井田开拓中几个要问题
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第五章井田开拓中几个主要问题
第一节井硐位置及数目的确定
井硐，是矿井最重要的井巷工程。它是矿井由地下通向地面的出口，是煤炭、材料、设备、人员、风、电的必经之路，是整个矿井生产系统的咽喉。井硐往往是矿井建设中影响初期投资和建成井工期的关键性控制工程。此外，井硐的位置和数目还对矿井生产系统的技术合理性，矿井生产经营的经济合理性以及资源回收率等都有着重要影响。
一般地，一个矿井至少应有一主一副两个井硐，主井担负煤炭提升，副井担负辅助提升任务。
井硐的主要作用是联系井上和井下，在井上，由于要布置地面工业场地，井口位置要受地表因素影响，井硐在开凿过程中掘进的难易程度和维护性的好坏，受井下地质因素的影响。另外，井硐落底位置与矿井生产经营的技术经济合理性有关，所以井硐位置还受矿井技术经济合理性的约束。
所谓井硐位置，主要是指两个方面，一是井口和井底沿井口走向和倾斜方向的位置；二是井硐本身所通过的岩层层位。
根据以上分析，选择井硐位置应从以下三方面进行论证和比较。
一、地面因素的影响
1）能充分利用地形，使地面生产系统和工业场地布置合理，尽可能减少地面工业场地的土石方工程量。
2）地面工业场地应尽可能少占或不占良田，特别是不要占用高效农田。
3）井口标高应高于当地历史最高洪水位，并具有良好的泄、排洪条件，免受洪水危胁。
4）井口所在地工程地质条件要好，要避免滑坡、崩坍、地表沉陷的影响。
5）距林区较近时，应给井口留有足够的防火距离，免受森林火灾的影响。
6）要充分考虑各种人为因素。特别是地方煤矿和乡镇、个体煤矿，要充分注意地面场地、交通等引发的各种矛盾，如井口占地的归属、矸石排放方式等。
二、地下因素
1）井硐穿过的岩层应有良好的地质条件，尽可能避免穿越流沙层、强含水层和地质破坏剧烈带等不利于井硐掘进和维护的地带。
2）井硐落底位置应能保证各水平井底车场巷道和硐室处于坚硬、完整的岩层中，保持井底车场良好的维护条件。
3）井硐应避免老窑采区及其垮落岩层的影响。
4）井硐应尽可能布置在薄煤带或不受采动影响的井田边界之外，以减少工业场地煤柱损失。
5）井硐位置应保证井硐延深时，不受底板强含水层水患威胁。
三、技术经济因素
1）井硐落底位置应尽可能使井下运输、提升等生产环节简单。
2）井硐落底位置应尽可能使开拓工程量小，建井快，出煤早。
3）井硐落底位置应尽可能降低煤炭运输费等运营费用并使矿井生产易于管理。
井硐落底位置在以上原则下，应优先考虑有利于第一开采水平，并兼顾其它水平。在条件许可时，井筒落底最好靠近第一水平运输大巷。
井硐落底沿井田走向的合理位置，一般在井田储量沿走向分布的中央，这样可以形成比
较均衡的双翼井田，煤在井下沿走向的平均运输距离最短、运输工作量最小、运费最省。矿井两翼开采，其生产、通风均衡，通风费用低。
井硐沿井田倾斜方向的位置应根据井田开采的煤层数目、层间距、煤层厚度、倾角和采用的开拓方式确定。
图5—1表示井筒沿倾斜方向可以有几种方案，井筒位置设于井田中部B处，可使石门较短，沿石门的运输工作量较小。井筒位置设于A处时总的石门工程量虽然稍大，但第一水平工程量及投资较少，建井期较短。井筒位置设于C处，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，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利；而在A, B位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井开拓，生产环节多，运输提升较复杂。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，则煤柱尺寸愈大。
图5—1 立井井筒沿井田倾斜方向布置方案
1—井筒；2—石门；3—富含水层；4—井筒及工业场地煤柱
对于急倾斜煤层，特别是厚煤层，井筒位置对石门长度影响较小，而对安全煤柱损失的大小影响突出。因此，为了减小煤柱损失，井筒位置最好靠近煤层底板或布置在不受采动影响的底板岩石中，如图5—2所示。
斜井沿井田倾斜方向的位置如不受其他条件限制时，为了使井筒易于维护和减少安全煤柱损失，一般应把井布置在下部的薄煤层中或不受采动影响的底板岩石中。
在井田开拓中，除了主井、副井以外，还有风井或小风井。风井的数目和位置主要取决于井田开拓中的通风系统。
图5—2急斜煤层开拓井筒位置示意图
a一井筒位于煤层顶板；b一井筒位于煤层底板
1一井筒；2一主要石门；3一井筒中心线，4一煤柱边界线
第二节开采水平的确定
井田沿倾斜方向划分为阶段后，就要确定开采水平。如前所述，一个水平可以为一个阶段服务，也可以为两个阶段服务。所以，开采水平的数目不仅与阶段数目有关，还与一个水平服务的阶段个数有关。这就需要先解决能否采用下山开采的问题。
一、采区下山开采
在多水平开拓的井田中，每一个水平可以只开采上山阶段，也可以开采上、下山两个阶段。决定是否采用下山开采的因素很多，最主要的是矿井基本建设的工程量和基本建设投资的大小以及生产技术条件和因素等。
当阶段高度一定时，采用上、下山开采比只用上山开采水平数目少，井底车场、硐室等工程量及有关设备相应减少，因而基本建设投资也相应降低。同时，由于水平数目减少，每个水平的服务年限增长，这有利于矿井生产的均衡。
从生产技术上讲，采区上山开采与采区下山开采在运输、排水、通风、掘进等方面都有各自的特点。现分述如下：
采区上山开采，煤是向下运输，运输能力大、动力消耗少、运输费用的单价较低；但是，煤有反向运输（见图5—3)，矿井运输提升的总费用比下山开采略大一些。
采区上山开采的排水系统简单，采区内的涌水可以直接由采区上山道自流到阶段平巷。而采区下山开采的排水就复杂得多。下山采区排水可以采用各区段逐段排水的方法，也可以采用由采区下部集中一次排水的方法。和上山开采比较，无论哪一种排水方法都要增加排水设备和排水费用。
在通风方面，上山开采回风平巷位于阶段上部，采区的进风巷与回风巷往往相距较远，不易漏风。而采用下山开采时，进风巷与回风巷相距较近，因而漏风的可能性大，使采区的通风效率降低，且采区内通风构筑物增多，通风管理较困难，这对高瓦斯矿井则更为不利。
采区下山开采的掘进工作除掘进时的通风比采区上山容易以外，其装载、运输、排水等环节都比采区上山掘进困难，尤其是当煤层的倾角大和煤层涌水量大时，采区下山的掘进工
