1、河南城建學(xué)院采煤概論第二篇 井田開拓第4章 井田開拓方式,本章主要內(nèi)容,第4章 井田開拓方式 第一節(jié) 斜井開拓 第二節(jié) 立井開拓 第三節(jié) 平硐開拓 第四節(jié) 綜合開拓,第一節(jié) 斜井開拓,一、片盤斜井開拓 片盤斜井開拓是斜井開拓的一種最簡單的形式。它是將整個井田沿傾斜方向劃分成若干個階段，每個階段傾斜寬度可以布置一個采煤工作面。在井田沿走向中央由地面向下開鑿斜井井筒，并以井筒為中心由上而下逐階段開采。圖4-1為一片盤斜井的示例。井田沿傾斜方向劃分為四個階段。階段內(nèi)按整個階段布置，即每一階段斜寬布置一個工作面。,圖4-1 片盤斜井開拓（動畫） 1主井；2副井；3片盤車場；4-階段運(yùn)輸平巷； 5輔巷；

2、6階段回風(fēng)平巷；7-采煤工作面；8聯(lián)絡(luò)眼,第一節(jié) 斜井開拓,1礦井開拓程序(圖4-1) 在井田沿走向中央，沿煤層傾斜方向向下開掘主斜井1和副斜井2，兩井均在煤層之中，且兩井中間留30m40m煤柱。為了掘進(jìn)通風(fēng)方便和溝通兩井筒間的聯(lián)系，每隔一段距離開掘聯(lián)絡(luò)巷8將兩井筒貫通。井筒掘到第一階段下部時，開掘第一階段下部車場。從下部車場向井筒兩側(cè)開掘第一階段運(yùn)輸平巷4和副巷5。為了掘進(jìn)方便，4、5之間每隔一定距離掘聯(lián)絡(luò)巷溝通。4、5之間階段煤柱根據(jù)有關(guān)規(guī)定留設(shè)。與此同時，在第一階段上部開甩車場向井筒兩側(cè)開掘第一階段回風(fēng)巷6。在井田沿走向邊界處沿傾斜方向掘開切眼7將5、6溝通，并在開切眼內(nèi)布置采煤工作面開

3、采。,第一節(jié) 斜井開拓,2礦井生產(chǎn)系統(tǒng)(圖4-1) 工作面7采出的煤，由工作面刮板輸送機(jī)送至階段運(yùn)輸副巷5，并經(jīng)聯(lián)絡(luò)巷運(yùn)至階段運(yùn)輸巷4裝入礦車。礦車由電機(jī)車牽引至第一階段下部車場3并由主斜井1提至地面。 生產(chǎn)所需材料、設(shè)備和人員一般由主斜井1下放到階段上部車場，由階段回風(fēng)平巷6送到工作面上口，然后供工作面使用。副斜井只有在礦井產(chǎn)量大，輔助提升任務(wù)重時才作輔助提升。,第一節(jié) 斜井開拓,2礦井生產(chǎn)系統(tǒng)(圖4-1) 新鮮風(fēng)流由主斜井進(jìn)入，經(jīng)階段下部車場3、運(yùn)輸平巷4、聯(lián)絡(luò)巷8、階段副巷5進(jìn)入工作面7。沖洗工作面后的乏風(fēng)，經(jīng)階段回風(fēng)平巷6、回風(fēng)斜巷9匯集到副斜井排出地面。為了避免生產(chǎn)中新鮮風(fēng)流和乏風(fēng)摻

4、混及風(fēng)流短路，通常要在主要進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷交岔處設(shè)置風(fēng)橋、風(fēng)門等通風(fēng)構(gòu)筑物。 為保證礦井生產(chǎn)正常接替，在開采第一階段時，及時向下延深井筒對第二階段進(jìn)行開拓并按同樣方法布置巷道。生產(chǎn)轉(zhuǎn)入第二階段后，第一階段的階段運(yùn)輸平巷作為第二階段的回風(fēng)平巷。以后每階段依次類推，直到開采到井田深部邊界 。,第一節(jié) 斜井開拓,3.特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：片盤斜井開拓，巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，井巷施工技術(shù)也不復(fù)雜，而且初期工程量小，出煤快。 缺點(diǎn)：不能多階段同時生產(chǎn)，同采工作面最多為兩個，礦井生產(chǎn)能力受到限制。另外，延深工作頻繁，生產(chǎn)和掘進(jìn)之間相互影響較大。工作面整階段連續(xù)推進(jìn)，對地質(zhì)條件變化適應(yīng)性差。但就現(xiàn)有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采用片盤

5、斜井開拓時，井田走向長不宜大于1.5km。井田傾斜長度，一級提升時，不宜大于800m,兩級提升時，不宜大于1.5km,并且盡可能采用一級提升。,第一節(jié) 斜井開拓,二、斜井單水平分區(qū)式開拓 由斜井進(jìn)入煤體，由一個開采水平開采整個井田。井田可劃分為一個階段，也可以劃分為兩個階段。階段沿走向劃分為采區(qū)。 圖4-2為一典型的斜井單水平分區(qū)式開拓方式。井田劃分為兩個階段，每個階段沿走向劃分為六個采區(qū)。開采水平在上、下兩階段分界面。上山階段每個采區(qū)沿傾斜劃分為五個區(qū)段，下山階段式分為四個區(qū)段。礦井可采煤層為一層中厚煤層，煤層傾角較小。,圖42 斜井單水平分區(qū)式開拓 1主井；2副井；3井底車場；4階段運(yùn)輸平

6、巷； 5階段輔巷；6采區(qū)運(yùn)輸上山； 7-采區(qū)軌道上山；8、15區(qū)段運(yùn)輸平巷；9、16區(qū)段回風(fēng)平巷；10、17采煤工作面； 11-階段回風(fēng)平巷；12-回風(fēng)井；13采區(qū)運(yùn)輸下山；14采區(qū)軌道下山；18專用回風(fēng)上山； 19采區(qū)煤倉；20井底煤倉；21行人進(jìn)風(fēng)下山；22回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷,第一節(jié) 斜井開拓,二、斜井單水平分區(qū)式開拓 1.礦井開拓程序 在井田沿走向中部，由地面開掘一對巖層反斜井，主斜井1和副斜井2。主斜井1安裝膠帶輸送機(jī)提升煤炭、副斜井2安裝絞車作輔助提升。斜井井筒掘到開采水平時，在開采水平布置井底車場和硐室，然后向兩側(cè)掘進(jìn)水平運(yùn)輸大巷4和副巷5。水平運(yùn)輸大巷和副巷掘至采區(qū)中部位置后，在采區(qū)下部

7、布置采區(qū)下部車場并開掘采區(qū)運(yùn)輸上山6和軌道上山7，當(dāng)采用中央分列式通風(fēng)時，在主副井斜井施工同時，在井田淺部沿走向中央開鑿回風(fēng)井12至上山階段上部車場、區(qū)段運(yùn)輸平巷和回風(fēng)平巷，并掘進(jìn)開切眼布置工作面回采。,第一節(jié) 斜井開拓,二、斜井單水平分區(qū)式開拓 1.礦井生產(chǎn)系統(tǒng) 工作面出煤。經(jīng)區(qū)段運(yùn)輸平巷8、采區(qū)運(yùn)輸上山6至采區(qū)下部煤倉。煤炭裝入礦車后由機(jī)牽車引經(jīng)水平運(yùn)輸大巷4至井底煤倉，并由井底煤倉裝入斜井皮帶提至地面。 材料、設(shè)備由副斜井下放至井底車場，由電機(jī)車牽引經(jīng)水平運(yùn)輸大巷至采區(qū)下部車場。然后由采區(qū)軌道上山經(jīng)采區(qū)中（上）部車場送至區(qū)段回風(fēng)平巷進(jìn)而到采煤工作面。 新鮮風(fēng)流由主、副斜井經(jīng)井底車場、水平

8、運(yùn)輸大巷、采區(qū)下部車場、運(yùn)輸上山和區(qū)段運(yùn)輸巷至工作面。沖洗工作面后的乏風(fēng)，經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷、水平回風(fēng)大巷由邊界風(fēng)井排至地面。,第一節(jié) 斜井開拓,二、斜井單水平分區(qū)式開拓 1.礦井生產(chǎn)系統(tǒng) 第二階段為下山開采。由水平運(yùn)輸大巷在采區(qū)中部位置布置采區(qū)上部車場并沿煤層向下做采區(qū)下山13和14。然后在采區(qū)內(nèi)掘區(qū)段平巷，然后通過采區(qū)內(nèi)區(qū)段平巷構(gòu)成工作面回采。 下山采區(qū)工作面出煤向下運(yùn)至區(qū)段運(yùn)輸平巷，然后通過采區(qū)運(yùn)輸下山13向上運(yùn)至采區(qū)煤倉，裝車后由水平運(yùn)輸大巷運(yùn)至井底車場由主斜井提至地面。 下山采區(qū)所需材料、設(shè)備經(jīng)采區(qū)上部車場，由軌道下山下放并經(jīng)采區(qū)中部車場、區(qū)段回風(fēng)平巷送到工作面。 新鮮風(fēng)流經(jīng)采區(qū)上部車場

9、、采區(qū)運(yùn)輸下山、區(qū)段運(yùn)輸平巷進(jìn)入工作面。乏風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷、采區(qū)軌道下山、水平副巷、上山階段保留的回風(fēng)上山進(jìn)入水平回風(fēng)大巷。然后經(jīng)邊界風(fēng)井排出。,第一節(jié) 斜井開拓,二、斜井單水平分區(qū)式開拓 3.特點(diǎn) 斜井單水平上、下山開拓，開采水平少，減少了初期工程量和投資；階段分采區(qū)布置，對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，可多采區(qū)同時生產(chǎn)、多工作面同時生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大。此外，由于只有一個開采水平，不存在水平接替問題，礦井生產(chǎn)穩(wěn)定。因此，在開采緩傾斜煤層（傾角小于16），沼氣含量低，涌水量小時，如果井田傾斜長度滿足要求，應(yīng)優(yōu)先考慮采用此種開拓方式。,第一節(jié) 斜井開拓,三、斜井形式選擇 1、斜井傾角主要依據(jù)其裝備的提升設(shè)備確

10、定。 串車提升 25 箕斗提升，=2035 膠帶輸送機(jī)提升17 2、斜井采用串車和箕斗提升時，其提升能力受井筒斜長影響較大。近年來，隨著膠帶輸送機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展。 3、煤層斜井 斜井沿煤層開掘，施工容易、速度快、投資少。但當(dāng)煤層較厚、煤層松軟、構(gòu)造復(fù)雜及煤層有自燃傾向時，不宜沿煤層布置。 4、底板斜井 將井筒布置在煤層底板中。但當(dāng)煤層傾角小于井筒傾角時，水平石門工程量太大。優(yōu)點(diǎn)是井筒易維護(hù)，不需保護(hù)煤柱。 5、穿層斜井 當(dāng)煤層傾角小于井筒傾角時，為了減少水平石門工程量或免受地面因素影響，斜井可穿越煤層布置。,第二節(jié) 立井開拓,立井開拓也是廣泛采用的一種進(jìn)入煤體的方式。除井硐形式外，其開拓巷道布

11、置與斜井相同。 一、立井單水平分帶式開拓 這種開拓方式如圖4-3所示，井田劃分為兩個階段，階段內(nèi)采用分帶式布置。,圖4-3 立井單水平上下山開拓（帶區(qū)式準(zhǔn)備）示意圖 1主井；副井口 3井底車場；運(yùn)輸大巷；回風(fēng)石門； 回風(fēng)大巷；分帶運(yùn)輸巷； 8分帶回風(fēng)巷；9采煤工作面； 10帶區(qū)煤倉；11運(yùn)料斜巷；12行人進(jìn)風(fēng)斜巷,第二節(jié) 立井開拓,1礦井開拓程序 在井田中央從地面開鑿主井1和副井2，當(dāng)掘至開采水平標(biāo)高后，開掘井底車場3、主要運(yùn)輸大巷4、回風(fēng)石門5、回風(fēng)大巷6，當(dāng)階段運(yùn)輸大巷向兩翼開掘一定距離后，即可由大巷掘行人進(jìn)風(fēng)斜巷12、運(yùn)料斜巷11進(jìn)人煤層，并沿煤層掘分帶運(yùn)輸巷7、煤倉10、分帶回風(fēng)巷8。

12、最后沿煤層走向掘進(jìn)開切眼即可進(jìn)行回采。,第二節(jié) 立井開拓,2.礦井生產(chǎn)系統(tǒng) 由工作面采出的煤裝人刮板輸送機(jī)運(yùn)至分帶運(yùn)輸巷；經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)至膠帶輸送機(jī)運(yùn)至煤倉在運(yùn)輸大巷裝車，由電機(jī)車牽引至井底車場，通過主井提至地面。工作面所需物料及設(shè)備經(jīng)副井下放至井底車場，由電機(jī)車牽引至分帶材料車場，經(jīng)斜巷11由絞車提升至分帶回風(fēng)巷，然后運(yùn)至采煤工作面。 新鮮風(fēng)流自地面經(jīng)副井、井底車場、運(yùn)輸大巷、行人進(jìn)風(fēng)斜巷，從分帶運(yùn)輸巷分兩股進(jìn)人兩個工作面。清洗采煤工作面后的污風(fēng)，由各自的分帶回風(fēng)巷至總回風(fēng)巷，再經(jīng)回風(fēng)石門進(jìn)入主井排出地面。,第二節(jié) 立井開拓,這種開拓方式的生產(chǎn)系統(tǒng)比較簡單，運(yùn)輸環(huán)節(jié)少，建井速度快，投產(chǎn)早，但其上山

13、階段的分帶風(fēng)巷是下行風(fēng)，應(yīng)采取措施，防止分帶回風(fēng)巷中瓦斯積聚，保證安全生產(chǎn)。另外，示例中沒有單獨(dú)開鑿回風(fēng)井，而采用箕斗井兼作回風(fēng)井。根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，箕斗提升井兼作回風(fēng)井時，井上下裝卸載裝置及井塔必須采取密閉措施，并加強(qiáng)管理，漏風(fēng)率不得超過15，并應(yīng)有可靠的降塵設(shè)施。箕斗提升井若兼作進(jìn)風(fēng)井時，箕斗提升井的風(fēng)速不得超過6 m/s，并應(yīng)有可靠的降塵措施，保證粉塵濃度符合工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)很少應(yīng)用箕斗井進(jìn)風(fēng)。 這種開拓方式一般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。,第二節(jié) 立井開拓,二、立井多水平分區(qū)式開拓 1礦井開拓程序 2礦井生產(chǎn)系統(tǒng) 運(yùn)煤系統(tǒng) 通風(fēng)系統(tǒng),第二節(jié) 立井

14、開拓,第二節(jié) 立井開拓,二、立井多水平分區(qū)式開拓 對多水平開拓，一定要注意水平間的接替，在上水平采完以前，要將下水平開拓準(zhǔn)備完畢。同時也要注意采區(qū)間、區(qū)段間的接替，以保證礦井穩(wěn)定生產(chǎn) 。 立井開拓可以適應(yīng)各種水平劃分方式和階段內(nèi)布置形式。,第二節(jié) 立井開拓,二、立井多水平分區(qū)式開拓 立井開拓的優(yōu)點(diǎn)是井筒長度短、提升速度快、提升能力大及管線敷設(shè)短、通風(fēng)阻力小、維護(hù)容易。此外，立井對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，不受煤層傾角、厚度、沼氣等條件限制。立井開拓的缺點(diǎn)是井筒掘進(jìn)施工技術(shù)要求高，開鑿井筒所需設(shè)備和井筒裝備復(fù)雜，井筒掘進(jìn)速度慢，基建投資大等。 斜井開拓和立井開拓各有所長和所短。要結(jié)合煤層賦存特征、地質(zhì)條

15、件、地面地形、技術(shù)裝備和經(jīng)濟(jì)因素綜合分析和比較來確定最合適的井筒形式。,第三節(jié) 平硐開拓,在山嶺和丘陵地區(qū)，往往在礦井地面工業(yè)場地標(biāo)高以上埋藏有相當(dāng)儲量的煤炭。開采這部分煤炭最簡單、經(jīng)濟(jì)的開拓方式就是平硐開拓。見圖4-5。 平硐開拓，就是從地表開掘水平巷道進(jìn)入山體或丘陵內(nèi)的煤層。一般地，以一條主平硐擔(dān)負(fù)運(yùn)煤、運(yùn)料、出矸、行人、排水、進(jìn)風(fēng)和敷設(shè)管線等任務(wù)。在井田上部回風(fēng)水平開回風(fēng)平硐或回風(fēng)井擔(dān)負(fù)回風(fēng)任務(wù)。 平硐的布置方式與地表地形和煤層產(chǎn)狀有關(guān)。主要布置方式有：,第三節(jié) 平硐開拓,走向平硐 一般沿煤層走向開掘在底板巖石中。條件適合（如煤層不厚、煤質(zhì)堅(jiān)硬、服務(wù)年限不長）時，也可以沿煤層掘進(jìn)。走向平

16、硐近似于立井和斜井開拓中的階段運(yùn)輸大巷。從走向平硐掘石門進(jìn)入每個采區(qū)。走向平硐工程量小、投資省、出煤快，但只能單翼開采，限制了礦井生產(chǎn)能力。,第三節(jié) 平硐開拓,垂直平硐 先從地面垂直煤層走向掘平硐到達(dá)煤層或煤層底板，然后沿煤層或底板巖石向井田兩側(cè)掘運(yùn)輸大巷，并準(zhǔn)備采區(qū)。垂直平硐與立井開拓和斜井開拓中的階段運(yùn)輸石門相似。根據(jù)地表地形。垂直平硐可以從煤層底板進(jìn)入煤層，也可以從煤層頂板進(jìn)入煤層。有時由于地表地形及地質(zhì)條件的影響，平硐也可以與煤層走向斜交掘進(jìn)，稱為斜交平硐。 垂直平硐和斜交平硐初期工程量大、投資多、出煤慢，但可以兩翼開采，礦井生產(chǎn)能力大。,第三節(jié) 平硐開拓,階梯平硐 當(dāng)?shù)匦胃卟钶^大，主

17、平硐以上煤層垂高過大時，可以把其分為幾個階段，分別用不同標(biāo)高的開硐開拓，稱為階梯平硐 。,a 走向平硐 b垂直平硐 1主平硐 2盤區(qū)上山 圖45 平硐開拓示意圖,圖46 階梯平硐,第三節(jié) 平硐開拓,采用平硐開拓的關(guān)鍵條件是工業(yè)場地標(biāo)高以上要有足夠的儲量可供較長時間開采。此外，在選擇平硐硐口時，要考慮以下因素： 1硐口地勢平緩，有足夠的面積布置工業(yè)場地。 2硐口交通要便利，以利于煤炭外運(yùn)和設(shè)備、材料運(yùn)輸。 3硐口要安全，不受洪水、滑坡、雪崩等威脅。,第四節(jié) 綜合開拓,根據(jù)井硐的三種基本形式，組合后理論上有六種綜合開拓方式，即立井斜井、斜井立井、平硐立井、立井平硐、平硐斜井和斜井平硐開拓方式。,立

18、井-斜井綜合開拓,第四節(jié) 綜合開拓,一、立井斜井綜合開拓 立井斜井綜合開拓是使用廣泛的一種綜合開拓方式。圖47為某小型礦井采用的立井斜井綜合開拓方式。它利用立井井筒短，提升速度快，比斜井串車提升能力大優(yōu)點(diǎn)，用立井作為主井擔(dān)負(fù)提煤任務(wù)。又利用斜井施工簡單，掘進(jìn)快，井筒裝備簡單、人員上下方便和安全等優(yōu)點(diǎn)，用斜井作副井擔(dān)負(fù)輔助提升和兼作安全出口。,第四節(jié) 綜合開拓,二、斜井立井綜合開拓,第四節(jié) 綜合開拓,立井斜井綜合開拓 為某特大型礦井采用的斜井立井綜合開拓方式。該礦井田范圍大（250km2），年產(chǎn)量高（設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1000萬t/a）。為了合理開采，礦井采用分區(qū)域布置，將整個井田劃分為五個獨(dú)立的區(qū)域。每個區(qū)域再象一個井田一樣劃分為兩個水平、四個階段，階段內(nèi)分帶布置。,第四節(jié) 綜合開拓,斜井立井綜合開拓 對這樣的特大型礦井，為了充分發(fā)揮膠帶輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸、能力大、不受深度限制等優(yōu)點(diǎn)，在井田走向中央開鑿一對主斜井，安裝運(yùn)輸能力達(dá)2000t/h的斜井鋼絲繩膠帶輸送機(jī)，為整個井田服務(wù)。在各個分區(qū)域，又利用立井井筒短、管線敷設(shè)距離短、提升速度快等優(yōu)點(diǎn)，各開鑿一對立井井筒作為分區(qū)輔助提升井。,三、平硐立井綜合開拓 某礦井，主運(yùn)輸利用平硐。由于地面地形影響，主平硐長達(dá)2km。加上該礦沼氣含量大，需要很大的通風(fēng)量。利用