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煤矿开采方法第一篇井田开拓第四章井田开拓的基本问题 2020 3 27 乡宁县煤炭工业技工学校 1 第一节井筒的数目及位置 一 井筒数目根据矿井提升任务大小和通风需要等因素确定的 1 双提升井筒 准备两个提升井 一个为主井 担负提煤 一个为副井 担负人员 设备 材料 矸石等的辅助提升 2 多提升井筒开拓 在一个井田中 装备两个以上的提升井筒开拓整个井田 3 单提升井筒开拓 装备一个井筒提升 另设一个通达地面的安全出口 2020 3 27 可编辑 2 第一节井筒的数目及位置 二 井筒位置 一 对井下开采合理的井筒位置 井筒沿井田走向的位置在井田中央 当井田储量呈不均匀分布时 应在储量分布的中央 避免井筒偏于一侧 造成单翼开采不利局面 井筒沿煤层倾向的位置 1 斜井开拓时 斜井井筒沿煤层倾向的有利位置主要是选择合适的层位和倾角 2 立井开拓时 井筒沿煤层倾向位置的几个原则方案见下图 2020 3 27 可编辑 3 立井井筒沿煤层倾向位置的几个原则方案 1 井筒 2 石门 3 富含水岩层 4 需保护的场地范围 第一节井筒的数目及位置 2020 3 27 可编辑 4 第一节井筒的数目及位置井筒位置比较 2020 3 27 可编辑 5 第一节井筒的数目及位置 3 单水平开采缓倾斜煤层的井田 井筒应坐落在井田中部 或者使上山部分斜长略大于下山部分 4 对水平开采缓倾斜或倾斜煤层群的矿井 考虑井筒设在沿倾斜中部靠上方的适当位置 并应使保护井筒煤柱不占初期投产采区 5 急倾斜矿井 井筒宜靠近煤层浅部 甚至布置在煤系底板 如下图 6 开采近水平煤层的矿井 尽可能使井筒靠近储量中央 7 煤系基底有丰富含水层的矿井 既要考虑井筒到最终深度仍不穿过丰富含水层 又要考虑初期工程量和基建投资 还应考虑煤柱损失 2020 3 27 可编辑 6 急倾斜煤层开拓的井筒位置1 井筒位于煤层底板 2 井筒位于煤层顶板 3 阶段石门 4 工业场地煤柱边界线 第一节井筒的数目及位置 2020 3 27 可编辑 7 二 对掘进与维护有利的井筒位置1 井筒应尽可能不通过或少通过流砂层 较厚的冲积层及较大的含水层 2 井筒位置应使井底车场有较好的围岩条件 便于大容积硐室的掘进与维护 三 便于布置地面工业场地的井筒位置1 井筒位置必须为合理布置地面工业场地创造有利条件 2 符合下列条件 第一节井筒的数目及位置 2020 3 27 可编辑 8 第一节井筒的数目及位置 1 要有足够的便于布置矿井地面生产系统及其工业建筑物和构筑物的场地 2 有较好的工程地质条件 3 便于矿井供电 给水和运输 并使附近有便于建设居住区 排矸设施的地点 4 井筒位置应高于当地最高洪水位 5 充分利用地形 使地面生产系统 工业场地总平面布置及地面运输合理 并尽可能使平整场地的工程量较少 2020 3 27 可编辑 9 第二节开采水平的划分 确定水平垂高 确定阶段垂高 能否进行上 下山开采一 阶段垂高的确定应考虑以下因素1 开采水平服务年限 必须有足够的可采储量以保证水平有合理的服务年限 2 采掘运机械化程度 采煤工作面长度随着机械化程度的提高而增长 一般变动于80 150m以上 盘区开采 下山不超过1500m 上山不超过2000m 3 煤层赋存条件和地质构造 1 煤层倾角 急倾斜煤层阶段垂高 一般为100 150m 缓倾斜 倾斜煤层阶段垂高 一般为150 300m 2 煤层厚度 厚度有时发生变化时 也可利用变化初作为划分阶段的依据 2020 3 27 可编辑 10 第二节开采水平的划分 4 吨煤建设投资和生产费用合理的阶段垂高应使吨煤投资和生产总费用最低 矿井阶段 水平 垂高 2020 3 27 可编辑 11 第二节开采水平的划分 二 下山开采的应用1 上 下山开采的比较 2020 3 27 可编辑 12 第二节开采水平的划分 2020 3 27 可编辑 13 上下山开采的比较 1 主井 2 副井 3 回风井 4 运输大巷 5 总回风巷 6 采区上山 7 下山采区中部车场 8 下山采区上部车场 9 采区下山 10 大巷配风巷 作为下山采区总回风巷 11 下山采区水仓 第二节开采水平的划分 2020 3 27 可编辑 14 第二节开采水平的划分 2 下山开采一般的适用条件 1 倾角小于16 的缓斜煤层 瓦斯及涌水量不大 2 煤层倾角不大 采用多水平开拓的矿井 开拓延深后提升能力降低的 3 由于开采强度加大 水平服务年限缩短 造成水平接替紧张 可布置一个或几个下山采区 4 当井田深部受自然条件限制 储量不多 深部境界不一 设置开采水平有困难或不经济时 可在最终开采水平以下设一部分下山采区 2020 3 27 可编辑 15 第二节开采水平的划分 三 开采水平的设置开采水平的数目和位置 主要根据 井田倾斜长度 阶段高度 能否进行上 下山开采 煤层倾角 层间距离 地质构造 井底车场处的围岩性质 排水 提升设备型号对于倾角小于16 井田倾斜长度小于2000米 可设一个水平 采用上 下山开采 对于倾角大于16 井田倾斜长度较长 可设两个以上水平 但尽可能减少开采水平 水平服务年限TS S KA 2020 3 27 可编辑 16 按煤组划分水平示意图 1 第一水平 2 第二水平 第二节开采水平的划分 2020 3 27 可编辑 17 第二节开采水平的划分 四 辅助水平的应用 阶段斜长较长 井田形状不规则 煤层倾角变化大 近水平煤层分组开采 2020 3 27 可编辑 18 阶段斜长较长 近水平煤层分组开采 第二节开采水平的划分 2020 3 27 可编辑 19 第三节水平大巷布置 一 运输大巷为水平或一个阶段运输服务的水平巷道 一 运输大巷的运输方式1 轨道运输大巷轨距一般有600mm 900mm两种电机车类型 矿车型号分类见下表 2020 3 27 可编辑 20 第三节水平大巷布置矿井电机车 矿车类型 2020 3 27 可编辑 21 第三节水平大巷布置 3 轨道运输对大巷的一般要求 大巷风速不大于8m s 运输大巷的方向应与煤层走向大体一致 大巷尽量取直 运输大巷坡度一般为3 4 或5 采用无极绳运输大巷一般不超过10 4 大巷采用矿车运煤的优点 同时统一解决煤炭 矸石 物料和人员的运输问题 运输能力大 机动性强 能满足不同煤种煤炭的分运要求 能适应长距离运输 吨公里运输费用低 2020 3 27 可编辑 22 第三节水平大巷布置 2 带式输送机运输大巷带式输送机运煤优点 实现大巷连续化运输 运输能力大 操作简单 比较容易实现自动化 装卸设备少 卸载均匀 2020 3 27 可编辑 23 第三节水平大巷布置不同矿井生产能力的大巷运输设备 2020 3 27 可编辑 24 第三节水平大巷布置 二 运输大巷的布置方式 分层运输大巷 在井田内为一个煤层服务的运输大巷 1 煤层距离远 2 煤层煤质不同 需分装分运 3 煤层数目少 走向短优 初期投入少 见效快缺 后期工程量大 维护费高 2 集中运输大巷3 分组集中运输大巷 2020 3 27 可编辑 25 分层运输大巷布置 第三节水平大巷布置 2020 3 27 可编辑 26 集中运输大巷布置在井田内为所有煤层服务的运输大巷 优点 各煤层联合开采 大巷工程量及占用的轨道 管线也少 可同时进行若干煤层的准备和回采 开采强度比较大 井下生产采区比较集中 便于管理 巷道维护条件好 有利于大巷运输 且煤柱损失少 缺点 建井初期工程量大 建井期长 每个采区都要掘进石门 采区石门工程量大 经济上不合理 第三节水平大巷布置 2020 3 27 可编辑 27 分组集中运输大巷布置井田内煤层分为若干煤组时 为一个煤组服务的运输大巷 各分组集中大巷之间用主要石门联系 煤组内各煤层之间用采区石门联系 第三节水平大巷布置 2020 3 27 可编辑 28 第三节水平大巷布置 三 运输大巷的位置运输大巷作用 为开采上水平各煤层服务 为开采下水平煤层回风 要求 服务时间长 处于不受或少受采动影响的位置 位置 岩石大巷 煤组的底板岩石中 煤层大巷 煤组最下部煤质坚硬 围岩稳定的薄及中厚煤层中 2020 3 27 可编辑 29 第三节水平大巷布置 1 煤层大巷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 可能穿层 2020 3 27 可编辑 30 第三节水平大巷布置 煤层大巷的适用条件 煤层赋存不稳定 变化大的小型矿井 离其他煤层较远的深及中厚煤层 储量小 服务年限不长 煤系基底有距离较近富含水层 不易将大巷布置在煤层底板 井田走向短 运输大巷服务年限短 煤层厚度不大 煤系基底有媒质坚硬 稳固的围岩 煤层无自然发火危险 2020 3 27 可编辑 31 第三节水平大巷布置 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 2020 3 27 可编辑 32 第三节水平大巷布置 2 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 不受上煤层采动影响 布置在压力传播影响角 之外 利于布置采区煤仓和车场 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 2020 3 27 可编辑 33 第三节水平大巷布置 岩石大巷的优缺点与煤巷相比的优 缺点如下优点 巷道维护费用低 并可少留或不留煤柱 能较好地适应地质构造的变化 便于保持巷道的方向和坡度 利于列车行驶和保证运输能力 有利于预防火灾和安全生产 有利于设置采区煤仓和采区车场 缺点 如果在煤层底板岩石中的位置选择不当仍然会使岩石大巷维护困难 二 总回风巷是全矿井或矿井一翼服务的回风巷道 2020 3 27 可编辑 34 第三节水平大巷布置3 煤层大巷与岩层大巷的比较 2020 3 27 可编辑 35 4 急斜煤层大巷位置底板滑动线之外10 20m 5 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置回采工作面 跨大巷回采 第三节水平大巷布置 2020 3 27 可编辑 36 第三节水平大巷布置 二 总回风巷总回风巷 为全矿井或矿井一翼服务的回风巷道 总回风巷的布置特点 1 对开采急斜 倾斜和大多数缓斜煤层的矿井 总回风巷可设在煤层稳固的底板岩石中 2 当井田上部冲积层很厚 含水丰富时 需要沿煤层侵蚀带设防水煤柱 总回风巷布置在防水煤柱内 3 当井田边界因煤层侵蚀深度不一致而造成标高相差较大时 总回风巷可根据不同标高分段布置 2020 3 27 可编辑 37 第三节水平大巷布置 4 对于近水平煤层矿井 总回风巷一般与大巷平行 大多布置在上部煤层或上部岩层中 5 对煤层埋藏较浅 采用采区风井通风的矿井可不设总回风巷 6 在多水平开采的矿井中 当上一水平转入下水平开采时 常利用上水平的运输大巷作为下水平的总回风巷 2020 3 27 可编辑 38 第四节开采顺序 井田的开采顺序包括 沿煤层走向与倾斜的开采顺序 煤层群划分为煤层组时 煤组间及煤层间的开采顺序等 一 沿煤层走向的开采顺序1 采区前进式开采顺序 先靠近井筒的采区 自井筒向井田边界方向逐次开采其余各采区 如下图a 2 采区后退式开采顺序 自井田边界向井筒方向逐次开采各采区 如下图b 2020 3 27 可编辑 39 采区开采顺序示意图 第四节开采顺序 2020 3 27 可编辑 40 第四节开采顺序 3 采区内采煤工作面推进方向 1 前进式 工作面自采区上山向采区边界推进 2 后退式 工作面自采区边界向采区上山方向推进 2020 3 27 可编辑 41 第四节开采顺序采煤工作面推进方向 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 2020 3 27 可编辑 42 第四节开采顺序 二 沿煤层倾斜的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 即开采工作先从煤层浅部开始 然后沿煤层倾斜自上而下依次开采阶段 采区内各区段间的开采顺序有两种 开采上山时有 1 下行式 先将采区上山掘至采区上部边界 然后由采区边界向大巷方向自上而下依次开采各区段 2 上行式 事先不把采区上山全长掘出来 而只掘其一段 从运输大巷向采区上部边界自下而上依次开采各区段 2020 3 27 可编辑 43 第四节开采顺序 开采下山采区时 1 下行式 从运输大巷将采区下山掘至采区下部边界 然后自下而上逐次开采各区段 2 上行式 自上而下逐次开采各区段 2020 3 27 可编辑 44 第四节开采顺序 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 2020 3 27 可编辑 45 煤组及煤层间的开采顺序 第四节开采顺序 2020 3 27 可编辑 46 第五节采掘关系与三量管理 采掘并举 掘进先行 是煤炭行业的一项技术政策 一 开采计划根据实际情况 统筹安排采区及工作面的开采与接替称为开采计划年度接替计划 生产计划 是根据采煤工作面较长期接替计划与生产实际情况做出具体的安排 采煤工作面较长期接替计划是指5 的采煤工作面接替规划 在规划中要考虑到采区与水平的接替 采区接替计划 2020 3 27 可编辑 47 第五节采掘关系与三量管理 一 采煤工作面接替计划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 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 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 2020 3 27 可编辑 48 第五节采掘关系与三量管理 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 防止后期成单翼生产 3 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 2020 3 27 可编辑 49 第五节采掘关系与三量管理 4 在各煤层产量分配上 薄 厚煤层 缓 急倾斜煤层 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 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 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 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 2020 3 27 可编辑 50 第五节采掘关系与三量管理 二 巷道掘进工程计划 工作面接替提前 完成接替工作面安装 采区减产前的 月 完成下个采区和接替工作面的安装 开采水平减产前的 下个开采水平的安装 2020 3 27 可编辑 51 第五节采掘关系与三量管理 一 方法和步骤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 并且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 依照开采计划的采煤工作面 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 需采区什么措施 最后确定掘进工程计划 2020 3 27 可编辑 52 第五节采掘关系与三量管理 二 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 2 尽快构成巷道掘进通风系统 3 尽快按岩巷 煤巷 半煤岩巷分别配置掘进队 4 巷道掘进工程量计算取值一般按图测算值增加10 20 5 根据当地及邻近矿井的具体条件选取巷道掘进速度 2020 3 27 可编辑 53 第五节采掘关系与三量管理 三 三量管理为了及时掌握和检查各矿井的采掘关系正常与否 按开采准备程度 将矿井计划开采的可采储量划分为开拓煤量 准备煤量 回采煤量 简称三量 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 开拓煤量 Zd Zog Zg Pdd CZd 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 2020 3 27 可编辑 54 第五节采掘关系与三量管理 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 Zpg Zg Pd CZp 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 2020 3 27 可编辑 55 第五节采掘关系与三量管理 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 生产矿或投产矿井的三量可采期按下式计算 三量采期通常规定为 开拓煤量3 5a 准备煤量1a以上 回采煤量4 6月以上 2020 3 27 可编辑 56 第五节采掘关系与三量管理 四 采掘比例关系指标及计算方法 1 采掘工作面个数比 反映矿井每个采煤工作面需要配备几个掘进工作面为其做准备 采掘工作面个数比 平均采煤工作面 年平均掘进工作面个数 一般为1 2 2 掘进率 生产矿井在一定时期内每产1万t煤所需掘进的生产巷道总进尺数和开拓总进尺数 它反映了在既定的煤层赋存情况 开拓准备方式及采煤方法等条件下的掘进相对量 2020 3 27 可编辑 57 第五节采掘关系与三量管理 生产掘进率 生产掘进总进尺 矿井产量 m 万t开拓掘进率 开拓巷道掘进总进尺 矿井产量 工程出煤 m 万t生产矿井全部掘进率 生产矿井全部进巷掘进总进尺 矿井产量 工程出煤 m 万t 2020 3 27 可编辑 58 第六节矿井开拓延伸 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 2020 3 27 可编辑 59 第六节矿井开拓延伸 一 矿井延深的原则和要求 一 提前做好准备工作 1 地质资料 2 资金来源 3 落实队伍 二 保证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 2020 3 27 可编辑 60 第六节矿井开拓延伸 三 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 四 积极采用新技术 新工艺和新设备在新水平开拓延深时 应选择先进的采掘技术 选用高效能的机械装备 使新水平技术经济效果有明显的提高 五 尽可能缩短施工工期 2020 3 27 可编辑 61 第六节矿井开拓延伸 二 矿井开拓延深方案 一 直接延深原有井筒 条件 1 地质条件 2 井筒 3 提升设备不满足时可更换优缺点 利用原有设备 设施 提升 影响生产 2020 3 27 可编辑 62 第六节矿井开拓延伸 二 暗井延深 利用暗立井或暗斜井开拓深部水平 特点 延深与生产互不干扰 原有井筒提升能力不降低 暗井的位置不受限制 可选在对开采下部煤层有利的位置上 2020 3 27 可编辑 63 第六节矿井开拓延伸 适用条件 1 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 2020 3 27 可编辑 64 第六节矿井开拓延伸 三 直接延深一个井筒 新打一个暗井这种延深方式是直接延深原来的主井或副井 另一井筒采用暗井延深 介于直接延深和暗井延深方式之间 2020 3 27 可编辑 65 第六节矿井开拓延伸 四 新开一个井筒 延深一个井筒从地面新开一个主井 或副井 筒通达延深水平 另外用暗井延深或直接延深副井 或主井 2020 3 27 可编辑 66 第六节矿井开拓延伸 特点 1 能大幅度增加矿井生产能力 2 便于采用先进的技术装备 开拓延深与生产相互影响小 3 要改造原地面生产系统增加基建费用 适用于结合矿井改扩建的大型矿井开拓延深 2020 3 27 可编辑 67 第六节矿井开拓延伸 五 深部新开立井或斜井结合开拓延深 进行矿井合并改造 特点 深部多个矿井合并后集中延深深部新开立井或斜井适用 浅部井型小 分散 装备落后 深部储量丰富 并要改护建的矿井 淮南毕家岗一水平 90m 共建7对小斜井 二水平延深新开一对斜井阜新平安矿浅部片盘斜井群 深部新开立井集中开采 2020 3 27 可编辑 68 第六节矿井开拓延伸 三 生产水平过渡时期的技术措施矿井的某一个开采水平开始减产直到结束 其下一个开采水平投产到全部接替生产 是矿井生产水平的过渡时期 一 生产水平过渡时期的提升 利用通过式萁斗两个水平同时出煤 2 将上水平的煤经溜井放到下水平 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 2020 3 27 可编辑 69 第六节矿井开拓延伸 二 生产水平过渡时期的通风生产水平过渡时期 是矿井塌方管理的关键 要保证上水平的进风和下水平的回风互不干扰 关键在于合理安排好下水平的回风系统 采取的办法可分为 1 维护