第二节矿井开拓

1、第二节矿井开拓,煤矿生产技术,第二节 矿井开拓,第二节矿井开拓,一、井田划分,煤田：同一地质历史形成形成大面积 的含煤地带。 井田：一个矿井开采的部分。 阶段和盘区：在井田范围内，按照一定的标高，将井田 划分为若干个长条形的部分，每一个长条形部分 为一个阶段。近水平煤层中沿煤层走向布置水平运输大巷，在两侧划分快段开采，每一个快段叫一个盘区。 水平：阶段与阶段之间，是以一定标高的水平面为界的。这种分界面就称为水平 采区：将阶段或盘区沿走向划分为若干具有独立生产系统 的快段，每一快段叫一个采区。 回采工作面：将采（盘）区划分为区段后，布置区段平巷、开切眼等回采巷道就形成回采工作面。,第二节矿井开拓

2、,煤田示例,第二节矿井开拓,二、井下巷道分类及作用,为了开采煤炭，从地面向地下开凿通达煤体的一系列井巷，总称为矿井巷道。 1、按巷道的不同倾角分类 按矿井巷道的倾角不同，可分为垂直巷道、水平巷道、倾斜巷道三大类，如图324所示。 （1）垂直巷道。垂直巷道主要有立井、小立风井或小井、暗井及溜井等。,第二节矿井开拓,井下巷道分类及作用,2）水平巷道。水平巷道主要有平硐、石门、煤门、平巷等。 （3）倾斜巷道。倾斜巷道主要有斜井、上山、下山等。 2、按矿井巷道的作用和服务范围，可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三大类。 （1）开拓巷道。为全矿井、一个水平或两个以上采区服务的巷道，称为开拓巷道，如井筒（

3、或平硐）、井底车场、运输大巷、总回风巷、主石门等。,第二节矿井开拓,井下巷道分类及作用,平硐。服务于地下开采，在岩体或矿层中开凿的直通地面的水平通道。用于完成井下主要运煤任务的平硐称为主平硐，用于行人、通风、运料的平硐称为副平硐。 井筒。井筒泛指立井和斜井，也包括暗井。地表到地下的主要垂直通道叫立井，用于完成全矿主要提煤任务的井筒称主井，担负升降人员、下料、提矸等提升任务的井筒称为副井。地表到地下的主要倾斜通道叫斜井，担负煤炭提升任务的称为主斜井，用于行人、通风、运料的称为副斜井。,第二节矿井开拓,井下巷道分类及作用,井底车场。井底车场是在井筒附近的各种巷道与硐室的总称。井底车场位于井底，是连

4、接大巷运输和井筒提升等环节的枢纽站，是井上下的转运站。 运输大巷。运输大巷是为整个开采水平或阶段运输服务的水平巷道。开凿在岩石中的称为岩石运输巷道，为几个煤层服务的称为集中运输大巷。 总回风巷。总回风巷是为全矿井或矿井一翼服务的回风巷道。,第二节矿井开拓,井下巷道分类及作用,主石门。主石门是连接井底车场和大巷的石门 （2）准备巷道。为准备采区而掘进的主要巷道，称为准备巷道，如采区上、下山及采区车场等。 采区上山。采区上山是为一个采区服务的上山。自运输大巷向上沿煤层或岩层开掘的倾斜巷道叫上山。上山中安装有输送机运煤的称为输送机上山，用绞车作辅助提升的上山称为轨道上山。,第二节矿井开拓,井下巷道分

5、类及作用,采区下山。采区下山是为一个采区服务的下山。自运输大巷向下沿煤层或岩层开掘的倾斜巷道叫下山。用其从下往上运煤和矸石，从上往下运送材料和设备。 采区车场。采区车场是采区上（下）山与区段平巷或阶段运输大巷连接的一组巷道和硐室的总称。根据所处的位置不同，采区车场可分为上部、中部和下部车场。采区车场用作采区的运输、通风和行人。,第二节矿井开拓,（3）回采巷道。形成采煤工作面及为其服务的巷道，称为回采巷道，如开切眼、工作面运输巷、工作面回风巷等。 开切眼。开切眼是沿采煤工作面始采线掘进，以供安装采煤设备的巷道。 工作面运输巷。工作面运输巷是主要用于运煤的区段平巷或分带斜巷。 工作面回风巷。工作面

6、回风巷是主要用于回风的区段平巷或分带斜巷。,井下巷道分类及作用,第二节矿井开拓,井下巷道分类及作用,巷道断面形状按其构成的轮廓线可分为折边形、折曲边形和曲边形类。一是矩形、梯形、为规则形；二是三心拱形、半圆拱形、切圆拱形；三是顶底拱形、椭圆形、圆形等。 （）巷道净宽的确定 拱形巷道的净宽是指直壁内侧的水平宽度。当梯形巷道内设置输送机或通行矿车、电机车时，其净宽度是指运输设备顶面线外的巷道宽度，若巷道内无运输设备，净宽度是指巷道净高二分之一处的水平距离。,第二节矿井开拓,井下巷道分类及作用,煤矿安全规程规定：新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道渣面起1.6米的高度内，必须留有0.8米（综

7、合机械化矿井为米）以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8米；巷道另一侧的宽度不小0.3米，（综合机械化矿井为0.5米）；输送机机头机尾处与巷帮支护的距离不得小于0.7米，巷道内移动变电站或平板车上设备的突出部分，与巷帮的距离不得小于0.3米,第二节矿井开拓,井下巷道分类及作用,(2)巷道净高的规定。 煤矿安全规程规定：主要运输巷和主要风巷的的净高，自轨面起不得低于米；采区上下山和平巷的净高不得低于米，薄煤层内的不得低于1.8米。 各类巷道内风速必须符合煤矿安全规程最大、最小允许风速的规定。,第二节矿井开拓,二、井田开拓,立井开拓 片盘开拓 斜井开拓 集中斜井开拓 平硐开拓 斜井立井开拓 综合

8、开拓 平硐立井开拓 平硐立井开拓,第二节矿井开拓,井田开拓,矿井开拓是指在矿井范围内，从地面向地下开掘一系列巷道进入煤层，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等系统。,第二节矿井开拓,矿井开拓方式实质上是根据井田的实际地质情况设计出来的井巷工程施工方案。由于煤层特征、地质构造、水文地质、地形各不相同以及技术水平、经济状况的差异，矿井实际应用的开拓方式是复杂多样的。不同的井巷形式可组成多种开拓方式，通常以不同井筒形式为依据，将矿井开拓方式分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓。,第二节矿井开拓,第二节矿井开拓,1、斜井开拓,斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进入地下，开掘一系列巷道达到煤层的开

9、拓方式。此种开拓方式有多种不同的形式，根据井田内水平的设置，阶段内的准备方式及井筒位置不同可分为斜井单水平分区式（或分段、分带式）、斜井多水平分区式（或分段、分带式）、斜井多水平片盘式及穿层斜井等开拓方式。,第二节矿井开拓,斜井开拓,（1）斜井单水平分区式开拓。此种开拓方式由斜井进入煤体，由一个开采水平开采整个井田。井田可划分为一个阶段，也可划分为两个阶段。阶段沿走向划分采区。 可采煤层为一层中厚煤层，煤层倾角较小。 （2）斜井多水平分区式开拓。在埋藏深度不大的缓倾斜煤层中，斜井多水平分区式开拓方式见图311所示。,第二节矿井开拓,斜井开拓,（3）片盘斜井开拓。片盘斜开拓是斜井开拓的一种最简单

10、方式，多用于开采煤田浅部的小型矿井。它是将整个井田沿倾斜方向划分成若干个阶段，每个阶段倾斜宽度可以布置一个采煤工作面。在井田沿走向的中央由地面向下开凿斜井井筒，并以井筒为中心由上而下逐阶段开采。,第二节矿井开拓,片盘斜井开拓示意图,第二节矿井开拓,。图312为一片盘斜井开拓的示例。井田沿倾斜方向划分为4个阶段。阶段内工作面按整个阶段布置，即每一阶段斜宽布置一个工作面。,第二节矿井开拓,煤层倾角大时穿层斜井开拓,第二节矿井开拓,斜井开拓,（4）穿层斜井。在斜井开拓系统中，有时因地质条件，特别是煤层倾角，限制井筒不能沿煤层或在煤层底板岩层布置。但为了充分发挥斜井开拓方式的优点，扩大其使用范围，也可

11、以斜井井筒由顶板或底板岩层中穿层进入煤层。图313所示，煤层倾角较大时，如果斜井沿煤层布置，提升将受到限制，因此，应由煤层底板穿层进入煤层布置井筒。在近水平煤层中，斜井开井筒只能由煤层顶板穿进入煤层，见图314。,第二节矿井开拓,煤层倾角较大时，如果从煤层底板穿层进入煤层，就会受到地形条件限制，影响地面工业场地的布置，因而采用“折返式”斜井穿层进入煤层，如图315所示。这样，一方面可以降低斜井的坡度，便于使用胶带输送机提升；另一方面地形平坦，适于工业场地的布置。,第二节矿井开拓,近水平煤层穿层斜井开拓,第二节矿井开拓,折返式穿层斜井开拓,第二节矿井开拓,斜井开拓,总之，斜井的井筒掘进技术和施工

12、设备相对简单，掘进速度快，一般无需大型提升设备，因而初期投资较少，建井期较短；在多水平开采时，掘进石门的工程量和沿石门的运输量较少；延深斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰少。,第二节矿井开拓,斜井开拓,斜井的缺点是：围岩不稳固时，井筒维护费用高；采用绞车提升时，提升速度较低，能力较小，钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用较高，当井田斜长较大时，若采用多段绞车提升时，则转载环节多，系统复杂，更要多占设备和人力；沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大；通风网路长，井筒断面小，通风阻力过大；当表土为富含水的冲积层或流沙层时，斜井井筒掘进技术复杂。 当井田内煤层埋藏不深、表土层不厚、水文地质情况简单

13、，井筒不需特殊法施工的缓倾斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。,第二节矿井开拓,2、立井开拓,立井开拓是采用垂直巷道由地面进入地下，并通过一系列巷道达煤层的一种开拓方式。（略）,第二节矿井开拓,3、平硐开拓,平硐开拓是利用水平巷道由地面进入，并通过一系列巷道通达煤层的一种开拓方式。 平硐开拓一般用于煤层的浅部高于地面标高的山岭地区，且上山部分煤的储量应大致能满足同类井型水平服务年限的要求。此种开拓方式比较简单、经济。它比立井、斜井容易施工，开拓工程量少。采用平硐开拓时，电机车可以直接从地面进入矿井，筒化运输环节，矿井水又可沿井下巷道经平硐流到矿外，节约排水费用。,第二节矿井开拓,平硐开拓,平硐一

14、般位于煤层的底板或顶板，并交叉于煤层的走向开掘，如图318所示。有时也沿煤层开掘，这主要取决于煤层的赋存条件和地形条件。平硐一般布置在山谷一侧，但位置要选择适当，避免洪水淹没平硐。 平硐数目应根据具体条件确定，当煤层上部边界距地表较近，利用上部边界风井或采区小风井排风时，可只开拓一个平硐。如果不具备这种条件，为保证矿井有两个安全出口，必须开掘两个平硐，两个平硐可在同一标高，也可在不同标高上。,第二节矿井开拓,平硐开拓示意图,第二节矿井开拓,平硐开拓,采用平硐开拓时，一般以平硐作为一个水平，为开采上山煤层服务。如果开采矿井深部，可在平硐内开凿暗井或暗斜井。如果能在地面找到合适位置，也可再开一个平

15、硐，建立第二水平，此种多水平的平硐开拓叫阶梯平硐开拓方式，如图319所示。,第二节矿井开拓,第二节矿井开拓,平硐开拓,一般说来，平硐开拓投资少、占用设备少、施工容易、出煤快、成本低，只要条件适合，应尽量采用。此外，在选择平硐硐口时，要考虑以下因素： （1）硐口地势平缓，有足够的面积布置工业场所。 （2）硐口交通要便利，以利于用煤炭外运和设备、材料运输。 （3）硐口要安全，不受洪水、滑坡、雪崩等威胁,第二节矿井开拓,4、综合开拓,一般情况下，矿井开拓的主、副井都是同一种井筒形式。但是，有时常因某些条件的限制，采用井筒形式会带来技术上的困难或影响矿井的经济效益。在这种情况下，主、副井可采用不同的井

16、筒形式，称为综合开拓。 综合开拓根据地质条件和生产技术条件而定。根据井筒的三种基本形式，组合后，理论上可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，不论哪一种综合开拓方式，其确定的原则都是尽可能充分发挥各种井筒形式的优越性。,第二节矿井开拓,（1）立井斜井综合开拓,立井斜井综合开拓是广泛使用的一种综合开拓方式，如图320所示。立井斜井综合开拓方式，立井井筒短，提升速度快，比斜井串车提升能力大，用立井作为主井担负提煤任务；斜井施工简单，掘进快，井筒装备简单，人员上下方便和安全，用斜井作为副井担负提升任务，并兼作安全出口。,第二节矿井开拓,立井、斜井示

17、意图,第二节矿井开拓,第二节矿井开拓,立井斜井综合开拓,图321所示为某特大型矿井采用的斜井立井综合开拓方式。该矿井田范围大，年产量高。为了合理开采，矿井采用分区域布置，将整个井工划分为五个独立的区域，每个区域再像一个井田一样划分为两个水平、四个阶段，阶段内分带布置。 为了充分发挥带式输送机连续运输、能力大、不受深度限制等特点，此类大型矿井常在井田走向的中央开凿一对立井井筒作为分区辅助提升井,第二节矿井开拓,（3）平硐立井综合开拓。,图322为煤矿平硐立井综合开拓方式，主运输利用平硐。由于地面地形的影响，主平硐长达2KM，加上该矿瓦斯含量大，需要很大的通风量，利用主平硐进风在技术、经济上都 不

18、合理。为此，另开凿一个立井作为专用进风井，这样大大缩短通风 线路的长度。另外，该立井延深后还可以担负后期主平硐水平以下煤 炭的提升任务，将煤提升至平硐后经主平硐外运。,第二节矿井开拓,（4）平硐斜井综合开拓,在条件适合时，采用平硐开拓的矿井，可以在煤层露头开掘浅部斜井作安全出口和回风井，构成平硐斜井开拓方式，如图323所示。,第二节矿井开拓,平硐斜井综合开拓示意图,第二节矿井开拓,平硐立井综合开拓示意图,第二节矿井开拓,矿井开拓方式优缺点比较,第二节矿井开拓,三、巷道掘进,钻爆法掘进 钻眼 装药 放炮 通风排烟 装岩 运输 综合机械化掘进 破岩 装岩 运输,第二节矿井开拓,矿井生产系统,煤矿的

19、生产系统主要有：采煤系统，运输系统，通风系统，运料、排矸系统，供电、供水、供压气系统等。这些系统由一系列的井巷工程和机械、设备、仪器、管线等组成。 1、采煤系统 采煤巷道的掘进一般是超前于回采工作进行的。它们之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置，称为采煤巷道布置系统，也即采煤系统。实际生产过程中，有时在采煤系统中会出现一些诸如采掘接续紧张、生产与施工相互干扰的问题，应在矿井设计阶段或掘进工程施工前统筹考虑解决。 根据不同的地质条件，采用不同的采煤工艺，采煤系统可能会有很大的区别，此部分相关内容可参阅下节相应,第二节矿井开拓,矿井生产系统,2、运煤系统 运煤系统实际上就是把煤从采场运出，并通

20、过一些相关的巷道、井（硐），最后运送到地面的提升运输路线和手段，各种矿井开拓方式、不同的采煤方法都有其独特和完整的运煤系统。(演示) 为了保持矿井产煤、运煤的稳定性和连续性，一般在井下都设有与矿井（或采区）产量、运力相匹配的一定容量的煤仓，用来缓解采、运之间的矛盾，以实现均衡生产。 3、通风系统(演示) 矿井通风系统包括通风方法、通风方式和通风网络。（略） 4、运料、排矸系统(演示),第二节矿井开拓,矿井生产系统,煤矿井下掘进、采煤等场所所需的材料、设备，一般情况下，都是从地面通过副井，经由井底车场、大巷及相关巷道运送的；回采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石，都要由相反的方向运至

21、地面，这就形成了运料、提矸系统。不同的矿井，不同的工作地点，其运料、排矸的路线是各不相同的。 5、排水系统 为保证煤矿的安全开采，井下的自然涌水、工程废水等，都必须排至井外。由排水沟、井底（采区）水仓、排水泵、排水管路等形成排水系统，其作用是储水、排水，防止发生矿井水灾事故。 一般情况下，矿井水仓的容量、水泵的排水量等，要比正常涌水量略大些，以保证矿井突发涌水时的安全，如何合理地配置备用设施，应根据具体的水文地质条件确定。,第二节矿井开拓,矿井生产系统,6、供电、供水等系统 煤矿的正常生产，需要许许多多的相关辅助系统。 矿井供电是非常重要的一个系统，它是采煤、运输、通风、排水等系统内各种机构设

22、备运转时不可缺少的动力源网络系统。供水系统将保证井下工程用水，特别是防尘用水。井下还有一些风动工具则要由空压机提供的压缩空气作动力，这就需要建立一个供气系统。为了防止瓦斯超限，及时发现事故隐患，避免引起各类灾害，还要有安全监测（控）系统、调度指挥系统等。 总而言之，矿井的生产系统既各自独立运行又相互关联，要想搞好煤矿的安全生产，提高经济效益，必须协调地、有效地使各生产系统都保持正常运作。,第二节矿井开拓,一、运输、提升系统,煤:采煤工作面 （刮板运输机） 工作面运输巷（转载机、胶带机 ) 区段溜煤眼 区段集中巷(胶带机 )煤仓 石门(电机车 ) 运输大巷(电机车) 井底车场 井底煤仓 主井（绞

23、车） 井口煤仓 矸石：掘进工作面(矿车、蓄电池电机车） 采区轨道上山（绞车） 采区车场 水平运输大巷（电机车） 井底车场 副井（副绞提升） 地面（电机车） 矸石场 材料（人）：地面材料库 副井口（副绞） 井底车场 水平运输大巷（电机车） 采区车场 轨道上山（绞车） 区段集中平巷（蓄电池电机车） 区段材料斜巷（绞车） 工作面材料巷存放点,第二节矿井开拓,二、矿井通风系统,学习资料第38页第7题,第二节矿井开拓,通风系统,中央并列式 中央式 中央分列式 对角式 两翼对角式 通风方式 分区对角式 区域式 混合式,第二节矿井开拓,中央并列式通风,进风井,回风井,第二节矿井开拓,中央边界式通风,进风井,

24、回风井,第二节矿井开拓,两翼对角式通风,进风井,回风井,第二节矿井开拓,分区对角式通风,进风井,回风井,第二节矿井开拓,区域式通风,进风井,回风井,第二节矿井开拓,通风方法和通风网络,压入式 矿井通风方法 抽出式 抽压混合式 串联网络 矿井通风网络 并联网络 角联网络,第二节矿井开拓,什么是串联通风,其危害是什么？ 串联通风是指井下用风地点的回风再次进入其他用风地点的通风方式. 危害: 被串用风点的进风质量差,影响作业环境;有毒有害气体进入下一用风点,各用风点不安全因素交织;抗灾能力弱,事故易扩大;全风压通风阻力大,调风困难。 进 回 风 串联用风点 被串用风点 风 巷 巷 独立用风点(区域),甲烷断电仪,第二节矿井开拓,矿井通风网络的基本连接形式,(1) 串联风路 特征:风量处处相等,总风压(总的 井巷风阻)等于各支路之和. (2)并联风网 特征:风压相等,总风量等于各 支路之和.总的井巷风阻大大降低. (3)角联风网 特征:与并联风网相似,但复杂得多; 对角巷道中风流方向、大小不稳定.,第二节矿井开拓,掘井工作面通风,压入式 通风方式 抽出式 混合式,第二节矿井