井田开拓巷道布置

18.井田开拓巷道布置主讲：刘建庄浑宝炬教授研究方向：巷道围岩控umtljz@163.comQQ：772594416河北理工大学-煤矿开采学2024/1/2918井田开拓巷道布置本章结构：18.1开采水平的划分及上下山开采18.2开采水平大巷的布置18.3井筒的位置18.1开采水平的划分及上下山开采开采水平划分

阶段(horizon)：沿一定标高划分的一部分井田。开采水平（mininglevel）：运输大巷及井底车场所在的水平位置及所服务的开采范围。开采水平垂高H：开采水平上下边界之间的垂直距离。2024/1/29H=H阶=H上

H=H上+H下H=H上+H辅

H=H上+H辅+H下

开采水平划分2024/1/29

开采水平划分的意义影响矿井建设时期的技术经济指标;初期建井工程量；初期建井工期；初期基建投资等;长期影响矿井的生产技术面貌和技术经济效果：产量、效率、安全、采掘关系，元/t等。2024/1/29一、合理的开采水平垂高确定水平垂高实质：确定阶段垂高（阶段斜长）和要不要上下山开采1.合理的阶段斜长合理的采区巷道布置及生产系统；合理的区段数；合理的采煤工艺及采面参数；在一定设备条件下，能达到的阶段斜长。

2024/1/291）缓、中倾斜煤层：上山：胶带或铁溜槽—不限制上山斜长。上山：串车，只设一段绞车提升，验算绞车能力每班6小时，运输不均衡系数取1.5。2）急斜煤层：上山溜煤眼≯70m，防止冲垮支架；堵眼事故；煤碎。3）近水平煤层，盘区一般上山斜长≯1500m，下山斜长≯1000m，有加大的趋势石门盘区斜长不受限制（1）运煤2024/1/29（2）辅运1）受绞车能力限制，采用一段单钩串车提升。

φ1.6m绞车：容绳量600多m；

φ2.0m绞车：容绳量960m

；

φ2.5m绞车：容绳量1100m

。2）单轨吊—不受限制，适用

。（3）行人方便斜长过大，考虑机械升降人员，因此将增加辅助提升费用。合理的阶段斜长2024/1/29

1）

阶段斜长/区段斜长=整倍数；

2）

采区内同采工作面数：1

2个；当前技术条件下，合理的区段数为缓斜煤层

3

5个，急斜煤层2

3个。2.合理的区段数目2024/1/293.利于采区正常接替一个采区开始减产，新采区应投产。一个采区的服务年限＞新采区开拓准备时间.斜长

，储量Z

，利于接替。2024/1/294.合理的水平服务年限及足够储量合理水平服务年限：上水平开始减产，新水平应做好准备。一般水平接替需5

8年延深新水平3

5年井筒延深1年井底车场、石门及主运大巷1.5

2年采区准备1.5

2年水平过渡2

3年不同井型开采水平服务年限表16-1示。2024/1/29足够储量水平垂高H的发展趋势—加大。采面产量集中—高产高效；上下山—胶带。绞车—

2.5m，单轨吊2024/1/295.经济上有利的水平垂高H

，N水平

，阶段斜长

井田开拓巷道（大巷、采区石门、采区硐室等）及相应投资

，设备安装及折旧费

，元/t

，基建费

；H

，N水平

，阶段斜长

生产经营费（运煤、通风、维护费等）

；缓斜、倾斜煤层150-250m；急斜煤层100-150m.具体应用中结合上下山开采和辅助水平的应用，合理选用。2024/1/29二、下山开采的应用下山采区：开采水平之下的采区。下山：为下山采区服务的主要倾斜巷道。运输下山，轨道下山，通风行人下山等。下山开采：利用原开采水平的井巷和设施，开采该开采水平之下的采区，煤从下向上运输。上下山开采：一个开采水平既采上山阶段又采下山阶段。2024/1/291.上下山开采的比较区别：利用原有开采水平进行下山开采；另设开采水平进行上山开采。2024/1/29上下山开采的比较2024/1/29上山开采与下山开采比较开采方式上山开采上下山开采中的下山开采1.开拓工程量（井筒、井底车场、石门、运输大巷等）大（井筒、井底车场、石门、运输大巷等）小2.基建投资大小3.水平垂高2Hb4.水平服务年限及接替T短，井筒延深多次；接替紧张T长；井筒延深次数少；利于接替5.运输煤（矸）下运，能力大，费用低；全矿有折返运输煤（矸）上运，能力低，费用低；全矿无折返运输6.掘进工序简单，方便，成本低工序复杂，装运困难，速度慢，成本高；水大时困难2024/1/29上山开采与下山开采比较7.通风新风、乏风均向上，线路短；漏风少；通风设施少；管理方便，费用低。两下山相距近，负压大，漏风大;②通风线路长，最困难时期比上山采区长一倍;③通风交叉点和设施多，④管理复杂，CH4大时，费用高。8.排水水自流入仓，系统简单费用低每个区段设临时水窝，安小水泵排水至大巷—水小时②将采区下山一次掘至终深，在采区下部设水仓及硐室，安泵排水.总工程量大，费用高技术上基建投资生产经营费优高低可行低高2024/1/29上山开采与下山开采比较下山开采在技术上的问题随煤层倾角变小而变弱下山开采在经济上有利，上山开采在技术上优越

2024/1/292.下山采区巷道布置上下山采区划分一致，对应的上、下山尽量靠近，以便利用上山采区装车站、煤仓、车场产量大、CH4大时可用三条下山。下山采区回风维护上山采区上山及总回风道，风井及通风设施为下山采区通风。利用运输大巷配风巷回风Fig18-1示。多水平上下山开采的第二水平的回风：在第二水平的上山部分设总回风巷，利用上山或石门直通第一水平回风系统；2024/1/293.下山开采的应用条件煤层

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，CH4低，涌水量小，最优。井田深部边界不一，储量不足，不宜再延深或设水平。多水平开采矿井，开采强度大，井田走向短，上下水平接替紧张，可用上水平巷道，在井田中央划下山采区（设剃头下山采区）担负生产任务。通过下山掘一部分下水平的大巷、车场、水仓等，加快下水平开拓延深。煤系底板为奥灰岩（富含水），井筒不能延深，有时不得不开下山。如彩屯矿，平顶山局。井田深部境界煤层勘探程度低，需补充勘探又困难，可用下山开采，起勘探煤层作用。2024/1/294.下山开采与主要下山开采的区别主要下山：集中下山，中央下山、暗斜井。在井田某一开采水平中央布置主要下山，在主要下山下部设立开采水平，主要下山下部的开采水平仍为上山开采。2024/1/29三、辅助水平的应用要增加开采水平储量和服务年限等原因，有时需设置辅助水平。辅助水平设有阶段大巷，担负阶段运输、通风、排水等项任务，但不设井底车场。辅助水平大巷离井筒较近时，也可设简易材料车场，担负运料、通风或排水任务。2024/1/29辅助水平的应用（1）水平垂高过大，上山煤斜长太大，一个阶段开采，技术困难，安全不可靠，可将开采水平以上煤分两个阶段，利用辅助水平开采上一阶段。

Fig18-2用辅助水平开拓平硐以上部分煤层1-主平硐2-运煤斜井3-进风斜井4-主要运输上山5-主要轨道上山6-辅助水平运输大巷7-辅助水平石门8-后期主石门9-回风石门10-回风平硐2024/1/29辅助水平的应用（2）多水平上下山开采的矿井，下山采区的排水、通风及辅提比较困难，下水平的回风问题也需妥善解决，矿井和采区生产能力越大，这些问题就越突出，在两水平之间设辅助水平。1-主井2-副井3-煤仓4-主石门5--600m胶带运输大巷6--600m轨道运输大巷7--450m辅助水平轨道巷8-采区上山9-边界风井10-总回风道11--850m辅助水平轨道巷12-二水平胶带暗斜井13-二水平轨道暗斜井14-二水平大巷2024/1/29辅助水平的应用（3）急斜煤层矿井，阶段垂高较小，当∑M较小时，水平的T不满足，要求加大H，在两开采水平间设辅助水平，现少用。（4）一些近水平煤层，采用分煤层开拓，即在主采层设开采水平，布置为全矿井的井底车场及设施，以上或以下分设辅助水平，开掘较简单的车场和煤层运输大巷、布置盘区，进行开采。应用原则—辅助水平增加井下运辅环节，生产系统复杂化。有明显的技术经济优越性方可使用。2024/1/29四、合理划分开采水平急斜煤层：一个开采水平只采上山阶段。缓、中倾斜煤层：合理的阶段斜长—照顾主要块段，综合考虑，当

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时，可采用上下山开采；近水平煤层：开采水平在煤组内的合理位置及标高，煤层间距近—开采水平设底部煤层中，煤层间距远—分组设开采水平。2024/1/2918.2开采水平大巷的布置

(layoutofroadwayinmininglevel)一、对大巷布置的一般要求大巷—为整个开采水平或阶段服务的水平巷道。运输大巷—为整个开采水平或阶段运输服务的水平巷道。担负煤、矸、物料和人员的运输，通风、排水及铺设管线等，是矿井的“动脉”。不同的运输方式和设备对大巷有不同要求。2024/1/29轨道大巷2024/1/29胶带大巷2024/1/29（一）大巷运输方式和设备1.矿车轨道（机车运输）（locomotivehaulage）

轨距：600mm，900mm矿车：固定箱式1t，3t底卸式3t，5t2024/1/29不同条件大巷运输设备电机车：高瓦斯蓄电池式电机车，低瓦斯直流架线式电机车。井型/万t·a-1主运辅运大巷轨距/mm≥2405t底卸1.5t固定900胶带运输1.5t固定60090-1803t底卸1.5或1固定6003t固定箱式*1.5t固定900≤601t固定箱式1t固定6002024/1/29煤、矸、物料、人员可统一运输解决；运输能力大，机动，适应生产不均衡变化的需要；可分运不同牌号的煤；煤尘少，利于安全；远距离运输不困难。矿车轨道运输要求：能适应多弯道，要求大巷平。矿车轨道运输优点2024/1/292.胶带运输beltconveyer胶带运输优点能力大，连续运输，效率高；容易自动化；装卸简单；胶带运输要求：巷道直或分段直。辅助运输另开辅助运输大巷，一般由矿车轨道运输。适用：运输距离短，运量大，煤种单一。2024/1/29（二）大巷断面和支护断面：满足运输、通风、行人、安全和铺管线的要求。大中型矿井—一般双轨巷道断面；中小型井—单轨巷道断面，设单轨时，要在井底车场与采区车场之间设双道错车线，其长度≮1列车长；能力富裕系数为1.3。风速

矿车运输≯8m/秒，设计时最大用6m/秒.胶带运输V

4m/s.2024/1/29支护一般锚喷或砌碹；大巷位于自燃煤层中可砌碹；煤层大巷也可U型钢支架或锚喷；中小型井可用砼装配支架、锚喷等。

2024/1/29轨道运输大巷一般一条，有时加配风巷（副巷），如通风断面不满足，断面又不能过大，地温高；可用两条，平八矿。胶带运输大巷，新设计矿井一般2条一条胶带大巷，一侧设600mm检修道；另一条辅助运输。两条大巷布置：胶带运输大巷一般与轨道辅运大巷平行布置，同水平或略高，胶带大巷可高于轨道大巷4

10m，便于处理主体交叉。大巷数目2024/1/29（三）大巷的方向和坡度大巷的方向：与煤层走向（近水平煤层煤层主要延展方向）基本一致，应尽量取直或分段取直，但要便于维护和开采胶带运输大巷必须取直或分段取直轨道运输大巷虽能适应弯道，但应尽量取直，以利减少工程量。轨道运输大巷要求：600mm轨距，R＞12m，900mm轨距，R＞15m。大巷的坡度：利于运输和泄水，一般i=3~5‰向井底下坡，胶带输送机大巷要向井底抬高。2024/1/29国内：基本上用机车运输；大型矿井用胶带。通过基建费和生产经营费分析比较认为：矿井一翼A=150万t/a，运距

3km，采用胶带运输优越。国外：西德-大巷胶带占30%，且认为：井田面积

10km2时，胶带运输；井田面积

30km2时，用机车运输；10

30km2，具体分析比较。总的趋势：胶带运输增加。大巷应用情况2024/1/29二、开采水平大巷的布置方式开采水平布置的核心问题是运输大巷的布置。据煤层赋存条件（数目和层间距）和准备方式（单煤层采区和联合布置采区）不同，有以下几种：单层布置集中布置分组布置2024/1/291.单层布置分煤层大巷布置，煤层大巷间用主要石门或溜井联系。图18-4分煤层大巷和主要石门布置2024/1/29分煤层大巷和主要溜井布置2024/1/29各可采煤层均布置大巷，各煤层单独布置采区；一般沿煤层掘进，施工及装备简单、掘进速度快，主石门工程量不大；先开拓上煤层初期工程量少，投资少；大巷数目多，维护工作量大；采区数目多、占管线设备多，采区能力低，生产不集中，管理不方便；煤柱多，煤损大。分层大巷布置方式特点2024/1/292.集中布置设集中大巷，各煤层用采区石门联系。开采水平内只设一条或一对集中运输大巷，用采区石门联络各煤层。2024/1/29开采水平内只设一条或一对集中运输大巷，用采区石门联络各煤层。总的大巷掘进量小，占用管线少；采区石门工程量大，岩石掘进量大。当下部为薄及中厚煤层，围岩稳定时，大巷可置于下煤层中。减少岩石工程量。岩巷易维护。生产集中，便于管理。集中大巷布置特点2024/1/29采区石门穿各煤层，数个煤层可同时准备和回采，能力大。初期工程量大，建井期长。适用：井田走向距离大，煤层数目多、层间距小，层间距

50m的矿井。

集中大巷布置特点2024/1/293.分组布置（分组集中大巷和主要石门）分组布置集中大巷，用主要石门联系分组大巷。分组布置特点：据煤层间距，分为若干煤组；每组煤布置一条分组集中大巷，各煤组分别布置采区；初期工程量大，兼有分层大巷和集中大巷的部分特点。适用：煤层组间距

70m。2024/1/29煤层群分组原则较近的煤层划归一组，减少石门工程；局部可采煤层，层间距虽较大，不宜单独布置于邻近煤层划为一组；相同煤质和煤种划为一组，分采分运；瓦斯或水涌出量差异较大，为便于配风和防水，分别划组；集中生产，但同时生产的煤组不应多于2个。2024/1/294.几种布置方式的应用国内：50年代，分层布置方式60年代后，分组集中大巷和集中大巷现在，设计新井向分层大巷布置发展国外趋势：向分层大巷布置发展。2024/1/29综采发展，生产集中，回采工作面少，采一个煤层就能保证产量；回采工作推进快，要求巷道掘进快，维护时间短；巷道普遍采用可缩性支架，支护问题已解决；岩巷掘进机械化不过关。试述开采水平和运输大巷布置方式及应用条件。分层布置方式发展的原因2024/1/29三、运输大巷位置的选择运输大巷作用：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。2024/1/291.煤层大巷分煤层大巷—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：

按腰线沿煤层掘进—适合机车运输；按中线沿煤层掘进—适合胶带运输；按中线及腰线掘进大巷—适合机车和胶带（可能穿层）2024/1/292.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。2024/1/293.急斜煤层大巷位置底板滑动线之外10

20m。4.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，跨大巷回采运输大巷位置的选择2024/1/295.煤层大巷与岩层大巷的比较项目煤层大巷岩石大巷掘进及工期施工、设备简单，速度快，工期短，费用低；超前勘探煤层变化。岩石工程量大速度慢，费用高；工期长。维护维护（大巷、管线、轨道、水沟等）工作量大，费用高；大巷维修频繁，影响生产。维护条件好，费用低；少维修，对生产有利。使用地质构造复杂时，煤巷弯道多，对运输方式有限制，通过能力小；不利于采区煤仓布置。能适应地质变化，可取直或分段取直，方向和坡度一定，对运输方式不限，通过能力大。利于布置采区煤仓。煤损大巷上下两侧各留煤柱30

40m或（40

50m），煤损大。不留或少留煤柱，丢煤少安全防火、安全不利，煤层自燃时，封闭大巷，导致停产对防火安全有利2024/1/296.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。2024/1/29四、总回风巷布置（原则同运输大巷）设采区风井的矿井，多井筒分区式开拓的矿井，均不设全矿性总回风道。开采第一水平时，总回风巷设在风化带或防水煤柱内；开采第二水平时，上水平运输大巷改为回风巷。回风大巷标高宜一致。井田上部标高不一，回风大巷布置成分段平巷及斜巷。如范各庄、南翼上部标高降低，回风巷标高降低-294-1212024/1/29总回风道布置近水平煤层、总回风道布置在大巷一侧，且与大巷平行。在多水平开采的老矿井，除上边界布置总回风巷外，还在大巷一侧布置回风巷，为上下水平过渡生产用。还可利用：分组集中大巷的配风巷；或另掘一条风道。试述阶段水平运输大巷布置的原则2024/1/2918.3井筒的位置井筒（硐）位置2024/1/29井筒（硐）位置2024/1/29（一）对井下开采合理的井筒位置1.井筒（硐）沿走向方向的有利位置（1）大巷运输工作量井筒在井田一侧:大巷运输工作量=U×L/2井筒在井田中央:大巷运输工作量=U/2×L/4×2=U×L/4综上，在走向方向上井筒位于井田中央大巷运输工作量最小

LWL/2LWL/42024/1/29（2）通风井筒在井田中央，两翼风量分配较均衡，风路短，风压风阻小。井筒在井田一侧，风路长，一翼产量要求风量大，风压2次方增大。欲降风压，巷道断面，从而增加掘进工工程。2024/1/29（3）均衡生产及矿井生产能力井筒在井田中央，两翼能均衡生产，生产能力大，两翼基本同时结束，较快转入下水平；井筒在井田一侧，单翼开采，运输通风集中，生产能力小，生产能力相同时，后期一翼生产，运输、通风过分集中，采掘相互干扰，不能较快转入下水平2024/1/29实际中形成单翼井田的原因地质勘探资料不足，井筒需要靠近高级储量范围；受地形限制；后期增产，改建扩大井田范围。如范各庄矿，后把毕各庄扩进去，井型由180

320万t/a，井筒位于非储量中心。

2024/1/292.井筒（硐）沿倾斜方向的有利位置（1）斜井井筒沿倾斜方向的位置主要选择层位和适合的倾角，利于运输2024/1/29（2）立井井筒在B，石门长度最短，初期工程量较小，一般采用，井筒煤柱最少。井筒在A总工程量较大，但初期少，利于较早投产。井筒在C总工程量和运量较大，适用底部奥灰水情况，且延深避开了奥灰水。2024/1/29工业广场压煤煤柱损失与埋深、倾角成正比，井筒位于浅部时煤柱损失较小，

但要尽量减少第一水平、首采区煤柱损失。可采厚度大缓斜和倾斜煤层，可选择布置在中央靠上，级倾斜煤层煤损将成为主要问题，可将井筒布置在浅部甚至煤系底板。具体应用，综合考虑，抓主要兼顾次要。

2024/1/29立井井筒位置一般应用缓、中倾斜煤层：单水平上下山开拓：上山部分略大于下山部分；或井筒位于井田中央。多水平开拓，可采总厚度大，要求保护井筒及工广煤柱少；初期工程量小；井筒煤柱不占初期投产采区。井筒沿倾斜适当靠近井田上部“中偏上”，位置处于高级储量之中心。近水平煤层：井筒位置应靠近井田储量中央。急斜煤层：可采

M大时，应减少煤损，布置于煤系底部煤层或底板中。2024/1/29（二）有利于井筒和井底车场施工和维护井筒尽量不穿过流砂层、厚冲积层及富含水层；井筒不穿过地质破坏剧烈带及采动区；“平二矿”实例。井底车场应处于较好的围岩之中（无大构造）。李雅庄矿：井底车场位置处于地质构造带内。2024/1/29（三）有利于工业广场布置合理不占或少占农田，避免河流改道，不占重要文物古迹及园林。有足够的场地，合理布置工业广场并留有余地，利于外接“国铁”。有好的工程地质和水文地质条件，避免滑坡、山崩等威胁，利于居民点建设。井口处于当地最高洪水位之上。注意风向：避免长年风向正对井筒进风方向，以防污染。2024/1/29井筒位置一般选用原则选择工业广场不太困难，先考虑井下开采合理的井筒位置；选择工业广场困难，先“工广”合理，并结合井下一并考虑。冲积层很厚，水文复杂，结合井下有利位置和冲积层较薄的地点进行。2024/1/29（四）风井布置及矿井通风系统风井布置方式风井=专用回风（或进风少）井依据瓦斯等级、井型大小、井田走向长度、煤层条件（埋深）、通风系统方式等合理确定。2024/1/291.中央并列式布置：进、回风井布置在一个工业广场内；两井相距中小型井30

50m，大型井60

150