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1、第十八章 井田开拓巷道布置,第一节 开采水平划分及上下山开采,一、开采水平划分阶段：(horizon)沿一定标高将井田划分成沿走向的长条部分。开采水平：（mining level）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。,（一）合理的开采水平垂高,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
2、煤眼70m.冲垮支架;堵眼事故；煤碎。(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。4）合理的区段数目阶段斜长/区段斜长=整倍数；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,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,储量Z.利于接替。3、经济上有利的水平垂高
3、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年采区准备1.5 2年水平过渡23年足够储量:合理的水平垂高 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,（二）下山开采的应用,下山及下山开采下山：位于开采水平以下为本水平或采区服务的倾斜巷道。运输下山，轨道下山，通风行人下山等。下山采区：开采水平之下的采区。下山开采：利用原开采水平的井巷和
4、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。,1、上下山开采的比较比较 利用原有开采水平进行下山开采；另设开采水平进行上山开采。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。,2、下山采区巷道布置上下山采区划分一致，对应的上、下山尽量靠近，以便利用：上山采区装车站、煤仓、车场产量大、CH4大，可用三条下山。下山采区回风:维护上山采区上山及总回风道，风井及通风设施为下山采区通风。利用运输大巷配风巷回风。Fig、18-1示，多水平上下山开采的第二水平的回风 在第二水平的上山部分设总回风巷，利用上山或石门直
5、通第一水平回风系统；,3、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。通过下山掘一部分下水平的大巷、车场、水仓等，加快下水平开拓延深。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。,4、下山开采与主要下山开采的区别,主要下山：集中下山，中央下山、暗斜井。在井田某一开采水平中央布置主要下山；在主要下山下部设立开采水平；主要下山下部的开采水平仍为上山开采。,（三)辅助水平的
6、应用（subsidiary level）,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。特点：只担任辅运、通风及人员升降等任务。,辅助水平的应用水平垂高过大，开采技术困难。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。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。近水平
7、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。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。,四.合理划分开采水平急斜煤层：一个开采水平只采上山阶段。缓、中倾斜煤层：合理的阶段斜长照顾主要块段；当16时，上下山开采；近水平煤层：开采水平在煤组内的合理位置及标高煤层间距近开采水平设底部煤层中煤层间距远分组设开采水平。,第二节 阶段运输大巷及布置(layout of roadway in mining level),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
8、、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”。,一.阶段运输大巷运输方式和设备,矿车轨道（机车运输）（locomotive haulage）轨距：600 mm，900 mm矿车：固定箱式1t，3t 底卸式3t，5t矿车轨道运输优点：1)煤、矸、物料、人员可统一运输解决；2)运输能力大，机动，适应生产不均衡变化要；3)可分运不同牌号的煤；4)煤尘少，利于安全；5)远距离运输不困难。矿车轨道运输要求：能适应多弯道，要求大巷平,2、胶带运输 belt conveyer,胶带运输优点能力大，连续运输，效率高；容易自动化；装卸简单；胶带运输要求：巷道直或分段直辅助运输另开辅助运输大巷
9、，一般由矿车，轨道。适用：运输距离短，运量大，煤种单一大巷运输设备如表18-1,二.大巷断面和支护,1.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 矿车运输8m/秒,设计时最大用6m/秒.胶带运输V4m/s,2.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。,3.大巷数目：轨道运输大巷一般一条，有时加配风巷（副巷）断面不满足，断面又不能过大，地温高；可用两条。胶带运输大巷新设计矿井
10、，一般2条 a、一条胶带大巷，一侧设600毫米检修道 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,1.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。,2.大巷的坡度：利于运输和泄水。一般：i=35 向井底下坡.大巷应用情况：国内：基本上用机车运输；大型矿井用
11、胶带。国外：大巷胶带：占30%一般认为: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。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。,四.阶段运输大巷的布置方式,1、单层布置:分层大巷用主要石门联系各煤层大巷，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、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。,适用条件,适用：井田走向不大
12、，煤层间距大，间距70m，以上的煤层，可单独布置采区。,2、集中布置（集中大巷各煤层用采区石门联系）集中大巷布置特点：开采水平内只设一条或一对集中运输大巷，用采区石门联络各煤层。总掘进量小，占用管线少；但岩石掘进量大。(当下部为薄及中厚煤层，围岩稳定时，大巷可置于下煤层中。减少岩石工程量。)岩巷、易维护；生产集中，便于管理；数个煤层可同时准备和回采，能力大。初期工程量大，建井期长。,适用条件,适用：井田走向距离大，煤层数目多、层间距小，层间距50m的矿井。,3、分组布置（集中大巷用主要石门联系分组大巷）,分组布置特点：据煤层间距，分为若干煤组；每组煤布置一条分组集中大巷，各煤组分别布置采区。各
13、组设集中大巷，用主石门将各组大巷连接起来，各煤组分设采区。初期工程量大。兼有分层大巷和集中大巷的部分特点。适用：煤层组间距70m。,4、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：设计新井，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，采一个煤层就能保证产量回采工作推进快，要求巷道掘进快，维护时间短；巷道普遍采用可缩性支架，支护问题已解决。,五.阶段运输大巷位置,1、运输大巷作用：为开采上下水平各煤层服务；要求：服务时间长；处于不受或少受采动影响的位置。2.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
14、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3.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,4、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；布置在压力传播影响角之外；利于布置采区煤仓和车场；5.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,6、急斜煤层大巷位置底板滑动线之外10 20m。7、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
15、置回采工作面，跨大巷回采,8、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。,六、总回风巷布置,设采区风井的矿井，多井筒分区式开拓的矿井，均不设全矿性总回风道。开采第一水平时，总回风巷设在风化带或防水煤柱内；开采第二水平时，上水平运输大巷改为回风巷。回风大巷标高宜一致。井田上部标高不一，回风大巷布置成分段平巷及斜巷。在多水平开采的老矿井，除上边界布置总回风
16、巷外，还在大巷一侧布置回风巷，为上下水平过渡生产用。还可利用：分组集中大巷的配风巷；或另掘一条风道。,第三节 井筒（硐）的位置,合理的井筒位置应有利于：井下开采部署；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，井筒位于井田储量中心,一.井筒沿走向方向的有利位置,1、大巷运输工作量最少在走向方向上井筒位于井田中央大巷运输工作量最小 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
17、降风压，巷道断面,4、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,二.井筒沿倾斜方向的有利位置,1、立井石门工程量井筒位置应是石门长度最短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富含水层限制富含水层限制井筒位置尽量不受富含水层限制,一般应用缓倾斜煤层：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，应是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
18、偏上”，位置处于高级储量之中心。急斜煤层:可采M大时，应减少煤损。布置于煤系底部煤层或底板中。近水平煤层：井筒位置应靠近井田储量中央。,2、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,有利于井筒和井底车场施工和维护 井筒和井底车场的掘进、维护及使用安全可靠井筒尽量不穿过流砂层、厚冲积层及富含水层；井筒不穿过地质破坏剧烈带及采动区；“平二矿”实例。井底车场应处于较好的围岩之中（无大构造）。,四.有利于工业广场布置合理不占或少占农田，避免河流改道，不占重要文物古迹及园林。有足够的场地，合理布置工业广场并留有余地，利于外接“国铁”。有好的工程地质和水文地质条件，避免滑坡、山崩等威胁，利
19、于居民点建设。井口处于当地最高洪水位之上。注意风向：避免长年风向正对井筒进风方向，以防污染。,五、风井布置方式及矿井通风系统,（一）、中央并列式通风。布置：进、回风井布置在一个广场内；两井相距3050m，大型井60100m。使用：a.罐笼或串车提煤的中小型井 主井进 风，副井回风。b.箕斗或胶带运煤的大中型井 副井进风，主井回风 c.在井田上部边界设安全出口。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。,（二）、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。使用：副井进风
20、，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斜、倾斜煤层矿井；煤层赋存深，瓦斯大的矿井。,（三）、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。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。适用：对通风要求很严格的矿井，高瓦斯矿井，煤易自燃的矿井，煤和瓦斯突出矿井，井田一翼长达6-8km，后期风路长。,（四）分区式通风布置：风井设在各采区使用：中央井筒进风，各采区小回风井回风。优点：通风线路短；各采区通风方便、灵活；风阻小。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。,（五）分区域通风多井筒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。,
