中国矿业大学北京采矿学.pptx

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1、第一节 立井开拓第1页/共85页第一节 立井开拓(vertical shaft development)一、立井多水平上山式开拓方式示例:两个阶段;两个开采水平;每阶段布置6个采区；1、开掘顺序原则：尽快沟通风路；采用平行作业。主井、副井、井底车场、主石门、300m大巷、采区下部车场、采区运输和轨道上山风井、总回风巷、采区上部车场、区段回风石门 2、生产系统：运煤系统：通风系统：排水系统；第2页/共85页 3、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。一水平生产，二水平准备延深第3页/共85页二.立井单水平上下山开拓第4页/共85页 二.立

2、井单水平上下山开拓1、示例条件：Fig、152 煤层：厚煤层、12，埋藏深，表土厚。2、立井单水平上山式开拓方式两个阶段，一个开采水平，划分成带区 3、开掘程序原则：尽快沟通风路；采用平行作业。主井、副井、井底车场、主石门、轨道运输大巷、胶带大巷、回风大巷第5页/共85页 4、生产系统：运煤系统：通风系统：箕斗井回风，封闭措施排水系统；动力、压风、水供应 5、开采顺序沿煤层走向：分带前进式，工作面后退式；沿倾斜方向：上下山阶段同采第6页/共85页三 立井开拓分类根据井田斜长或垂高、煤层倾角、可采煤层数目及层间距等条件不同，立井开拓分为单水平开拓和多水平开拓两大类。水平内可以采用采区式、盘区式或

3、带区式准备。立井单水平开拓：第7页/共85页立井多水平开拓方式（a）上山式；（b）上下山式；（c）多水平上下山混合式第8页/共85页近水平煤层群立井多水平分煤组开拓方式第9页/共85页 急（倾）斜煤层立井多水平上山式开拓方式 第10页/共85页 四、立井开拓的井筒配置（表15-1）以立井进行开拓，装备两个井筒，主井一般用箕斗提煤，副井一般用罐笼辅运、行人、进风等。小型立井的主副井可均装备罐笼，或只装备一个井筒。为满足综采支架整架不解体下井的要求，在副井中要装备一个宽罐笼，净宽一般要达到1.5m。主立井为箕斗井并兼作进风井时，井筒中的风速不得大于6m/s，第11页/共85页混合提升井是兼有主副井

4、功能的立井，适用于两种情况：1）生产矿井改护建时，为了同时提高主、辅提升能力，而新开一对立井不具备条件或不经济时，可在原工业场地内新开凿一个立井，装备一对箕斗和一对罐笼，同时担负提煤和辅助提升任务。2)应用于更小规模的小型矿井，可以只装备1个井筒，用罐笼完成提煤和辅助提升的全部任务，但需另开凿一个井筒作为专用风井，在井筒内设置梯子间作为第二个安全出口 第12页/共85页第二节 斜井开拓第13页/共85页第14页/共85页第二节 斜井开拓（inclined shaft development）一、斜井开拓示例 1、条件：两层煤；25；埋藏深、表土层薄、无流砂层。2、开拓方式：两个阶段,两个开采水

5、平，每阶段布置6个采区；3、开掘程序原则：同立井主斜井、副斜井、井底车场、运输大巷风井、-80m辅助车场、阶段回风石门、回风大巷第15页/共85页4、生产系统 运煤系统 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。不得兼作回风井。主斜井用箕斗运煤时，通风要求同立井。5、开采顺序：沿走向 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。沿倾斜 阶段下行式，区段下行式；煤层间 下行式。第16页/共85页 集中斜井单水平上下山式开拓第17页/共85页二、斜井开拓类型、装备和基本特点（一）集中斜井井田沿倾斜划分为阶段，设开采水平，可以单水平、多水平或局部设辅助水

6、平开拓。准备方式可有：采区式、盘区式、带区式。上山式、上下山式。开采水平大巷可以分层布置，集中布置及分组集中布置。以斜井进行开拓，装备两个井筒，主井一般用胶带或箕斗提煤，副井一般用矿车辅运、行人、进风等，风井回风。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，串车提升。双钩或单钩提升。第18页/共85页 1.主斜井 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。2.副斜井 双钩串车提升 大型井单钩串车提升 小型井；无极绳 10；单轨吊、卡轨车、齿轨车第19页/共85页 3.提升设备对井筒角度的要求：提升方式 井筒倾角 串车 25 箕斗 2

7、0 35 胶带机 17 无极绳 10 无轨胶轮 8 第20页/共85页 4.斜井与煤层的相对位置：一般在煤层群底部，沿煤层、沿岩层，穿层。煤层斜井：适用于地质构造简单、薄及中厚煤层，围岩稳定，矿井A小煤层底板岩层斜井：距煤层10 15m：穿底板：适用：煤层倾角较大时穿顶板：适用：煤层倾角小第21页/共85页 顶板穿层斜井第22页/共85页 底板穿层斜井 第23页/共85页反斜井开拓 第24页/共85页（二）片盘斜井开拓第25页/共85页（二）片盘斜井开拓 1、特点：相当于一个下山采区井田划为若干分段（片盘）；每个分段布置一个采面，整分段回采；A小；上下片盘接替频繁；串车提升，车场简单。2、适用

8、：地质构造简单，井田走向较短；有扩大应用的前景。第26页/共85页第三节 平硐开拓方式（Adit development）垂直走向平硐开拓 第27页/共85页第28页/共85页走向平硐开拓 第29页/共85页 阶梯平硐开拓第30页/共85页一、平硐开拓方式类型及装备 1.平硐分类垂直走向平硐：主平硐垂直（或斜交）于煤层走向走向平硐主平硐平行于煤层走向；单翼生产。阶梯平硐主平硐 煤层走向；按不同标高分别开平硐，上平硐的煤经专用下山溜到下水平运出。平硐水平以下煤层：下山开采、暗井（立井、斜井）2、平硐开拓的井硐配置采用平硐开拓时，一般以一条主平硐并配以合适的辅助及通风井硐开拓井田。第31页/共85

9、页 3、平硐装备最简单的开拓方式，技术经济最有利：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；能力大不设井底车场，水自流，无水仓。第32页/共85页二、平硐适用条件 1.山岭、丘陵沟谷地区，煤层埋于山中，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33页/共85页第四节 井筒（硐）形式分析与应用一、立井开拓的特点与应用1 优点：1）立井开拓的适应性强，不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，井筒可采用特殊方法施工。2）在采深相同的条件下，立井井筒短，相应的管缆敷设长度短，提升速度快，提升能力大，对

10、辅助提升特别有利，对于采深大的大型矿井，副井采用立井更具有优越性。3）井筒断面大，能下放外形尺寸较大的材料和设备。4）井筒支护条件好，且易于维护。5）有利于矿井通风。2 缺点：1）井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，成井速度较慢，开凿费用较高，基建投资大。2）立井直接延深比较困难，对生产干扰大。第34页/共85页3 立井开拓应用原则（1）对冲积层厚、水文地质条件复杂的矿井，多水平开采急（倾）斜煤层的矿井，以及煤层赋存深的矿井，一般应采用立井开拓。（2）当井田的地形地质条件不利于采用平硐或斜井开拓时都可以考虑采用立井开拓。（3）对于倾斜长度大的井田，采用立井多水平开

11、拓能较合理地兼顾浅部和深部的开采。第35页/共85页二、斜井开拓的特点与应用1 与立井开拓相比优点：井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度较快，地面工业场地建筑、井筒装备、井底车场及硐室也比较简单；初期投资较少，建井期较短。井筒延深施工较容易，对生产干扰少。胶带输送机斜井可实现井下煤流到地面的连续运输，运输能力大，效率高，煤流运输系统的转折连接灵活，并可接受多点来煤，对生产水平过渡期的提煤有利；当矿井需增产而要求加大提升能力时，更换或改造带式输送机也比较容易。铺设轨道的斜井，无论采用箕斗或串车提升都能适应小型矿井提升的要求；斜井内可设人行道，作为井下人员的安全出口，这对于采深不大的小型矿井是

12、比较方便和经济有利的。第36页/共85页2与立井开拓相比的缺点 1）在相同煤层条件下，斜井井筒长度比立井井筒长，围岩不稳定时，井筒维护费用高；2）采用缠绕式绞车提升时，提升速度慢，提升能力较低，钢丝绳磨损严重、动力消耗多、提升费用高，对辅助提升不利；3）井田斜长大时，采用多段绞车提升的转载环节多，效率低；4）由于斜井的井筒长，相应的通风线路和管缆也较长；对瓦斯涌出量大的大型斜井，为满足通风的要求，有时需增开风井；5）当表土为富含水的冲积层或流沙层时，斜井开掘技术复杂，有时难以通过。第37页/共85页斜井开拓应用的一般原则是：(1)对井田内煤层赋存不深、表土层不厚、无流砂层、水文地质条件简单、开

13、采缓（倾）斜和中斜煤层的矿井。(2)煤田浅部、或井田面积小，储量有限，煤层露头发育良好、可考虑采用片盘斜井。第38页/共85页三、平硐开拓的特点与应用1 平硐开拓的特点1）平硐的施工技术和装备简单、掘进速度快，施工条件较好，可加快矿井建设。2）运输环节少、系统简单、运输设备少、费用低，运输能力大。3）平硐水平以上的矿井涌水可自流排出。4）不用开掘井底车场和硐室，地面不建井架和绞车房，生产系统简单可靠，是最有利的井田开拓方式，。第39页/共85页 2 应用原则：(1)应有合适的煤层赋存和地形条件，最主要的是平硐水平标高以上有足够的储量(上下山开采时包括下山部分的储量)，使平硐水平的开采年限不低于

14、相应井型矿井的水平服务年限的规定。(2)合适的地形条件和平硐长度(平硐口到煤层的距离)是能否使用平硐开拓的重要条件，平硐见煤距离过大，建井工程量过大，不利于平硐的使用。(3)具体条件下是否采用平硐开拓要通过技术经济比较后确定。第40页/共85页开拓方式选择总结（一）平硐开拓与斜井、立井开拓的比较 1.平硐的优点：最简单的开拓方式，技术经济最有利：煤由平硐直接外运，运输环节少，设备少，系统简单，费用低；地面工业广场建筑和设施简单；不需留工广煤柱；井内不设井底车场，水自流，无水仓，排水费用低；施工条件好，掘进速度快。平硐的条件：平硐标高以上有足够储量的山邻地带应优先采用。第41页/共85页（二）斜

15、井与立井比较1.斜井的优点井筒施工工艺、施工设备和工序简单，掘进快，单价低；地面设施和装备简单井底车场设施和装备简单延深方便，相互干扰小；采用胶带机的主斜井能力大，不受长度限制初期投资少第42页/共85页2.斜井的缺点井身长，绞车（串车）提升能力受限制；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；井筒维护工程量大；对地质条件适应性差。第43页/共85页3.斜井的适用条件适应大中小矿井；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；井田斜长：胶带机可长；串车提升不宜超过三段提升。第44页/共85页（三）立井与斜井比较立井的优缺点与斜井相反1.立井的

16、优点同样采深条件下，井身短，通过井筒的各种管线短；提升速度快，机械化程度高，易自动控制；对辅提有利，人员提升快；对深井开采有利；井筒断面大，通风阻力小，提升，排水、动力供应等生产经营费用低；井筒易维护；对各种地质条件适应性强，技术可靠，不受煤层，CH4、水文等限制。第45页/共85页2.立井的缺点：井筒施工复杂：需较高技术、较多设备、速度慢；井筒装备复杂，基建投资大；井筒延深困难。3.立井的适用条件生产能力大；煤层埋藏深、表土厚或水文情况复杂，井筒需特殊施工；开采煤层受倾角、厚度、CH4、水文等条件限制；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，均可采用立井开拓第46页/共85

17、页第五节 综合开拓方式采用立井、斜井、平硐等任何两种或两种以上的开拓方式称为综合开拓方式。一.综合开拓方式类型平硐 立井 斜井平硐 立井 平硐 斜井立井 斜井主斜副立应用多主立副斜应用少第47页/共85页1、主斜井一副立井开拓主斜井一副立井开拓可充分发挥主、辅提升能力大、系统简单、通过风量大、技术经济效果好的优点，是大型、特大型矿井比较合理的开拓方式。第48页/共85页第49页/共85页第50页/共85页第51页/共85页大型矿井主斜井副立井综合开拓 第52页/共85页大型矿井主斜井副立井、副斜井综合开拓 第53页/共85页第54页/共85页主立井副斜井综合开拓第55页/共85页主斜井副平硐开

18、拓第56页/共85页主平硐、主斜井一副平硐、副斜井综合开拓 第57页/共85页平硐一立井综合开拓 第58页/共85页四、综合开拓的应用与选择矿井综合开拓的主要选择原则：(1)结合矿井煤层赋存特征和开采要求，发挥不同井硐形式的优越性，建立简单、有效、安全可靠的开拓系统，以取得良好的技术效果和经济效益。(2)做好不同形式井硐的井上下联系和配合。充分利用特殊的地形和煤层条件，做出特殊条件下的合理安排。(3)主斜井一副立井开拓是大型矿井比较理想的开拓方式，可用于开采赋存不很深、近水平煤层的矿井，或井田斜长大、下部煤层深的矿井。用斜井开拓的矿井，当其转入深部开采时，增打立井是首选的改造方案。(4)主立井

19、一副斜井开拓是简易的经济的开拓方式，只适于井田斜长不大，能以一个水平开采(包括上下山开采)的小型矿井。(5)应用平硐与斜井(立井)的综合开拓，要深入研究煤层赋存特征和地形条件，选择合适的工业场地及井(硐)口位置，处理好矿井前后期的生产建设关系。第59页/共85页第六节 多井筒分区域开拓方式多井筒分区域开拓方式 大型井田划分为若干具有独立通风系统的开采区域，并共用主井的开拓方式。多井筒分区域开拓方式特点将井田划分为若干个分区，每个分区采用采区式，盘区式或带区式准备；每个分区各有井筒，独立担任进、回风及辅提任务；各分区的煤集中于服务全矿的主井集中运出；各分区间有一定开采顺序第60页/共85页多井筒

20、分区域开拓示例第61页/共85页多井筒分区域开拓示例 1、条件走向24km，倾斜16km，面积250 km2煤厚23.5m，倾角35,埋深2501300m 2、开拓5个分区，每个能力200万t/a各分区布置一对立井，为各分区进回风和辅助运输两个集中出煤斜井 3、评价主井集中出煤效率高；解决了大型井辅提及通风困难；生产集中；分区分期建井，建井快。4、适用1）A300万t/a；2）井田走向10km；3）矿井CH4大，通风线路长的矿井；4）采深H600m。第62页/共85页大柳塔矿下煤组多井筒分区域开拓第63页/共85页第七节 井筒（硐）位置一、主、副井井筒（硐）位置1、沿井田走向有利的位置 沿井田

21、走向的有利位置是井筒(硐)布置在井田中央，当井田两翼储量分布不均匀时，宜布置在储量分布的中央，使井田两翼储量分布比较均衡。(1)沿井田走向的运输工作量最小，运输费用最少。(2)配风量比较均衡，通风线路较短，通风阻力较小。(3)两翼产量比较均衡，两翼开采的年限和结束的时间均较接近，有利于水平接替。第64页/共85页井筒走向位置不同大巷运输工作量比较1主副井筒位于井田走向边界位置；2主副井筒位于井田走向中央位置第65页/共85页2 立井井筒沿井田倾向位置 第66页/共85页立井井筒沿井田倾斜方向位置与石门工程量 第67页/共85页立井开拓沿井田倾向有利的位置对于缓（倾）斜煤层单水平开采的矿井，井筒

22、应位于井田中部，使上山部分斜长略大于下山部分斜长。对于缓（倾）斜、中斜煤层多水平开拓的矿井，如煤层的可采总厚度大，可使井筒靠近井田浅部大致在中偏上的适当位置，并应使保护井筒的煤柱不占和少占初期投产采区的储量。对急（倾）斜煤层的矿井，井筒宜靠近井田浅部。开采特厚煤层时，井筒还可设在煤系底板中。开采近水平煤层的矿井，使井筒靠近储量中央是一般原则。第68页/共85页二 有利于井筒和井底车场施工和维护 井筒和井底车场的掘进、维护及使用安全可靠井筒尽量不穿过流砂层、厚冲积层及富含水层；井筒不穿过地质破坏剧烈带及采动区；井底车场应处于较好的围岩之中（无大构造）。第69页/共85页 三.有利于工业广场的合理

23、布置不占或少占农田，避免河流改道，不占重要文物古迹及园林。有足够的场地，合理布置工业广场并留有余地，利于外接“国铁”。有好的工程地质和水文地质条件，避免滑坡、山崩等威胁，利于居民点建设。井口处于当地最高洪水位之上。注意风向：避免长年风向正对井筒进风方向，以防污染。第70页/共85页四、风井布置方式及矿井通风系统（一）、中央并列式通风。布置：进、回风井布置在一个广场内；两井相距30 50m，大型井60 100m。使用：a.罐笼或串车提煤的中小型井 主井进 风，副井回风。b.箕斗或胶带运煤的大中型井 副井进风，主井回风 c.在井田上部边界设安全出口。优点:工业广场集中，管理方便；保护井筒煤柱少。缺

24、点：通风线路长，风阻大，漏风多。适用：井田尺寸、能力不很大、低瓦斯矿井。第71页/共85页中央并列式通风方式 第72页/共85页（二）、中央边界式通风（中央分列式）布置：主、副井位于井田中央，风井设在井田中央上部边界。风井深度小。使用：副井进风，风井回风；优点：风路短，风阻小，井下漏风少；缺点：开采深部时，要维护较长的上山回风巷道；工业广场分散。适用：煤层赋存不太深的缓斜、倾斜煤层矿井；煤层赋存深，瓦斯大的矿井。第73页/共85页中央分列式通风方式 第74页/共85页（三）、对角式通风(两翼对角式)布置：进风井位于井田中央，风井成对角布置在井田两翼上部边界。优点：风路变化小，风压变动小，风机工

25、 作稳定。当一翼发生灾变时，另一翼可以正常工作。缺点：风机和通风设备多，工业广场分散，建井时间长。主副井与风井贯通距离长。适用：对通风要求很严格的矿井，高瓦斯矿井，煤易自燃的矿井，煤和瓦斯突出矿井，井田一翼长达6-8km，后期风路长。第75页/共85页对角式通风方式 第76页/共85页（四）分区式通风布置：风井设在各采区使用：中央井筒进风，各采区小回风井回风。优点：通风线路短；各采区通风方便、灵活；风阻小。建井可平行施工，建井期短。缺点：风井及设备多，管理分散。适用：井田上部距地表浅（50 100m），采区尺寸大的采区。第77页/共85页采区式通风方式 第78页/共85页 （五）分区域通风多井

26、筒开拓的特大型井布置：每个分区域设一对进、回风井，独立进回风。适用：各区域开采范围及生产能力很大时用。优点：通风线路短；各分区通风方便、灵活；风阻小。缺点：风井及设备多，管理分散。第79页/共85页第八节 井筒和工业场地保护煤柱留设地表下沉盆地与岩层移动角1地表开采影响边界；2地表临界变形边界第80页/共85页垂直剖面法确定井筒和工业场地保护面积1用矩形框住的受护工业场地边界线；2围护带第81页/共85页三、垂直剖面法留设井筒和工业场地保护煤柱第82页/共85页倾向剖面上保护煤柱尺寸计算 第83页/共85页为了提高精度，在沿煤层倾向的剖面上，垂直剖面法所留的保护煤柱尺寸还可以由计算方法，第84页/共85页感谢您的观看！第85页/共85页