《井田开拓》PPT课件.ppt

山东科技大学资源与环境工程学院,1,第三章 井田开拓,山东科技大学资源与环境工程学院,2,第一节 井田开拓的基本知识,一、矿井开采的基本概念 在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成的基本上连续的大面积含煤地带称为煤田。因开发煤田而形成的生产企业与社会组合称为矿区。1、井田 一般煤田或矿区范围都很大，需要划分成若干部分给矿井开采，划归为一个矿井开采的部分煤田称为井田。井田范围是指井田沿煤层走向的长度和倾斜方向的水平投影宽度。每一个矿井的井田范围大小、矿井生产能力和服务年限的确定是矿区总体设计中必须解决好的关键问题之一。煤田划分井田应根据矿区总体设计任务书的要求，结合煤田的赋存情况、地质构造、开采技术条件，保证井田都有合理的尺寸和边界，使煤田的各部分都能得到合理开发。根据目前开采技术水平，一般小型矿井井田走向长度不少于1500m；中型矿井不少于4000m；大型矿井不少于7000m。2、矿井储量与生产能力（1）矿井储量,山东科技大学资源与环境工程学院,3,第一节 井田开拓的基本知识,矿井储量是指井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井地质储量。矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。矿井工业储量（Zg）是指在井田范围内，经过地质勘探煤层厚度、质量和经济性均符合开采要求，地质构造比较清楚，目前即可利用的矿井列入平衡表内的储量，即平衡表内A+B+C级储量，不包括作为远景的D级储量。矿井可采储量（Zk）是矿井设计中预期可以采出的储量，按下式计算：,式中：P保护煤柱损失量；C采区回采率：厚煤层75，中厚煤层80，薄煤层85。,山东科技大学资源与环境工程学院,4,第一节 井田开拓的基本知识,（2）矿井生产能力与服务年限 矿井年产量是矿井实际生产的煤炭数量，以万t/a表示。矿井年产量的大小是煤矿生产建设中的重要指标，它在一定程度上综合反映了矿井基本建设的规模大小和投资的多少。矿井核定生产能力指矿井经过技术改造、核定后的生产能力。根据矿井设计生产能力不同，我国将矿井分为特大、大、中、小等类型，即井型（表31）。,表31 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限,1）单矿年产1675万t，神东大柳塔矿2）单井年产量1215万t，神东榆家梁矿（一井一面）3）综采工作面最高年产899.3万t，神东榆家梁矿4）综采工作面最高月产102.85万t，神东公司补连塔矿综采队5）综放工作面最高年产642万t，东滩矿；639.92万t，兴隆庄（02年）6）综放工作面最高月产65.63万t，东滩矿7）掘进工作面最高月进尺3004.5m，神东连续采煤机,大柳塔矿,大柳塔矿,Bulianta Mine,乌兰木伦,哈拉沟,补连塔,马家塔,上湾,大柳塔,大海则,榆家梁,孙家沟,河曲,朔州金沙井田,活鸡兔,神东公司煤炭开采范围,孙家沟南部,锦界,西王寨,榆神井田,山东科技大学资源与环境工程学院,8,第一节 井田开拓的基本知识,当矿井生产能力一定时，矿井的设计服务年限可用下式计算：式中：T 矿井设计服务年限，a；A矿井设计年产量，万t/a；Zk矿井可采储量，万t/a；K储量备用系数，矿井设计一般取1.31.5。二、煤田划分为井田 1、井田划分的原则（1）充分利用自然条件划分井田 煤田划分为井田时，应尽可能利用地形、地物、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件作为井田边界，减少煤炭损失。如图31所示。,山东科技大学资源与环境工程学院,9,第一节 井田开拓的基本知识,（2）矿井储量和开采技术条件要与矿井生产能力相适应 对于开采条件好，设备先进、机械化程度高、生产能力较大的矿井，要求井田应具有较大的范围、合理的井田走向长度、足够的储量和合理的服务年限。而设备落后、生产能力较小的矿井，井田的范围和储量应小一些。,图31 按自然条件划分井田边界图 1河流；2露头；3城镇；4铁路；5大断层；6小煤矿；一九划分的矿井,山东科技大学资源与环境工程学院,10,第一节 井田开拓的基本知识,（3）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系 划分井田边界时，通常把煤层倾角不大、沿倾斜延伸很长的煤田，分成浅部和深部两部分。划分井田时，要求矿井井巷工程量小，投资省、建井期短，生产作业环境好、安全可靠、企业利润大。2、井田边界的划分方法 沿煤层走向方向划分边界时，一般以煤层的倾斜线为界进行划分。沿煤层倾斜方向划分边界时，分为水平划分和垂直划分两种。以某一垂直面作为划分井田的边界，称为垂直划分。当煤层倾角较小时，多采用这种划分方法。3、井田内的再划分 一个井田的范围还是很大的，其走向长度要达到数千米甚至万余米，倾斜长度可达数千米。因此，必须将井田划分为若干个更小的部分，才能合理有序地进行开采。（1）井田划分为阶段和水平 在井田范围内，沿着煤层的倾斜方向，按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的具有独立生产系统的长条，每个长条称为一个阶段，如图32所示。阶段的走向长度为井田在该处的走向全长。,山东科技大学资源与环境工程学院,11,第一节 井田开拓的基本知识,水平用标高来表示，如图3-2中的0、-150、-300水平等。在矿井生产中，为说明水平位置、顺序，相应地称为0水平、-150水平、-300水平等；或称为第一水平、第二水平、第三水平等。通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平，称为“开采水平”，也简称“水平”。,图32 井田划分为阶段和水平图 J1、J2、J3第一、二、三阶段；1阶段运输大巷；2阶段回风大巷,山东科技大学资源与环境工程学院,12,第一节 井田开拓的基本知识,（2）阶段内的再划分 阶段内的划分一般有两种方式：采区式和带区式。采区式划分 在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干个具有独立生产系统的块段，每个块段称为一个采区。如图33所示，井田沿倾向划分为3个阶段，每个阶段又沿走向划分为4个采区。,图33 采区划分图J1、J2、J3第一、二、三阶段；C1、C2、C3、C4第一、二、三、四采区；Q1、Q2、Q3第一、二、三区段；1阶段运输大巷；2阶段回风大巷；3采区运输上山；4采区轨道上山；5区段运输平巷；6区段回风平巷,山东科技大学资源与环境工程学院,13,第一节 井田开拓的基本知识,带区式划分 在阶段内沿煤层走向划分为若干个具有独立生产系统的带区，每个带区布置若干个倾斜分带，分带内布置一个采煤工作面，这种划分称为带区式，如图34所示。在分带内采煤工作面沿煤层倾向仰斜或俯斜推进，即由阶段的下部边界向上部边界或者由阶段的上部边界向下部边界推进。,图34 带区式划分图 J1、J2、J3阶段；F1、F2、F3带区,山东科技大学资源与环境工程学院,14,第一节 井田开拓的基本知识,（3）井田直接划分为盘区或带区 开采倾角较小的近水平煤层，井田沿倾斜的高差较小，上述划分方法就变得很不合理。这时，一般采用沿煤层主要延伸方向布置主要运输大巷，将运输大巷两侧划分成若干块段的方法来划分井田，每个块段称为盘区，如图35所示。每一个盘区都是一个独立的开采单元，盘区内巷道布置方式及生产系统与采区式布置基本相同；划分为带区时，则与阶段内的带区式基本相同。,图35 井田划分为盘区图 P1、P2、P3、P4第一、二、三、四盘区,山东科技大学资源与环境工程学院,15,第一节 井田开拓的基本知识,三、矿井生产系统的基本概念 1、矿井巷道分类 为采出煤炭，必须从地面向地下开掘一系列的井巷和硐室，如图36所示。（1）直立巷道 直立巷道是指巷道的长轴线与水平面垂直，如立井、暗井等。立井 立井又称竖井，为直接与地面相通的直立巷道。专门或主要用于提升煤炭的称为主井，主要用于提升矸石、下放设备器材、升降人员等辅助提升工作的称为副井。生产中，还经常开掘一些专门或主要用来通风、排水、充填等工作的立井，则均按其主要任务命名，如通风井、排水井、充填井等。暗立井又称盲竖井、盲立井，为不与地面直接相通的直立巷道，其用途同立井。此外，还有一种专门用来溜放煤炭的暗立并，称为溜井。位于井底车场和采区内部，高度不大、直径较小的溜井称为溜煤眼。,山东科技大学资源与环境工程学院,16,第一节 井田开拓的基本知识,图36 矿井巷道及生产系统立体图1主井；2副井；3井底车场；4主要运输石门；5阶段运输石门；6风井；7主要回风石门；8回风大巷；9采区运输石门；10采区下部车场底板绕道；11采区下部车场；12采区煤仓；13行人进风巷；14采区运输上山；15采区轨道上山；16采区通风上山；17上山绞车房；18采区回风石门；19采区上部车场；20采区中部车场；21区段运输平巷；22下区段回风平巷；23联络巷；24区段回风平巷；5开切眼；26采煤工作面；27采空区,山东科技大学资源与环境工程学院,17,第一节 井田开拓的基本知识,（2）水平巷道 水平巷道是指巷道的长轴线与水平面近似平行，如平硐、平巷、石门等。平硐 平硐是直接与地面相通的水平巷道。它的作用类似立井，有主平硐、副平硐、排水平硐和通风平硐等。平巷与大巷 平巷与大巷是与地面不直接相通的水平巷道，其长轴方向与煤层走向大致平行。平巷布置在煤层内的称为煤层平巷，布置在岩层中的称为岩石平巷。为开采水平服务的平巷常称为大巷，如运输大巷。直接为采煤工作面服务的煤层平巷，称为运输或回风平巷。石门与煤门 石门与煤门与地面不直接相通的水平巷道，其长轴线与煤层走向直交或斜交的岩石平巷称石门。为开采水平服务的石门称为主要石门，为采区服务的石门称采区石门。在厚煤层内，与煤层走向直交或斜交的水平巷道，称为煤门。,山东科技大学资源与环境工程学院,18,第一节 井田开拓的基本知识,（3）倾斜巷道 倾斜巷道是指巷道的长轴线与水平面有一定夹角的巷道，如斜井、上山、下山、斜巷等。斜井 斜井与地面直接相通的倾斜巷道，其作用与立井和平硐相同。不与地面直接相通的斜井称为暗斜井或盲斜井，其作用与暗立井相同。采(盘)区上山、下山 采(盘)区上山、下山服务于整个采(盘)区的倾斜巷道，也称采(盘)区上山或下山。上山用于开采其生产水平以上的煤层；下山则用于开采其开采生产水平以下的煤层。主要上下山 主要上下山服务于一个开采水平的倾斜巷道，主要适用于阶段内采用分段式划分的条件。同样也有主要运输上下山和主要轨道上下山。斜巷 斜巷不直通地面且长度较短的倾斜巷道，用于行人、通风、运料等，此外，溜煤眼和联络巷有时也是倾斜巷道。,山东科技大学资源与环境工程学院,19,第一节 井田开拓的基本知识,（4）硐室 硐室是指空间三个轴线长度相差不大且又不直通地面的地下巷道，如绞车房、变电所、煤仓等。2、矿井巷道掘进顺序 如图36所示的矿井生产系统，其矿井巷道的开掘顺序如下：首先自地面开凿主井1、副井2进入地下；当井筒开凿到第一阶段下部边界开采水平标高时，即开凿井底车场3、主要运输石门4，同时向井田两翼掘进开采水平阶段运输大巷5；直到采区运输石门位置后，由运输大巷5开掘运输石门9通达煤层；到达预定位置后，开掘采区下部车场底板绕道10、采区下部材料车场11和采区煤仓12；然后，沿煤层自下而上掘进采区运输上山14、轨道上山15和通风上山16。与此同时，自风井6、主要回风石门7，开掘回风大巷8；向煤层开掘采区回风石门18、采区上部车场19、绞车房17，分别与采区通风上山16、运输上山14和轨道上山15相联通。当形成通风回路后，即可自采区上山向采区两翼掘进第一区段运输平巷21和区段回风平巷24及下区段回风平巷22，当这些巷道掘到采区边界后，即可掘进开切眼25，形成采煤工作面。安装好机电设备和进行必要的准备工作后，即可开始采煤。采煤工作面26向采区上山方向后退式回采，与此同时需要适时地开掘第二区段的运输平巷和开切眼，保证采煤工作面正常接替。,山东科技大学资源与环境工程学院,20,第一节 井田开拓的基本知识,图36 矿井巷道及生产系统立体图1主井；2副井；3井底车场；4主要运输石门；5阶段运输石门；6风井；7主要回风石门；8回风大巷；9采区运输石门；10采区下部车场底板绕道；11采区下部车场；12采区煤仓；13行人进风巷；14采区运输上山；15采区轨道上山；16采区通风上山；17上山绞车房；18采区回风石门；19采区上部车场；20采区中部车场；21区段运输平巷；22下区段回风平巷；23联络巷；24区段回风平巷；5开切眼；26采煤工作面；27采空区,山东科技大学资源与环境工程学院,21,第一节 井田开拓的基本知识,3、矿井主要生产系统（1）运煤系统 从采煤工作面26采下的煤，经区段运输平巷21，采区运输上山14，到采区煤仓12，在采区下部车场10内装车，经开采水平运输大巷5，主要运输石门4，运到井底车场3，由主井1提升到地面。（2）通风系统 新鲜风流从地面经副井2进入井下，经井底车场3、主要运输石门4、运输大巷5、采区下部车场11、采区轨道上山15、区段运输平巷21进入采煤工作面26。清洗工作面后，污浊风流经区段回风平巷24、采区回风上山16、采区回风石门18、回风大巷8、主要回风石门7，从风井6排出井外。（3）运料排矸系统 采煤工作面所需材料、设备，用矿车由副井2下放到井底车场3，经主要运输石门4、运输大巷5、采区运输石门9、采区下部材料车场11，由采区轨道上山15提升到区段回风平巷24，再运到采煤工作面26。采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石，用矿车经由与运料系统相反的方向运至地面。,山东科技大学资源与环境工程学院,22,第一节 井田开拓的基本知识,（4）排水系统 排水系统一般与进风风流方向相反，由采煤工作面，经由区段运输平巷、采区上山、采区下部车场、开采水平运输大巷、主要运输石门等巷道一侧的水沟，自流到井底车场水仓，再由水泵房的排水泵通过副井的排水管道排至地面。4、矿井开拓、准备与回采的概念 矿井巷道按其作用和服务的范围不同，可将矿井井巷分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三种类型。一般说来，为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、主要石门、运输大巷和回风大巷（总回风道）、主要风井称为开拓巷道。开拓巷道是从地面到采区的通路，这些通路在一个较长的时期内为全矿井或阶段服务，服务年限一般为1030a或以上。为一个采区或数个区段服务的巷道如采区上（下）山、采区车场等称为准备巷道。准备巷道是在采区范围内，从已开掘好的开拓巷道起，到达区段的通路，这些通路在一定时期为全采区服务。服务年限一般在35a。仅为采煤工作面生产服务的巷道，如区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼（形成初始采场的巷道）称为回采巷道。回采巷道服务年限较短，一般在0.51a。,山东科技大学资源与环境工程学院,23,第一节 井田开拓的基本知识,四、井田开拓的基本概念 1、井田开拓方式及分类 在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开掘一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统，称为井田开拓。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。（1）井筒（硐）形式 按井筒（硐）形式可分为：立井开拓；斜井开拓；平硐开拓；综合开拓和多井筒分区域开拓。（2）开采水平数目 按开采水平数目可分为：单水平开拓；多水平开拓。（3）开采水平大巷布置方式 按开采水平大巷布置方式可分为：分煤层大巷开拓，即每个煤层设置大巷；集中大巷开拓，即煤层群集中设置大巷，通过采区石门与各煤层联系；分组集中大巷开拓，即将煤层群分组，分组中设置集中大巷。,山东科技大学资源与环境工程学院,24,第二节 井田开拓方式,一、立井开拓 立井开拓方式是利用垂直巷道作为主、副井的一类开拓方式，在我国得到广泛应用。1、立井多水平上山式开拓 立井多水平上山式开拓方式，如图37所示。井田内煤层为缓倾斜煤层，可采煤层2层，煤层赋存较深。井田沿倾斜划分为两个阶段，阶段下部标高分别为-300m和-480m标高，设两个开采水平，在阶段内沿走向划分为4个采区。（1）巷道掘进顺序 首先在井田中部开凿主井1、副井2，井筒掘到-300m.水平后，开掘井底车场3，然后在最下一个煤层中或煤层底板岩石中开掘主要运输大巷4。当大巷掘至各采区下部边界中部时，开掘采区下部车场5、采区运输上山6、采区轨道上山7、采区通风上山8。同时在井田浅部中央开凿风井9到-120m回风水平，然后掘总回风石门和总回风巷10。当采区轨道上山7、通风上山8与总回风巷10连通形成通风系统后，掘采区上部和中部车场，然后掘区段平巷13、16至采区边界，最后掘开切眼，布置采煤工作面进行回采。,山东科技大学资源与环境工程学院,25,第二节 井田开拓方式,图37 立井多水平上山式开拓图1主井；2副井；3井底车场及主石门；4-300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采区通风上山；9边界风井；10总回风巷；11m2区段运输巷；12区段运输石门；13m1区段运输巷；14m2区段回风巷；15区段回风石门；16m1区段回风巷；17采煤工作面；18-480运输大巷；19区段溜煤眼,山东科技大学资源与环境工程学院,26,第二节 井田开拓方式,（2）主要生产系统 从采煤工作面采出的煤经区段运输平巷13、区段运输石门12、区段溜煤眼19，经采区运输上山6进入采区煤仓。煤炭在大巷装车站装车后，由电机车牵引列车至井底车场3，由主井将煤提升到地面。井下所需材料、设备，由矿车（或材料车、平板车）装载，经副井下放至井底车场，由电机车拉至采区，转运至使用地点。新鲜风流由副井2进入井下，经井底车场3、主要运输大巷4、采区下部车场5、采区轨道上山7、区段运输石门12、区段运输平巷13，到达采煤工作面17。污风经区段回风平巷16，区段回风石门14，采区回风上山8至总回风巷10，再经总回风石门，由边界风井排出地面。为保证风流畅通，应在适当地点构筑通风设施。矿井开采以一个水平生产保证矿井产量。一般先开采靠近井筒的中央采区，向两翼边界依次顺序开采，直至采完全部井田。,山东科技大学资源与环境工程学院,27,第二节 井田开拓方式,2、立井单水平上下山开拓 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，如图38所示。（1）巷道掘进顺序 在井田中央从地面开凿主井1和副井2，当掘至开采水平标高后，开掘井底车场3、轨道运输大巷4和输送机运输大巷5、回风大巷6、回风石门13、运煤石门14。当阶段运输大巷向两翼开掘一定距离后，由大巷掘分带行人、进风斜巷12、运料斜巷11进入煤层。然后沿煤层掘分带运输斜巷7、煤仓10、分带回风斜巷8，最后开切眼，布置工作面进行回采。（2）主要生产系统 采煤工作面采出的煤经分带运输巷7运至带区煤仓10，经输送机运输大巷5运至井底车场，通过主井提至地面。井下所需物料及设备经副井2下放至井底车场3，经轨道运输大巷4至分带材料车场，经运料斜巷11、分带回风巷8，运到采煤工作面。新鲜风流由地面经副井2、井底车场3、轨道运输大巷4、行人进风斜巷12，由分带运输巷7分两股进入两个工作面。清洗采煤工作面后的污风，由各自的分带回风斜巷8至回风大巷6，再经总回风石门13进入主井排出地面。,山东科技大学资源与环境工程学院,28,图38 立井单水平上下山开拓图1主井；2副井；3井底车场；4轨道运输大巷；5带式输送机大巷；6回风大巷；7分带运输巷；8分带回风巷；9采煤工作面；10带区煤仓；11运料斜巷；12行人、进风斜巷；13回风石门；14带式输送机石门；15井底煤仓,29,第二节 井田开拓方式,二、斜井开拓 主副井均为斜井的开拓方式称为斜井开拓。随着技术和装备水平的提高，尤其是其长距离、大运量、连续提升的特点，其使用范围正在逐渐扩大。按斜井与井田内划分方式的不同配合，斜井开拓分为集中斜井和片盘斜井两大类。1、集中斜井开拓方式 集中斜井是将井田划分为阶段或盘区，建立较稳定的开采水平，实行集中生产的斜井。斜井多水平上山式开拓布置方式如图39所示，是阶段斜井开拓的基本形式。井田内煤层为缓倾斜煤层，可采煤层2层，埋藏不深。井田沿倾斜划分为两个阶段，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四个采区。（1）巷道掘进顺序 先在井田走向中部自地面向下沿煤层某一层位开掘主斜井1、副斜井2。当副斜井掘至80m回风水平后，开掘辅助车场3及回风大巷4。斜井到达-100m第一水平后，开掘井底车场6，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、通风上山10和轨道上山11，然后掘区段运输平巷14、区段回风平巷17。为便于矿井通风，在井田上部边界掘风井5，用石门与回风大巷4相连。,山东科技大学资源与环境工程学院,30,图39 斜井多水平上山式开拓图1主斜井；2副斜井；3+80车场；4+80回风大巷；5风井；6井底车场；7-100运输大巷；8采区车场；9采区运输上山；10采区通风上山；11采区轨道上山；12m2区段运输平巷；13区段运输石门；14m1区段运输平巷；15m2区段回风平巷；16区段回风石门；17m1区段回风平巷；18采煤工作面；19-280运输大巷,山东科技大学资源与环境工程学院,31,第二节 井田开拓方式,2、片盘斜井开拓方式 图310为典型的片盘斜井开拓，是斜井开拓中最简单的开拓方式。,图310 片盘斜井开拓图1主井；2副井；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上煤层超前回风巷；8上煤层采煤工作面；，片盘序号,山东科技大学资源与环境工程学院,32,第二节 井田开拓方式,如果把地面看作一个开采水平，片盘斜井就相当于一个下山采区。片盘是将井田沿倾斜方向划分成的便于用一个长壁工作面开采的区段。掘进顺序：自地面向下沿煤层开掘一对斜井，至第一片盘下部2030m。在第一片盘上部开掘片盘甩车场和片盘回风巷，在第一片盘下部开掘片盘甩车场和片盘运输巷。然后掘进石门和上煤层的超前平巷及开切眼，安装设备、形成生产系统后即可开始第一片盘的回采。回采出煤及掘进出煤（矸）经片盘运输巷用矿车运至片盘甩车场，由主井提至地面。新鲜风流自主井进入，经片盘运输巷、石门、超前平巷、清洗采煤工作面后，经煤层回风巷、石门、片盘回风巷、由副井排出。各片盘按照由浅到深的顺序开拓、准备和回采。片盘斜井开拓的特点是：开拓方式比较简单，建井期短。但同时回采的工作面少，生产能力小。所以它适用于煤层埋藏稳定、地质构造简单、井田走向长度短的小型矿井。三、平硐开拓 从地面利用水平巷道进入煤体的开拓方式称为平硐开拓。这种开拓方式，常用在一些山岭和丘陵地区。除进入煤体方式不同外，其井田内的划分和巷道布置与斜井、立井开拓基本相同。,山东科技大学资源与环境工程学院,33,第二节 井田开拓方式,1、垂直走向平硐 垂直煤层走向布置的平硐，称为垂直走向平硐（图311）。井田范围内有一层可采煤层，煤层为近水平，井田划分为12个盘区。（1）巷道掘进顺序 在工业场地选定的标高处，向煤层开掘主平硐1，当平硐掘到煤层底板岩层后开掘主要运输大巷2，平行于该大巷在煤层内掘副巷，两巷掘至盘区中部后，即可进行盘区准备。盘区采用上（下）山盘区布置方式，依次掘进盘区上山下部车场4和盘区下山上部车场8、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，然后开切眼布置工作面进行回采。为便于通风，盘区运输上山通过回风平硐或风井直通地面，并掘出回风道。（2）主要生产系统 采煤工作面采出的煤在盘区车场装车后，经运输大巷2，主平硐1运至地面。井下所需物料则用矿车装载，由电机车牵引送至用料盘区。新鲜风从平硐进入，经主要运输大巷2进入盘区运输上山6，经区段运输巷到达工作面。污风经区段回风巷，盘区轨道上山5，由盘区风井排出地面。下山盘区回风可由盘区下山，经联络风道、相对应的盘区轨道上山、盘区风井排出地面。当其他上山盘区没有设置盘区风井的条件时，可由大巷进风，给盘区供给新鲜风，盘区回风流可经副巷、原有的盘区轨道上山、盘区风井排至地面。,山东科技大学资源与环境工程学院,34,图311 垂直走向平硐开拓图1主平硐；2运输大巷；3副巷；4盘区上山下部车场；5盘区轨道上山；6盘区运输上山；7盘区回风上山；8盘区煤仓；9盘区下山上部车场；10盘区风井；11盘区运输下山；12盘区轨道下山；13盘区回风下山,山东科技大学资源与环境工程学院,35,第二节 井田开拓方式,2、垂直走向阶梯平硐 当煤层赋存于地形高差较大的山岭地区，且条件适宜时，可根据地形高差布置若干个平硐进行回采，这种布置方式称为阶梯平硐，如图312所示。,图312 垂直走向阶梯平硐开拓图,山东科技大学资源与环境工程学院,36,第二节 井田开拓方式,四、综合开拓 主要井筒采用不同井筒形式进行的开拓方式称为综合开拓。从井筒（硐）形式组合上看，综合开拓方式类型有斜井立井、平硐斜井、平硐立井及平硐斜井立井四种类型。斜井立井组合方式又分为主斜井副立井和主立井副斜井开拓方式。由于主立井副斜井开拓方式不能充分利用立井和斜井的主要优点，应用较少。而主斜井副立井综合了斜井和立井的一些优点，且主、副井提升能力大，得到较多的应用，特别适合于大型或特大型矿井的开拓，如图313所示。,图313 斜井立井综合开拓图1主井；2副井；3风井；4新副井；5、6、7水平运输大巷,山东科技大学资源与环境工程学院,37,第二节 井田开拓方式,有些平硐开拓的矿井，为了有利于排矸，可在井筒中部地带开凿一个排矸立井。也有些平硐开拓的矿井，由于平硐距离很长，需另开凿副立井，提高辅助提升能力，同时缩短通风路线，对通风有利，如图314所示。,图314 平硐与立井综合开拓图1主平硐；2副立井；3暗斜井；4回风平硐；5回风井,山东科技大学资源与环境工程学院,38,第三节 井田开拓基本问题分析,一、井筒（硐）形式及位置 1、井筒（硐）形式选择（1）平硐开拓与斜井（立井）开拓的优缺点 平硐开拓的优点是：煤炭运输不需转载即可由平硐直接外运，运输环节和设备少，系统简单，费用低；地面工业设施较简单；平硐内不设水泵房、水仓等硐室，节约排水设备，排水费用低；减少许多井巷工程量，井筒的掘进费用低，施工条件好，掘进速度快，建井期短；不需留工业广场煤柱，煤柱损失少。平硐开拓不足之处是受地形及煤层埋藏条件的限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或河谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路。上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求时，都应采用平硐开拓。（2）斜井与立井开拓的优缺点斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备和工序简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升采用皮带运输机提升能力大，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水等事故，人员可迅速从井筒撤离。,山东科技大学资源与环境工程学院,39,第三节 井田开拓基本问题分析,与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力少，提升深度有限；通风线路长、阻力大，管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。对井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，不需特殊施工法施工的缓斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。（3）立井开拓的优缺点 立井井筒不受煤层倾角、厚度、深度及水文等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，辅助提升有利；井筒通风断面大，阻力小；当表土层为富含水的冲击层或流砂层时，立井井筒比斜井容易施工。立井开拓主要缺点是：井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平；井田装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大；井筒延深困难。对于煤层赋存较深或冲击层厚、水文地质情况比较复杂或多水平开采急斜煤层的矿井，一般都应采用立井开拓。2、井筒（硐）位置的选择 井筒（硐）位置与井筒（硐）形式是一起综合确定的。主副井筒（硐）位置一经确定和施工后，在整个矿井服务期间极难更改。,山东科技大学资源与环境工程学院,40,第三节 井田开拓基本问题分析,与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力少，提升深度有限；通风线路长、阻力大，管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。对井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，不需特殊施工法施工的缓斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。（3）立井开拓的优缺点 立井井筒不受煤层倾角、厚度、深度及水文等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，辅助提升有利；井筒通风断面大，阻力小；当表土层为富含水的冲击层或流砂层时，立井井筒比斜井容易施工。立井开拓主要缺点是：井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平；井田装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大；井筒延深困难。对于煤层赋存较深或冲击层厚、水文地质情况比较复杂或多水平开采急斜煤层的矿井，一般都应采用立井开拓。2、井筒（硐）位置的选择 井筒（硐）位置与井筒（硐）形式是一起综合确定的。主副井筒（硐）位置一经确定和施工后，在整个矿井服务期间极难更改。,山东科技大学资源与环境工程学院,41,第三节 井田开拓基本问题分析,从井下运输费用和生产布局考虑，井筒沿井田走向的有利位置应在井田中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，以此形成两翼储量比较均衡的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧、造成单翼开采的不利局面。立井开拓时，井筒沿煤层倾向位置的几个原则方案可见图315。井筒设于井田中部B处，可使石门总长度较短、沿石门的运输工作量较少；井筒位置设于A处时，总的石门工程量虽然稍大，但初期(第一水平)工程量及投资较少、建井期较短；井筒设于C处的初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工作量也较大，煤柱损失大。但对开采井田深部及向下延伸有利。为合理布置工业场地，在选择井筒位置时，应贯彻以农业为基础的方针，充分利用荒山、坡地、劣地，尽可能不占良田或少占农田。井筒位置应高于当地最高洪水位。,山东科技大学资源与环境工程学院,42,第三节 井田开拓基本问题分析,图315 立井井筒沿煤层倾向位置示意图1井筒；2石门；3富含水岩层；4需保护的场地范围,山东科技大学资源与环境工程学院,43,第三节 井田开拓基本问题分析,二、开采水平划分及大巷布置 1、开采水平划分井田内划分阶段的多少主要取决于井田斜长和阶段尺寸大小。开采水平的尺寸以水平垂高（或称水平高度）或斜长表示。水平垂高是指该水平开采范围的垂高。若一个开采水平只开采一个上山阶段，阶段的垂高就是水平的垂高。若一个水平开采上、下山各一个阶段，则水平垂高是这两个阶段的垂高之和。划分开采水平应有合理的阶段斜长（垂高）为前提，并使开采水平有合理的服务年限，有利于矿井水平和采区的接替，还要有较好的技术经济效果，且须适应井田地质和开采技术特点。开采近水平煤层的矿井，井田内煤层的斜长可能很长，但其垂高并不大，也不划分为阶段，而是划分为盘区。开采急斜煤层的矿井，每个开采水平只开采一个上山阶段，而阶段垂高主要决定于采煤方法和采区准备的合理性，其可供选择的范围是较小的。,山东科技大学资源与环境工程学院,44,第三节 井田开拓基本问题分析,开采倾斜和缓斜煤层的矿井，首先应研究煤层开采特点，从适合该煤层的采煤方法、准备方式及合理开采参数出发，结合井型大小、机械化程度高低，研究有利的阶段斜长及垂高。由于矿井地质构造的复杂性，井田各部分的煤层倾角可能发生变化，一定的阶段垂高不一定能使阶段每一部分都有合理的斜长，这就需要考虑主要部分，并结合能否应用辅助水平等因素综合考虑。对倾角小于16的缓斜煤层，要结合上下山开采综合考虑。2、大巷布置为一个水平或一个阶段服务的水平巷道，并按走向布置称为运输大巷。（1）运输大巷的布置方式根据煤层的数目和间距，运输大巷的布置方式有分层运输大巷、集中运输大巷和分组集中运输大巷三种形式。分层运输大巷在开采水平的各个煤层中均单独开掘运输大巷，各煤层大巷与井底车场之间用主要石门联系，如图316所示。,山东科技大学资源与环境工程学院,45,第三节 井田开拓基本问题分析,图316 分层运输大巷布置图1主井；2副井；3主要石门；4分层运输大巷；5分层回风大巷；6采区上山；7回风石门；8回风井,这种布置的特点是在各煤层都布置运输大巷，在各煤层中单独准备采区。其优点是运输大巷沿煤层掘进，施工技术及装备简单，成巷费用低，初期投资较少，建井速度快，并有助于进一步探明煤层赋存状况。其缺点是总的工程量较大，生产采区分散，不利于生产管理。大巷沿煤层布置，维护费用高，且每条大巷均需留设护巷煤拄，煤拄损失大。因此，只有当煤层间距大，集中布置在技术上有困难、经济上不合理时，特别是一个矿井一个或二个回采工作面生产时，可以考虑采用这种布置方式。,山东科技大学资源与环境工程学院,46,第三节 井田开拓基本问题分析,集中运输大巷在开采水平内只开掘一条运输大巷为本水平服务，这条运输大巷称为集中运输大巷，它通过采区石门与各煤层相联系，如图317所示。,图317 集中运输大巷布置图1主井；2副井；3井底车场；4主要石门；5集中运输大巷；6采区石门；7回风石门；8回风井,山东科技大学资源与环境工程学院,47,第三节 井田开拓基本问题分析,这种布置方式的特点是开采水平只布置一条集中运输大巷，大巷一般布置在煤层组底板岩层或最下部较坚硬的薄及中厚煤层中。其优点是总的大巷开拓工程量较少，大巷维护的工程量少，开采顺序较为灵活，开采强度可较大。其缺点是初期建井工程量较大、建井期较长，总的石门工程量就更大，可能造成经济上的不合理。故这种方式适用于煤层层数较多、层间距不大的矿井。分组集中运输大巷根据各煤层的间距和煤层的特点，将煤层分为若干个煤层组，每个煤层组开掘一条运输大巷为其服务，这条大巷称为分组集中运输大巷。分组集中运输大巷之间用主要石门联系，煤组各煤层之间用采区石门相联系，如图318所示。,山东科技大学资源与环境工程学院,48,第三节 井田开拓基本问题分析,图318 分组集中运输大巷布置图1主井；2副井；3井底车场；4主要石门；5A煤组集中运输大巷；6B煤组集中运输大巷；7采区石门；8回风大巷；9回风井,分组集中运输大巷布置，实质上是前两种方式的综合，其关键是对煤层群进行合理的分组。一般情况下煤层间距较近的可以划为一组,49,第三节 井田开拓基本问题分析,（2）运输大巷的位置确定运输大巷的位置与选择运输大巷的布置方式有密切联系。由于运输大巷总的使用期限达十余年至数十年，为便于维护和使用，通常将运输大巷布置在不受采动影响的煤层组底板岩层中，或煤层组底部煤质坚硬、围岩稳定的薄及中厚煤层中。前者称为岩石大巷，后者称为煤层大巷。在选择岩石大巷的位置时，主要考虑大巷至煤层的距离和大巷所在岩层的岩性两个因素。（3）回风大巷的位置回风大巷的布置原则与运输大巷布置原则基本相同。一般情况下，上水平的运输大巷常作为下水平的回风大巷。矿井第一水平回风大巷的设置应根据不同情况区别对待。根据煤层和围岩情况及开采要求，回风大巷可设在煤层组稳定的底板岩层中，也可设在煤层组下部煤质坚硬、围岩稳定的薄或中厚煤层中。当井田上部冲积层厚和含水丰富时，须在井田上部沿煤层侵蚀带留置防水煤柱。在这种情况下，可将回风大巷设在防水煤柱内。对开采近水平煤层的矿井，回风大巷可位于大巷一侧平行并列布置，为了避免下行通风，回风大巷可布置在上部煤层或顶板岩层中，与运输大巷重叠布置，以减少煤柱的损失。,山东科技大学资源与环境工程学院,50,第三节 井田开拓基本问题分析,三、井田开采顺序、采掘关系与三量管理1、井田开采顺序井田开采顺序，包括沿煤层倾向与走向的开采顺序，以及当煤层群划分成煤层组开采时，煤层组间及组内层间的开采顺序等。（1）沿煤层倾向的开采顺序阶段之间的开采顺序一般是沿煤层的倾斜方向，自上而下按阶段依次进行回采，这种开采顺序称为下行式开采。下行式开采的优点是开采由浅入深，初期投资少，建井快，开采技术比较简单。采区内各区段之间的开采顺序（包括上山采区和下山采区）也有下行式和上行式两种。上山采区一般采用下行式开采顺序，即在采区内先开采上部的第一区段，然后依次再开采第二、第三区段等。若采用上行式开采，即先采采区内的最下一个区段，依次向上开采其它区段。下山采区一般采用上行式开采，