井田开拓方式(1).ppt

第三节 井田开拓方式,开拓方式的概念及分类,井田内阶段的划分、开采水平的设置、井筒的形式、数目及其配置通称为开拓方式。 由于各井田的范围、煤层的赋存状态以及井田内地质、地形等条件不同，造成进入矿体的方式、井田及阶段的划分方式等各不相同。进入矿体的方式（即井硐形式，如，立井、斜井、平硐等）井田再划分方式（如，单水平、多水平、盘区等）、阶段内的布置（如，分区、分段、分带等）决定了井田开拓巷道的总体布置。,一、井田开拓方式分类： （一）按井筒形式 分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓； （二）按开采水平数目 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 （1）分为上山式开采：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 （3）上山及上下山混合式开采。上述方式的结合应用。,图4-1 立井开拓方式 （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混合式 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,（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，分组设集中大巷。,（五）我国常用的开拓方式如下图所示：,斜井开拓,斜井开拓是我国矿井广泛采用的一种开拓方式，其井筒形式是倾斜巷道。 一、具体分类 斜井开拓按照井田再划分方式及阶段内的不同布置，斜井开拓可分为集中斜井（也称阶段斜井）和片盘斜井。集中斜井还可分为单水平、多水平和上山式、上下山式等多种开拓方式。 当井田划分为阶段开采时，称为集中斜井或阶段斜井。 片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。,什么叫片盘？ 井田沿煤层倾向按标高划分为数个分段，每段相当于采区的一个区段，习惯上称为片盘，适于布置一个采煤工作面。 片盘斜井的基本特点： 井田沿倾斜划分片盘，每片盘整段回采，沿走向不分采区，从井田边界向井筒方向连续回采。片盘内煤层的开采能力不大，每一片盘的服务年限不长，上下盘生产接续频繁。,二、斜井开拓的适用条件： 片盘斜井开拓：（斜井多水平连续式开拓） 一般只适用于煤层埋藏稳定，地质构造简单，井田走向和倾斜长度不大，煤层埋藏不深，年产量不大的矿井。 斜井单水平分区式开拓： 缓倾斜煤层，在煤层倾角小于16度，沼气含量低，涌水量小的矿井。,三、斜井与立井相比的特点： 优点： （1）掘进技术和施工设备简单，掘进速度快； （2）地面建筑、井筒装备、井底车场及硐室简单； （3）初期投资少，建井工期短； （4）多水平开采时，掘进石门的工程量和沿石门的运输量较少； （5）延深斜井井筒时施工方便，对生产干扰少。,缺点： （1）在自然条件相同时，斜井井筒长，围岩不稳定时，斜井井筒维护费用高； （2）采用绞车提升时，提升速度低，能力小，动力消耗大； （3）当井田斜长较大时，提升系统复杂； （4）斜井的通风风路长，通风阻力大。,立井开拓 立井开拓是我国广泛应用的方式。其井筒形式为垂直巷道。 采用立井开拓时，一般以一对立井（主井及副井）进行开拓，装备两个井筒。立井开拓除井筒形式与斜井不同外，其它阶段内的开拓、准备及生产系统基本与斜井开拓相同。,一、立井开拓分类 （1）立井单水平分区式开拓 （2）立井多水平分区式开拓 二、与斜井开拓相比的特点： 优点： （1）立井的井筒短、提升速度快、提升能力大，对辅助提升特别有利； （2）对井型大的矿井，可采用大断面立井井筒，装备两套提升设备； （3）井筒的断面很大，可满足大风量的要求； （4）由于井筒短，通风阻力较小，对深井更为有利。 其优缺点与斜井开拓的优点相反。,运输系统 工作面采下的煤，经区段运输平巷、采区运输上山至采区下部车场煤仓。煤在采区下部车场装进矿车，煤车经运输大巷、阶段运输石门运至井底车场，由主井箕斗提至地面。 通风系统 新鲜风流从副井进入井下，经井底车场、阶段石门、分别进入运输大巷。进入运输大巷的新鲜风流经采区下部车场、采区运输上山、区段运输平巷进入回采工作面。清洗工作面后的废风经区段回风平巷、采区轨道上山、采区石门进入回风大巷，经阶段石门由风井排出地面。,运料系统 材料和设备由副井罐笼下至井底车场，经运输石门、运输大巷进入采区下部车场，由轨道上山上提，并分别进入区段回风平巷和其它工作地点。,适用条件 立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；当井田的地形地质条件不利于采用平硐或斜井时，都可考虑采用立井开拓。对于煤层赋存较深、表土层厚，或水文情况比较复杂、井筒需用特殊法施工，或多水平开采急倾斜煤层的矿井，一般都应采用立井开拓。 对于倾斜长度大的井田，采用立井多水平开拓能较合理地兼顾浅部和深部的开采。,平硐开拓,在山岭和丘陵地区，往往在矿井地面工业场地标高以上埋藏有相当储量的煤炭。开采这部分煤炭最简单、经济的开拓方式就是平硐开拓。 平硐开拓，就是从地表开掘水平巷道进入山体或丘陵内的煤层。一般地，以一条主平硐担负运煤、运料、出矸、行人、排水、进风和敷设管线等任务。在井田上部回风水平开回风平硐或回风井担负回风任务。,一、分类 与煤层的相对位置：走向平硐、垂直平硐、阶梯平硐三类。 二、平硐开拓的特点 投资少，占用设备少，施工容易，出煤快，成本低。 三、平硐位置的选择原则 （1）硐口地势平缓，有足够的面积布置工业 （2）硐口到主要交通线便于铺设铁路或可能利用其他机械化运输设备。 （3）硐口位置应不受洪水、滑坡、雪崩等威胁。 （4）平硐上山部分应有足够的储量，以供长时间开采。,走向平硐,垂直/斜交平硐,开拓方式的分析及综合开拓,一、开拓方式的分析 通过对平硐、斜井、立井三种开拓方式的介绍，我们对三种开拓方式有了一定的了解，为了合理的根据具体条件选择矿井的开拓方式，有必要在此基础上进一步了解三种开拓方式各自的有优缺点、适用条件。 （1）平硐 平硐开拓是最简单的最有利的开拓方式。采用平硐开拓时，井下出煤不需提升转载即可由平硐直接外运，因而运输环节少、系统简单、运输设备少、费用低；,运输能力大；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等；一般不需设硐口车场。平硐保持35向外坡度，水可自流出井，因此无需载平硐内水泵房、水仓等硐室，平硐施工条件好，掘进速度较快。 因此，在地形条件合适、煤层赋存较高的山岭、丘陵地区，只要上山部分煤的储量满足同类井型的水平服务年限，都应采用平硐开拓。,（2）斜井 斜井与立井相比， 优点： 斜井井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑、井筒装备、井底车场、及硐室都比立井井筒简单得多，一般无需大型提升设备，因而初期投资较少，速度快，建井工期较短。在多水平开采时，斜井（不包括反斜井）的石门总长度较用立井开拓时短，因而掘进石门的工程量和沿石门的运输工作量较少，延伸斜井井筒的施工比较方便，对生产干,扰少。 采用胶带输送机，在技术上、经济上非常优越。当采用分段式连续式布置时，各分段可以与斜井直接连接，而且连接系统简单，还可以多水平同时提升，并且减少了反向运输。还可以间作提升人员用。,缺点： 同样的开采深度，斜井井筒长，因而沿井筒铺设管路、电缆及其它线路的长度均较长，采用绞车提升时，（一般副斜井均采用绞车提升）提升速度低，更因井筒长而使提升能力小，所以，大型矿井，副井的提升能力往往达不到要求；斜井受自然条件的影响较大，当开采深度大时，如采用箕斗或串车作为主提升就需要两段或多段提升，这在技术、经济上是不合理的； 当表土层厚、且含有流砂层时在某些具体条件下，采用单一的井筒形式，在技术上有困难，经济上不合理，可以采用不同井筒形式进行综合开拓。,一些大型、特大型矿井采用斜井立井综合开拓。 斜井开拓具有许多优点，大型斜井以胶带斜井做主井，在技术上、经济上均很优越，但副斜井的辅助提升比较困难，通风也不利（特别是开采深部煤层时，斜井分段提升辅助环节多，能力小；而且通风路线长、阻力大、风量小，不能满足生产要求）。而立井作为副井能弥补这方面的不足，于是就可以斜井为主井、以立井为副井，采用主斜井副立井的方式实现大型及特大型矿井的综合开拓。,还有立井斜井开拓、平硐立井开拓等综合开拓形式。 采用平硐开拓只需开一条主平硐，其回风井筒可以采用平硐、斜井或立井。对于某些瓦斯涌出量很大、主平硐很长的矿井，井下需要的风量大，长平硐通风的风阻大，难以保证矿井通风的需要，条件合适时，可以开通风用的立井。 根据井硐的三种基本形式，组合后理论上有六种综合开拓方式，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开拓方式。,斜井-立井,平硐立井综合开拓 1平硐；2立井；3暗斜井；4回风平硐；5回风小井,平硐斜井综合开拓 1主平硐；2副斜井；3阶段运输大巷；4阶段辅巷,第四节 开采水平的设置,井底车场 井底车场是井硐与井下主要巷道连接处的一组巷道和硐室的总称。它担负着矿井煤矸、物料、设备、人员的转运，又为矿井的通风、排水、供电服务，是连结井下运输和井筒提升的枢纽。 1、井底车场硐室 主井系统硐室 副井系统硐室 2、井底车场运输线路 存车线 行车线,井底车场的型式和特点,由于井筒形式、提升方式、大巷运输方式的不同，井底车场型式也各不相同。根据矿车在车场内运行的特点，井底车场均可分为环行式和折返式两大类。,立井环形式,重车道 空车道,环形式井底车场,环形井底车场的特点是重列车在车场内总是单向运行。因而调车工作简单，可以达到较大的通过能力。但车场的开拓工程量较大。 按照井底车场空、重车线与运输大巷或主要石门的相对位置关系，环形车场又可分为卧式、斜式和立式三种。,井筒与运输大巷的距离较近,图58 立井刀式环行井底车场 1主井；2副井；3翻笼（翻车机）4煤仓；5箕斗装载室；6清理井底撒煤斜巷；7中央变电所；8水泵房；9等候室；10调度室；11人车停车场；12工具室；13水仓；14主井重车线；15主井空车线16副井重车线；17副井空车线；18材料车线；19绕道回车线；20调车线；n1、n2、n3、n4、n5道岔编号,折返式井底车场,折返式车场的特点 空、重车在车场内有折返运行。根据车场两端是否可以进出车，折返式车场又可分为梭式和尽头式两种。 梭式车场，其主要特点是：主井储车线完全布置在主要运输巷道上，列车往返运行需经翻笼一侧的轨道。这种车场的优点是：开拓工程量小，车场弯道少。 尽头式车场与梭式车场的线路布置基本相似。但空、重列车只从车场的一端出入，另一端为线路的尽头。 折返式车场的巷道开拓量小，巷道交岔点和弯道少，行车安全。但由于巷道断面大，需要布置在比较坚硬的岩石中，否则维护困难。,折返式井底车场,井底车场型式选择,选择井底车场型式时，应根据矿井的不同条件考虑以下主要原则： 1）运输系统和调车方式简单，有利于采用集中、闭塞、自动控制信号系统； 2）车场通过能力较矿井实际生产能力富裕30以上； 3）减少巷道开拓工程量， 4）尽量减少巷道交岔点，以便减少施工的困难和提高行车速度，增大并底车场的通过能力； 5）整个车场巷道和硐室，应布置在稳定的易于维护的岩层中。,开采水平大巷的布置,一、运输大巷的布置方式 1、分层运输大巷 2、集中运输大巷 3、分组集中运输大巷 二、运输大巷的位置 三、回风大巷的布置,阶段大巷包括阶段运输大巷和回风大巷。它们横贯井田走向，服务年限长，工程量大，是影响矿井基建投资、建井速度和生产经营效果的重要开拓工程。 一、运输大巷的运输方式 目前，我国阶段大巷的运输方式主要有轨道运输和胶带输送机运输两种。 轨道运输时，大巷断面由电机车和矿车尺寸决定。它对巷道坡度要求较高，不允许有大的起伏，但对巷道平面弯度限制不大，只要弯道曲率半径能满足电机车和运行要求即可。 胶带运输时，巷道断面一般比轨道运输要小。但为了机器检修，必须另开一条轨道巷与其并行。有时可将轨道与输送机布置在一条巷道内（称为机轨合一），但巷道断面要增加。,运输大巷的布置方式,根据运输大巷所服务的煤层数，它的布置形式有分层运输大巷、集中运输大巷和分组集中运输大巷三种。 1、分层运输大巷 在开采水平各煤层中分别开掘运输大巷，并用阶段石门或溜井与井底车场相通的叫分层运输大巷。 分层运输大巷可以沿煤层掘进，也可以在煤层底板中开掘。在煤层中开掘施工容易。掘进速度快，成巷费用低，并有助于进一步探明煤层赋存状况，补充地质资料，这对勘探程度较差，地质构造复杂的矿井有重要意义。,图55 分层运输大巷布置方式示意图 1主井；2副井；3主要石门；4分层运输大巷；5分层回风巷；6回风石门；7回风井；8含水岩层,2、集中运输大巷,在开采水平内只开一条运输大巷为各煤层服务，这条运输大巷叫做集中运输大巷，它通过采区石门与各煤层相联系。 集中运输大巷的特点是：减少了大巷的掘进量和维护量，增加了联系各煤层的采区石门，有利于采区巷道联合布置，实现合理集中生产。当采用岩石集中大巷时，大巷的弯道可以减少，生产期间维护条件好，可以充分发挥机车的运输能力，有利于运输工作机械化和自动化。同时，可以不留大巷煤柱，有利于提高煤炭回收率。但是，这种布置方式。建井初期需要在掘进阶段石门、运输大巷和采区石门以后才能进行上部煤层的准备与回采，因而建井期较长。另一方面，当煤层间距很大时，采区石门的长度大，采区石门的总工程量可能很大，以致造成技术上经济上不合理。因此，这种方式适用于煤层数目较多，煤层间距不大的矿井。,56 集中运输大巷 1主井；2副井；3井底车场；4主要石门；5集中运输巷；6采区石门；7集中回风巷；8回风井,3、分组集中大巷,是前述两种方法的过渡形式，它兼有前两种方式的部分特点。 当井田内各煤层的层间有大有小用一条集中运输大巷服务于全部煤层在技术经济上都不合理时，可以各煤层的间距及煤层特点将煤层分为若干煤组，每一煤组布置一条运输大巷担负本煤组的运输任务，称为分组集中大巷。分组大巷以采区石门联系本煤组各煤层 。,运输大巷的位置,运输大巷在煤层群或煤组中的具体位置直接关系到大巷掘进和维护的难易程度。大巷位置与大巷布置方式关系密切。一般地，对服务年限较长的大巷（如水平服务年限长的集中大巷、分组集中大巷等），最好布置在不受采动影响的煤层或煤组底板岩石中。当大巷服务年限不太长，煤组下部煤层为薄及中厚煤层，煤质坚硬、围岩稳定且自燃倾向不严重和煤与瓦斯突出危险较小时，也可沿该煤层布置。,回风大巷布置,矿井阶段回风道的布置与运输大巷布置的原则基本相同。实际上，本水平的运输大巷常作为下水平的总回风大巷。 矿井第一水平的回风巷布置应根据情况区别对待。 对于开采急倾斜、倾斜和大多数缓倾斜煤层的矿井，第一阶段的回风巷可设在煤组稳定的底板岩石中。有条件时，可设在煤组下部煤组坚硬，围岩稳定的薄及中厚煤层中。 当井田上部冲积层较厚，且含水丰富时，井田上部边界必须留设防水煤柱，第一阶段的回风平巷可以布置在防水煤柱中。 开采近