井巷工程简介

预备知识采矿知识简介,预备知识,矿井水文地质工作是为矿井建设和生产服务的。采矿方法的选择、矿井涌水量的大小、疏干措施的设置，都与矿区的水文地质条件有关。采用不同开采方式法和开采方法，会使矿区的水文地质条件受到不同程度的改造，不仅会导致矿井涌水量、采矿难易程度及成本等有很大的差别，还会出现不同的环境地质问题。因此，在学习矿井水文地质时，应具备一定的有关采矿的基本知识。下面以煤矿为例，简单介绍有关知识。,预备知识,一、矿井巷道分类为了采出煤炭，必须从地面向地下开掘一系列的井巷（右图）。井巷的种类很多，而且有不同的分类方法。,预备知识,（一）按空间位置分1.垂直（直立）巷道（1）立井1）主井2）副井3）风井（2）小井（3）暗井（盲井）1）主暗井2）副暗井3）溜煤井,预备知识,立（竖）井有通达地面的出口的垂直巷道，是进入地下的主要垂直通道。一般位于井田的中部。担负矿井主要提煤任务的是主井；担负人员升降、下料和提矸等辅助提升任务的是副井；负担通（排）风的是风井（位于井田边缘）。小井也有通达地面的出口、但断面和深度较小的垂直巷道，一般在井田的上部边界处，只作为地质勘探或临时提升以及通风等用途。暗井没有直接通达地面的出口的垂直巷道。根据其所负担的任务的不同可分为：主暗井（下一水平的煤炭提升井）；副暗井（下水平的矸石提升、物料及人员的升降等）、溜煤井（煤炭落入下水平巷道的通道）。,预备知识,（一）按空间位置分2.水平巷道（1）平硐1）主平硐2）副平硐（2）平巷1）集中运输平巷2）主要运输平巷3）区段运输平巷4）回风平巷（3）石门1）联络石门2）运输石门3）回风石门（4）煤门,预备知识,平硐有一个通达地面的出口的水平巷道，是人进出地下的主要水平巷道。一般除运煤外，兼作运料、行人、通风、供电和排水等用途。若开两条平硐，根据用途的不同，也可分为主平硐和副平硐。平巷没有通达地面的出口、在地下的煤层中和岩层中沿其走向开拓的水平巷道（坡度在5度以内）。一般有集中运输平巷、主要运输平巷、区段运输与回风平巷等。石门没有通达地面的出口、在岩层中开掘的垂直或斜交与岩层走向的水平巷道。一般有联络石门、运输石门、回风石门等。煤门没有通达地面的出口、在煤层中开掘的垂直或斜交与煤层走向的水平巷道。一般在厚煤层中较常见。,预备知识,（一）按空间位置分3.倾斜巷道（1）斜井1）主斜井2）副斜井（2）上山1）阶段上山2）采区上山3）皮带上山4）轨道上山5）人行上山6）集中溜煤上山（3）下山（4）溜煤眼（5）开切眼4.硐室,预备知识,斜井有一个通道地面的出口、是进入地下的主要倾斜巷道。其用途与立井相同并也有主、副井之分。上山没有通道地面的出口、且位于开采水平之上、沿煤层或岩层从主要运输大巷由下而上开掘的倾斜巷道。根据服务范围的不同，可分为阶段上山、采区上山等。根据用途的不同，可分为输送机上山、轨道上山等。有的采区布置有通风或行人上山、集中溜煤上山等。下山它的位置和开掘方向与上山正好相反。除溜煤下山、输送机下山是向上运煤和轨道下山是从上向下运料外，其它与上山相似。溜煤眼专用作溜煤的小斜巷。开切眼连接区段运输平巷和区段回风平巷斜巷。准备开采的采煤工作面的起始位置。硐室长度较小、断面较大的特殊巷道。如变电所、水泵房、火药库、电机车库、躲避所、井下调度室、候车室等。,预备知识,根据采矿设计要求，将上述巷道组合起来使用，就构成井巷系统。,预备知识,（二）按巷道的用途和服务范围分1.开拓巷道为全矿井或一个开采水平服务的巷道。如井筒（或平硐）、井底车场、回风井、主要石门、主要运输巷道和回风平巷等（图2-2中的18）。2.准备巷道为一个采区或两个以上的回采工作面服务的巷道。如采区车场、采区煤仓、采区上（下）山、区段集中平巷、区段集中石门等（图2-2中的917、2729、10、11）。3.回采巷道为一个回采工作面服务的巷道。如区段车场、区段运输和回风平巷、工作面开切眼等巷道（图2-2中的1824）。,预备知识,二、井田开拓从地面开掘一系列的井巷（开拓巷道）通入煤层，称为井田开拓。（一）煤田划分为井田在同一地史发展过程中，由炭质物的沉积并连续发育而造成的大面积的含煤地带称为煤田。煤田的范围、资源储量大小不一，小型煤田的面积不大，资源储量只有数百到数千万吨；大型煤田的面积有数千或数万平方千米，资源储量达数亿到数百亿吨。煤田范围广、资源储量大、煤层埋藏特征多变，若由一个矿井来开采，经济上往往不合理，技术上往往存在很多困难。因此，在开发煤田时，常有计划、有步骤、合理地将煤田划分为若干个较小的部分，由若干个矿井来开采。划归一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。矿井是一个独立的开采系统的生产单位。,预备知识,预备知识,二、井田开拓（二）井田再划分为了有计划地按照一定的顺序进行开采，将井田划分为更小的部分，即为井田再划分。1.井田划分为阶段或盘区（按煤层倾角划分）（1）井田划分为阶段当开采倾斜（煤层倾角3045-55度）、急倾斜（煤层倾角45-55度以上）和部分缓倾斜（煤层倾角330度）煤层时，通常沿倾斜方向，按预定的标高将井田划分为若干个长条形部分，每个长条形部分称为阶段。阶段之间以水平面分界，分界面又称水平。水平用标高来表示。如下图中的0、-150、-300、-450等水平。阶段沿倾斜方向的长度称为阶段斜长。阶段上部和下部分界面之间的垂直高度称为阶段高度或阶段垂高（一般在100150m）。,预备知识,预备知识,二、井田开拓（二）井田再划分（1）井田划分为阶段在生产实践中，为了说明开采位置或顺序以及巷道的用途，对只开采上部分的水平，通常相应地以阶段分界面分为第一水平、第二水平、第三水平或运输水平、回风水平等。布置有主要运输大巷和井底车场、并负担该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平，称为开采水平。阶段的开采顺序一般是由上而下依次进行，当开采第二阶段时，第一阶段的运输水平就变成第二阶段的回风水平。在倾角较小（多在16度以下）的煤层中，可以在两个阶段的分界面上布置井底车场和阶段运输大巷，建立开采水平。利用这个开采水平既开采上山部分（水平以上）的煤层，也开采下山部分（水平以下）的煤层。这时，一个开采水平开采两个阶段。在倾角较大时，通常只在每个阶段的下部边界建立开采水平，只开采上山部分的煤层。这时，一个开采水平只开采一个阶段。,预备知识,预备知识,二、井田开拓（二）井田再划分（1）井田划分为阶段水平高度为两个开采水平之间的垂直距离。当一个水平开采一个阶段时，水平高度等于阶段高度；当一个开采水平既开采上山阶段又开采下山阶段时，水平高度等于这两个阶段垂高之和。（2）矿井划分为盘区开采近水平煤层时，采用沿煤层主要延展方向布置主要运输大巷，将运输大巷两侧划分为若干个块段的方法划分井田，每一个块段称为盘区。每个盘区都是一个独立的开采单元，有独立的运输系统和通风系统。,预备知识,二、井田开拓（二）井田再划分2.阶段内的布置方式（1）连续式布置当阶段的倾斜长度不大，走向长度较短时，井田的每一翼可沿阶段倾斜全长布置一个回采工作面，即全阶段工作面。回采工作面可以由井田中央向井田边界推进（前进式开采），也可以由井田边界向井田中央推进（后退式开采）。适用于中、小型矿井。,预备知识,二、井田开拓（二）井田再划分2.阶段内的布置方式（2）分区式布置在阶段范围内，沿走向把阶段再划分为若干个部分，每一部分称为采区。一般采区的倾斜长度等于阶段的倾斜长度。采区内有独立的生产系统。由于采区的斜长较大，沿倾斜方向可布置几个工作面进行回采。因此，再采区范围内沿煤层倾斜方向再划分为若干个长条形部分，每个长条回采。因此，再采区范围内沿煤层倾斜方向再划分为若干个长条形部分，每个长条形部分称为区段，在一个区段的两翼或一翼各布置一个回采工作面进行回采。适用于地质条件复杂的矿井。多用于大、中型矿井,预备知识,二、井田开拓（二）井田再划分综上所述，井田再划分的顺序为：,预备知识,三、开采方式利用露天开采和地下（井工）开采的方式，有的则采用这两种方式联合开采。（一）露天开采矿床埋藏浅、覆盖层较薄，或开采由浅延至深部矿床的浅部矿体时，宜采用露天开采，就是从地面以较大的面积直接向深处挖掘露天沟道，形成工作面开采矿石的方式。我国北方许多大型煤矿、某些金属矿床及建材等，都采用露天方式开采。,预备知识,预备知识,三、开采方式（二）地下（井工）开采采用前述井巷系统进行的开采。通常以井筒形式为依据，将矿井开拓方式划分为斜井开拓方式、立井开拓方式和平硐开拓方式，各适用于不同的地形、地质条件下。开拓巷道在井田内的总体布置方式称为井田开拓方式。,预备知识,四、开采步骤一般依次采用开拓、采准和回采三个步骤。1.开拓开采的第一步，根据设计从地面到煤层开掘一系列的开拓巷道，建立运输、通风、排水、供水等工程系统。在开拓期，主要开掘竖（斜）井、平硐、暗井、石门、阶段平巷、主溜井及井底车场等。2.采准（开采准备的简称）在已开拓的阶段或盘区中，进一步切割形成采区或区段（工作面），为回采作准备；同时作行人、通风、运输等用途。3.回采从完成的采准的采区或区段（工作面）大量采出煤炭的生产过程，包括采煤、运输及顶板管理等项作业。采煤工作面又称回采面或掌子面，回采后的空间称为采空区。,预备知识,五、地下开采方法简介地下开采方法是指地下开采时对采区的采准、回采所采用的开采方法。根据回采时对顶板的管理方法，可分为以下开采方法1.房柱法（自然支撑开采法）在煤层和围岩（顶板）稳定的矿区开采时，利用未开采的煤岩柱支撑采空区，把采区中大部分的煤炭回采出来；同时，未采的煤岩层不会自行垮落。具体做法是：先将采区划分为先行开采的部分和煤柱，先采先行开采的部分，后采煤柱，采空区利用永久煤柱或临时煤柱支撑。为了开采下阶段的安全，仍需对回采后的采空区进行处理。,预备知识,预备知识,五、地下开采方法简介2.充填法（人工支撑开采法）随着回采工作面的推进，采用水砂、矸石等回填至采空区的方法支撑顶板，控制矿压（地压）和保护地下采场的方法。优点是：顶板下落移动量较小、可在基本上不改变上覆岩层水文地质条件的情况下进行开采。适用于：接近或埋藏在地表水体下或重要建筑物下的煤层或其他矿体，或顶板内部分布有丰富地下水，不允许产生地面塌陷、开裂或能沟通水源的矿区；露天与地下同时开采，需要保护露天矿坑不塌落的矿区；开采稀有、贵重或高品位矿床或有自燃危险的矿区。充填法有水砂或尾矿（煤矿中即为矸石）充填采矿法和胶结充填采矿法等。,预备知识,五、地下开采方法简介3.垮落法随着回采工作面的推进，采用自行或强制地冒落顶板岩层，由其充填采空区，使岩体应力达到新的平衡，以控制矿压和采空区，确保安全生产的采矿方法。煤矿及顶板不稳定的其它矿产的矿区常用。由于塌落体的渗透性远高于塌落前，且塌落及裂隙带上升到较高的高度（甚至可达到地面），在地面形成较深的塌陷坑，在城市地区一般不准使用，波及上部强含水层或地表水体时，要经过调查和科学论证后，决定是否采用以及作好防治水的工作。,预备知识,预备知识,六、煤层顶板类型矿床的顶板特征及类型，决定了矿床的开采方法、开采中及回采后巷道的管理方法，对一个矿区的地下水活动和矿区环境的改变有决定性的作用。煤层的顶板可分为：1.伪顶煤层之上、厚度较薄（几厘米至几十厘米）的炭质页岩层。极易破碎。在煤层开采过程中随采随落（往往混在原煤中）。2.直接顶位于伪顶之上，多由粘土岩、页岩、砂质页岩或节理发育的砂岩组成。