礦井開拓與掘進

徐國芳礦井開拓與掘進

徐國芳1第一節(jié)井田開拓方式的概念

一、井田開拓方式的概念井田開拓：由地表進入煤層為開采水平服務(wù)所進行的井巷布置和采掘工程稱為井田開拓。礦井開拓方式：礦井井筒形式、開采水平數(shù)目及階段內(nèi)的布置方式的總稱。第一節(jié)井田開拓方式的概念一、井田開拓方式的概念2二、井田開拓方式的分類1.按井筒形式分（1）立井開拓（2）斜井開拓（3）平硐開拓（4）綜合開拓二、井田開拓方式的分類32.按階段內(nèi)布置方式（1）采區(qū)式（2）分段式（3）帶區(qū)式3.井筒形式+開采水平+階段內(nèi)布置方式4.在開拓方式的構(gòu)成因素中，井筒形式占有著突出的地位，常以井筒形式為依據(jù)，把井田開拓方式分為立井開拓、斜井開拓、平硐開拓和綜合開拓等幾種方式。2.按階段內(nèi)布置方式4三、確定井田開拓方式的原則1、多出煤、早出煤、出好煤、建設(shè)高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)礦井創(chuàng)造條件，集中，簡單

2、按《規(guī)程》完善通風(fēng)條件，良好生產(chǎn)條件

3、減少煤柱損失，提高回采率，減少維護量

4、減少工程量，降低投資，減少建工工期

5、新技術(shù)機械化、自動化的推廣創(chuàng)條件

6、考慮煤質(zhì)、煤種三、確定井田開拓方式的原則5第二節(jié)斜井開拓主、副井均為斜井的開拓方式，稱斜井開拓。一、片盤斜井開拓（斜井多水平分段式開拓）片盤斜井開拓是最簡單的開拓方式。井田沿煤層傾向按標(biāo)高劃分為數(shù)個分段,每段相當(dāng)于采區(qū)的一個區(qū)段,習(xí)慣上稱為片盤,適于布置一個采煤工作面。1.井巷掘進順序自地面向下沿煤層開一對斜井,直至第一片盤下20-30m,在第一片盤上部開片盤甩車場及第一片盤回風(fēng)巷,在第一片盤下部開片盤甩車場及片盤運輸巷,然后,經(jīng)平或斜石門掘進上煤層的超前平巷及開切眼,即可開始第一片盤的回采。

第二節(jié)斜井開拓主、副井均為斜井的開拓方式，稱斜井開拓。62.生產(chǎn)系統(tǒng)包括：運煤系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、運料排矸系統(tǒng)對通風(fēng)要求：主斜井用膠帶運煤時，可兼作進風(fēng)井，但V

4m/s。膠帶斜井不得兼作回風(fēng)井。2.生產(chǎn)系統(tǒng)73.優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，工程量小，投資少，工期短，斜井沿煤層掘進易施工，能夠補充地質(zhì)資料，進一步了解煤層賦存情況。缺點：礦井內(nèi)不能布置較多的工作面，礦井生產(chǎn)能力小；容易出現(xiàn)掘進與生產(chǎn)相互干擾，對地質(zhì)變化適應(yīng)性差。4.適用范圍：適用于煤層埋藏穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡單，井田走向長度和傾斜寬度不大，煤層埋藏不深的小型礦井。3.優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，工程量小，投資少，工期短，斜井沿煤層掘進8二、斜井單水平采區(qū)式開拓井田沿傾斜方向劃分為兩個階段，每個階段沿走向劃分為若干個采區(qū)，每個采區(qū)沿傾向劃分為若干個區(qū)段。與片盤斜井相比優(yōu)點：礦井內(nèi)能布置幾個采區(qū)，不容易出現(xiàn)掘進與生產(chǎn)相互干擾，對地質(zhì)變化適應(yīng)性強。缺點：井巷工程量大，建井期長，系統(tǒng)復(fù)雜。二、斜井單水平采區(qū)式開拓9三、斜井盤區(qū)式開拓近水平煤層，一般采用盤區(qū)式布置。斜井盤區(qū)與斜井單水平采區(qū)式的區(qū)別在于斜井盤區(qū)的運輸大巷和回風(fēng)大巷可以并列布置在井田傾斜的大致中央。三、斜井盤區(qū)式開拓10四、斜井井筒層位選擇、井筒裝備及坡度（一）斜井井筒層位選擇1.沿煤層布置適用于煤層賦存穩(wěn)定，煤質(zhì)堅硬及地質(zhì)構(gòu)造簡單的礦井。2.沿煤層底板巖層布置斜井布置在煤層底板穩(wěn)定的巖層中，巖層距煤層距離不小于15

20m，一般用于開采傾角較大的煤層。3.穿層布置當(dāng)斜井傾角與煤層傾角不一致時，可采用穿層布置，即斜井從煤層頂板或底板穿入煤層。四、斜井井筒層位選擇、井筒裝備及坡度11第三節(jié)立井開拓

一、立井單水平帶區(qū)式開拓井田劃分為兩個階段，階段內(nèi)帶區(qū)式布置一般帶區(qū)式布置多采用對拉工作面：兩個工作面共有一條運輸平巷（斜巷），兩個工作面中的煤相向運輸。

1、井巷開掘順序：2、生產(chǎn)系統(tǒng)：運輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)3、優(yōu)點：巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，運輸環(huán)節(jié)少，通風(fēng)線路短并有建井速度塊、投產(chǎn)早。缺點：上山階段的分帶回風(fēng)是下行風(fēng)。適用于煤層傾角小于12°，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層埋藏較深的礦井。第三節(jié)立井開拓一、立井單水平帶區(qū)式開拓12二、立井多水平采區(qū)式開拓1、井巷掘進順序

2、生產(chǎn)系統(tǒng)采煤系統(tǒng)采煤工作面出煤經(jīng)區(qū)段運輸平巷、區(qū)段石門、區(qū)段溜煤眼、采區(qū)運輸上山、采區(qū)煤倉,在運輸大巷裝車,電機車牽引載煤列車至井底車場卸載后,由主井內(nèi)安裝的箕斗將原煤提至地面。排矸系統(tǒng)掘進巷道所出之矸石,則用礦車裝運至井底車場,由副井內(nèi)安裝的罐籠提至地面。運料系統(tǒng)井下所需之物料、設(shè)備,由礦車(或材料車、平板車)裝載,經(jīng)副井罐籠下放至井底車場由電機車,(或柴油機車）拉至采區(qū),轉(zhuǎn)運至使用地點。通風(fēng)系統(tǒng)礦井通風(fēng)采用中央分列式(中央邊界式),由副井進入的新鮮風(fēng)流,經(jīng)井底車場、主要運輸大巷、采區(qū)車場、采區(qū)上山、區(qū)段石門、區(qū)段運輸平巷,清洗采煤工作面后的污風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷、區(qū)段回風(fēng)石門、采區(qū)上山至總回風(fēng)道,再經(jīng)回風(fēng)石門,由邊界風(fēng)井排出地面。排水系統(tǒng)井下涌水經(jīng)大巷水溝流人井底車場,匯入水倉,由水泵房的水泵,經(jīng)副井井筒的管道排至地面。二、立井多水平采區(qū)式開拓13第四節(jié)平硐開拓平硐按與煤層走向的相對位置不同，平硐分為走向平硐、垂直走向平硐和斜交平硐；按平硐所在標(biāo)高不同，平硐分為單平硐和階梯平硐。一、走向平硐平硐沿煤層走向開掘，把煤層分為上、下山兩個階段，具有單翼井田開采的特點。二、垂直或斜交走向平硐根據(jù)地形條件，平硐可由煤層頂板進入或由煤層底板進入煤層。平硐將井田沿走向分成兩部分，具有雙翼井田開拓特點。三、階梯平硐當(dāng)?shù)匦胃卟钶^大，主平硐水平以上煤層垂高過大時，可將主平硐水平以上煤層劃分為數(shù)個階段，每個階段各自布置平硐的開拓方式。第四節(jié)平硐開拓平硐按與煤層走向的相對位置不同，平硐分為走向14第五節(jié)井筒形式分析及選擇

一、平峒開拓方式的優(yōu)缺點及適用條件優(yōu)點：1.開拓形式最簡單、最有利；2.出煤不需提升轉(zhuǎn)載，環(huán)節(jié)少，系統(tǒng)簡單，設(shè)備少，地面設(shè)施簡單（無井架、絞車房）；3.不需較大的井底車場及其硐室；4.施工速度快，建井快；5.無需排水設(shè)備，利于預(yù)防水災(zāi)。適用條件：地形條件合適、煤層賦存位置較高的山嶺、丘陵、溝谷。第五節(jié)井筒形式分析及選擇一、平峒開拓方式的優(yōu)缺點及適用條15

二、斜井開拓的優(yōu)缺點和適用條件優(yōu)點：（與立井相比）施工簡單，工期短，井筒裝備簡單，投資少，掘進速度快。缺點：井筒斜度大，提升能力低，維護費用高，傾斜度大時，環(huán)節(jié)多，煤柱損失大。適用條件：埋藏不深，表層不厚，緩斜和傾斜煤層。

二、斜井開拓的優(yōu)缺點和適用條件16

三、立井開拓的優(yōu)缺點和適用條件優(yōu)點：不受其他地質(zhì)條件影響，適應(yīng)能力強，提升速度快，能力大，可擴大斷面，裝備兩套提升設(shè)備缺點：施工難度大，設(shè)備投資大、要求高。適用條件：煤層埋藏較深，表土層厚，瓦斯、水文情況復(fù)雜等條件。三、立井開拓的優(yōu)缺點和適用條件17第六節(jié)

綜合開拓

一、

綜合開拓的類型綜合開拓：采用立井、斜井、平硐等任何兩種以上井硐形式開拓的方式（一）

斜井-立井綜合開拓副斜井（強力帶式輸送機）主立井的開拓方式適合于大型礦井。第六節(jié)

綜合開拓一、綜合開拓的類型18

（二）

平硐-立井綜合開拓主要是利用立井的優(yōu)點，解決通風(fēng)困難和井田深部輔助提升問題（三）平硐－斜井綜合開拓

二、

綜合開拓的適應(yīng)條件對于地面形式和煤層賦存條件復(fù)雜的井田，如果主、副井筒均為一種形式，可能會給井田開拓造成生產(chǎn)技術(shù)上的困難，或者是經(jīng)濟上不合理。在這種情況下可采用綜合開拓的方式。（二）平硐-立井綜合開拓19第七節(jié)

多井筒分區(qū)域開拓分區(qū)域開拓：將大型井田劃分為若干具有獨立通風(fēng)系統(tǒng)的開采區(qū)域。第七節(jié)多井筒分區(qū)域開拓分區(qū)域開拓：將大型井田劃分為若干20一、炮掘施工工藝

（一）破巖方式（二）主要工藝流程一、炮掘施工工藝（一）破巖方式21（一）破巖方式

采用鉆爆法施工。采用風(fēng)鉆配直徑22mm中空六角鋼釬及直徑32mm柱齒鉆頭。全部采用濕式打眼，按照定人、定鉆、定眼、定位、定責(zé)的原則打眼。打眼前，首先根據(jù)中腰線及設(shè)計要求，畫出巷道輪廓線，然后按光爆原理及炮眼布置要求布置炮眼，炮眼掏槽方式采用楔形掏槽或復(fù)式掏槽。

采用光面爆破，使用Φ27×150mm×100g煤礦許用乳化炸藥，Ⅰ～Ⅴ段毫秒延期電雷管，總延期時間不超過130毫秒，MFB-200、MFB-100型礦用安全網(wǎng)路閉鎖發(fā)爆器引爆。煤巷采用全斷面一次打眼一次爆破；巖石巷道斷面超過12m2，采用臺階法掘進，巷道斷面低于12m2的情況采用全斷面一次爆破。采用臺階法掘進時，分上、下臺階組織掘進，上臺階超前下臺階一般為6~8米。采用上、下臺階一次定炮、一次拉炮方式施工，嚴(yán)禁一次定炮、分次拉炮。（一）破巖方式 采用鉆爆法施工。采用風(fēng)鉆配直徑22mm中空六22（二）主要工藝流程巖巷：交接班→敲幫問頂→打設(shè)上部炮眼(出后部矸石)→裝藥、爆破(上部)→灑水、安全檢查→初噴臨時支護→出上部煤矸→上部錨網(wǎng)索噴支護(打設(shè)下部炮眼)→裝藥、爆破(下部)→灑水、安全檢查→出下部煤矸→下部錨網(wǎng)噴支護→檢查清理。煤巷：交接班→敲幫問頂→打設(shè)炮眼(出后部矸石)→裝藥、爆破→灑水、安全檢查→臨時支護→頂板錨網(wǎng)帶支護→兩幫支護→檢查清理。（二）主要工藝流程巖巷：交接班→敲幫問頂→打設(shè)上部炮眼(出后23二.綜掘施工工藝二.綜掘施工工藝24二、綜掘施工工藝（一）施工方式（二）工藝流程（三）掘進機的選型二、綜掘施工工藝25（一）施工方式采用綜掘機截割破巖切割方式：煤巷一般由上幫底部左側(cè)進刀，沿底板從左至右掃地掏槽，至右?guī)秃笙蛏弦苿咏馗铑^，再自右至左螺旋上升截割，接近頂板時，截割頭要離開頂板100-300mm，防止截割頭破壞頂板。巖巷一般由巷道拱基線的中部進刀自左至右，再自右至左螺旋向上截割，截割至巷道頂部時，對頂板進行臨時支護和一次支護，然后由上而下左右往復(fù)截割掃地，至設(shè)計底板高度。（一）施工方式采用綜掘機截割破巖26（二）工藝流程巖巷：交接班安全檢查→校對中線后畫出巷道輪廓線→切割迎頭→安全檢查→初噴臨時支護→出矸→錨網(wǎng)索噴支護→檢修綜掘機、驗收質(zhì)量→