煤矿开采学第三章-井田开拓方式课件

煤矿开采学主讲人：李建忠Tel-mail163.com7/22/20231第三章井田开拓方式

7/22/20232主要内容第一节立井开拓第二节斜井开拓第三节平硐开拓第四节井筒（硐）形式分析及选择第五节综合开拓第六节多井筒分区域开拓7/22/20233第一节立井开拓一、立井多水平开拓1、开拓概述：

井田为缓斜煤层,开采两个煤层,煤层赋存较深。井田沿倾斜分为两个阶段,阶段下部标高分别为-260m-400m,设两个开采水平；在阶段内沿走向再划采区,图中是4个采区。采区采用集中上山联合布置方式。从采区上山依次掘进各区段的中部车场及区段石门11,各煤层的区段运输平巷10、12,区段回风平巷13、15和各煤层的开切眼。7/22/20234图17-1立井多水平上山式开拓图1-主井2-副井3-井底车场及石门4-－260m运输大巷5-采区下部车场6-采区运输上山7-采区轨道上山8-边界风井9-总回风巷10-m5区段运输平巷11-区段运输石门12-m1区段运输平巷13-m5区段回风平巷14-区段回风石门15-m1区段回风平巷16-采煤工作面17-－400m运输大巷

7/22/20235第一节立井开拓3、立井多水平开拓的生产系统井上下各生产系统基本建成,经试运转符合要求后,采区即可投产。随后,从中央向两翼各采区依次投产接替。

2、立井多水平开拓掘进

首先在井田中部开凿一对立井,主副井筒到-260m第一水平后,开掘井底车场及主石门3,然后,在最下一层煤的底板岩层中开主要运输大巷4向两翼伸展,当其掘至各采区中部,开掘采区下部车场5、采区运输上山6、采区轨道上山7,与总回风巷9连通形成通风系统,再继续进行采区内巷道的掘进。为加快矿井建设及有利于矿井通风,井田上部边界的风井8、回风石门及总回风道9,常与大巷等同时开掘。此示例总回风道布置在-120m水平最下可采煤层的庐板岩层中。

7/22/20236第一节立井开拓4、立井多水平开拓的生产系统

采煤系统排矸系统运料系统通风系统排水系统动画演示矿井开采以一个水平生产保证矿井产量。第一水平结束前,延深主、副井井筒至-400m第二水平,进行第二水平及中央采区的开拓和准备。第一水平开始减产,第二水平即投入生产,在两个水平生产过渡期间,以两个水平同时生产保证矿井产量。7/22/202371、开拓概述当煤层倾角较小(如16°以下)时,井田内仍划分为两个阶段,则可采用立井单水平上下山开拓；当煤层倾角小于12°时,一般可采用带区式准备。这种开拓方式的生产系统比较简单,运输环节少,建井速度快,投产早,但其上山阶段的分带风巷是下行风,应采取措施,防止分带回风巷中瓦斯积聚,保证安全生产。二、立井单水平开拓第一节立井开拓7/22/20238井田划分为两个阶段，阶段内带区式布置。一般带区式布置多采用对拉工作面：两个工作面共有一条运输平巷（斜巷），两个工作面中的煤相向运输。

1、井巷开掘顺序：2、生产系统：运输系统、通风系统3、优点：巷道布置及生产系统简单，运输环节少，通风线路短并有建井速度块、投产早。缺点：上山阶段的分带回风是下行风。适用于煤层倾角小于12°，地质构造简单，煤层埋藏较深的矿井。第一节立井开拓2、立井单水平开拓特点7/22/20239立井单水平带区式开拓第一节立井开拓7/22/202310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。井筒断面根胀升容器尺寸、井筒内装备及通风要求确定。我国大中型煤矿立井的井简装备参看表17-1所列。对于小型煤矿立井,根据其生产能力的大小和矸石量多少,主副井可各装一对单层单车(1t)罐笼；或只装备一个井筒(双层单车或单层单车罐笼),实行混合提升,即提煤、提矸、下料、升降人员均用该套提升设备,故只能用于生产能力更小的矿井。五、立井开拓设备第一节立井开拓7/22/202311表17-1为立井井筒装备第一节立井开拓矿井生产能力/万ta-1主井井筒装备副井井筒装备30一对双层单车（1t）罐笼一对单层单车（1t)罐笼60一对6t箕斗一对双层单车（1t)罐笼90一对9t箕斗一对双层单车（1.5t)罐笼120一对12t箕斗一对双层单车（3t)罐笼150一对16t箕斗一对双层单车（3t)罐笼180一对16t箕斗一对双层单车（3t)罐笼，带重锤240两对12t箕斗一对双层双车（1.5t)罐笼，一对双层单车（5t)罐笼带重锤300两对16t箕斗一对双层双车（1.5t)罐笼，一对双层单车（5t)或双层双车（1.5t）罐笼带重锤7/22/202312斜井开拓在我国应用很广,有多种不同的形式。按斜井与井田内的划分方式的配合不同,可分为集中斜井(有的地方也称阶段斜井)和片盘斜井。集中斜井与立井一样,也有单水平、多水平和上山式、上下山式等多种开拓方式。

一、斜井多水平上山开拓当井田划分为阶段开采时,称为集中斜井或阶段斜井。下图即是阶段斜井的基本形式。井田为缓斜煤层,可采煤层2层,埋藏不深。井田沿倾斜斜划分为两个阶段,其阶段下部标高为-100m、-280m,设两个开采水平,每个上山阶段沿走向划分为4个采区。第二节斜井开拓7/22/202313图17-3斜井多水平上山式开拓1－主斜井2－副斜井3－＋80m辅助车场4－＋80m总回风道5－边界风井6－井底车场7－－100m运输大巷8－采区下部车场9－采区运输上山10－采区轨道上山11－m4区段运输平巷12－区段运输石门13－m1区段运输平巷14－m4区段回风平巷15－区段回风石门16－m1区段回风平巷17－采煤工作面18－－280m运输大巷7/22/2023141、斜井多水平上山式开拓掘进顺序

在井田走向中部自地面向下开掘一对斜井,主斜井1、副斜井2均位于最下一个可采煤层的底板岩层中。当副斜井掘至+80m回风水平后,开掘辅助车场3及总回风道4。斜井达-100m第一水平后,开掘井底车场6,并在最下部的可采煤层底板岩层中掘主要运输大巷7,待其掘至采区中部后,掘采区车场8、采区运输上山9和轨道上山10,并继续进行采区内巷道的掘进,其内容与立井多水平上山式开拓示例基本相同。为便于矿井通风,在井田上部边界另掘风井5,并以石门与总回风巷相联。

第二节斜井开拓7/22/202315第二节斜井开拓2、斜井多水平上山开拓的生产系统从采区运出的煤车在井底车场卸载,原煤由主井内安装的胶带输送机运至地面。掘进巷道所出之矸石、井下所需之物料、设备,则由副井轨道串车提升和下放。由副井进入的新鲜风流经井底车场、主要运输大巷至各采区,各采区污风经总回风道至风井排出地面。近水平煤层埋藏不深时,可采用斜井单水平开拓,自地面向下开掘穿岩的一对斜井至开采水平后,根据井田延展的主要方向布置开采水平大巷,在大巷两侧采用盘区式或带区式进行准备。

动画演示7/22/202316片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。典型的片盘斜井如下图所示,其井下部分有一个下山采区。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。二、片盘斜井开拓第二节斜井开拓1、片盘斜井特点相当于一个下山采区井田划为若干分段（片盘）；每个分段称一片盘片盘，布置一个采面，整分段回采；7/22/202317图17-4片盘斜井开拓1-主斜井2－副斜井3－片盘车场4－片盘运输平巷5－片盘回风平巷6－上煤层超前运输平巷7－上煤层超前回风平巷8－上煤层采煤工作面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ－片盘序号7/22/202318片盘斜井开拓（图17-4）2、掘进顺序：3、生产系统：2576431:ÞÞÞ®®®®®面新风通风动画演示7/22/2023194、片盘斜井开拓优缺点优点：1）巷布及生产系统简单

2）初期工程量少，投资少，投产快

3）施工容易，且能补允地质资料

4）技术装备及生产管理简单缺点：

1）A小；

2）采掘干扰，上下片盘接替频繁；

3）对地质适应性差第二节斜井开拓5、片盘斜井开拓适用条件地质构造简单，井田走向较短；埋藏浅。有扩大应用的前景。7/22/202320三、斜井开拓井筒装备

1、小型井——装备一个井筒，单钩串车。

A主井

双钩串车

2、中小型井

B副井单钩串车

C无极绳(近水平) A主井

①箕斗3、中型井②胶带

B副井——串车

4、大型井

A主井——胶带，并有检修轨道。

B副井——双钩，1～2条。5、特大型井

A主井——强力胶带

B副井——2～3条7/22/202321提升方式井筒倾角串车≯25°

箕斗25°~35°

普通胶带机≯17°(18°)大倾角胶带机≯25°无极绳≯10°第二节斜井开拓四、提升设备对井筒角度的要求7/22/2023221、煤层斜井

适用条件：煤层赋存稳定、煤质坚硬、地质构造简单、薄及中厚煤层，围岩稳定，矿井A小第二节斜井开拓五、斜井布置方式7/22/2023232、岩层斜井第二节斜井开拓7/22/202324平硐开拓是最简单最有利的开拓方式。我国一些地形为山岭、丘陵的矿区比较广泛地采用平硐开拓。第三节平硐开拓平硐布置方式：按平硐与煤层的相对位置分按平硐数目分7/22/202325一、垂直走向平硐下图是用垂直走向乎硐开拓的示例。煤层赋存于山岭地区,地形复杂,井田范围内开采一层煤,煤层倾角近于水平,有波状起伏。

沿煤层主要延展方向将井田分为两部分；每部分又分为6个盘区。在山坡下标高为+800m选定的工业场地内,向井下开掘主平硐1,平硐掘至井田中间后,在煤层底板岩层内掘主要运输大巷2,平行于该大巷在煤层内掘其副巷3,二者掘至盘区中部,即可进行盘区准备。盘区采用上(下)山盘区布置方式,依次掘进盘区车场、盘区上山(或下山)、盘区中部车场、区段运输平巷、区段回风平巷和开切眼。为便于通风,盘区运输上山直通地面,并掘出风道,安装通风机。第三节平硐开拓7/22/202326图17-7垂直走向平硐开拓

1-主平硐

2-主要运输大巷

3-副巷

4-盘区上山下部车场

5-盘区轨道上山

6-盘区输送机上山

7-盘区煤仓

8-盘区下山上部车场

9-盘区风井

10-盘区输送机下山

11-盘区轨道下山7/22/202327平硐垂直煤层走向相当于主石门1、条件煤层

8，山区、地形复杂2、开拓方式平硐单水平上下山盘区开拓，上下山部分各有6个盘区。主平硐垂直煤层走向，位于井田走向中央，35％0的坡度（向外）井内不设井底车场，硐口设工业广场。第三节平硐开拓7/22/202328主平硐：运煤、矸、料、进风、排水，铺设管线。风井：回风（斜井、立井）3、开掘顺序4、生产系统第三节平硐开拓动画演示7/22/202329走向平硐是平硐开拓中应用比较广泛的方式,下图所示。采用这种方式时,主平硐一般沿煤层底板岩层掘进。当开采煤层不厚、煤质较硬、围岩稳固时,主平硐也可沿煤层开掘。

二、走向平硐图17-8走向平硐开拓

第三节平硐开拓7/22/202330当煤层赋存于地形高差较大的山岭地区时,用一条主平硐开拓,则平硐水平以上的煤层垂高(斜长)过大,全部上山煤用下部主平硐开拓,将造成上山运输、通风和巷道维护方面的困难,而且,工人上下井所需的时间过长,初期工程量和基建投资大,工期长,生产费用也要增高。在这种情况下,如地形条件适宜,可以采用阶梯平硐开拓,如下图所示。

三、垂直阶梯平硐图17-9垂直阶梯平硐开拓

第三节平硐开拓7/22/202331四、平硐开拓特点最简单的开拓方式，技术经济最有利：1）煤由平硐直接外运，多用矿车（底卸式、普通箱式）也用胶带，运输环节少，设备少，能力大。2）不设井底车场，水自流，无水仓。山岭、丘陵沟谷地区，煤层埋于山中，在山麓开平硐开拓；有些煤层埋于山岭中，上山部分相当一个阶段的煤量，平硐以下用下山阶段开采。第三节平硐开拓五、平硐开拓使用条件7/22/202332第四节井筒（硐）形式分析及选择

平硐的优点：（1）煤由平硐直接外运，运输环节少，设备少，系统简单，费用低；（2）地面工业广场建筑和设施简单；（3）井内不设井底车场，减少了工程量；（4）水自流，无水仓，排水费用低；（5）施工条件好，掘进速度快。平硐的适用条件：平硐标高以上有足够储量的山岭地带应优先采用。一、平硐开拓与斜井、立井开拓的比较7/22/2023331、斜井的优点（与主井比）

1）掘进技术和设备简单；2）掘进速度快；3）井上下设施简单；4）多水平总石门短；5）井筒延深方便；6）初期投资少，建井工期短。二、斜井开拓与立井开拓的比较第四节井筒（硐）形式分析及选择

7/22/2023342、斜井的缺点

1）井身长，通风路线长，阻力大；2）井筒维护工程量大，费用高；3）绞车（串车）提升能力受限制，动力消耗大，多段提升系统复杂；4）提升、通风、动力供应、排水等生产经营费较高；5）对地质条件适应性差。3、斜井的适用条件适应大中小矿井；煤层埋藏浅，表土层不厚，水文地质条件简单，不需特殊施工法施工的缓斜和倾斜煤层；串车提升不宜超过三段提升；胶带机发展，斜井应用范围更加广泛。第四节井筒（硐）形式分析及选择

7/22/202335立井的优缺点与斜井相反1、立井的优点1）同样采深下，井身短，通过井筒的各种管线短；2）提升速度快，机械化程度高，易自动控制，对辅助提升有利，人员提升快，对深井开采有利；3）井筒断面大，通风阻力小，提升，排水、动力供应等生产经营费用低；4）井筒易维护；5）对各种地质条件适应性强，技术可靠，不受煤层倾角，CH4、水文等限制。三、立井开拓与斜井开拓的比较第四节井筒（硐）形式分析及选择

7/22/2023362、立井的缺点1）井筒施工复杂，需较高技术、较多设备、速度慢；2）井筒装备复杂，基建投资大；3）井筒延深困难。3、立井的适用条件1）煤层埋藏深、表土厚或水文情况复杂，井筒需特殊施工；2）开采煤层受倾角、厚度、CH4、水文等条件限制；3）多水平开采的急斜煤层；凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时，均可采用立井开拓。

第四节井筒（硐）形式分析及选择

7/22/202337斜、立选择

地质条件斜井立井煤层赋存浅深表土层薄厚水文情况简单复杂急倾斜煤层水平数单多井田倾斜短长第四节井筒（硐）形式分析及选择

7/22/202338斜井优点：主斜－胶带运输，生产能力大。副斜缺点：辅提难，线路长，阻力大，通风难。改为副立井：则辅提快、线路短、通风容易。问题：为什么现代化大型矿井常采用主斜－副立井综合开拓方式？第四节井筒（硐）形式分析及选择

7/22/202339第五节综合开拓

综合开拓：采用立井、斜井、平硐等任何两种以上井硐形式开拓的方式。采用综合开拓时,不同形式的井筒在地面及井下的联系与配合是十分重要的。以斜井—立井开拓为例,如果井口相近,则井底相距较远,井底车场布置、井下的联系就不太方便；如井底相近,则井口相距较远,地面工业建筑就比较远，生产调度及联系不太方便,占地比较多,相应地增加煤柱损失。在具体情况下就必须联系井上下的布置,结合开拓的其他问题,寻求合理的方案。一、综合开拓引言7/22/202340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：主立井—副斜井主斜井—副立井主平硐—副立井主立井—副平硐主平硐—副斜井主斜井—副平硐主斜副立应用多主立副斜应用少第五节综合开拓

一、综合开拓引言7/22/202341第五节综合开拓

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。

二、斜井－立井综合开拓7/22/202342图17－10大型、特大型矿井斜井－立井综合开拓

第五节综合开拓

7/22/202343如图17-10所示为我国淮南新庄孜矿大型斜井转入深部开采后,瓦斯涌出量增加,为解决辅助提升和通风问题,在井田深部位置新打一立井,生产能力扩大至2.40Mt/a。我国一些生产矿井的改建和新井设计也考虑了这种方式。近年来德国、英国、前苏联、日本一些大型矿井的设计或改建也采用了主斜井、副立井相结合的方式。可以认为,这是建设大型和特大型矿井值得注意的技术方向。斜井的应用范围在很大程度上扩大了。由于采用主斜井、副立井综合开拓,斜井的深度已相当深,改变了过去斜井主要用于开采煤田浅部的中小型矿井的状况。第五节综合开拓

斜井－立井综合开拓实例7/22/202344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。图17-11所示为重庆中粱山煤矿平硐—立井的综合开拓,主平硐1全长两千多米,另开副立井2做进风用,并担负平硐与其以下水平之间的辅助提升任务。其下水平出煤则经暗斜井3提至平硐水平,再转运井外。对于以平硐开拓的矿井深部,如无布置阶梯平硐的条件,根据地形,后期可用立井或斜井开拓,图7-12是前期用平硐开拓浅部,后期用立井开拓深部井田的例子。当需加大矿区开发强度时,可以同时开发平碉水平上下的煤层,即上部的平硐和下部的斜井(或立井)同时开发,共用一个工业场地,其井下部分相当于两个水平同时生产,但应注意上下水平的压茬关系。

三、平硐－立井综合开拓第五节综合开拓

7/22/202345图17－11平硐－立井综合开拓

第五节综合开拓

平硐－立井综合开拓实例7/22/202346在特殊地形条件下,如地面为自然坡度较大的沟谷,在地面布置斜井井口车场有困难,可以开一段平硐作为通道,以利于布置斜井井口车场,再向下掘斜井。

第五节综合开拓

7/22/202347斜硐开拓7/22/202348斜硐开拓7/22/202349斜硐开拓7/22/202350

舍弃原有的17度坡度的斜井开拓方式，采用6度斜硐开拓技术，充分发挥浅埋深煤田的自然条件优势，主要大巷均布置在主采煤层中，由1条主运输大巷，1-2条辅助运输大巷和1条回风大巷组成，矿井井筒与布置在煤层中的大巷直接相连。优点：①减少了岩石开拓巷道工程量；②提高了煤矿建井速度。

斜硐开拓7/22/202351斜硐开拓7/22/202352斜硐开拓运人车7/22/202353斜硐开拓铲运车7/22/202354斜硐开拓支架搬运车7/22/202355斜硐开拓7/22