第二章井田开拓方式第一节井田开拓概述一、开拓方式概念1、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。
2、开拓方式：开拓巷道的布置方式，即矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。
cm17042．按开采水平的数目（1）单水平开拓（2）多水平开拓3.按开采准备方式（1）上山式：开采水平仅采上山阶段（2）上下山式：开采水平分别开采上山阶段及上山阶段（3）混合式：上山式和上下山式同时使用。
4．按开采水平大巷布置方式（1）分层大巷：每个煤层分别设一条大巷（2）集中大巷：所有煤层共用一条大巷（3）分组集中大巷：分煤组设置大巷图2-1-2 开拓方式分类5．举例：（1）单水平上下山开拓：用在倾角较小（<16°），斜长不大的情况演示：（单水平上下山平面图）（单水平上下山立面图）（2）多水平上山开拓：每个水平服务于上山阶段，α较大，开拓水平多，井巷工程量大，多用于急倾斜煤层；演示：（多水平上山）；（3）多水平上下山开拓：每个水平都服务于上、下山两个阶段，减少工程量，增加下山开采，用于α较小的井田；演示：（多水平上下山）；（4）多水平混合开拓：上部的水平采上山阶段，最下一个水平开采上下山两个阶段。
演示：（多水平混合开拓）三、确定井田开拓方式的原则1、井田开拓解决的问题（1）确定井筒形式、数目及位置，合理选择井筒及工业场地的位置；（2）确定开采水平的数目和位置；（3）布置主要运输大巷布置方式及井底车场形式；（4）确定矿井的开采程序，做好水平接替；（5）确定井筒延伸方式、深部开拓等。
2、基本原则（1）必须贯彻国家有关煤矿安全生产的规定，创造安全、良好的生产条件；（2）合理开发资源，减少资源损失；（3）符合国家产业政策，多出煤、早出煤、出好煤、为建设高产高效、安全生产矿井创造条件；（4）合理集中开拓布署，简化生产系统，避免生产分散；减少工程量，降低投资，减少建工工期；（5）适应当前生产、技术、装备水平，并为新技术机械化、自动化的推广创条件；（6）考虑煤质、煤种及其他有益矿产的综合利用，提高资源的综合利用率。
四、我国煤矿井田开拓的发展方向1、生产集中化：一矿一井（区）一面或二面，系统高度集中，简单可靠。
2、矿井大型化：生产能力加大：1977年，平均53万t/a，1995年：78万t/a；相应的采区尺寸加大水平垂高加大：由50年代的60m加大到现在约200m3、运输连续化：煤炭运输：胶带；辅助运输：卡轨车、齿轨车、单轨吊等。
第二节立井开拓立井开拓——主、副井均为立井的开拓方式。
一、立井多水平上山式开拓煤层：M1、M5，埋藏深，表土厚、缓倾斜煤层。
底板－奥灰岩1、井田内划分：两个阶段：－260m，－400m，两个开采水平: －260m，－400m，每阶段布置4个采区。
2、巷道布置如图2-2-1 所示。
3、井巷掘进顺序（学生分析）。
原则：尽快沟通风路；采用平行作业。
4、生产系统采煤系统——采煤工作面出煤经区段运输平巷、区段石门、区段溜煤眼、采区运输上山、采区煤仓,在运输大巷装车,电机车牵引载煤列车至井底车场卸载后,由主井内安装的箕斗将原煤提至地面。
排矸系统——掘进巷道所出之矸石,则用矿车装运至井底车场,由副井内安装的罐笼提至地面。
运料系统——井下所需之物料、设备,由矿车 (或材料车、平板车)装载,经副井罐笼下放至井底车场,由电机车拉至采区,转运至使用地点。
通风系统——矿井通风采用中央分列式(中央边界式),由副井进入的新鲜风流,经井底车场、主要运输大巷、采区车场、采区上山、区段石门、区段运输平巷,清洗采煤工作面后的污风经区段回风平巷、区段回风石门、采区上山至总回风道,再经回风石门,由边界风井排出地面。
排水系统——井下涌水经大巷水沟流人井底车场水仓,利用水泵房的水泵,经副井井筒的管道排至地面。
5、开采顺序沿煤层走向：采区前进式，区内后退式；沿倾斜方向：阶段下行式；区段下行式；煤层间：下行式。
水平接续：一水平生产减产时，二水平准备延深图2-2-1 立井多水平上山式开拓二、立井单水平上下山开拓（带区式准备）条件：煤层：M1为厚煤层、a< 12°，埋藏深，表土厚。
井田内划分：两个阶段，一个开采水平，阶段内划分成带区。
1、井巷布置及开掘顺序：见图2-2-2。
缺点：是上山阶段的分带回风是下行风，应采取措施，防止瓦斯积聚。
问题*：箕斗井兼作回风井，装卸装置必须密闭，漏风率不能超15%；箕斗提升井兼作井风井，风速不得超过6m/s，且应采取降尘措施（目前国内较少采用）。
适用：煤层倾角小于12°，地质构造简单，煤层埋藏较深的矿井。
三、立井井筒装备1、数目：立井开拓时，一般装备两（三）个井筒（有时设回风井）。
2、断面：井筒断面根据提升容器、井筒装备及通风要求而定。
3、装备：大中型煤矿：主井一般用箕斗提煤，副井一般用罐笼辅运、行人、进风等。
立井装备可参看表2-2-1；小型煤矿：主副井可各装备一对单层单车（1t）罐笼，或仅装备一个井筒（双层单车或单层单车），实行混合提升。
表2-2-1 我国在中型煤矿立井井筒装备单层单车罐笼：多煤体演示第三节斜井开拓主、副井均为斜井的开拓方式，称斜井开拓。
又分为集中斜井开拓、片盘斜井开拓。
一、集中斜井开拓条件：M1、M2；a<25°；埋藏深、表土层薄、无流砂层。
井田内划分：两个阶段：－100m，－280m；两个开采水平: －100m，－280m；每阶段布1.井巷开掘顺序：原则：同立井主斜井、副斜井、井底车场、运输大巷风井、阶段回风石门、回风大巷2.生产系统：采煤系统、运输系统、通风系统。
对通风要求：主斜井用胶带运煤时，可兼作进风井，但V<4m /s。
胶带斜井不得兼作回风井。
主斜井用箕斗运煤时，通风要求同立井。
3、开采顺序阶段间：阶段下行式阶段内：第一水平采区前进式，区内后退；第二水平：采区后退，区内后退。
采区内：区段下行式；煤层间：下行式。
1、特点矿井相当于一个下山采区；井田沿煤层倾向按标高划分为若干个分段；每个分段称一片盘片盘，布置一个采面，整分段回采；矿井生产能力小，上下片盘接替频繁；串车提升，车场简单。
2、井巷掘进顺序自地面向下沿煤层开一对斜井,直至第一片盘下20~30m,在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷,在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷,然后,经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼,即可开始第一片盘的回采3、生产系统：采煤系统、运矸系统、通风系统。
4、优点：系统简单，工程量小，投资少，工期短，斜井可沿煤层掘进施工便利，能够进一步了解煤层赋存情况。
缺点：矿井内不能布置较多的工作面，矿井生产能力小；容易出现掘进与生产相互干扰，对地质变化适应性差。
5、适用范围：适用于煤层埋藏稳定，地质构造简单，井田走向长度和倾斜宽度不大，煤层埋藏不深的小型矿井。
（目前工作面单产能力提高，片盘斜井可建成大型矿井）三、斜井井筒层位选择，井筒装备及坡度（一）斜井井筒层位选择1.沿煤层布置适用于煤层赋存稳定，煤质坚硬及地质构造简单的矿井。
2.沿煤层底板岩层布置斜井布置在煤层底板稳定的岩层中，岩层距煤层距离不小于15~20m。
一般用于开采倾角较大的煤层或煤层群。
3.穿层布置当煤层倾角较大或较小时，斜井可采用穿层布置。
（1）顶板穿层斜井、反斜井倾角小时斜井从顶板穿入煤层的称为顶板穿岩斜井。
当斜井掘进方向与煤层倾向相反时，胶带机（斜井一侧铺轨道－检修）－ A大箕斗－中型；双钩串车提升－中、小型井；单钩串车提升－ A小。
副井：一般用矿车辅运、行人、进风等。
一般装备如下：双钩串车提升－大型井单钩串车提升－小型井；无极绳a< 10°；单轨吊、卡轨车、齿轨车小型斜井的主副斜井可均装备矿车提升设备，或只装备一个斜井，双钩或单钩串车提升。
表2-3-1 各种斜井提升方式的适应条件第四节平硐开拓一、平硐开拓平硐垂直煤层走向相当于主石门。
2、开掘顺序原则：尽快沟通风路，尽量采用平行作业。
3、生产系统：主平硐：运煤、矸、料、进风、排水，铺设管线。
风井：回风（斜井、立井）二、平硐分类平硐开拓可有走向平硐、垂直走向平硐及阶梯平硐等方式。
图2-4-2 走向平硐+ 690特点：可分期建井，分期移交生产，便于通风和运输；但地面生产系统分散、装运系统复杂、占用设备多、不易管理。
三、平硐装备最简单的开拓方式，技术经济最有利：（1）煤由平硐直接外运，多用矿车（底卸式、普通箱式）也用胶带，运输环节少，设备少；能力大（2）不设井底车场，水自流，无水仓。
（3）平硐坡度：3~5‰四、适用条件具备开平硐的标高以上赋存有足够的煤炭资源：（1）山岭、丘陵沟谷地区，煤层赋存山中，在山麓开平硐开拓；（2）有些煤层埋于山岭中，上山部分相当一个阶段的煤量，平硐以下用下山阶段开采。
第五节井筒（硐）形式分析及选择一、平峒开拓方式的优缺点（与斜井、立井开拓比较）及适用条件（一）优点：最简单的开拓方式，在技术上和经济上最有利：（1）煤由平硐直接外运，运输环节少，设备少，系统简单，费用低；（2）地面工业广场建筑和设施简单（无井架、绞车房）；（3）不需留工业广场煤柱；（4）井内不设井底车场及其硐室，水自流，无水仓，排水费用低、安全程度好；（5）施工条件好，掘进速度快。
（二）适用条件：地形条件合适、平硐标高以上有足够储量。
二、斜井开拓的优缺点（与立井比）和适用条件1.斜井的优点1）井筒施工工艺、施工设备和工序简单，掘进快，单价低；2）地面设施和装备简单3）井底车场设施和装备简单4）延深方便，生产和延深相互干扰小；5）采用胶带机的主斜井能力大,不受长度限制6）初期投资少2.斜井的缺点1）井身长，绞车（串车）提升能力受限制；2）通过井筒的各种管线长，通风、动力供应、排水等生产经营费较高；3）井筒维护工程量大；4）对地质条件适应性差。
3.斜井的适用条件煤层埋藏浅；表土层不厚，水文地质条件简单，不需特殊施工法施工的缓斜和倾斜煤层；胶带机可长；串车提升不宜超过三段提升。
三、立井开拓的优缺点(与斜井比)和适用条件立井的优缺点与斜井相反。
（一）立井的优点1、同样采深条件下，井身短，通过井筒的各种管线短；2、提升速度快，机械化程度高，易自动控制；对辅助提升有利，人员提升快；对深井开采有利；3、通风线路短，提升，排水、动力供应等生产经营费用低；4、井筒易维护；5、对各种地质条件适应性强，技术可靠，不受煤层倾角，CH4、水文等限制。
（二）立井的缺点：1、井筒施工复杂：需较高技术、较多设备、速度慢；2、井筒装备复杂，基建投资大；3、井筒延深困难。
（三）立井的适用条件1、煤层埋藏深、表土厚或水文情况复杂，井筒需特殊施工；2、开采煤层受倾角、厚度、CH4、水文等条件限制；3、多水平开采的急斜煤层；凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时，均可采用立井开拓。
