井筒(硐)形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、 综合开拓。
(二)按开采水平数目 按开采水平数目可分为:单水平开拓(井田内只设 1 个开采
水平);多水平开拓(井田内设 2 个及 2 个以上开采水平)
(三)按开采准备方式 按开采准备方式可分为上山式、上下山式及混合式。
(1)上山式开采 开采水平只开采上山阶段,阶段内一般 采用采区式准备。
( 2)上下山式开采 开采水平分别开采上山阶段及下山阶段, 阶段内采用采区式准备或带区式准备;近水平煤层,开采水 平分别开采井田上山部分及下山部分,采用盘区式或带区式 准备。
(3 )上山及上下山混合式开采 上述方式的结合应用 (四) 按开采水平大巷布置方式
(1) 分煤层大巷,即在每个煤层设大巷;
(2) 集中大巷,在煤层群集中设置大巷,通过采区石门与 各煤层联系;
(3) 分组集中大巷,即对煤层群分组,分组中设集中大巷
根据我国常用的开拓方式,其分类可见图 3—14所示
因此,立井开拓方式可有立井单水平上、下山式;立井多水 平上、下山式;立井多水平上山式;立井多水平上山式及上、 下山相结合的方式。如图 3—15所示。
图3 —15立井开拓方式图了一14开拓方式分冀. (a) 立井单水平上下山式; (b) 立井多水平上下山式;
(c) 立井多水平上山式; (d) 立井多水平上山及上下山式混合
1—主井; 2—副井; 3—井底车场; 4—主要石门; 5—开采 水平运输大巷
二、确定井田开拓方式的原则 井田开拓所要解决的问题是,在一定的矿山地质和开采技术 条件下, 根据矿区总体设计的原则规定,
浅谈矿井开拓方式的优缺点
......................公司
摘 要:煤矿企业建设,“井田开拓方式”决定了企业发展,选择用不同的井田开拓方式建设,就有不一样的生产能力、企业效益。
关键词:斜井开拓方式 立井开拓方式 优点 缺点
就如,一块煤田内,可采资源丰富,地质条件简单,为缓倾斜煤层,在这块煤田内建设一对矿井,就如用斜井开拓方式和立井开拓方式。
一、斜井开拓方式布置:
斜井开拓方式应用比较广,按井田内划分和阶段内的布置方式不同,斜井开拓就可以分为:集中斜井和片盘斜井,只是集中斜井与立井一样,也有单水平、多水平和上山式、下山式等多种开拓方式。就以斜井多水平分段式开拓为例来述。
斜井多水平分段式开拓:是将井田沿倾斜按一定标高划分为若干个分段。它是自地面沿煤(岩)层开掘斜井,然后依次开采各个分段(分段:相当于采区内的一个区段,又称为片盘)的开拓方式。如附图所示,在煤田内沿煤层倾斜分为若干个片盘,每个片盘布置一个回采工作面,井田两翼同时开采。
这种方式布置,井巷掘进顺序:在井田走向中央沿煤层开掘一 1 对斜井,直达第一片盘的下部边界。主斜井用于进风及运输,副斜井用于回风及行人,两井筒相距30米,用联络巷连通。在第一片盘下部从井筒开掘第一片盘车场。在第一片盘下部边界和上部边界,分别开掘运输平巷及回风平巷及下区段回风平巷,每隔一段距离掘进联络巷连通回风平巷及下区段回风平巷。当运输平巷和回风平巷掘进至井田边界时,由运输平巷向回风平巷掘进开切眼,在开切眼内安装采煤设备即可由井田边界方向向井筒方向后退开采。
这种开拓方式的优点:巷道布置和生产系统简单,初期工程量小、投资小,建井期短;斜井沿煤层掘进施工容易,能进一步了解煤层赋存情况;矿井技术装备及生产管理比较简单。
缺点:矿井内不能布置较多的工作面,生产能力小;各片盘服务年限短,井筒需要经常延深,容易出现掘进与生产互相干扰;工作面遇断层时,难易保证矿井正常生产,
第十五章 井田开拓方式
第一节 立井开拓
立井开拓:
一、 立井开拓方式示例
1、 立井多水平开拓方式
示例条件
开拓巷道布置
开拓方式全称:立井多水平集中运输大巷上山分区式开拓
掘进顺序
生产系统
采掘接替
2、 立井单水平开拓方式
开拓方式全称:立井单水平集中运输大巷上下山分区式开拓
示例条件
开拓巷道布置
开拓方式全称:立井单水平上山分带式(带区式)开拓
掘进顺序
生产系统
采掘接替
二、 立井开拓分类
根据煤层倾斜长度、倾角、煤层间距的不同,可分为单水平开拓和多水平开拓两大类:
1、 单水平开拓
① 煤层倾角≤16°的缓倾斜煤层斜长不大时,采用上下山分区式或分带式(图15-3b)
② 对于近水平煤层斜长不大时,采用上下山盘区式或分带式
③ 对于近水平煤层斜长较大时,采用多组大巷上下山盘区式或分带式
④ 对于近水平煤层层间距较大,上煤组或下煤组储量不足以单独设置水平时,可考虑设置辅助水平(图15-3a)
2、 多水平开拓
① 煤层倾角>16°的缓倾斜煤层斜长较大时,采用上山分区式(图15-4a)
② 煤层倾角≤16°的缓倾斜煤层斜长较大时,采用上下山式或上山式与上下山式混合式(图15-4b、c)
③ 对于近水平煤层,煤组间距较大,各煤组储量均较多,可以单独设置水平时,可按煤组设置水平,沿倾斜可划分为2~4个部分,设置1~2组大巷,采用盘区式或带区式准备(图15-5)
④ 对于急倾斜煤层,均采用上山分区式(图15-6)
三、 立井开拓的井筒配置
井筒位置:多在井田中央附近或储量中心附近
井筒数目:2~3个,主井,副井,回风井(有时主井兼作回风井)
井筒形状:圆形
井筒断面尺寸:直径=5~8m
井筒装备:
1、 主井
一对或两对箕斗,容积6~50t,30万吨以下的井型也可用罐笼
主井装备箕斗可兼作回风井,不能作进风井
主井装备罐笼既可作回风井,也能作进风井
第二章 井田开拓方式
2.1 井田开拓概念
2.1.1 井田开拓方式的概念
井田开拓:由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。
矿井开拓方式:矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。
2.1.2 井田开拓方式的分类
(1)按井筒(井筒 :由地面通达矿体的巷道)形式分:立、斜、平、综、分区域;
(2)按水平数的多少分:单水平、多水平;
(3)按开采准备方式分:上山式、下山式、上下山式、混合式;
(4)按开采水平大巷的布置方式分:分煤层大巷、集中大巷、分组集中。
如立井单水平上下山(采区)式、立井多水平上下山(采区)式、立井多水平上山(采区)式、立井多水平上山及上下山混合(采区)式,绘出关系图形如下图2.1。
图 2.1 开拓方式分类关系图
2.1.3 确定井田开拓方式的原则
合理确定矿井生产能力,井田范围,进行井田内的划分,确定井田开拓方式,井筒数目及位置;选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式; 确定井筒延伸方式及井田开采顺序。其确定开拓方式的基本原则为:
(1)多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井,集中,简单;
(2)按《规程》完善通风条件,良好生产条件; 开拓方立 井
斜 井
平 硐
综 合 单水多水平 上下山
上 山
上下山
混 合 分层大集中大分组集中大 (3)减少煤柱损失,减少巷道维护量,提高矿井采出率;
(4)减少工程量,降低投资,减少建工工期‘新技术机械化。
2.2 斜井开拓
斜井开拓时,根据井田再划分方式和阶段内布置形式可组合成多种开拓方式。如:“斜井单水平分区式”、“斜井单水平分带式”、“斜井多水平分区式”、“斜井多水平分段式”等。本节仅举例介绍我国目前常用的几种斜井开拓方式。
2.2.1 片盘斜井开拓
片盘斜井开拓是斜井开拓的一种最简单的形式。它是将整个井田沿倾斜方向划分成若干个阶段,每个阶段倾斜宽度可以布置一个采煤工作面。在井田沿走向中央由地面向下开凿斜井井筒,并以井筒为中心由上而下逐阶段开采。图2.2为一片盘斜井的示例。井田沿倾斜方向划分为四个阶段。阶段内按整个阶段布置,即每一阶段斜宽布置一个工作面。
第一节井田开拓方式的概念
一、井田开拓方式的概念
井田开拓:由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷
布置和采掘工程称为井田开拓。
矿井开拓方式:矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的
布置方式的总称。
第一节井田开拓方式的概念
二、井田开拓方式的分类
1.按井筒形式分
(1)立井开拓
(2)斜井开拓
(3)平硐开拓
(4)综合开拓
第一节井田开拓方式的概念
2.按阶段内布置方式
(1)采区式
(2)分段式
(3)带区式3.井筒形式+开采水平+阶段内布置方式
4.在开拓方式的构成因素中,井筒形式占有着突出的地位,
常以井筒形式为依据,把井田开拓方式分为立井开拓、斜
井开拓、平硐开拓和综合开拓等几种方式。
第一节井田开拓方式的概念
三、确定井田开拓方式的原则
井田开拓的主要问题:
1.合理确定矿井生产能力,井田范围,进行井田
内的划分,确定井田开拓方式,井筒数目及位置
2.选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式
3.确定井筒延伸方式及井田开采顺序
第一节井田开拓方式的概念
确定井田开拓方式的原则
1.多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿
井创造条件,集中,简单
2.按《规程》完善通风条件,良好生产条件
3.减少煤柱损失,提高回采率,减少维护量
4.减少工程量,降低投资,减少建工工期
5.新技术机械化、自动化的推广创条件
6.考虑煤质、煤种
第一节立井开拓
一、立井多水平上山开拓示例
1.井巷掘进顺序主井、副井、井底车场、主石门、-300m大巷(超过采区上山
100m)、采区下部车场、采区运输和轨道上山;风井、总回风巷、采区上部车场、
区段回风石门
2.生产系统
运煤系统:采煤工作面出煤经区段运输平巷、区段石门、区
段溜煤眼、采区运输上山、采区煤仓,在运输大巷装车,电机车牵引载煤列
车至井底车场卸载后,由主井内安装的箕斗将原煤提至地面。排矸系统掘
进巷道所出之矸石,则用矿车装运至井底车场,由副井内安装的罐笼提至地
面。
运料系统:井下所需之物料、设备,由矿车(或材料车、平板车)装载,经副井
18
第四节 井田开拓方式
一、井田开拓基本知识
(一)矿井储量、生产能力和服务年限
一个煤田的范围很大,面积由数十至数千平方公里,甚至上万平方公里,煤的蕴藏量由几亿到几百亿吨。通常由几个或几十个矿开采。划给一个矿井来开采的那部分煤田,叫做井田(或矿田)。井田的边界多是以自然条件(大断层等)来划分。井田范围的大小,决定了矿井的储量和开采条件,是建设矿井的基本根据。
矿井储量可分为远景储量和工业储量两类,是确定矿井生产能力的重要因素。矿井的工业储量减去设计和开采损失,就是矿井的可采储量。可采储量占工业储量的百分比叫做采出率(也称“回采率”),矿井采出率应大于75%以上。采出率太低,不但浪费了资源,而且减少矿井的服务年限。
矿井可采储量与工业储量、生产能力和服务年限的关系,可用下式表示:
Zk=(Zc-P)C
Zk=A〃T〃K
式中 Zk——可采储量,万t;
Zc——工业储量,万t; 19 C ——采区设计回采率,薄煤层(煤厚≤1.3m)为0.85,中厚煤层(煤厚1.3~3.5m)为0.80,厚煤层(煤厚>3.5m)为0.75;
A ——矿井设计生产能力,万t/a;
T ——矿井设计服务年限,a;
K ——储量备用系数,一般取1.2~1.4。
矿井生产能力,一般指矿井的设计生产能力。按设计的生产能力大小矿井分为大、中、小三种井型:
大型:1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0、5.0、6.0Mt/a及以上;
中型:0.45、0.6、0.9Mt/a;
小型:0.3 Mt/a及以下。
矿井服务年限应与矿井生产能力相适应,使它们之间保持一个技术、经济上都比较合理的关系。《煤炭工业矿井设计规范》(2005年版),对45万t/a及以上矿井,按不同井型,对矿井的设计服务年限作了相应的规定,中型矿井设计服务年限不小于40年,1.2~2.4 Mt/a矿井设计服务年限不小于50年,3.0~5.0 Mt/a矿井设计服务年限不小于60年,
6.0 Mt/a及以上矿井设计服务年限不小于70年。
(二)井田内的再划分
煤田划分为井田后,每一个井田的面积仍然比较大,再这样大范围内进行采煤,还必须将井田再划分为若干较小的 20 区、段,以便有计划的按一定顺序进行开采。
井田划分为阶段。开采缓斜(倾角≤250)、倾斜(倾角250~450)和急斜(倾角450~900)煤层时,通常沿煤层倾斜方向,按一定标高,将井田划分为若干个平行走向方向的长条形部分,每一个长条部分称为阶段,阶段的大小一般用阶段斜长或阶段垂高来表示。它的走向长度等于井田走向长度。阶段与阶段之间以水平分界。水平是自井筒再一定标高开掘的水平巷道及其相近标高的开采巷道的总称。布臵有主要运输大巷和井底车场,并担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平称为开采水平,水平常用该处标高、开采顺序和用途来表示。阶段内的布臵又分连续式、分区式和分带式三种。
近水平煤层井田划分为盘区或分带。在开采煤层倾角很小的近水平煤层时,井田煤层走向不明显或变化不大,很难划分阶段。这是,一般沿煤层主要延伸方向布臵2~3条水平大巷,作主要运输和进回风用。在大巷两侧或划分若干采掘区或直接布臵条带,前者即是盘区(类似于采区),后者就是条带。
(三)巷道的分类
井筒到达预定地点后,就可以在井下开凿为生产服务的各种巷道。矿井巷道按照它的作用和服务范围,可以分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三类。 21 开拓巷道——为全矿井或一个水平服务的巷道,如井筒、井底车场、石门、主要运输大巷、回风大巷、风井等;
准备巷道——为一个开采区域服务的巷道,如采区上山、下山、盘区集中巷等;
回采巷道——直接为采煤工作面服务的巷道,如回采工作面进风顺槽、回风顺槽、开切眼。
二、矿井开拓方式的选择
由于井田内煤层赋存状态以及地质、地形等条件的不同,所以在开发矿体时,所采用的进入矿体的方式也就不同。根据进入矿体井峒形式,井田开拓方式可分为平峒开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓等四种开拓方式。
在确定井田开拓方式时,应考虑下列原则:
1.本着布局合理、生产集中、系统简单、环节畅通的原则,为采用新技术、新装备,提高机械化程度创造有利条件。
2.充分利用国家资源,减少煤炭损失。
3.尽量减少工程量和投资,使建井期短,出煤快,以降低成本。
一)平硐开拓
(一)什么是平峒开拓
在山区和丘陵地带,利用水平巷道(即平峒)由地面进入煤层进行开拓和采煤的开拓方式,即主、副均为平峒的开 22 拓方式称为平峒开拓。根据地形条件与煤层赋存状态,平峒的方向可以和煤层走向方向一致,称走向平峒;也可以和煤层走向方向垂直或斜交,称垂直走向平峒。另外,按同一井田内平峒在不同标高的数目,可分为单平峒(单水平平峒)和阶梯平峒(多水平平峒)两种。
(二)平峒开拓的优点
当煤层赋存具有平硐开拓条件时,应首先考虑采用平硐开拓。当平硐以上煤层垂高或斜长过大时,可采用阶梯平硐开拓。当受地形限制,必须沿走向开拓平硐时,可采用走向平硐开拓,但应注意单翼生产的特点,恰当地确定井型。
平硐开拓有很多突出优点:
1.没有井筒和井底车场,平硐本身相当于运输大巷,煤炭直接运出地面,环节少,能力大,投资省,出煤快。
2.依靠平硐的自然坡度排水,直接流出硐口,排水能力大,安全可靠:不用排水设备,不开凿硐室、水仓、更无需长期维护清扫。
3.平硐施工设备和施工技术简单,进度快,成本低。
4.硐口无井架、绞车房、通风机房等建筑,生产系统简单,占地少,便于管理。
5.平硐进入煤层后,可按需要变更方位,灵活性大。
6.可采用小风井或小平硐回风,通风工程量小,且安全条件好。 23 (三)平峒开拓的适用条件
平峒开拓的选择受地形条件的限制,只适于山岭起伏的地区,因为只有这样的地区才由可能使煤层埋藏高于平峒水平。因此,平峒开拓的适用条件:
1.山区,在平峒标高以上有足够的煤炭储量;
2.有布臵平峒口工业场地的位臵;
3.能修筑公路或铁路和外界联系方便。
二)斜井开拓
(一)什么是斜井开拓
斜井开拓是用倾斜巷道由地面进入煤层的一种开拓方式,也就是主、副井皆为斜井的开拓方式。斜井开拓分为片盘斜井和分区式斜井开拓两大类。
(二)斜井开拓的适用条件
凡是煤层赋存较浅,垂深在200m以内,最大不超过500m,都要首先考虑斜井开拓的可能性与合理性。对于表土层不厚,水文地质简单,井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层,不论井型大小,均可采用斜井开拓。
1.片盘斜井开拓
小型矿井,条件适宜时,可以采用片盘斜井开拓。通常一个片盘生产,一个片盘准备,提升方式宜采用单钩串车一段提升。片盘斜井开拓的适用条件:
(1)井田范围较小,煤层埋藏较浅; 24 (2)表土层厚度不大,且不含水和无流沙层;
(3)地质构造简单,无大的断层和褶曲;
(4)以开采缓倾斜的薄及中厚煤层为主。
2.斜井单、多水平开拓
当井田范围较大和矿井生产能力很大时,就不能用片盘斜井开拓,而要将井田划分为单水平或多水平开拓,在阶段内分区式或分带式准备。
(三)斜井开拓的优点
斜井与立井相比有以下优点:
1.井筒施工简单、速度快、投资少。
2.地面建筑物和井筒装备少,不用大型提升设备,钢材消耗量小,如用胶带输送机提升,提升能力大,增产能力也大。
3.改、扩建比较方便,容易实现多水平生产,并能较少井下主石门的长度。
(四)斜井井筒位臵
用斜井开拓时,斜井井筒可以沿煤层开掘,但在使用期间要经常维护,而且煤层倾角有变化时,井筒的坡度也要随着变化,对提升工作不利。所以,斜井井筒多沿岩层开掘,称为岩石斜井。
沿岩层开掘的岩石斜井掘凿费用较高,但容易维护,井筒的坡度不受煤层倾角变化的影响,可以根据提升设备的技术要求来开掘。 25 岩石斜井开掘在煤层下面,叫做底板斜井;开拓在煤层上面,叫做顶板斜井。在一般情况下,井筒坡度最好与煤层的倾角相同。
斜井选用的提升设备与井筒的倾角有关。用带式输送机提升时,斜井井筒的角度一般不得大于170,但随着大倾角带式输送机的成功开发和应用,在倾角不大于250的斜井井筒中,也可以装备带式输送机;用箕斗提升时,不大于350;小型斜井用串车提升时,斜井倾角不大于250;用无极绳提升时,斜井坡度不大于100,但此种提升方式已明令淘汰。
三)立井开拓
(一)立井开拓的定义
立井开拓是用垂直井筒由地面进入煤层的一种开拓方式,即:主、副均为立井。根据井田内水平的设臵,可分为立井单水平开拓和立井多水平开拓两种。
(二)立井开拓的优点
立井开拓的适应性很强,一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐开拓或斜井开拓时,均可采用立井开拓方式。其优点如下:
1.能够通过各种复杂的地质条件,井筒为圆形断面,结构合理,维护费用低。
2.提升能力大,机械化程度高,易于搞自动化。 26 3.有效断面积大,通风条件好:管线短,人员升降速度快。
(三)立井开拓的适用条件
采用立井开拓的条件一般为:
1.煤层埋藏较深或冲击层较厚。
2.水文地质条件复杂,井筒需要用特殊方法施工。
3.多水平开采的急倾斜煤层。
四)综合开拓
(一)综合开拓的形式
井田地面、井下条件复杂,若采用单一的开拓方式,会在技术上产生困难、经济上也不合理,因而,实际生产中往往出现主、副井采用不同井筒形式的开拓方式,称为综合开拓。综合开拓一般有:平峒立井开拓、平峒斜井开拓、斜井立井开拓和平峒斜井立井开拓等四种形式。
(二)综合开拓方式的适用条件
按井田特点,结合地面布臵,采用单一开拓方式不能满足通风、安全、提升等不同需要或技术经济不合理时,可以采用综合开拓方式。
对各种井硐形式的分析表明:在地面水平以上煤炭储量较多的山岭地区,应该首先考虑平硐开拓。赋存较浅的缓倾斜煤层,一般可以开掘沿煤层斜井或穿岩斜井。没有平硐或斜井开拓条件的,才采用立井开拓。
(三)综合开拓方式的特点 27 以主斜井—副立井综合开拓方式为例介绍综合开拓方式的特点。
1.主斜井—副立井综合开拓方式的优越性:
(1)主斜井井筒掘进技术和施工设备简单,掘进速度快;
(2)副立井断面大,通风阻力小,通风能力强,辅助提升能力强,管线用量少;
(3)主斜井延伸方式简单、方便,对生产干扰少;
(4)主斜井强力胶带输送机生产能力大,其应用扩大了斜井应用的范围。
2.主斜井—副立井综合开拓方式存在的缺陷:
(1)主斜井比立井长的多;
(2)主斜井井筒维护费用高;
(3)主斜井井筒通过流沙层困难;
(4)主斜井、副立井井口若在一起,则井底位臵分散,不便于联系;主斜井、副立井井底若在一起,则井口位臵分散,需建两个工业广场留两个保护煤柱,煤柱损失大。
3.主斜井—副立井综合开拓方式的适用条件:
大型或特大型矿井、水文地质条件比较简单、主斜井井筒不需要特殊施工法的缓斜和倾斜煤层。