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煤矿井田开拓方式


第四节 井田开拓方式

一、井田开拓基本知识 (一)矿井储量、生产能力和服务年限 矿井储量、 一个煤田的范围很大,面积由数十至数千平方公里,甚 至上万平方公里,煤的蕴藏量由几亿到几百亿吨。通常由几 个或几十个矿开采。划给一个矿井来开采的那部分煤田,叫 做井田(或矿田) 。井田的边界多是以自然条件(大断层等) 来划分。井田范围的大小,决定了矿井的储量和开采条件,

是建设矿井的基本根据。 矿井储量可分为远景储量和工业储量两类,是确定矿井 生产能力的重要因素。矿井的工业储量减去设计和开采损 失,就是矿井的可采储量。可采储量占工业储量的百分比叫 做采出率(也称“回采率”,矿井采出率应大于 75%以上。 ) 采出率太低,不但浪费了资源,而且减少矿井的服务年限。 矿井可采储量与工业储量、生产能力和服务年限的关 系,可用下式表示: Zk=(Zc-P)C Zk=A·T·K 式中 Zk——可采储量,万 t; Zc——工业储量,万 t;
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C ——采区设计回采率,薄煤层(煤厚≤1.3m)为 0.85,中厚煤层(煤厚 1.3~3.5m)为 0.80, 厚煤层(煤厚>3.5m)为 0.75; A ——矿井设计生产能力,万 t/a; T ——矿井设计服务年限,a; K ——储量备用系数,一般取 1.2~1.4。 矿井生产能力,一般指矿井的设计生产能力。按设计的 生产能力大小矿井分为大、中、小三种井型: 大型:1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0、5.0、6.0Mt/a 及以上; 中型:0.45、0.6、0.9Mt/a; 小型:0.3 Mt/a 及以下。 矿井服务年限应与矿井生产能力相适应,使它们之间保 持一个技术、经济上都比较合理的关系。 《煤炭工业矿井设 计规范》 (2005 年版) ,对 45 万 t/a 及以上矿井,按不同井 型,对矿井的设计服务年限作了相应的规定,中型矿井设计 服务年限不小于 40 年,1.2~2.4 Mt/a 矿井设计服务年限不 小于 50 年,3.0~5.0 Mt/a 矿井设计服务年限不小于 60 年, 6.0 Mt/a 及以上矿井设计服务年限不小于 70 年。 (二)井田内的再划分 煤田划分为井田后,每一个井田的面积仍然比较大,再 这样大范围内进行采煤,还必须将井田再划分为若干较小的
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区、段,以便有计划的按一定顺序进行开采。
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井田划分为阶段。开采缓斜(倾角≤25 ) 、倾斜(倾角
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25 ~45 )和急斜(倾角 45 ~90 )煤层时,通常沿煤层倾斜 方向,按一定标高,将井田划分为若干个平行走向方向的长 条形部分,每一个长条部分称为阶段,阶段的大小一般用阶 段斜长或阶段垂高来表示。它的走向长度等于井田走向长 度。阶段与阶段之间以水平分界。水平是自井筒再一定标高 开掘的水平巷道及其相近标高的开采巷道的总称。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称为开采水平,水平常用该处标高、开 采顺序和用途来表示。阶段内的布置又分连续式、分区式和 分带式三种。 近水平煤层井田划分为盘区或分带。在开采煤层倾角很 小的近水平煤层时,井田煤层走向不明显或变化不大,很难 划分阶段。这是,一般沿煤层主要延伸方向布置 2~3 条水 平大巷,作主要运输和进回风用。在大巷两侧或划分若干采 掘区或直接布置条带,前者即是盘区(类似于采区) ,后者 就是条带。 (三)巷道的分类 井筒到达预定地点后,就可以在井下开凿为生产服务的 各种巷道。矿井巷道按照它的作用和服务范围,可以分为开 拓巷道、准备巷道和回采巷道三类。
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开拓巷道——为全矿井或一个水平服务的巷道,如井 筒、井底车场、石门、主要运输大巷、回风大巷、风井等; 准备巷道——为一个开采区域服务的巷道,如采区上 山、下山、盘区集中巷等; 回采巷道——直接为采煤工作面服务的巷道,如回采工 作面进风顺槽、回风顺槽、开切眼。

二、矿井开拓方式的选择 由于井田内煤层赋存状态以及地质、地形等条件的不 同, 所以在开发矿体时, 所采用的进入矿体的方式也就不同。 根据进入矿体井峒形式,井田开拓方式可分为平峒开拓、斜 井开拓、立井开拓和综合开拓等四种开拓方式。 在确定井田开拓方式时,应考虑下列原则: 1.本着布局合理、生产集中、系统简单、环节畅通的 原则,为采用新技术、新装备,提高机械化程度创造有利条件。 2.充分利用国家资源,减少煤炭损失。 3.尽量减少工程量和投资,使建井期短,出煤快,以 降低成本。 一)平硐开拓 (一)什么是平峒开拓 在山区和丘陵地带,利用水平巷道(即平峒)由地面进 入煤层进行开拓和采煤的开拓方式,即主、副均为平峒的开
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拓方式称为平峒开拓。根据地形条件与煤层赋存状态,平峒 的方向可以和煤层走向方向一致,称走向平峒;也可以和煤 层走向方向垂直或斜交,称垂直走向平峒。另外,按同一井 田内平峒在不同标高的数目,可分为单平峒(单水平平峒) 和阶梯平峒(多水平平峒)两种。 (二)平峒开拓的优点 当煤层赋存具有平硐开拓条件时,应首先考虑采用平硐 开拓。当平硐以上煤层垂高或斜长过大时,可采用阶梯平硐 开拓。当受地形限制,必须沿走向开拓平硐时,可采用走向 平硐开拓,但应注意单翼生产的特点,恰当地确定井型。 平硐开拓有很多突出优点: 1.没有井筒和井底车场,平硐本身相当于运输大巷,煤 炭直接运出地面,环节少,能力大,投资省,出煤快。 2.依靠平硐的自然坡度排水,直接流出硐口,排水能力 大,安全可靠:不用排水设备,不开凿硐室、水仓、更无需 长期维护清扫。 3.平硐施工设备和施工技术简单,进度快,成本低。 4.硐口无井架、绞车房、通风机房等建筑,生产系统简 单,占地少,便于管理。 5.平硐进入煤层后,可按需要变更方位,灵活性大。 6.可采用小风井或小平硐回风,通风工程量小,且安全 条件好。
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(三)平峒开拓的适用条件 平峒开拓的选择受地形条件的限制,只适于山岭起伏的 地区,因为只有这样的地区才由可能使煤层埋藏高于平峒水 平。因此,平峒开拓的适用条件: 1.山区,在平峒标高以上有足够的煤炭储量; 2.有布置平峒口工业场地的位置; 3.能修筑公路或铁路和外界联系方便。 二)斜井开拓 (一)什么是斜井开拓 斜井开拓是用倾斜巷道由地面进入煤层的一种开拓方 式,也就是主、副井皆为斜井的开拓方式。斜井开拓分为片 盘斜井和分区式斜井开拓两大类。 (二)斜井开拓的适用条件 斜井开拓的适用条件 凡是煤层赋存较浅, 垂深在 200m 以内, 最大不超过 500m, 都要首先考虑斜井开拓的可能性与合理性。对于表土层不 厚,水文地质简单,井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾 斜煤层,不论井型大小,均可采用斜井开拓。 1.片盘斜井开拓 小型矿井,条件适宜时,可以采用片盘斜井开拓。通常 一个片盘生产,一个片盘准备,提升方式宜采用单钩串车一 段提升。片盘斜井开拓的适用条件: (1)井田范围较小,煤层埋藏较浅;
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(2)表土层厚度不大,且不含水和无流沙层; (3)地质构造简单,无大的断层和褶曲; (4)以开采缓倾斜的薄及中厚煤层为主。 2.斜井单、多水平开拓 当井田范围较大和矿井生产能力很大时,就不能用片盘 斜井开拓,而要将井田划分为单水平或多水平开拓,在阶段 内分区式或分带式准备。 (三)斜井开拓的优点 斜井与立井相比有以下优点: 1.井筒施工简单、速度快、投资少。 2.地面建筑物和井筒装备少,不用大型提升设备,钢材 消耗量小, 如用胶带输送机提升, 提升能力大, 增产能力也大。 3.改、扩建比较方便,容易实现多水平生产,并能较少 井下主石门的长度。 (四)斜井井筒位置 用斜井开拓时,斜井井筒可以沿煤层开掘,但在使用期 间要经常维护,而且煤层倾角有变化时,井筒的坡度也要随 着变化,对提升工作不利。所以,斜井井筒多沿岩层开掘, 称为岩石斜井。 沿岩层开掘的岩石斜井掘凿费用较高,但容易维护,井 筒的坡度不受煤层倾角变化的影响,可以根据提升设备的技 术要求来开掘。
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岩石斜井开掘在煤层下面,叫做底板斜井;开拓在煤层 上面,叫做顶板斜井。在一般情况下,井筒坡度最好与煤层 的倾角相同。 斜井选用的提升设备与井筒的倾角有关。用带式输送机
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提升时,斜井井筒的角度一般不得大于 17 ,但随着大倾角
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带式输送机的成功开发和应用,在倾角不大于 25 的斜井井
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筒中,也可以装备带式输送机;用箕斗提升时,不大于 35 ;
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小型斜井用串车提升时,斜井倾角不大于 25 ;用无极绳提
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升时,斜井坡度不大于 10 ,但此种提升方式已明令淘汰。 三)立井开拓 (一)立井开拓的定义 立井开拓是用垂直井筒由地面进入煤层的一种开拓方 式,即:主、副均为立井。根据井田内水平的设置,可分为 立井单水平开拓和立井多水平开拓两种。 (二)立井开拓的优点 立井开拓的适应性很强,一般不受煤层倾角、厚度、瓦 斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件 不利于平硐开拓或斜井开拓时,均可采用立井开拓方式。其 优点如下: 1.能够通过各种复杂的地质条件,井筒为圆形断面,结 构合理,维护费用低。 2.提升能力大,机械化程度高,易于搞自动化。
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3.有效断面积大, 通风条件好: 管线短, 人员升降速度快。 (三)立井开拓的适用条件 采用立井开拓的条件一般为: 1.煤层埋藏较深或冲击层较厚。 2.水文地质条件复杂,井筒需要用特殊方法施工。 3.多水平开采的急倾斜煤层。 四)综合开拓 (一)综合开拓的形式 井田地面、井下条件复杂,若采用单一的开拓方式,会 在技术上产生困难、经济上也不合理,因而,实际生产中往 往出现主、副井采用不同井筒形式的开拓方式,称为综合开 拓。综合开拓一般有:平峒立井开拓、平峒斜井开拓、斜井 立井开拓和平峒斜井立井开拓等四种形式。 (二)综合开拓方式的适用条件 按井田特点,结合地面布置,采用单一开拓方式不能满 足通风、安全、提升等不同需要或技术经济不合理时,可以 采用综合开拓方式。 对各种井硐形式的分析表明:在地面水平以上煤炭储量 较多的山岭地区,应该首先考虑平硐开拓。赋存较浅的缓倾 斜煤层,一般可以开掘沿煤层斜井或穿岩斜井。没有平硐或 斜井开拓条件的,才采用立井开拓。 (三)综合开拓方式的特点
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以主斜井—副立井综合开拓方式为例介绍综合开拓方 式的特点。 1.主斜井—副立井综合开拓方式的优越性: (1) 主斜井井筒掘进技术和施工设备简单, 掘进速度快; (2)副立井断面大,通风阻力小,通风能力强,辅助 提升能力强,管线用量少; (3)主斜井延伸方式简单、方便,对生产干扰少; (4)主斜井强力胶带输送机生产能力大,其应用扩大 了斜井应用的范围。 2.主斜井—副立井综合开拓方式存在的缺陷: (1)主斜井比立井长的多; (2)主斜井井筒维护费用高; (3)主斜井井筒通过流沙层困难; (4)主斜井、副立井井口若在一起,则井底位置分散, 不便于联系;主斜井、副立井井底若在一起,则井口位置分 散,需建两个工业广场留两个保护煤柱,煤柱损失大。 3.主斜井—副立井综合开拓方式的适用条件: 大型或特大型矿井、水文地质条件比较简单、主斜井井 筒不需要特殊施工法的缓斜和倾斜煤层。

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