煤礦井田開拓方式

1、第四節(jié)井田開拓方式一、井田開拓基本知識(一礦井儲量、生產(chǎn)能力和服務(wù)年限一個煤田的范圍很大,面積由數(shù)十至數(shù)千平方公里,甚至上萬平方公里,煤的蘊藏量由幾億到幾百億噸。通常由幾個或幾十個礦開采。劃給一個礦井來開采的那部分煤田,叫做井田(或礦田。井田的邊界多是以自然條件(大斷層等來劃分。井田范圍的大小,決定了礦井的儲量和開采條件,是建設(shè)礦井的基本根據(jù)。礦井儲量可分為遠景儲量和工業(yè)儲量兩類,是確定礦井生產(chǎn)能力的重要因素。礦井的工業(yè)儲量減去設(shè)計和開采損失,就是礦井的可采儲量?？刹蓛α空脊I(yè)儲量的百分比叫做采出率(也稱“回采率”,礦井采出率應(yīng)大于75%以上。采出率太低,不但浪費了資源,而且減少礦井的服務(wù)年限

2、。礦井可采儲量與工業(yè)儲量、生產(chǎn)能力和服務(wù)年限的關(guān)系,可用下式表示:Zk=(Zc-PCZk=ATK式中 Zk可采儲量,萬t;Zc工業(yè)儲量,萬t;C 采區(qū)設(shè)計回采率,薄煤層(煤厚1.3m為A 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力,萬t/a;T 礦井設(shè)計服務(wù)年限,a;K 儲量備用系數(shù),一般取1.21.4。礦井生產(chǎn)能力,一般指礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力。按設(shè)計的生產(chǎn)能力大小礦井分為大、中、小三種井型:大型:1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0、5.0、6.0Mt/a 及以上;中型:0.45、0.6、0.9Mt/a;小型:0.3 Mt/a及以下。礦井服務(wù)年限應(yīng)與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng),使它們之間保持一個技術(shù)、經(jīng)濟上都比較合理

3、的關(guān)系。煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范(2005年版,對45萬t/a及以上礦井,按不同井型,對礦井的設(shè)計服務(wù)年限作了相應(yīng)的規(guī)定,中型礦井設(shè)計服務(wù)年限不小于40年,1.22.4 Mt/a礦井設(shè)計服務(wù)年限不小于50年,3.05.0 Mt/a礦井設(shè)計服務(wù)年限不小于60年,6.0 Mt/a及以上礦井設(shè)計服務(wù)年限不小于70年。(二井田內(nèi)的再劃分煤田劃分為井田后,每一個井田的面積仍然比較大,再這樣大范圍內(nèi)進行采煤,還必須將井田再劃分為若干較小的區(qū)、段,以便有計劃的按一定順序進行開采。井田劃分為階段。開采緩斜(傾角250、傾斜(傾角250450和急斜(傾角450900煤層時,通常沿煤層傾斜方向,按一定標(biāo)高,將井田劃分

4、為若干個平行走向方向的長條形部分,每一個長條部分稱為階段,階段的大小一般用階段斜長或階段垂高來表示。它的走向長度等于井田走向長度。階段與階段之間以水平分界。水平是自井筒再一定標(biāo)高開掘的水平巷道及其相近標(biāo)高的開采巷道的總稱。布臵有主要運輸大巷和井底車場,并擔(dān)負(fù)該水平開采范圍內(nèi)的主要運輸和提升任務(wù)的水平稱為開采水平,水平常用該處標(biāo)高、開采順序和用途來表示。階段內(nèi)的布臵又分連續(xù)式、分區(qū)式和分帶式三種。近水平煤層井田劃分為盤區(qū)或分帶。在開采煤層傾角很小的近水平煤層時,井田煤層走向不明顯或變化不大,很難劃分階段。這是,一般沿煤層主要延伸方向布臵23條水平大巷,作主要運輸和進回風(fēng)用。在大巷兩側(cè)或劃分若干采

5、掘區(qū)或直接布臵條帶,前者即是盤區(qū)(類似于采區(qū),后者就是條帶。(三巷道的分類井筒到達預(yù)定地點后,就可以在井下開鑿為生產(chǎn)服務(wù)的各種巷道。礦井巷道按照它的作用和服務(wù)范圍,可以分為開拓巷道、準(zhǔn)備巷道和回采巷道三類。開拓巷道為全礦井或一個水平服務(wù)的巷道,如井筒、井底車場、石門、主要運輸大巷、回風(fēng)大巷、風(fēng)井等;準(zhǔn)備巷道為一個開采區(qū)域服務(wù)的巷道,如采區(qū)上山、下山、盤區(qū)集中巷等;回采巷道直接為采煤工作面服務(wù)的巷道,如回采工作面進風(fēng)順槽、回風(fēng)順槽、開切眼。二、礦井開拓方式的選擇由于井田內(nèi)煤層賦存狀態(tài)以及地質(zhì)、地形等條件的不同,所以在開發(fā)礦體時,所采用的進入礦體的方式也就不同。根據(jù)進入礦體井峒形式,井田開拓方式可

6、分為平峒開拓、斜井開拓、立井開拓和綜合開拓等四種開拓方式。在確定井田開拓方式時,應(yīng)考慮下列原則:1.本著布局合理、生產(chǎn)集中、系統(tǒng)簡單、環(huán)節(jié)暢通的原則,為采用新技術(shù)、新裝備,提高機械化程度創(chuàng)造有利條件。2.充分利用國家資源,減少煤炭損失。3.盡量減少工程量和投資,使建井期短,出煤快,以降低成本。一平硐開拓(一什么是平峒開拓在山區(qū)和丘陵地帶,利用水平巷道(即平峒由地面進入煤層進行開拓和采煤的開拓方式,即主、副均為平峒的開拓方式稱為平峒開拓。根據(jù)地形條件與煤層賦存狀態(tài),平峒的方向可以和煤層走向方向一致,稱走向平峒;也可以和煤層走向方向垂直或斜交,稱垂直走向平峒。另外,按同一井田內(nèi)平峒在不同標(biāo)高的數(shù)目

7、,可分為單平峒(單水平平峒和階梯平峒(多水平平峒兩種。(二平峒開拓的優(yōu)點當(dāng)煤層賦存具有平硐開拓條件時,應(yīng)首先考慮采用平硐開拓。當(dāng)平硐以上煤層垂高或斜長過大時,可采用階梯平硐開拓。當(dāng)受地形限制,必須沿走向開拓平硐時,可采用走向平硐開拓,但應(yīng)注意單翼生產(chǎn)的特點,恰當(dāng)?shù)卮_定井型。平硐開拓有很多突出優(yōu)點:1.沒有井筒和井底車場,平硐本身相當(dāng)于運輸大巷,煤炭直接運出地面,環(huán)節(jié)少,能力大,投資省,出煤快。2.依靠平硐的自然坡度排水,直接流出硐口,排水能力大,安全可靠:不用排水設(shè)備,不開鑿硐室、水倉、更無需長期維護清掃。3.平硐施工設(shè)備和施工技術(shù)簡單,進度快,成本低。4.硐口無井架、絞車房、通風(fēng)機房等建筑,

8、生產(chǎn)系統(tǒng)簡單,占地少,便于管理。5.平硐進入煤層后,可按需要變更方位,靈活性大。6.可采用小風(fēng)井或小平硐回風(fēng),通風(fēng)工程量小,且安全條件好。(三平峒開拓的適用條件平峒開拓的選擇受地形條件的限制,只適于山嶺起伏的地區(qū),因為只有這樣的地區(qū)才由可能使煤層埋藏高于平峒水平。因此,平峒開拓的適用條件:1.山區(qū),在平峒標(biāo)高以上有足夠的煤炭儲量;2.有布臵平峒口工業(yè)場地的位臵;3.能修筑公路或鐵路和外界聯(lián)系方便。二斜井開拓(一什么是斜井開拓斜井開拓是用傾斜巷道由地面進入煤層的一種開拓方式,也就是主、副井皆為斜井的開拓方式。斜井開拓分為片盤斜井和分區(qū)式斜井開拓兩大類。(二斜井開拓的適用條件凡是煤層賦存較淺,垂深

9、在200m以內(nèi),最大不超過500m,都要首先考慮斜井開拓的可能性與合理性。對于表土層不厚,水文地質(zhì)簡單,井筒不需要特殊方法施工的緩傾斜及傾斜煤層,不論井型大小,均可采用斜井開拓。1.片盤斜井開拓小型礦井,條件適宜時,可以采用片盤斜井開拓。通常一個片盤生產(chǎn),一個片盤準(zhǔn)備,提升方式宜采用單鉤串車一段提升。片盤斜井開拓的適用條件:(1井田范圍較小,煤層埋藏較淺;(2表土層厚度不大,且不含水和無流沙層;(3地質(zhì)構(gòu)造簡單,無大的斷層和褶曲;(4以開采緩傾斜的薄及中厚煤層為主。2.斜井單、多水平開拓當(dāng)井田范圍較大和礦井生產(chǎn)能力很大時,就不能用片盤斜井開拓,而要將井田劃分為單水平或多水平開拓,在階段內(nèi)分區(qū)式

10、或分帶式準(zhǔn)備。(三斜井開拓的優(yōu)點斜井與立井相比有以下優(yōu)點:1.井筒施工簡單、速度快、投資少。2.地面建筑物和井筒裝備少,不用大型提升設(shè)備,鋼材消耗量小,如用膠帶輸送機提升,提升能力大,增產(chǎn)能力也大。3.改、擴建比較方便,容易實現(xiàn)多水平生產(chǎn),并能較少井下主石門的長度。(四斜井井筒位臵用斜井開拓時,斜井井筒可以沿煤層開掘,但在使用期間要經(jīng)常維護,而且煤層傾角有變化時,井筒的坡度也要隨著變化,對提升工作不利。所以,斜井井筒多沿巖層開掘,稱為巖石斜井。沿巖層開掘的巖石斜井掘鑿費用較高,但容易維護,井筒的坡度不受煤層傾角變化的影響,可以根據(jù)提升設(shè)備的技術(shù)要求來開掘。巖石斜井開掘在煤層下面,叫做底板斜井;

11、開拓在煤層上面,叫做頂板斜井。在一般情況下,井筒坡度最好與煤層的傾角相同。斜井選用的提升設(shè)備與井筒的傾角有關(guān)。用帶式輸送機提升時,斜井井筒的角度一般不得大于170,但隨著大傾角帶式輸送機的成功開發(fā)和應(yīng)用,在傾角不大于250的斜井井筒中,也可以裝備帶式輸送機;用箕斗提升時,不大于350;小型斜井用串車提升時,斜井傾角不大于250;用無極繩提升時,斜井坡度不大于100,但此種提升方式已明令淘汰。三立井開拓(一立井開拓的定義立井開拓是用垂直井筒由地面進入煤層的一種開拓方式,即:主、副均為立井。根據(jù)井田內(nèi)水平的設(shè)臵,可分為立井單水平開拓和立井多水平開拓兩種。(二立井開拓的優(yōu)點立井開拓的適應(yīng)性很強,一般

12、不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件限制。技術(shù)上也比較可靠。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不利于平硐開拓或斜井開拓時,均可采用立井開拓方式。其優(yōu)點如下:1.能夠通過各種復(fù)雜的地質(zhì)條件,井筒為圓形斷面,結(jié)構(gòu)合理,維護費用低。2.提升能力大,機械化程度高,易于搞自動化。3.有效斷面積大,通風(fēng)條件好:管線短,人員升降速度快。(三立井開拓的適用條件采用立井開拓的條件一般為:1.煤層埋藏較深或沖擊層較厚。2.水文地質(zhì)條件復(fù)雜,井筒需要用特殊方法施工。3.多水平開采的急傾斜煤層。四綜合開拓(一綜合開拓的形式井田地面、井下條件復(fù)雜,若采用單一的開拓方式,會在技術(shù)上產(chǎn)生困難、經(jīng)濟上也不合理,因而,實際生產(chǎn)中往往出現(xiàn)主、副井采

13、用不同井筒形式的開拓方式,稱為綜合開拓。綜合開拓一般有:平峒立井開拓、平峒斜井開拓、斜井立井開拓和平峒斜井立井開拓等四種形式。(二綜合開拓方式的適用條件按井田特點,結(jié)合地面布臵,采用單一開拓方式不能滿足通風(fēng)、安全、提升等不同需要或技術(shù)經(jīng)濟不合理時,可以采用綜合開拓方式。對各種井硐形式的分析表明:在地面水平以上煤炭儲量較多的山嶺地區(qū),應(yīng)該首先考慮平硐開拓。賦存較淺的緩傾斜煤層,一般可以開掘沿煤層斜井或穿巖斜井。沒有平硐或斜井開拓條件的,才采用立井開拓。(三綜合開拓方式的特點以主斜井副立井綜合開拓方式為例介紹綜合開拓方式的特點。1.主斜井副立井綜合開拓方式的優(yōu)越性:(1主斜井井筒掘進技術(shù)和施工設(shè)備簡單,掘進速度快;(2副立井?dāng)嗝娲?通風(fēng)阻力小,通風(fēng)能力強,輔助提升能力強,管線用量少;(3主斜井延伸方式簡單、方便,對生產(chǎn)干擾少;(4主斜井強力膠帶輸送機生產(chǎn)能力大,其