当前位置:首页 >> 自然科学 >>

第四章 井田开拓基本问题分析


煤矿开采学
Coal Mining Science
资源与环境工程学院

第四章 井田开拓基本问题分析

Coal Mining Science

4.1 开采水平的划分及上下山开采 4.2 开采水平大巷的布置 4.3 井筒位置的选择

山东科技大学资源与环境工程学院

2

4.1 开采水平的划分及上下山开采

Coal Mining Science

阶段: 阶段:(horizon ) 在井田范围内,沿煤层倾斜方向,按一定标高 将井田划分成若干个平行于走向的具有独立生产系统的长条形部 分,每一部分称为阶段。 。 开采水平( 开采水平(mining level) :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。(布置有主要运输大巷和井底车场,并 担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平。) 开采水平垂高H:开采水平上、下边界之间的垂直距离。 开采水平垂高 :开采水平上、下边界之间的垂直距离。 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、采掘关系和生产成本等
山东科技大学资源与环境工程学院
3

4.1 开采水平的划分及上下山开采
H =H阶 =H上

Coal Mining Science

上 上



H=H上+H下





H=H上+H辅
山东科技大学资源与环境工程学院



4

4.1 开采水平的划分及上下山开采
4.1.1 合理的开采水平垂高
1)具有合理的阶段斜长 )
(1)煤的运输 ) 缓倾斜、倾斜煤层 ? ?

Coal Mining Science

水平划分的基础是阶段高度以及上、下山开采问题。

上山用胶带或铁溜槽运煤,一般不限制上山斜长。 上山用矿车运煤,一般设一段绞车提升,验算绞车能力及长 度(每班6小时,运输不均衡系数取1.5)。

急斜煤层:上山溜煤眼一般70~100m。以防冲垮支架、堵眼事故 和煤破碎。

山东科技大学资源与环境工程学院

5

4.1 开采水平的划分及上下山开采
近水平煤层,盘区

Coal Mining Science

一般上山斜长≯2000m,下山斜长≯1500m,有加大的趋势 石门盘区斜长不受限制。 (2)辅助提升 ) 受绞车能力限制,采区一般采用一段单钩串车提升。 φ1.6m绞车: φ2.5m绞车: 容绳量600m左右; 容绳量1100m左右。 φ1.6m 加宽绞车或φ2.0m绞车:容绳量960m左右; 单轨吊—不受限制,适用α<18°。

山东科技大学资源与环境工程学院

6

4.1 开采水平的划分及上下山开采
(3)行人方便 ) (4)合理的区段数目 ) 阶段斜长 / 区段斜长 = 整倍数; 采区内同采工作面数:1 ? 2个;

Coal Mining Science

当前合理的区段数:缓斜煤层一般 3 ?5个,相应阶段垂高 当前合理的区段数: 个 相应阶段垂高150~200m 倾斜煤层一般3个左右,相应阶段垂高为 倾斜煤层一般 个左右,相应阶段垂高为200左右 个左右 左右 急斜煤层一般3个 相应阶段垂高 急斜煤层一般 个,相应阶段垂高100~120m 设计规范( 年版 规定:缓倾斜、倾斜煤层阶段垂高200~350m;急 年版) 设计规范(05年版)规定:缓倾斜、倾斜煤层阶段垂高 ; 倾斜煤层阶段垂高100~250m 倾斜煤层阶段垂高

山东科技大学资源与环境工程学院

7

4.1 开采水平的划分及上下山开采
2)要有利于采区正常接替 )
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。

Coal Mining Science

3)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↓; 生产经营费(运煤、通风、维护费等)↑。 提出方案,进行技术分析和经济比较

山东科技大学资源与环境工程学院

8

4.1 开采水平的划分及上下山开采
4)要有合理的水平服务年限及足够储量 )
合理水平服务年限

Coal Mining Science

上水平开始减产,新水平应做好准备。一般水平接替需 ? 上水平开始减产,新水平应做好准备。一般水平接替需5?8a 延深新水平3?5a ? 井筒延深1a ? 井底车场、石门及主运大巷1.5 ?2a ? 采区准备1.5 ?2a 水平过渡2?3a 合理的水平服务年限见井田开拓的基本概念相关内容。

山东科技大学资源与环境工程学院

9

4.1 开采水平的划分及上下山开采
足够储量 合理的水平垂高见下表;

Coal Mining Science

采面产量集中—高产高效,要求加大垂高或扩大井田走向长度。

矿井阶段(水平)垂高
开采缓倾斜煤层的 矿井/m 100~250 60~100 开采倾斜煤层的 矿井/m 100~200 80~120 开采急倾斜煤层的 矿井/m 100~150 80~120

井型 大、中型矿 井 小型矿井

山东科技大学资源与环境工程学院

10

4.1 开采水平的划分及上下山开采
4.1.2 下山开采的应用
1)下山及下山开采 )
下山采区:开采水平之下的采区。 下山采区 下山:为下山采区服务的主要倾斜巷道。 下山

Coal Mining Science

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 下山开采 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。 下山开采

山东科技大学资源与环境工程学院

11

4.1 开采水平的划分及上下山开采
2)上、下山开采的 ) 比较
5

Coal Mining Science
3

6 6 (A) 4

l—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道); 11—下山采区水仓;12—漏风 处 山东科技大学资源与环境工程学院

2 (C) 12 7

1 (B)

10 9 12

8 7

11

12

4.1 开采水平的划分及上下山开采
(1)上山开采评价 ) 煤炭运输方便; 排水简单,上山道自流; 通风系统简化,不易漏风 ;

Coal Mining Science

有反向运输,总费用高。 避免了下山多段排水的复杂性。 掘进通风困难。

掘进工作简单(装载、运输、排水等); 基建投资:每个开采水平为一个阶段服务,开采水平数目多,基建投资大。 (2)下山开采评价 ) 总的运输工作量较低(不存在或较少反向运输); 排水系统复杂(集中排水或多段排水); 漏风大、设施多,管理困难(岩石下山时,此缺点不明显); 下山掘进通风容易,但排水、运输、装载等不如上山方便,效率较低; 基本建设投资:下山开采时,可以用一个开采水平为两个阶段服务,减少了 开采水平数目,延长水平服务年限,充分利用原开采水平的井巷和设施,节 省开拓工程量和基建投资。
山东科技大学资源与环境工程学院
13

运输能力较低。

4.1 开采水平的划分及上下山开采

Coal Mining Science

斜巷掘进特点

山东科技大学资源与环境工程学院

14

4.1 开采水平的划分及上下山开采
上下山开采的比较
开采方式 1、开拓工程量 2、基建投资 3、水平垂高 4、水平服务年限及接替 5、运输 6、掘进 7、通风 上山开采 (井筒、井底车场、石门、运输大巷 等)大 大
1 Ha = Hb 2 T短;井筒延深多次;接替紧张

Coal Mining Science

上下山开采中的下山开采 (井筒、井底车场、石门、运输大巷等)小 小 Hb T长;井筒延深次数少;利于接替 煤(矸)上运,能力低,无折返运输,总的运输工作量较少。 工序复杂,装运困难,速度慢,成本高;水大时困难

煤(矸)下运,能力大,运输费用较 高;全矿有折返运输 工序简单,方便,成本低

新风、乏风均向上,线路短;漏风少; ①两下山相距近,负压大,漏风大;②通风线路长,最困难 通风设施少;管理方便,费用低。 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。 水自流入仓,系统简单,费用低 优 高 低 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。 可行 低 高 15

8、排水 技术上 基建投资 生产经营费

山东科技大学资源与环境工程学院

4.1 开采水平的划分及上下山开采

Coal Mining Science

上山开采在技术上优于下山开采,下山开采在经济上似乎比较优 越,但下山开采在技术上造成的困难较多,往往造成生产费用上 升,实际上并不一定经济,因此,通常采用上山开采,个别情况 才采用下山开采。 下山开采在技术上的问题随煤层倾角变小而变弱。

山东科技大学资源与环境工程学院

16

4.1 开采水平的划分及上下山开采
3)下山采区巷道布置 )

Coal Mining Science

上、下山采区划分一致,对应的采区上、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。 多水平上下山开采第二水平的回风 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。

山东科技大学资源与环境工程学院

17

4.1 开采水平的划分及上下山开采
4)下山开采的应用条件 )

Coal Mining Science

(1)煤层α<16°,瓦斯低,涌水量小,最优。 (2)井田深部边界不一,储量不足,不宜再延深或设水平。 (3)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。 (4)煤系底板为奥陶系灰岩(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。 (5)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。

山东科技大学资源与环境工程学院

18

4.1 开采水平的划分及上下山开采
5)下山开采与主要下山开采的区别 )

Coal Mining Science

主要下山:集中下山,中央下山、暗斜井。 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; 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。 主要下山下部的开采水平仍为上山开采。

山东科技大学资源与环境工程学院

19

4.1 开采水平的划分及上下山开采

Coal Mining Science

4.1.3 辅助水平(subsidiary level)的应用 辅助水平( 的应用
辅助水平(中间水平) 在开采水平内,因生产需要( 辅助水平 (中间水平) — 在开采水平内,因生产需要( 局部阶 段斜长过大)而增设有运输大巷的水平位置及所服务的开采范围。 段斜长过大)而增设有运输大巷的水平位置及所服务的开采范围。 一个开采水平开采两个上山阶段,在两上山阶段间设辅助水平, 一个开采水平开采两个上山阶段,在两上山阶段间设辅助水平, 其水平垂高H=H1+H2 其水平垂高 辅助水平设石门、阶段大巷、不设井底车场。 辅助水平设石门、阶段大巷、不设井底车场。辅助水平的煤运到 开采水平,由开采水平井底车场运至地面。 开采水平,由开采水平井底车场运至地面。 任务:只担任辅运、通风及人员升降等任务。当辅助水平距井筒 任务:只担任辅运、通风及人员升降等任务。 较近时,可设简易井底车场直通井筒,担任辅运、 较近时,可设简易井底车场直通井筒,担任辅运、通风或排水任 务。

山东科技大学资源与环境工程学院

20

4.1 开采水平的划分及上下山开采

Coal Mining Science

山东科技大学资源与环境工程学院

21

4.1 开采水平的划分及上下山开采

Coal Mining Science

辅助水平 辅助水平

山东科技大学资源与环境工程学院

22

4.1 开采水平的划分及上下山开采
辅助水平的适用条件
(1)水平垂高过大,开采技术困难。 (2)多水平上下山开采的矿井,

Coal Mining Science

上开采水平下山采区辅运、通风、排水困难,下开采水平需 要解决回风问题。 (3)急斜煤层矿井,阶段垂高较小,水平储量较少,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)近水平煤层,开采水平置于主采煤层中,主采煤层以上或 以下的煤层设辅助水平,开设简易车场担任辅运、通排等任务。 煤通过井筒附近的溜眼到达开采水平提至地面。 应用原则—辅助水平增加井下运辅环节,生产系统复杂化。 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 辅助水平增加井下运辅环节 显的技术经济优越性方可使用。 显的技术经济优越性方可使用。
山东科技大学资源与环境工程学院
23

4.1 开采水平的划分及上下山开采
4.1.3 合理划分开采水平
急倾斜煤层:一个开采水平只采上山阶段。 急倾斜煤层:一个开采水平只采上山阶段。

Coal Mining Science

缓倾斜、倾斜煤层:合理的阶段斜长 照顾主要块段 照顾主要块段; 缓倾斜、倾斜煤层:合理的阶段斜长—照顾主要块段; 当α<16°时,上下山开采; 上下山开采; α< ° 近水平煤层: 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—开采水平设在底部煤层中 煤层间距近 开采水平设在底部煤层中 煤层间距远—分组设开采水平。 煤层间距远 分组设开采水平。 分组设开采水平

山东科技大学资源与环境工程学院

24

4.2 开采水平大巷的布置
大巷—为整个开采水平 大巷 为整个开采水平 或阶段服务的水平巷道。 或阶段服务的水平巷道 。 运输大巷—为整个开采 运输大巷 为整个开采 水平或阶段运输服务的 水平巷道。 水平巷道。 担负煤矸、 担负煤矸 、 物料和人员 的运输 , 以及通风 、 排 水及敷设管线等 。 是矿 井的“动脉” 井的“动脉”。

Coal Mining Science

山东科技大学资源与环境工程学院

25

4.2 开采水平大巷的布置

Coal Mining Science

山东科技大学资源与环境工程学院

26

4.2 开采水平大巷的布置
4.2.1 大巷的运输方式和设备

Coal Mining Science

1)轨道矿车运输(机车运输)(locomotive haulage) 轨道矿车运输(机车运输)
轨距:600 mm,900 mm 矿车:固定箱式 底卸式 1t,3t 3t,5t

山东科技大学资源与环境工程学院

27

4.2 开采水平大巷的布置
轨道矿车运输特点

Coal Mining Science

(1)可同时解决煤矸、物料和人员的运输问题 ; (2)能适应两翼生产不均衡的变化; (3)能满足分采分运的要求; (4)对巷道弯曲没有多大限制; (5)运煤过程中煤尘少; (6)远距离运输不困难。 矿车轨道运输要求 要求大巷平,能适应多弯道。 要求大巷平,能适应多弯道。

山东科技大学资源与环境工程学院

28

4.2 开采水平大巷的布置
2)胶带运输 (belt conveyer) )
胶带运输特点 (1)连续运输,运量大; (2)易于实现自动化; (3)装卸载设备少,卸载容易。 胶带运输要求 对坡度没有严格要求,但要求巷道直或分段直。 巷道直或分段直。 巷道直或分段直 适用 运输距离短,运量大,煤种单一。 运输距离短,运量大,煤种单一。

Coal Mining Science

辅助运输需另开辅助运输大巷,采用轨道矿车运输。 辅助运输需另开辅助运输大巷,采用轨道矿车运输。

山东科技大学资源与环境工程学院

29

4.2 开采水平大巷的布置
3)大巷运输方式应用情况 )
国内: 国内:基本上用机车运输; 大型矿井用胶带。 国外:西德:大巷胶带: 国外:西德:大巷胶带:占30% 且认为: 且认为: 井田面积<10 km2 时,胶带运输;

Coal Mining Science

井田面积>30 km2 时,用机车运输; 10?30(km)2,具体分析比较。 我国,通过基建费和生产经营费分析比较,认为: 我国,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。 万 ,运距< 矿井一翼 ,采用胶带运输优越。 总的趋势:胶带运输增加。条件具备时, 总的趋势:胶带运输增加。条件具备时,辅运多采用无轨胶轮 车等新型辅运设备。 车等新型辅运设备。
山东科技大学资源与环境工程学院
30

4.2 开采水平大巷的布置
4.2.2 大巷断面和支护
1)断面 )

Coal Mining Science

满足运输、通风、行人、安全和铺设管线的要求。 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;富裕通过能力≮30%。

山东科技大学资源与环境工程学院

31

4.2 开采水平大巷的布置
2)风速 )
矿车运输≯8m/s,设计时一般不大于6m/s。 胶带运输V< 4m/s。

Coal Mining Science

3)支护 )
一般采用锚喷或砌碹支护; 煤层大巷也可U型钢支架或锚网喷支护; 中小型井可用砼装配支架、锚喷等。

山东科技大学资源与环境工程学院

32

4.2 开采水平大巷的布置
4)大巷数目 )

Coal Mining Science

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。 胶带输送机运输的矿井,一般采用胶带输送机及轨道大巷布置 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: 两条大巷同一水平且相互平行; 胶带机大巷高于轨道大巷(4~10m),便于处理交叉 关系; 胶带机大巷设检修道 胶带机大巷不设检修道
山东科技大学资源与环境工程学院

轨道大巷可单轨或双轨; 轨道大巷要铺双轨。
33

4.2 开采水平大巷的布置
4.2.3 大巷的方向和坡度
1)大巷的方向 )

Coal Mining Science

与煤层走向(近水平煤层主要延展方向)基本一致,应尽量取 直或分段取直,但要考虑维护和煤仓高度 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: 600 m m轨距,R>12m; 900 m m轨距, R>15m。

2)大巷的坡度 )
利于运输和泄水; 一般:i=3~5 ‰向井底下坡。
山东科技大学资源与环境工程学院
34

4.2 开采水平大巷的布置
4.2.4 开采水平大巷的布置方式
开采水平布置的中心问题是:运输大巷的布置

Coal Mining Science

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:
分煤层大巷与主要石门布置 集中大巷与采区石门布置 分组集中大巷与主要石门布置

山东科技大学资源与环境工程学院

35

4.2 开采水平大巷的布置
1)分煤层大巷与主要石 ) 门布置(分煤层大巷布 门布置 置,煤层大巷间用主要 石门或溜井联系)

Coal Mining Science

4 1
m2

8 5

2

6 7 3

m1

分煤层大巷与主要石门布置
山东科技大学资源与环境工程学院
36

4.2 开采水平大巷的布置

Coal Mining Science

1

2

5

3

4

分煤层大巷与主要溜井布置
山东科技大学资源与环境工程学院
37

4.2 开采水平大巷的布置
分层大巷布置方式特点: 分层大巷布置方式特点: 各可采煤层均布置大巷,各煤层单独布置采区;

Coal Mining Science

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。

山东科技大学资源与环境工程学院

38

4.2 开采水平大巷的布置
2) 集中大巷与采区石门布 ) 置(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)
I

Coal Mining Science
2 3 1 4 5 7
I

8

1

2

4

山东科技大学资源与环境工程学院

集中运输大巷与采区石门布置

5

6

39

4.2 开采水平大巷的布置
集中大巷布置特点: 集中大巷布置特点:

Coal Mining Science

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,大巷可置于下部煤层中。减 少岩石工程量。 岩层大巷,易维护; 生产集中,便于管理; 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(< 50m)的矿井。

山东科技大学资源与环境工程学院

40

4.2 开采水平大巷的布置
3) 分组集中大巷与主要石 门布置 (用主要石门联系分 组大巷)
分组布置特点: 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。
7 I A B
7

Coal Mining Science
9 8

4
I

5 3

6

6

5 3 A 12 4 7 B

I -- I

山东科技大学资源与环境工程学院

41

4.2 开采水平大巷的布置
煤层群分组原则

Coal Mining Science

(1) 层间距较近的煤层可以划为一组,以减少采区石门的掘进工 程量; (2) 煤层受断层切割或赋存不稳定,只有局部块段可采,储量较 少,不宜单独设大巷,可根据情况与其邻近煤层划为一组; (3) 不同煤种和煤质的煤层可分别划组,以便分采分运,保证原 煤质量; (4) 瓦斯涌出量差异很大的几个煤层,可分别划组,以便于风量 分配和管理;对涌水量大、有突水威胁的煤层,可分层布置,便 于采取防治水患的措施; (5) 为实现合理集中生产,简化配采关系,同时生产的煤组一般 不多于两个。

山东科技大学资源与环境工程学院

42

4.2 开采水平大巷的布置
4)运输大巷布置发展趋势 )
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:当前设计新井,向分层大巷布置发展 国外 向分层大巷布置发展。

Coal Mining Science

原因: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 随着一矿一面高产高效矿井的出现,在单一煤层中进行集中开拓、 集中准备、集中采煤及水平内采用全煤巷布置方式,正在改变着 我国目前一直沿用的开采布局,改变了矿井生产面貌,是煤矿生 产建设的一个重要发展方向。
山东科技大学资源与环境工程学院
43

4.2 开采水平大巷的布置
4.2.5 阶段运输大巷位置

Coal Mining Science

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。 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。 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; 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。 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。

山东科技大学资源与环境工程学院

44

4.2 开采水平大巷的布置
1)煤层大巷位置 )
分煤层大巷 — 沿煤层布置;

Coal Mining Science

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)。

山东科技大学资源与环境工程学院

45

4.2 开采水平大巷的布置
2)岩层大巷(岩石大巷)位置 )岩层大巷(岩石大巷)
岩层大巷位置主要考虑: 至煤层法线距离:15 ? 30m; 岩性稳定的岩层中;

Coal Mining Science

不受上煤层采动影响,布置在压力传播影响角φ(25~55°)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。
山东科技大学资源与环境工程学院
46

4.2 开采水平大巷的布置
3)急倾斜煤层的大巷位置 )
底板滑动线之外10 ? 20m。

Coal Mining Science

4)大巷的保护 )
保护煤柱 — 大巷两侧留设煤柱; 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。
b

β

λ

急倾斜煤层的运输大巷位置
β—岩层移动角;λ—岩层底板移动角
山东科技大学资源与环境工程学院
47

4.2 开采水平大巷的布置
5)煤层大巷与岩层大巷的比较 )
项目 煤层大巷

Coal Mining Science

岩石大巷

掘进及 施工、设备简单,速度快,工期短, 岩石工程量大,速度慢,费用高; 工期 费用低;超前勘探煤层变化。 工期长。 维护 维护(大巷、管线、轨道、水沟等) 维护条件好,费用低;少维修,对 工作量大,费用高;大巷维修频繁, 生产有利。 影响生产。 地质构造复杂时,煤巷弯道多,对运 能适应地质变化,可取直或分段取 输方式有限制,通过能力小;不利于 直,方向和坡度一定,对运输方式 采区煤仓布置。 不限,通过能力大。利于布置在采 区煤仓。 大 巷 上 下 两 侧 各 留 煤 柱 30~40m ( 或 不留或少留煤柱,丢煤少。 40~50m),煤损大。 防火、安全不利,煤层自燃时,封闭 对防火安全有利。 大巷,导致停产。
48

使用

煤损 安全

山东科技大学资源与环境工程学院

4.2 开采水平大巷的布置
6)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。

Coal Mining Science

层间距大的单一薄及中厚煤层,储量小,服务年限短。 煤系底板 有近距离富含水层,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。 机械化程度很高的大型现代化矿井,工作面推进快,要求巷道掘进速 度快、断面大、维护条件好,条件具备时,可布置煤层大巷。

山东科技大学资源与环境工程学院

49

4.2 开采水平大巷的布置
4.2.6 回风大巷布置
布置原则与运输大巷基本相同。

Coal Mining Science

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,回风大巷按不同标高 分段布置。 近水平煤层、总回风道布置在大巷一侧,且与大巷平行。 多水平开采的矿井,可在上水平大巷一侧布置下水平总回风巷, 为上下水平过渡生产用。

山东科技大学资源与环境工程学院

50

4.3 井筒位置的选择
合理的井筒位置应满足: 合理的井筒位置应满足:

Coal Mining Science

有利于井下生产,井巷工程量、井下运输工作量、 有利于井下生产,井巷工程量、井下运输工作量、井巷维护工 作量较少; 作量较少; 有利于井筒和井底车场的开掘、维护及使用安全; 有利于井筒和井底车场的开掘、维护及使用安全; 有利于地面工业广场的布置。 有利于地面工业广场的布置。 要求:不受地面和井下地质条件限制时, 要求:不受地面和井下地质条件限制时,井筒应位于井田储量中 心。

山东科技大学资源与环境工程学院

51

4.3 井筒位置的选择
4.3.1 对井下开采有利的井筒位置
1)井筒(硐)沿井田走向方向的有利位置 )井筒(

Coal Mining Science

(1)煤炭运输工作量 ) 储量 Q = L ×(W/cos α) ×m ×γ; 井筒在井田一侧:大巷运输工作量=Q×L/ 2; 井筒在井田中央:大巷运输工作量= Q× L/4; 在走向方向上井筒位于井田中央,大巷运输工作量最小。 在走向方向上井筒位于井田中央,大巷运输工作量最小。
L/2 L/4 W W

L 山东科技大学资源与环境工程学院

L
52

4.3 井筒位置的选择
(2)均衡生产及矿井生产能力 )

Coal Mining Science

井筒在井田中央,两翼能均衡生产,生产能力大; 井筒在井田一侧,单翼开采,生产能力小。

(3)通风 )
井筒在井田中央,两翼风量分配较均衡,风路短,风压小。 井筒在井田一侧,风路长,大巷通过风量大,风压大。欲降 风压,巷道断面↑。
L/4 W

h∝

LP

S

3

Q

2

L 山东科技大学资源与环境工程学院
53

4.3 井筒位置的选择
(4)采掘接替 )

Coal Mining Science

井筒在井田中央,两翼开采结束时间接近,较快转入下水平; 井筒在井田一侧,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。 (5)单翼井田的形成原因 ) 地质勘探资料不足; 受地形限制; 后期增产,改建扩大井田范围。

山东科技大学资源与环境工程学院

54

4.3 井筒位置的选择
2)井筒(硐)沿井田倾斜方向的有利位置 )井筒(
(1)立井 )

Coal Mining Science

石门工程量与初期工程量 井筒在Ⅱ位置石门长度最短,初期工程量较小

1水平 水平 2水平 水平 3水平 水平 4水平 水平 5水平 水平
山东科技大学资源与环境工程学院






55

4.3 井筒位置的选择
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 要尽量减少第一水平煤柱损失
φ γ C 4 φ
β

Coal Mining Science

B 4 1 2 2 2 1

A 4

1

3

山东科技大学资源与环境工程学院 立井井筒沿井田倾斜方向布置方案

56

4.3 井筒位置的选择
富含水层限制

Coal Mining Science

C位置不受富含水层限制,但初期工程量大,石门总长度和沿石 门的运输工作量较大,煤柱损失大。

φ γ

C 4 φ
β

B 4 1 2 2 2 1

A 4

1

3

山东科技大学资源与环境工程学院

57

4.3 井筒位置的选择

Coal Mining Science

立井井筒位置一般应用(缓倾斜、倾斜煤层) 立井井筒位置一般应用(缓倾斜、倾斜煤层) 单水平上下山开拓,上山部分略大于下山部分; 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。 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; 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。 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。 田上部“中偏上”, 位置处于高级储量之中心。 (2)斜井 ) 井筒沿倾斜方向的位置主要是选择层位、适合的倾角。 、

山东科技大学资源与环境工程学院

58

4.3 井筒位置的选择
4.3.2 对掘进与维护有利的井筒位置

Coal Mining Science

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; 井底车场应处于较好的围岩之中(无大构造)。

4.3.3 有利于地面工业场地布置
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。
山东科技大学资源与环境工程学院
59

4.3 井筒位置的选择
4.3.4 井筒位置一般选用原则
如工业场地选择不太困难,先考虑 井下开采合理的井筒位置。 如工业场地选择困难,先“工广” 合理,并结合井下一并考虑。 冲积层很厚,水文条件复杂,综合 考虑井下有利位置和冲积层较薄的 地点布置井筒。 急斜煤层: 应减少煤损。井筒布 置于煤系底部煤层或底板中。 近水平煤层:井筒位置应靠近井田 储量中央。

Coal Mining Science

1 2 4 3 3 3

山东科技大学资源与环境工程学院

60

4.3 井筒位置的选择
4.3.5 风井布置

Coal Mining Science

风井位置除应考虑地面、地下因素外,主要取决于矿井通风系统。风 井布置应根据瓦斯等级、井型大小、煤层赋存条件与地质地形条件, 结合开拓与通风方式合理确定。

1)中央并列式通风 )
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?150m。 使用: 罐笼或串车提煤的中小型井 —主井进风,副井回风; 箕斗或胶带运煤的大中型井 — 副井进风,主井回风; 在井田上部边界设安全出口。 优点:工业广场集中,管理方便;保护井筒煤柱少。 缺点:通风线路长,风阻大,漏风多。 适用:井田尺寸、能力不很大、低瓦斯矿井,矿井投产早期。
山东科技大学资源与环境工程学院
61

4.3 井筒位置的选择
I 4

Coal Mining Science

I I 5 3 1 2 3 2 1 5 4

I
中央并列式通风示意图
山东科技大学资源与环境工程学院
62

4.3 井筒位置的选择
2)中央边界式通风(中央分列式) )中央边界式通风(

Coal Mining Science

布置:主、副井位于井田中央,风井设在井田中央上部边界。 使用:副井进风,风井回风; 优点:风路短,风阻小,井下漏风少; 缺点:开采深部时,要维护较长的上山回风巷道;工业广场分散。 适用:煤层赋存不太深的缓倾斜煤层矿井;或煤层赋存深,瓦斯 大的矿井。

山东科技大学资源与环境工程学院

63

4.3 井筒位置的选择
I
6 5

Coal Mining Science

I--I 2 4 1 2 3 3 4 1 6

5

I
中央边界式通风示意图
山东科技大学资源与环境工程学院
64

4.3 井筒位置的选择
3)对角式通风 )

Coal Mining Science

两翼对角式布置:进风井位于井田中央,风井成对角布置在井田 两翼上部边界。 优点:风路变化小,风压变动小,风机工作稳定。 灾变时,另一翼可以正常工作。 当一翼发生

缺点:风机和通风设备多,工业广场分散,建井时间长,主副井 与风井贯通距离长。 对角式通风适用:对通风要求很严格的矿井,高瓦斯矿井,煤层 易自燃的矿井,煤和瓦斯突出矿井。

山东科技大学资源与环境工程学院

65

4.3 井筒位置的选择
5 4I 4 5

Coal Mining Science

II
5 4 3

2 3 1 2

1

I

对角式通风示意图
66

山东科技大学资源与环境工程学院

4.3 井筒位置的选择
4)采区风井通风 ) 布置:风井设在各采区 使用:中央井筒进风,各采区回风井回风。

Coal Mining Science

优点:通风线路短;各采区通风方便、灵活,风阻小。可不设回 风大巷。 建井可平行施工,建井期短。 缺点:风井及设备多,管理分散。 适用:井田上部距地表浅(50?100m),采区尺寸大的采区。

山东科技大学资源与环境工程学院

67

4.3 井筒位置的选择
4 4

Coal Mining Science
4

I

4

1 3

2 1 2 4

3

I
采区风井通风示意图
山东科技大学资源与环境工程学院
68

4.3 井筒位置的选择
5)混合式通风 )
中央边界式与对角式 中央并列式与对角式 风井布置应因地制宜,灵活运用

Coal Mining Science

矿井表土浅,可开采第一水平设小风井;第二水平改其他方 式。 井田走向长的矿井(6 ?8km), 初期用中央并列式,后期用 中央对角式。 风井有效半径:一个专用风井的有效半径大致控制在3km左 右。

山东科技大学资源与环境工程学院

69

4.3 井筒位置的选择
6)分区域通风 )
多井筒分区域开拓的特 大型井 布置:每个分区域设一 对进、回风井,独立进 回风。 适用:各区域开采范围 及生产能力很大时用。 优点:通风线路短;各 分区通风方便、灵活; 风阻小。 缺点:风井及设备多, 管理分散。
山东科技大学资源与环境工程学院

Coal Mining Science
N

No 4 No 2

2 4
No 1 1 3

No 3

m 00 10

No 5

8

5 6

7
70


相关文章:
第四章 井田开拓基本问题分析_图文.ppt
第四章 井田开拓基本问题分析 - 煤矿开采学 Coal Mining Science 资源与环境工程学院 第四章 井田开拓基本问题分析 ? Coal Mining Science 4.1...
第四章井田开拓的基本问题._图文.ppt
第四章井田开拓基本问题. - 第一篇 井田开拓 第四章 井田开拓基本问题
第四章 井田开拓基本问题分析_图文.ppt
第四章 井田开拓基本问题分析 - 煤矿开采学 Coal Mining Science 资源与环境工程学院 第四章 井田开拓基本问题分析 Coal Mining Science 4.1 开...
第4章 井田开拓的基本问题解读_图文.ppt
第4章 井田开拓基本问题解读 - 煤矿开采方法 第一篇 井田开拓 第四章 井田开拓基本问题 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...
井田开拓基本问题分析_图文.ppt
井田开拓基本问题分析_数学_自然科学_专业资料。煤矿开采学 Coal Mining Science 资源与环境工程学院 第四章 井田开拓基本问题分析 ? Coal Mining Science 4.1 开采...
04第四章井田开拓方式分析_图文.ppt
04第四章井田开拓方式分析 - 采煤概论 第二篇 井田开拓 第四章 井田开拓方式 第一节 井田开拓方式的概念及分类 一、井田开拓方式的概念 ? 井田开拓:由地表进入...
第四章井田开拓的基本问题_图文.ppt
第四章井田开拓基本问题 - 第一篇 井田开拓 第四章 井田开拓基本问题 第一
04第四章井田开拓的基本问题_图文.ppt
04第四章井田开拓基本问题 - 煤矿开采方法 第一篇 井田开拓 第四章 井田开拓基本问题 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...
04第四章(井田开拓的基本问题)_图文.ppt
04第四章(井田开拓基本问题) - 煤矿开采方法 第一篇 井田开拓 第四章 井田开拓基本问题 第一节 一、 井筒数目 ? ? ? 井筒的数目及位置 ? 根据矿井...
第四章井田开拓的基本问题_图文.ppt
第四章井田开拓基本问题 - 第一篇 井田开拓 第四章 井田开拓基本问题 第一
第四章井田开拓的基本问题_图文.ppt
第四章井田开拓基本问题 - 第一篇 井田开拓 第四章 井田开拓基本问题 第一
第四章 井田开拓.doc
第四章 井田开拓 - 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计论文 4 井田开拓 4.1 井田开拓基本问题 井田开拓是指在井田范围内,为了采煤,从地面向地下开拓一系列...
第四章井田开拓中主要问题_图文.ppt
第四章井田开拓主要问题 - 采矿工程,安全工程,采矿概论... 第四章 井田开拓中的主要问题章主要内容第一节 井筒位置及数目的确定 第二节 开采水平的确定 第...
4 井田开拓的基本问题_图文.ppt
4 井田开拓基本问题 - 第四章 井田开拓基本问题 ★开采水平划分 ★开采水平大巷布置 ★井田开拓特征、参数及发展 1 第一节 开采水平划分 目的:合理开采煤层...
井田开拓的基本问题_图文.ppt
井田开拓基本问题 - 煤矿开采技术 精品课程课件 第一篇 井田开拓 第四章 井田开拓基本问题 第一节 一、 井筒数目 ? ? ? 井筒的数目及位置 ? 根据矿井...
04井田开拓的基本问题_图文.ppt
04井田开拓基本问题 - 第一篇 井田开拓 第四章 井田开拓基本问题 第一
第四章 井田开拓方式.doc
第四章 井田开拓方式_研究生入学考试_高等教育_教育...三、斜井形式选择 斜井形式主要是指其井筒倾角和在...底板斜井 为了避免上述问题, 可以将井筒布置在煤层...
第三章 井田开拓的基本问题.doc
第三章 井田开拓基本问题 - 第三章 井田开拓基本问题 第一节 煤田划分为井
煤矿开采--井田开拓的基本问题_图文.ppt
煤矿开采--井田开拓基本问题 - 煤矿开采方法 第四章 井田开拓基本问 题 第一节 一、 井筒数目 ? ? ? 井筒的数目及位置 ? 根据矿井提升任务大小和通风...
开采方式教学大纲.doc
第四章 井田开拓基本问题分析 (一) 基本要求 重点掌握选择井峒形式,数目,位置
更多相关文章: