煤矿开采学课件第三篇井田开拓及矿井开采设计第二十一章矿井开采设计第二十章矿井开拓延深与技术改造.ppt

主讲：林世豪,第二十章,矿井开拓延深与技术改造 一、矿井的采掘关系 二、矿井开拓延深 三、矿井技术改造,主讲：林世豪,第一节 矿井的采掘关系,知识点,能力点,1、煤层的开采顺序和通常采用的开采顺序 2、开采计划编制的方法、步骤和注意事项 3、巷道掘进工程计划编制的方法和步骤,能够编制开采计划和巷道掘进工程计划,主讲：林世豪,相关知识,一、开采顺序 二、开采计划 三、巷道掘进工程计划 四、采掘比例关系指标 五、三量管理,主讲：林世豪,一、开采顺序,（一）沿煤层走向的开采顺序 1、采区开采顺序 1）采区前进式开采顺序 2）采区后退式开采顺序,主讲：林世豪,2、采煤工作面推进方向 1）前进式 2）后退式,1采区输送机上山；2采区轨道上山；3区段运输平巷； 4区段回风平巷； 5采煤工作面； 6采区边界线,主讲：林世豪,（二）沿煤层倾斜的开采顺序,1、阶段间开采顺序 井田内沿煤层倾斜的开采顺序一般采用下行顺序开采各阶段。,主讲：林世豪,2、区段间开采顺序 （1）下行式 （2）下行式 （3）跳采,下行式,上行式,跳采,主讲：林世豪,（三）煤组及煤层间的开采顺序,煤组与煤层之间的开采，一般采用自上而下的下行开采顺序。 在某种特殊情况下，如：当上部煤层有煤及瓦斯突出危险或冲击地压时，可采用上行开采顺序，但必须层间距与采厚比达7.5以上；受多个煤层采动影响的上行开采，综层间距与采厚比达到6.3以上，一般可在上部煤层中正常进行掘进和采煤。,主讲：林世豪,主讲：林世豪,二、开采计划,采煤与掘进是煤矿生产的两个基本环节，采煤 必须先掘进，掘进为采煤作准备。要保持矿井稳产 高产，必须根据采煤的需要，合理安排掘进工作。 通常将采煤与掘进的配合关系称为采掘关系。“采掘 并举，掘进先行”是煤炭工业的一项技术政策，必须 认真制定开采计划和巷道掘进工程计划。,主讲：林世豪,根据市场对矿井煤炭产量和质量提出的要求，按照地质情况和生产技术条件，统筹安排采区及工作面的开采与接替称为开采计划。 开采计划：采煤工作面年度接替计划 采煤工作面较长期接替计划 采区接替计划,主讲：林世豪,（一）采煤工作面接替计划 采煤工作面较长期接替计划是指510 a的规划，在规划中要考虑到采区与水平的接替，以保证矿井在长期生产过程中的采掘平衡与协调。 采煤工作面年度接替计划是根据采煤工作面较长时期接替计划与生产实际情况做出具体的安排，每年都要安排采煤工作面的年度接替计划和掘进工作面的掘进工程计划，要按采煤和掘进队组，落实具体的工作地点和时间。,主讲：林世豪,主讲：林世豪,1、编制采煤工作面接替计划的方法和步骤 （1）根据采区和工作面设计，在设计图上测算各工作面参数，如采高、工作面长度、推进度和可采储量等，并掌握煤层赋存特点和地质构造等情况。 （2）确定各工作面计划采用的采煤工艺方式，估算月进度、产量和可采期。 （3）根据生产工作面结束时间顺序，考虑采煤队力量的强弱，依次选择接替工作面。所选定的接替工作面必须保证开采顺序合理，满足矿井产量和煤质搭配开采的要求，并力求生产集中，便于施工准备等。,主讲：林世豪,（4）将计划年度内开采的所有采煤工作面，按时间顺序编制成接替计划表。 （5）检查与接替有关的巷道掘进、设备安装能否按期完成，运输、通风等生产系统和能力能否适应。如果不能满足需要，或采取一定的措施，或调整接替计划。这样，经过几次检查修改，最后确定采煤工作面接替计划。,主讲：林世豪,2. 编制采煤工作面接替计划的原则及应注意的事项 （1）年度内所有进行生产的采煤工作面产量总和加上掘进出煤量，必须确保矿井计划产量的完成，并力求各月采煤工作面产量较均衡。 （2）矿井两翼配采的比例与两翼储量分布的比例大体一致，防止后期形成单翼生产。 （3）为确保合理的开采顺序，上下煤层（包括分层）工作面之间，保持一定的错距和时间间隔；煤层之间，除间距较大或有特殊要求允许上行开采外，要按自上而下的顺序开采。,主讲：林世豪,（4）在各煤层产量分配上，薄、厚煤层，缓、急斜煤层，煤质优劣煤层，生产条件好差煤层的工作面要保持适当的比例，并力求接替面与生产面面长一致。 （5）为便于生产管理，各采煤工作面的接替时间，尽量不要重合，力求保持一定的时间间隔。特别是综采工作面，要防止两个面同时搬迁接替。 （6）为实现合理集中生产，尽量减少同时生产的采区数，避免工作面布置过于分散。 （7）考虑地质条件的复杂性及其他难以预测的问题，生产矿井至少要配备一个备用工作面，大型矿井需配备两个备用工作面。对需瓦斯抽放的工作面，要考虑瓦斯抽放时间。,主讲：林世豪,（二）采区接替计划 编制采区接替计划，应使投产采区或近期接替生产的 采区准备工程量小，时间短，生产条件好。同时生产和准 备的采区数目不宜太多，几个采区同时生产的矿井，各采 区接替的时间宜彼此错开，不宜排在同一年度，必须保证 同时生产的采区能力之和能满足矿井设计能力的要求。,主讲：林世豪,三、巷道掘进工程计划,巷道掘进工程计划是按照井田开拓方式以及采区准备方式，并根据开采计划规定的接替要求和掘进队的施工力量，安排各个巷道施工次序及时间，以保证采煤工作面、采区及水平的接替。 采煤工作面结束前1015 d，完成接替工作面的巷道掘进及设备安装工程； 在现有开采水平内，每个采区减产前11.5个月，必须完成接替采区和接替工作面的掘进工程和设备安装工程； 在现有开采水平内，要求在同采采区总产量开始递减前11.5 a，完成下一个开采水平的井巷工程和相关的准备、安装工程。,主讲：林世豪,1、方法与步骤 通常，回采巷道与开拓、准备巷道分别编制掘进施工计划，原则 上可按下述方法与步骤进行： （1）根据已批准的开采水平、采区以及采煤工作面设计，列出待掘进 的巷道名称、类别、断面，并在设计图上测出长度； （2）根据掘进施工和设备安装的要求，编排各组巷道掘进必须遵循的 先后顺序； （3）按照开采计划对采煤工作面、采区及开采水平接替时间的要求， 再加上富裕时间，确定各巷道掘完的最后期限，并根据这一要求编 排各巷道的掘进先后顺序； （4）根据现有巷道掘进情况，分派各掘进队的任务，编制各巷道掘进 进度表； （5）根据巷道掘进进度表，检查与施工有关的运输、通风、动力供应、 供水等辅助生产系统能否保证，需采取什么措施，最后确定巷道掘 进工程计划。,主讲：林世豪,2. 编制巷道掘进工程计划的原则及注意事项 （1）确定连锁工程，分清各巷道的先后、主次，确定施工顺序。 （2）尽快构成巷道掘进通风系统，改善施工中通风状况，便于多个掘 进工作面施工。 （3）要尽快按岩巷、煤巷、半煤岩巷分别配置掘进队，施工条件要相 对稳定，以利于掘进技术和速度的提高。 （4）巷道掘进工程量的测算既要符合实际，又要留有余地，计算时取 值一般按图测算值增加1020。 （5）巷道掘进速度，要根据当地及邻近矿井的具体条件选取。同时要 考虑施工准备时间及设备安装时间，使计划切实可行。,主讲：林世豪,四、采掘比例关系指标,1、采掘工作面个数比 目前我国通常在1：1.5-1：2.5之间，一般为1：2。 2、掘进率 包括：生产掘进率、开拓掘进率、生产矿井全部掘进率。常称万吨掘进率。 3、三量与各类产量比 一般用三量可采期表示，按原煤炭部规定： 开拓煤量可采期3-5年以上， 准备煤量可采期1年以上， 回采煤量可采期4-6个月以上。,主讲：林世豪,五、三量管理,1、开拓煤量 井田范围内掘进的开拓巷道所圈定的尚未采出的那部分可采煤量。 Zd（ZogZgPdd）C Zd开拓煤量； Zog已开拓范围内的地质储量； Zg已开拓范围内的地质损失； Pdd开拓储量可采期内不能开采的储量 C采区采出率。,主讲：林世豪,2、准备煤量 采区上山及车场等准备巷道所圈定的尚未采出的那部 分可采煤量。 Zp（ZpgZg-Pd）C Zp准备煤量； Zpg各采区所圈定的工业储量； Zg采区内的地质损失； Pd呆滞煤量。,主讲：林世豪,3、回采煤量 在准备煤量的范围内，已有回采巷道及开切眼所圈定的开采煤量。 4、生产矿或投产矿井的三量可采期,三量采期通常规定为：开拓煤量35a，准备煤量1a以上，回采煤量46月以上。,主讲：林世豪,第二节 矿井开拓延深,知识点,1、矿井延深的原则、要求和延深方案 2、生产水平过渡时期的技术措施 3、矿井改扩建方法、合理集中生产和主要生 产系统技术改造,主讲：林世豪,相关知识,（一）矿井延深的原则和要求 （二）矿井开拓延深方案 （三）生产水平过渡时期的技术改造,主讲：林世豪,矿井开拓延深,为了保证矿井均衡生产，多水平开拓的矿井在上水平减 产前就要提前完成井筒延深和下水平的开拓准备工作。在矿 井正常生产的过程中开拓新的水平，必然与生产水平的运输、 提升、通风等工作互相干扰。因此，正确选择矿井延深方 案，使矿井生产与井筒延深施工密切配合，切实处理好新旧 水平的接替，是矿井延深工作中应解决的重要问题。,主讲：林世豪,（一）矿井延深的原则和要求 1. 提前做好准备工作 大、中型矿井新水平开拓延深的施工期比较长，一般 在3 a以上，准备工作也要23 a的时间。为使开拓延深工 作顺利进行，缩短工期，必须做好以下准备工作： （1）要清楚了解和掌握新水平的煤层赋存情况、地质构造 情况，提出精查地质报告； （2）要有经上级单位审批的新水平开拓延深设计，列入计 划并解决资金来源问题； （3）落实施工队伍，完成施工场地、设备、材料的准备。,主讲：林世豪,2. 保持或扩大矿井生产能力 矿井开拓延深时应结合矿井发展的长远规划，仔细研究煤层地质条 件的变化和各生产环节之间的配合，保证维持矿井已有的生产能力，有 需要和可能时，结合开拓延深进行技术改造，提高矿井生产集中化水 平，力求扩大矿井生产能力。 3. 充分、合理地利用现有井巷设施 新水平开拓延深应充分利用现有井巷以及提升、运输、通风、排水 等大型设备，力求减少开拓延深的工程量和费用，缩短施工期。原有井 巷设施可以利用，但经济效果不如新开井巷或新设备时，则不宜因循守 旧，而以更新、改造为宜。,主讲：林世豪,4. 积极采用新技术、新工艺和新设备 根据矿井多年生产积累的经验以及国内外新技术、新装备的应用， 吸取其他矿井的先进经验，在新水平开拓延深时，应选择更为适宜的采 煤方法、先进的采掘技术，选用高效能的机械装备，使新水平的生产技 术面貌有较大的改变，技术经济效果有明显的提高。 5. 尽可能缩短施工工期 正确选择延深施工方案，采取适当的技术措施，加强生产管理，尽 可能地缩短新水平开拓延深施工工期，减轻生产与延深的相互干扰，集 中有效地使用资金，以求获得较好的技术经济效果。 6、加强生产管理、延深组织管理和技术管理，尽量减少延深对生产的影响。,主讲：林世豪,（二）矿井开拓延深方案 1、直接延深原有井筒 特点：可以充分利用已有设备、设施，投资少，提升单一，转换环节 少，车场工程量相对减少等。但延深与生产互相影响而且矿井提 升能力相对降低。 直接延深方式的适用条件： （1）地质构造及水文地质等条件不影响井简直接延深及井底车场布置； （2）井筒断面和提升设备能力均能满足延深水平生产要求； （3）若提升设备能力满足不了延深水平的要求，但经过论证更换提升设备合理时，也可采用此方式。,主讲：林世豪,、第一、二水平 1主井；2副井；3延深的主、副井,主讲：林世豪,2. 暗井延深 特点：延深与生产互不干扰，原有井筒提升能力不降低，暗井的位置不 受原井筒限制，可选在对开采下部煤层有利的位置上。但增加提升、 运输环节和设备，通风系统较复杂。 暗井延深方式的适用条件： （1）由于地质条件或技术经济等原因，原井筒不宜直接延深； （2）用平硐开拓的矿井，延深水平因地形限制没有开阶梯 平硐的条件时，一般多采用暗斜井 （3）原有提升设备不能满足新水平要求，又没有条件更换提升设备 。,主讲：林世豪,、第一、二水平 1主井；2副井；3延深的暗斜井,主讲：林世豪,3. 直接延深一个井筒新打一个暗井 特点和适用条件介于直接延深与暗井延深方式之间。 4. 新开一个井筒。延深一个井筒 特点：能大幅度增加矿井生产能力；便于采用先进的技术装备，开拓延 深与生产相互影响小；但要改造原地面生产系统增加基建费用。 适用：结合矿井改扩建的大型矿井开拓延深。 5. 深部新开立井或斜井 特点：将各小井的深部合并为一个井田，建立统一的开采水平即延深水 平，延深时不影响生产。 适用：煤田浅部小井群开采向深部发展。,主讲：林世豪,I、第一、二水平 1主井；2副井；3暗斜井；4延深副井 1原主井；2副井；3延深副井；4新开主井,主讲：林世豪,（三）生产水平过渡时期的技术措施 1. 生产水平过渡时期的提升 生产水平过渡时期，上下两个水平都出煤，对于采用暗斜井延深的 矿井、新打井的矿井或多井筒多水平生产的矿井，分别由两套提升设备 担负提升任务，一般没有困难。对于延深原有井筒的矿井，尤其是用箕 斗提升的矿井，则必须采取下列有效的技术措施。 （1）利用通过式箕斗两个水平同时出煤。 （2）将上水平的煤经溜井放到下水平，主井在新水平集中提煤。 （3）上水平利用下山采区过渡。 （4）利用副井提升部分煤炭。,主讲：林世豪,2. 生产水平过渡时期的通风 生产水平过渡时期，要保证上水平的进风和下水平的回 风互不干扰，关键在于安排好下水平的回风系统。通常，可 以采取以下方法： （1）维护上水平的采区上山为下水平的相应采区回风； （2）利用上水平运输大巷的配风巷作为过渡时期下水平的 回风巷； （3）采用分组集中大巷的矿井，可利用上水平上部分组集 中大巷为下水平上煤组回风。,主讲：林世豪,3. 生产水平过渡时期的排水 （1）一段排水，上水平的流水引入下水平水仓，集中排至 地面； （2）两段分别排水，两个水平各有独立的排水系统直接排 至地面； （3）两段接力排水，下水平的水排到上水平水仓，然后由 上水平集中排至地面； （4）两段联合排水，上下两个水平的排水管路联成一套系 统，设三通阀门控制，上下水平均可排水至地面。,主讲：林世豪,第三节 矿井技术改造,一、矿井改扩建 二、合理集中生产 三、生产系统技术改造,主讲：林世豪,目的：改变落后的技术面貌，提高矿井生产能力、劳动效率、 资源采出率，降低成本，减轻工人劳动强度，改善劳 动条件，使生产建立在更加安全的基础上，全面提高 技术经济指标。要不断地依靠科学技术进步，提高采 掘机械化程度，改革矿井巷道部署，合理集中生产， 对各生产系统进行环节改造，使之与采掘机械化配 套，以提高工作面、采区、水平和矿井的生产能力。,主讲：林世豪,一、矿井改扩建 直接目的就是在科学技术进步的基础上，提高矿井生产 能力和技术经济效益。 1. 直接扩大井田范围 2. 相邻矿井合并改造 3. 结合矿井开拓延深进行合并改扩建,主讲：林世豪,二、合理集中生产 不断改革生产矿井的开拓、准备与采煤系统，提高机 械化程度，实现合理集中生产是我国煤炭工业的一项重要 的技术政策。生产集约化是指生产手段和劳动力在时间和 空间上的集中，在单位时间及较小空间上，用最少的劳动 消耗，取得最大的产量和最佳的经济效果。 1、水平集中 2、采区集中 3、工作面集中,主讲：林世豪,1、水平集中 一是减少水平数目；二是开采水平内实现集中开拓。 水平合理集中生产，简化了巷道布置和生产系统，减少了初期的井巷工程量，便于生产管理，可取得很好的效果 2、采区集中 提高采区生产能力，尽可能减少矿井内同时生产的采区数目，同时应适当加大采区走向长度，增加采区的可采储量和服务年限，减少采煤工作面搬迁次数，实现采区稳产和高产。 3、工作面集中 提高采煤工作面的单产水平，尽可能减少矿井、采区内同采工作面的数目。（实现一井一面）,主讲：林世豪,三、矿井主要生产系统的环节改造 （一）地面生产系统的改造 （二）矿井提升系统的改造 （三）大巷运输系统的改造 （四）井底车场的改造及设置井底缓冲煤仓 （五）辅助运输环节的改造 （六）通风系统的改造 （七）排水系统的改造,主讲：林世豪,（一）地面生产系统的改造 主要是改善地面线路，优化地面运输和改造装载系统及地面主要设施的集中布置，提高外运能力。 （二）矿井提升系统的改造 1、改装箕斗加大容量； 2、罐笼提升改为箕斗提升； 3、斜井串车提升改为箕斗提升或带式输送机运输； 4、提升绞车由