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浅谈如何抓好煤矿井下开拓和巷道布置管理作者：马跃龙来源：《市场周刊·市场版》2017年第20期摘要：随着国民经济飞速发展，煤炭产量不断提高，结合煤炭生产特点，迫切要求我们不断改进优化矿井开拓和巷道布置管理，以适应现代煤矿生产发展需要，也对煤炭工业长远发展具有重要战略意义。
关键词：矿井开拓；巷道布置；原则；意义；途径随着煤炭开采难度的不断加大，改进优化矿井开拓和巷道布置，实现煤炭合理集中生产是当前煤矿生产技术发展的方向，是煤炭工业技术政策的重要组成部分，也是不断提高煤矿生产管理水平的重要途径。
一、改进优化矿井开拓和巷道布置遵循的原则（一）应本着实践第一的宗旨和安全生产为第一要务矿井开拓与巷道布置必须符合“煤矿安全生产试行规程”及有关的若干规定，不断地在生产实践中积累总结经验，提高劳动生产率，不断地改进和完善矿井开拓与巷道布置。
（二）矿井开拓与巷道布置应合理集中，克服分散现象对于一般的大中型矿井，应尽量以一个水平和较少的采取来负担矿井的生产任务；对于多水平生产的大型矿井，应在充分发挥各水平和各采区生产潜力的同时，尽量减少生产水平个数，逐步实现合理集中生产。
（三）应遵循有关的技术政策，力求在经济和技术上合理以达到降低掘进率、提高每米开拓巷道的获得煤量、较少巷道维修工作量、节约支护材料与开拓费用、降低吨煤成本的目的，为提高煤质创造利好条件。
同时也要考虑到进一步挖掘矿井潜力，为提高煤炭产量留有一定的余地。
（四）凿岩爆破方面在中小型矿山进一步推广半液压凿岩台车，在先进的大型矿山，特别是新建矿山引进推广先进的全液压凿岩设备，在长巷道独头掘进中，研制和推广凿岩装载联合设备，同时，进行小直径全断面掘进机的引进和应用。
要加强平巷施工组织和管理工作。
平巷施工要达到快速、优质、低耗和安全的要求，除合理地选择先进技术和设备配套外，还要正确选择作业方式，采用行之有效的施工组织与科学的管理方法。
二、改进优化矿井开拓和巷道布置的重要意义改进矿井开拓与巷道布置，是煤炭工业技术政策的重要组成部分，是不断提高管理水平的重要途径，也是执行安全生产的切实保证，有利于取得较好的技术经济效果。
采掘工程设计图是根据建设项目的要求、以地质报告和经批准的上阶段设计为依据所绘制的图件。
在矿井建设项目可行性研究、矿井初步设计和矿井施工图设计阶段，矿井建设阶段，矿井生产以及延伸阶段，都离不开采掘工程设计图。
采掘工程设计图是矿井投资、建设和生产的重要依据。
任务一井田开拓方式图
一、井田开拓方式的概念
井田开拓方式图是将井田内的地质情况、设计的开拓巷道布置系统，采用正投影原理，按一定比例绘制出的图件。
井田的开拓巷道包括：井筒、井底车场、主要运输石门、运输大巷、回风大巷、回风石门、回风井等。
在井田开拓方式图上，可以了解井田内煤层产状和主要地质情况，还可以了解矿井开拓的总体部署和生产系统。
在一定程度上反映了矿井生产条件和技术面貌，是矿井建设生产、矿井延伸、改造、采区设计的依据，是矿井设计、建设、生产中的基础图件。
常用比例尺为1：2000或1：5000。
二、井田开拓方式图的种类
井田开拓方式图种类较多，按下列方法划分：
1.按井田开拓方式分类
（1）按井筒形式可分为立井开拓、平硐开拓、斜井开拓和综合开拓。
（2）按水平的数目可分为单水平开拓和多水平开拓。
图5-1 矿井开拓方式分类
（3）按开采水平大巷布置方式可分为分层煤大巷、集中大巷和分组集中大巷。
（4）按开采准备方式可分为上山式、上下山式、上山及上下山混合式。
井田开拓巷道布置第一节开采水平的划分及上下山开采1阶段：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。
2开采水平：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。
3开采水平垂高H：开采水平上、下边界之间的垂直距离。
4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的采区，煤从下向上运输。
5、下山开采的应用条件:（1）煤层＜16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。
6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，上一开采水平下山采区辅运、通风、排水困难，下一开采水平需要解决回风问题。
（3）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。
第二节开采水平大巷的布置1大巷:为整个开采水平或阶段服务的水平巷道2运输大巷:为整个开采水平或阶段运输服务的水平巷道3煤层大巷位置:分煤层大巷—沿煤层布置；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45风井布置:（1）中央并列式通风（2）中央边界式通风（中央分列式）（3）对角式通风（4）采区风井通风（5）混合式通风。
浅析煤矿矿井开拓及巷道布置改进矿井开拓和巷道布置是煤矿生产中的一项具有战略意义的重大技术措施, 它不仅关系到当前的生产条件,同时也影响着今后的技术发展方向。
既具有现实的经济意义,又具有一定的政治意义。
改进矿井开拓和巷道布置,实现合理集中生产是当前煤矿生产的技术发展方向,是多快好省地发展煤炭生产中具有战略意义的重大技术措施,是煤炭工业技术政策的重要组成部分,也是不断提高生产管理水平的重要途径,同时更有利于改善劳动条件和作业环境,以获得较好的技术经济效果。
1 矿井开拓与巷道布置改进应遵循的原则(1)应本着实践第一的宗旨和安全生产为第一要务。
矿井开拓与巷道布置必须符合”煤矿安全生产试行规程”及有关的若干规定,不断地在生产实践中积累总结经验,提高劳动生产率,不断地改进和完善矿井开拓与巷道布置。
(2)矿井开拓与巷道布置应合理集中,克服分散现象。
对于一般的大中型矿井,应尽量以一个水平和较少的采取来负担矿井的生产任务;对于多水平生产的大型矿井,应在充分发挥各水平和各采区生产潜力的同时,尽量减少生产水平个数,逐步实现合理集中生产。
(3)应遵循有关的技术政策,力求在经济和技术上合理,以达到降低掘进率,提高每米开拓巷道的获得煤量,较少巷道维修工作量,节约支护材料与开拓费用,降低吨煤成本的目的,为提高煤质创造利好条件。
同时也要考虑到进一步挖掘矿井潜力,为提高煤炭产量留有一定的余地。
2 矿井开拓及巷道布置改进的主要途径改进矿井开拓与巷道布置的目的在于实现矿井的合理集中生产,以较少的开拓和准备巷道的掘进及维修工程量,获得更多的采煤量,改善矿井技术经济指标,实现煤炭生产的较好发展。
改进矿井开拓与巷道布置的主要途径可归结为以下几条。
(1)合理选择工作面长度,为提高回采工作面单产创造条件。
提高回采工作面单产是生产矿井挖潜增产的主攻方向。
在矿井开拓与巷道布置方面,主要应合理选择工作面长度,减少巷道工程量,为提高回采工作面单产及采区集中生产创造条件。
第二章 井田开拓方式2.1 井田开拓概念2.1.1 井田开拓方式的概念井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。
矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。
2.1.2 井田开拓方式的分类（1）按井筒（井筒 ：由地面通达矿体的巷道）形式分：立、斜、平、综、分区域；（2）按水平数的多少分：单水平、多水平；（3）按开采准备方式分：上山式、下山式、上下山式、混合式；（4）按开采水平大巷的布置方式分：分煤层大巷、集中大巷、分组集中。
如立井单水平上下山（采区）式、立井多水平上下山（采区）式、立井多水平上山（采区）式、立井多水平上山及上下山混合（采区）式，绘出关系图形如下图2.1。
图 2.1 开拓方式分类关系图2.1.3 确定井田开拓方式的原则合理确定矿井生产能力，井田范围，进行井田内的划分，确定井田开拓方式，井筒数目及位置；选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式； 确定井筒延伸方式及井田开采顺序。
其确定开拓方式的基本原则为：（1）多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井，集中，简单；（2）按《规程》完善通风条件，良好生产条件；开拓方立 井 斜 井平 硐 综 合单水多水平上下山 上 山 上下山混 合 分层大集中大分组集中大（3）减少煤柱损失，减少巷道维护量，提高矿井采出率；（4）减少工程量，降低投资，减少建工工期‘新技术机械化。
2.2 斜井开拓斜井开拓时，根据井田再划分方式和阶段内布置形式可组合成多种开拓方式。
如：“斜井单水平分区式”、“斜井单水平分带式”、“斜井多水平分区式”、“斜井多水平分段式”等。
本节仅举例介绍我国目前常用的几种斜井开拓方式。
2.2.1 片盘斜井开拓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，每个阶段倾斜宽度可以布置一个采煤工作面。
在井田沿走向中央由地面向下开凿斜井井筒，并以井筒为中心由上而下逐阶段开采。
方式•井田开拓基本概念与分类•单一开拓方式分析•联合开拓方式分析•井田开拓方式选择原则及影响因素•典型案例分析与实践应用探讨•现代采煤技术发展趋势及其对井田开拓方式影响目录01井田开拓基本概念与分类井田开拓定义及作用井田开拓定义在煤田范围内，为采煤而开掘的一系列巷道及其相互连接构成的通道系统，称为矿井开拓系统。
井田开拓作用合理确定井筒位置、水平数目和阶段高度，正确选择开拓巷道布置方式，是矿井开拓设计的主要内容。
以垂直巷道作为主井和副井的开拓方式。
适用于表土较厚、倾角较大的矿层。
立井开拓以倾斜巷道作为主井和副井的开拓方式。
适用于表土不厚、倾角较小的矿层。
斜井开拓利用水平巷道进入矿体的开拓方式。
适用于山岭和丘陵地区，埋藏不深且倾角不大的矿层。
平硐开拓采用立井、斜井、平硐等两种或两种以上井硐形式开拓的方式。
适用于地形复杂、矿层埋藏条件多样的矿区。
综合开拓井田开拓方式分类联络巷连接相邻采区或同一采区内不同分层的巷道，用于通风、行人、运料等。
在采区内沿倾斜方向开掘的巷道，用于连接相邻阶段或不同水平。
石门与煤层走向垂直或斜交的岩石巷道，用于连接相邻采区或不同水平。
井筒是连接地面与井下各开采水平的通道，通常设有主井和副井两种。
水平大巷沿煤层走向开掘的水平巷道，用于运输、通风和行人等。
井田开拓系统组成要素02单一开拓方式分析井筒短，提升快，通风好，管线短，地面设施较简单；优点缺点适用条件井筒施工复杂，需用设备多，投资大，提升费用高；当井田的地形、地质条件不利于采用平硐或斜井开拓时，可考虑采用立井开拓。
030201井筒施工简单，初期投资少，提升费用低，井筒易于延伸；优点井筒长，通风路线长，管线长，地面设施较复杂；缺点当井田的地形、地质条件较简单，煤层埋藏不深，倾角不大时，可考虑采用斜井开拓。
适用条件优点巷道施工简单，建井快，不需大型提升设备，运输费用低；缺点受地形条件限制大，难以实现多井口开拓；适用条件当井田位于山岭、丘陵地区，地形高差大，煤层埋藏不深且倾角不大时，可考虑采用平硐开拓。
第十八章井田开拓巷道布置一、学习目的与要求通过本章的学习，要求学生掌握开采水平的划分，上下山开采、辅助水平的应用，开采水平大巷的布置，井筒位置的确定，矿井通风方式的确定，能够根据具体条件选择确定合理的矿井开采水平、辅助水平、开采水平大巷、井筒位置与矿井通风方式。
二、教学主要内容1) 开采水平的划分及上下山开采特点2）开采水平大巷的要求及布置方式3）井筒的位置三、教学重点、难点（一）重点风井布置及确定开采水平的布置，井筒位置的确定，矿井通风方式的确定。
（二）难点上下山基本特点、大巷运输方式、矿井通风系统，风井布置方式。
四、教学方法（1）教学方法：板书，最好有多媒体教学相结合。
（2）辅助教具：采矿模型实验室模型。
（3）重点和难点分析方法：采用理论分析与辅助教具相结合，以利于学生直观掌握。
五、课程详细内容与知识点第一节开采水平的划分及上下山开采根据矿井井田斜长(垂高)的大小、开采煤层的多少和煤层倾角的陡缓,井田内可设一个或几个开采水平。
开采水平的划分与井田内阶段的划分密切相联系,而井田内划分阶段多少主要取决于井田斜长和阶段尺寸大小。
阶段倾斜方向尺寸大小以阶段垂高或斜长表示。
开采水平的尺寸以水平垂高(或称水平高度)表示。
水平垂高: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,通常所说的水平高度,如不附加说明,即指阶段高度。
若一个水平开采上山各一个阶段,水平垂高就应是这两个阶段的总垂高。
对开采近水平煤层的矿井,井田内各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。
如开采煤层不多、上下可采煤层的间距不大,可以采用单水平开拓。
如开采煤层数目较多,上下可采煤层的间距较大,就要划分煤组,各煤组分别设置开采水平,实行多水平开拓。
合理的开采水平垂高应以合理的阶段垂高(斜长)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。
合理的水平垂高应注意满足以下要求。
一、合理的水平垂高阶段划分为采区是普遍应用的一种准备方式。
由于阶段内沿倾斜可布置几个区段,因此必须考虑以下因素对阶段斜长的影响。
(1)煤的运输对缓斜和倾斜煤层,上山用输送机或溜槽运煤时,上山斜长(即阶段斜长)一般不因运煤而受限制。
对急倾斜煤层,过高的溜煤眼在掘进和维护上都比较困难,并且大高度溜煤眼容易冲毁支护,造成堵眼事故,还会使煤破碎,故溜煤眼的高度一般不宜超过70-100m。
对于某些中小型矿井,采区上山用矿车运煤,只设一段绞车提升(两段就不合理了),上山斜长受绞车能力限制,应根据所要求的采区生产能力及采用的绞车型号验算所能达到的最大长度,验算时每班净提升时间按6h计,运输不均衡系数取1.5,除运煤工作量外,还应考虑矸石和物料的运量。
(一)具有合理的阶段斜长（2)辅助提升采区一般均采用一段单钩串车提升,滚筒直径太大时,在井下运输、安装都不方便,故绞车滚筒直径一般不大于 1.6米。
上山斜长受绞车滚筒容绳量限制,一般不超过600m。
一些矿区及机厂制造了直径1．6m的加宽滚筒或直径2.Om滚筒,则斜长可达900多米。
采区内一般不采用两段提升。
(3)行人条件阶段斜长过大时行人不便,要考虑机械升降人员,并为此增加辅助提升工作量。
因此,应综合考虑上述因素的限制,规定合理阶段斜长的范围。
所谓合理的区段数:是指能保证采区正常生产和接替的区段数。
由于是在保证工作日长度合理的前提下划分区段,所以区段数目从另一个侧面反映了对阶段斜长的要求。
为合理集中生产,减少矿井内同时生产的采区个数,采区的生产能力一般较大,普采采区内同采的工作面数目一般达2--3个。
特别当厚煤层采用分层分采、沿空掘巷时,要保证采区内工作面的正常接替,区段数目多一些是比较有利的。
但是,区段增多将导致阶段斜长大,又会遇到前述上山提升运输方面的困难,根据这一对矛盾因素的相互制约和影响,应有一个个比较合理的区段数,在我国目前的技术条件下,缓斜煤层可取3-5,倾斜和急斜不少于2-3个。
(二)具有合理的区段数目为保证矿井均衡生产,一个采区开始减产,另一个新采区即应投入生产,为此,必须提前准备好一个新采区。
所以,一个采区的服务年限应大于一个采区的开拓准备时间。
由此看来,阶段斜长大,采区储量多,采区服务年限长,对采区的接替当然是有利的。
从开拓准备工程量来看,运输大巷、采区石门、采区硐室等的掘进工程量随着阶段斜长增大,分摊到每一吨煤上的这部分工程量则减少。
换句话说,每掘一米这类巷道(如大巷)所获得的可采煤量就增多。
应该指出,这一类巷道一般为岩石巷道,断面大,要求高,掘进速度较慢,—般不能与其它采区巷道平行施工,往往成为影响采区准备时间的主要因素。
因掘进每米这类巷道获得的煤量较多,对缓和接替紧张大有好处,这也是近年来我国许多矿井采用较大的阶段垂高的主要原因。
(三)要有利手采区的正常接替开拓一个水平要掘进许多巷道,基建投资较大,为了充分发挥这些设施和投资的效理应有合理的水平服务年限。
很明显,井型越大,开采水平的工程量也越大,设施也更复杂,投资也越多,水平服务年限应更长。
从有利于矿井均衡生产和水平接替来看,开拓延深一个新水平一般需要3-5a,从上水平过渡到下水平也需要2—3a以上,故水平接替时间一般需5—8a,为使开采水平的生产少受开拓延深的干扰,也应有合理的最低服务年限。
计算开采水平的设计服务年限Ts时,也应考虑储量备用系数K,可按下式计算T S =Z S /A K或T S =(Z SC -P)/A K（18-1）式中：Z S——水平内的可采储量；Z SC ——水平内的工业储量。
(四)要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量要保证必要的水平可采储量,可以加大井田的走向长度或水平垂高。
对新建矿井,在矿区总体设计时已考虑了这一要求,使矿井有合理的参数。
对生产矿井,由于生产发展水平储量相对不足或者原来定的井田走向长度偏短,都要求增加水平的可采储量。
如能扩大井田走向长度,将是比较有利的,但如两翼受到限制,则只有加大水平垂高。
从技术与经济统一的观点来看,技术上合理的水平垂高,应能获得较好的经济效果,可以通过经济比较的方法,选择有利的水平垂高。
在实际工作中,一般是针对矿井具体条件提出几个方案,进行技术分析和经济比较。
经济比较的项目包括：水平范围内的开拓工程量及掘进费,相应范围的井巷维护费,煤炭沿井筒的提升费、排水费等。
如果采区巷道布置类型和参数不同,还应该比较采区的巷道掘进费、维护费及煤的运输费。
根据比较的结果综合考虑技术、管理、安全等因素,最后确定。
(五)经济上有利的水平垂高综上所述,水平垂高受一系列因素的影响,它也是井下开采技术发展和生产集中程度的综合反映, 50年代矿井生产技术及集中化程度较低,水平垂高一般不超过100m。
随着生产技术的发展,开采强度不断加大,相应地要求加大阶段斜长,所以不少矿井的水平垂高已达150-250m。
根据1994年设计规范规定：缓斜、倾斜煤层阶段垂高为150～250m；急斜为100-150m。
对于开采近水平煤层的矿井,用盘区上(下)山准备时,盘区上山长度一般不宜超过1500m,盘区下山不宜超过000m。
用石门盘区准备时,斜长不受此限。
采用带区式准备(倾斜长壁采煤法)时,采煤工作面推进方向的长度可达到1000m。
不难看出,前表所列数字是一个相当大的范围,在具体条件下选用多大的垂高,还要根据上述因素,井结合是否采用下山开采,是否设置辅助水平等,进行具体的划分。
为扩大开采水平的开采范围,有时除在开采水平以上布置上山采区外,还可在开采水平以下布置下山采区,进行下山开采。
下山开采与上山开采的比较指的是：利用原有开采水平进行下山开采与深部另设开采水平进行上山开采的比较。
二、下山开采的应用上山开采和下山开采在采煤工作面生产方面没有多大的差别,但在采区运输、提升、通风、排水和上山(下山)掘进等方面却有许多不同之处,其比较如图18-1所示。
(一)上下山开采的比较1、上山开采时,煤向下运输,上山的运输能力大,输送机的铺设长度较长,倾角较大时还可用自溜运输,运输费用较低,但从全矿看,它有折返运输。
下山开采时,向上运煤,没有折返运输,总的运输工作量较少。
2、上山开采时,井下涌水可直接流人井底水仓,排水系统简单。
下山开采时,各采区都要解决采区内的排水问题。
如涌水量不大,可在每区段下部设临时排水硐室及小水仓,随采掘工作的向下发展,在相应的区段安装排水设备,将采区涌水排至大巷,这样就要多掘硐室及安装排水设备。
较常用的做法是,将采区下山一次掘至终深,在其下部掘排水硐室、水仓和安装排水设备,这样将增加总的排水工作量和排水费用。
此外,如排水系统发生故障(如水仓淤塞、管路损坏、水泵损坏等),将影响下山采区的生产,而上山开采则没有这个问题。
3、上山开采时,新鲜风流由进风上山进入采区,清洗工作面后的污风经回风上山流入回风道,新风和污风均向上流动,沿倾斜方向的风路较短；而下山开采时,新鲜风流由进风下山进入采区,清洗采煤工作面后的污风经回风下山到回风道,风流在进风下山和回风下山内流动的方向相反,采区范围内沿倾斜方向的风路长,在通风最困难时,约比上山采区长一倍。
且进风下山和回风下山相距一般约20一30m,下山之间有巷道连通,用风门控制风流,两下山之间的风压差较大,漏风较大,通风管理比较复杂,当瓦斯涌出量较大时,通风更困难。
4、下山开采时,掘进的装载、运输、排水等工序比较复杂,因而掘进速度较慢、效率较低、成本较高,尤其当下山坡度大,涌水量大时,下山掘进更为困难。
而上山掘进则方便得多。
主要优点是充分利用原有开采水平的井巷和设施,节省开拓工程量和基建投资,可延长水平服务年限,推迟矿井下一水平延深的期限。
总的看来,上山开采在生产技术上较下山开采优越,但在一定的条什下,配合应用下山开采,在经济上是合理的。
（二）下山开采的应用条件(1)对倾角小于16°的缓斜煤层,瓦斯及水的涌出最不太大,前述下山开采的缺点并不严重,而其节约工程量的优点则较突出。
如井田斜长不大,可采用单水平上、下山开拓；如井田斜长较大,可采用多水平上下山开拓。
(2)当井田深部受自然条件限制；储量不多、深部境界不一、设置开采水平有困难或不经济时,可在最终水平以下设一部分下山采区。
例如井田深部境界以斜交断层划分,将不可避免地要采部分下山煤。
对某些用多水平开采的矿井,最下一阶段如仍采用上山开采,需延延探井筒和开掘井底车场、大巷,并需掘较长的石门,工程量大、投资多、工期长,如煤层倾角不大,就可采用下山开采。
(3)一些多水平开采的矿井,由于开采强度大、井田走向长度短、水平接替紧张、原有生产水平保证不了矿井产量时,可在井田中央部分(靠近井简部分)布置一个或几个下山采区,安排一部分生产任务,同时通过采区下山掘一部分下开采水平的大巷、车场及硐室,以加快下水平的开拓延深。
