矿井开拓与井巷布置

矿井开拓方式与巷道布置
张清华
2012年4月
目录
第一章
第一节 第二节 第三节
矿井开拓系统
井田开拓 矿井开拓方式 矿井阶段的再划分
第二章 矿井巷道布置
第一节 第二节 第三节 第五节 巷道的分类 井筒及位置选择 井底车场及布置 采区巷道布置
第四节 水平大巷的布置
第一章 矿井开拓系统
第一节 井田开拓
一、基本概念
3、要处理好相邻井田的关系
（1）处理好深部和浅部矿井的关系，避免出现压茬关系，应考虑给 浅部矿井的发展留有余地。 （2）处理好左右相邻矿井的关系，边界要整齐，降低开采难度；其 技术经济条件应相当。 4、矿井要有良好的安全经济效果 要力求使矿井有合理的开拓方式和采煤方法，便于选定井口位置和
地
面工业场地，有利于保护环境，使井巷工程量小、投资省、建井期短、 生产作业环境好，安全可靠。
（三）矿井服务年限的计算
井田范围和矿井井型确定以后，即可计算出矿井的服务年限。
TK
式中：
=
ZK A K .K
T K ——矿井服务年限（年）；Z K ——矿井可采储量（万吨）；
AK
——井型（万吨/年）；K ——储量备用系数（1.3～1.5）。
从上式不难看出，当井田可采储量一定时，井型与服务年限成反比关系,则 引起了基建投资和生产经营费用的变化。通过若干个不同井型和和服务年限 配合方案的技术经济比较，即可找出一个技术合理、开采安全、经济效益好、 资源损失少的最佳配合方案。
1、立井开拓 立井具有提升速度快，提升能力大的特点，但同时也存在初期投资大、 装备及施工比较复杂等不利因素。一般适用于煤层埋藏较深，表土层厚 度较大，水文地质条件复杂的矿井。根据煤层赋存条件不同，又分为立 井单水平分区式开拓方式和多水平分区式开拓方式两种。 （1）立井单水平分区式开拓方式 一般用于煤层倾角较小，或近水平煤层中。此种开拓方式，立井只掘 至第一水平（阶段），第一水平以下煤层采用下山开采。上下水平共用 第一水平运输大巷，见下图。 （2）立井多水平分区式开拓方式
第二节 矿井开拓方式
一、矿井开拓方式应考虑的主要内容
矿井开拓方式主要是指由地表进入（或接近）煤层的井 筒方式。选择矿井开拓方式时，应确定以下主要内容： 1、井筒形式和数目,井口和地面工业场地的位置；
2、矿井划分阶段段数、阶段垂高（即运输水平至回风水
平的高差）； 3、井底车场的形式和主要巷道的位置；
（3）阶梯平硐 当地形高差大，主平硐水平以上，煤层垂高过大时，可将主平硐水平 以上煤层划分为数个阶段，每个阶段各自布置平硐进行开拓。
4、综合（混合）开拓方式
除以上三种开拓方式外，还有综合开拓方式。即综合考虑地形、地貌、 煤层赋存情况、交通等因素，为了减少掘进工程量和投资，缩短建设工 期，同时为便于今后的生产、运输等，往往在开拓方式上不采取单一的 开拓方式，而采用一立一平、一立一斜、一平一斜等方式。所有这些方 式需要进行技术经济比较后确定。 不管采用哪种开拓方式，矿井井筒均不得少于两个。《煤矿安全规程》 规定，每个生产矿井必须至少有2个能行人的通达地面的安全出口，各个 出口间的距离不得小于30m. 矿井一般布置三个井筒：1、主井：用于提升煤炭和进风；2、副井： 用于进风、上下人员、下放材料、提升矸石、敷设管缆等；3、风井：主 要用于排出污浊风流，有时也用来提升部分矸石及上下人员。 一些乡镇煤矿，可将主、副井合并，但风井绝对是不能省略的，严禁 独眼井开采。
（二）人为划分井田 地质条件较为简单的煤田，也可人为划分井田。 1、水平划分井田法
当煤层倾角较大时，用一定标高的煤层底板等高线划分井田。甲矿开 采深部煤层，乙矿开采浅部煤层，见下图。
2、垂直平面划分法 当煤层倾角较小时，用一垂直平面划分井田，一矿开采浅部煤层，二 矿开采浅部煤层，见下图。
（二）确定矿井生产能力
井田——划归给一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。
井田开拓——为了把地下煤炭顺利采出，必须从地面向地下开掘一系 列的巷道进入煤层。井田范围内这些主要巷道的总体部署及其有关参数 的确定，就称为井田开拓。
Байду номын сангаас
二、井田开拓 （一）井田划分的原则 1、利用自然条件和地质条件作为划分井田的依据
利用大断层、煤层倾角变化大的地点、河流、大型水库、铁路、重要的建筑设施等， 以减少煤柱损失和开采上的困难。 2、井田要有合理的开采技术条件 要有与矿井生产能力相适应的合理的井田尺寸。根据目前开采技术条件，井田要有 一个合理的走向长度。走向长度过短，使井筒延深频繁，生产水平接替紧张；反之则 造成矿井运输和通风困难。一般情况下，井田划分时，其走向长度应大于倾斜长度。 《煤炭工业设计规范》规定的井田走向长度如下： 小型矿井（30万吨/a以下）不小于1.5Km； 中型矿井（45～90万吨/a）不小于4.0Km； 大型矿井（120～400万吨/a）不小于7.0Km； 特大型矿井（400万吨/a以上）不小于10～15Km。
斜井的倾角应满足运输设备的要求：
（1）片盘斜井
片盘斜井开拓是斜井开拓的一种最简单的形式。它是将整 个井田沿倾斜方向划分成若干个阶段，每个阶段的倾斜长度 可布置一个回采工作面。在井田中央由地面沿煤层倾斜方向 向下开掘斜井井筒，并以井筒为中心由上而下逐阶段开采。 优点：地面建筑简单，巷道布置和生产系统简单，井巷工 程量小，投产快，增产潜力大，技术经济指标较好。煤层稳 定的小型矿井以及乡镇煤矿多有采用。
一般只能在煤层不厚、不自燃、压力小、服务年限不长的小型矿井采用。
在煤层底板内布置斜井，应选择在水文地质条件简单和稳定的岩层中。 斜井上方按规定留设保护煤柱。
（3）片盘斜井与斜井分区式开拓的比较 ①片盘斜井初期井巷工程量小、投资少、出煤快，生产管理比较简单， 只要煤层稳定、条件合适，容易完成生产任务。斜井分区式比片盘斜井 井巷工程量大、初期投资较多，适用于井型6万吨以上的矿井。因为产 量高，分摊到吨煤上的总费用则比较少。 ②片盘斜井中，一个片盘只能布置一个区段的工作面，且服务年限 短，因此，斜井延深比较频繁，与生产干扰较大。而斜井分区式开拓阶 段内可布置较多个区段，增产潜力比较大。同时，一个阶段（水平）内 可布置多个采区，不需要频繁延深井筒。 ③片盘开采时，工作面一旦遇到地质变化或发生火灾等事故，生产 将全面停产。而分区式开采，由于各采区均有独立的生产、通风系统， 易于转移工作面或采区，也不影响其它采区的布置或生产。 乡镇煤矿一般井型小，走向长度较短，服务年限不长，有条件时，应 优先考虑采用片盘式开采。
采用立井多水平分区式开拓时，第一水平（阶段）采完前，要做好第 二水平立井延深和一切开拓、采准工程。水平运输大巷只担负一个水平 的运输任务，见下图。
立井多水平开拓
2、斜井开拓
斜井开拓具有投资省，施工速度快，见效快，当斜井布置在煤层中时， 还可探明煤层赋存情况。与立井开拓相比，斜井具有掘进施工简单、速 度快、投资少、建井期短，同时地面建筑、井筒装备及井底车场等均简 单。一般适用于煤层埋藏浅，表土层厚度较小，水文地质条件较为简单 的中、小型矿井。斜井开拓常用的布置方法有片盘斜井和斜井分区式开 拓两种。
3、要保证基本的安全生产条件 要充分考虑矿井的瓦斯、通风、水文地质等因素对井型的 影响。如高瓦斯矿井，所需风量大，通风能力以及瓦斯防治 措施可能成为影响井型的因素。又如，有些矿井涌水量很大， 为了减少矿井的排水费用，往往采取加大开采强度，缩 短矿井服务年限的措施。 4、对于有扩大井型潜力的生产矿井，可以进行某些生产 环节（如提升、运输、回采工艺）的改造。在确定矿井生产 能力时，也应该考虑实行改造后的增产因素。
矿井服务年限
井型（万 吨/年） 服务年限不少 于（年） 备 注
1
3～ 6 6 9 15 21 30
5
10 12、12 15、15 20、18 25、20 30、25
《乡镇煤矿设计若干暂行规定》
《乡镇煤矿设计若干暂行规定》 《地方国营煤矿设计若干规定》 同上 同上 同上 同上
注：表中服务年限的两组数据依次为非缺地区和缺煤地区。
主平硐1通过石门3掘进煤大巷5，从煤大巷5做Ⅰ采区的一对上山，即 轨道上山（或溜煤上山）6和人行回风上山7，人行上山与回风煤巷8和 石门4、回风平硐贯通。Ⅰ采区沿阶段斜长有划分了三个小区段，每个 小区段再布置回采工作面。
（2）垂直走向平硐 垂直（或斜交）于煤层走向的垂直（斜交）平硐开拓方式，就是当平 硐掘至与煤层底板相距20～30m时，平行于煤层走向掘进底板运输大巷， 再做采区轨道上山（或溜煤上山）和人行回风上山，其余与走向平硐开 拓相同，见下图。
3、平硐开拓 平硐开拓与斜井开拓一样，具有投资少，见效快等特点， 而且不用提升、排水，节省了提升、排水设备及运转费用。 平硐开拓方式一般适用于煤层赋存在地形高差较大的山区、 丘陵地区，且主平硐以上的煤层储量能满足（或大致能满足） 井型和水平服务年限的需要。 平硐开拓方式有平行于煤层走向的走向平硐和垂直（或斜 交于）于煤层走向的垂直平硐（斜交平硐）两种。不管采用 哪种平硐开拓，一般均将平硐布置在煤层底板内。布置在煤 层顶板，不仅压煤，而且影响初期采区布置。
确定矿井生产能力需要考虑如下问题： 1、要根据煤层赋存条件、储量分布、技术与设备、采掘关系以及矿 井通风、运输等条件综合考虑，实事求是地拟定生产能力。 2、要保证矿井有足够的可采储量 根据所拟定的井型和井田内的可采储量来计算矿井的服务年限。如服 务年限达不到下表的要求，应重新核对矿井的生产能力。有的井田虽有 足够的可采储量，但由于地质构造复杂，煤层薄且不稳定，万吨掘进率 很高，保产难度大，则应适当降低井型，使矿井有达产可能。 《地方国营煤矿设计若干规定》和《乡镇煤矿设计若干规定》对不同 井型矿井的服务年限做出了明确规定，见下表。
（1）底板走向平硐开拓 它是以一对底板平硐开拓井田，见下图。主平硐位于运输水平，担负 着全矿井（或第一水平）的煤、矸、材料的运输；行人、进风、排水、 敷设管道、电缆、通讯及照明等任务。回风平硐位于矿井回风水平，除 担负着矿井回风外，有时还担负回风水平少量矸石、物料运输以及排水。 底板走向平硐开拓属于井田单翼开采。底板走向平硐开拓方式见下图。
（1）斜井、立井综合开拓 主斜井（敷设胶带输送机）、副立井的开拓方式适合于大型矿井。
（2）前期平硐、后期立井开拓 利用立井的优点，解决通风困难和井田深部辅助提升问题。
（3）平硐、斜井综合开拓
投产。井筒打得太深，则投资大，投产慢；反之，井筒延深频繁，生产
水平接替紧张，技术上不合理，经济效益受影响。 3、生产环节要少、生产系统简单，做到生产和管理集中，降低成本，
提高效益。例如，一次提升和多段提升；工作面集中和工作面分散，两
者效益就不同。
三、矿井开拓方式
矿井开拓方式有立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓四种方式。
缺点：不能多阶段同时生产，回采工作面最多为两个，矿
井生产能力受到限制。另外，延深工作频繁，与生产干扰大。 工作面整体连续推进，对地质条件变化适应性差。
（2）斜井分区式开拓
一般主副斜井由地面沿煤层或煤层底板倾斜（或伪倾斜）方向掘至第
一阶段（水平），然后布置井底车场、运输大巷和回风大巷。进入采区
后，再布置采区巷道进行回采。斜井分区式开拓方式见下图。 沿煤层布置斜井具有施工容易、工期短、投资省、见效快等优点。但
煤田——在地质历史发展的过程中，含碳物质沉积形成的基本连续的 大面积含煤地带称为煤田。
矿区——开发煤田形成的社会行政区域称为矿区。 矿区开发——矿区根据储量、赋存条件、煤炭市场需求量和投资环境 等情况，确定矿区规模、划分井田。规划井田开采方式，规划矿井开采 顺序，确定矿区附属企业 的类别、数目和生产规模，建设过程等，总称 矿区开发。
4、开采顺序、采区及开采水平的接替方案；
5、矿井开拓延深或技术改造方案。
二、确定矿井开拓方式的原则
矿井开拓方式决定着矿井生产系统的总体布局，在确定矿井开拓方式 时，应慎重考虑以下原则：
1、矿井开拓方式应根据煤层赋存条件，地质、地形、水文、表土层
厚度、井型、施工条件等因素，通过综合分析，多方案比较后确定。 2、技术上合理，开拓工程量和基建、技改投资要少。争取快见煤早