采煤概论讲义

采煤概论讲义内容摘要：

上述问题解决得是否正确，关系到整个矿井生产的长远利益，关系到矿井的基本建设工程量、初期投资和建设速度，从而影响矿井经济效益。 矿井开拓方案一经实施，再发现不合理而改动，那将耽误许多时间，浪费巨大投资。 因此，确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。 在解决开拓问题时，应遵循下列原则。 （ 1）贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤、高产高效创造条件。 在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量 ，节约基建投资，加快矿井建设。 （ 2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。 (3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。 (4）必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。 要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道保持良好状态。 （ 5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。 （ 6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的综合开采。 思 考 题 1．什么叫井田开拓。 2．煤田划分井田时应注意哪些问题。 3．如何合理确定矿井生产能力。 4．井田再划分方式有哪几种。 如何划分。 5．什么叫采区。 采区具有哪些特点。 11 6．什么叫区段运输平巷。 什么叫区段回风平巷。 7．什么叫单水平开拓。 什么叫多水平开拓。 8．巷道如何按空间特征和用途进行分类。 分哪几类。 9．什么是开拓巷道。 什么是准备巷道。 10．在确定矿井生产能力和服务年限时，为什么要考虑储量备用系数。 11．什么叫井田开拓方式。 12．在解决开拓问题时，应遵循什么原则。 第四章 井田开拓 方式 第一节 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。 一、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。 图 4— 1 为一片盘斜井的示例。 井田沿倾斜方向划分为四个阶段。 阶段内按整个阶段布置，即每一阶段斜宽布置一个工作面。 1．矿井开拓程序 在井田沿走向中央，沿煤层倾斜方向向下开掘主斜井 1 和副斜井 2，两井均在煤层之中，且两井中间留30m~40m 煤柱。 为了掘进通风方便和沟通两井筒间的联系，每隔一段距离开掘联络巷 8 将两井筒贯通。 井筒掘到第一阶段下部时，开掘第一阶段下部车场。 从下部车场向井筒两侧开掘第一阶段运输平巷 4 和副巷 5。 为了掘进方便， 5 之间每隔一定距离掘联络巷沟通。 5 之间阶段煤柱根据有关规定留设。 与此同时，在第一阶段上部开甩车场向井筒两侧开掘第一阶段回风巷 6。 在井 田沿走向边界处沿倾斜方向掘开切眼 7 将 6 沟通，并在开切眼内布置采煤工作面开采。 12 图 4— 1 片盘斜井开拓 1— 主井； 2— 副井； 3— 片盘车场； 4阶段运输平巷； 5— 辅巷； 6— 阶段回风平巷； 7采煤工作面； 8— 联络眼 该矿工作面由井田边界向井筒方向推进，属于阶段内后退式开采。 工作面推至斜井井筒保护煤柱线时停止开采。 井筒两侧保护煤柱宽度一般为 30~40m。 2．矿井生产系统 工作面 7采出的煤，由工作面刮板输送机送至阶段运输副巷 5，并经联络巷运至阶段运输巷 4装入矿车。 矿车由电机车牵引至第一阶段下部车场 3 并由主斜井 1 提至地面。 生产所需材料、设备和人员一般由主斜井 1 下放到阶段上部车场，由阶段回风平巷 6 送到工作面上口，然后供工作面使用。 副斜井只有在矿井产量大，辅助提升任务重时才作辅助提升。 新鲜风流由主斜井进入，经阶段下部车场 运输平巷 联络巷 阶段副巷 5 进入工作面 7。 冲洗工作面后的乏风，经阶段回风平巷 回风斜巷 9 汇集到副斜井排出地面。 为了避免生产中新鲜风流和乏风掺混及风流短路，通常要在主要进风巷和回风巷交岔处设置风桥、风门等通风构筑物。 为保证矿井生产正常接替，在开采第一阶段时，及时向下延深井筒对 第二阶段进行开拓并按同样方法布置巷道。 生产转入第二阶段后，第一阶段的阶段运输平巷作为第二阶段的回风平巷。 以后每阶段依次类推，直到开采到井田深部边界。 片盘斜井开拓，巷道布置和生产系统简单，井巷施工技术也不复杂，而且初期工程量小，出煤快。 缺点是不能多阶段同时生产，同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，生产和掘进之间相互影响较大。 工作面整阶段连续推进，对地质条件变化适应性差。 但随着采煤机械化程度的提高，工作面单产水平也会大大增加。 因此，一些埋藏条件好、地质构造简单的大中型矿井也可采用片 盘斜井开拓。 但就现有生产经验，采用片盘斜井开拓时，井田走向长不宜大于。 井田倾斜长度，一级提升时，不宜大于 800m,两级提升时，不宜大于 ,并且尽可能采用一级提升。 二、斜井单水平分区式开拓 这种开拓方式由斜井进入煤体，由一个开采水平开采整个井田。 井田可划分为一个阶段，也可以划分为两个阶段。 阶段沿走向划分为采区。 图 4— 2 为一典型的斜井单水平分区式开拓方式。 井田划分为两个阶段，每个阶段沿走向划分为六个采区。 开采水平在上、下两阶段分界面。 上山阶段每个采区沿倾斜划分为五个区段，下山阶段式分为四个 区段。 矿井可采煤层为一层中厚煤层，煤层倾角较小。 1．矿井开拓程序 在井田沿走向中部，由地面开掘一对岩层反斜井，主斜井 1 和副斜井 2。 主斜井 1 安装胶带输送机提升煤炭、副斜井 2 安装绞车作辅助提升。 斜井井筒掘到开采水平时，在开采水平布置井底车场和硐室，然后向两侧掘进水平运输大巷 4 和副巷 5。 水平运输大巷和副巷掘至采区中部位置后，在采区下部布置采区下部车场并开掘采区运输上山 6 和轨道上山 7，当采用中央分列式通风时，在主副井斜井施工同时，在井田浅部沿走向中央开凿回风井 12 至上山阶段上部车场、区段运输平巷和回风平巷，并掘进 开切眼布置工作面回采。 2．矿井生产系统 工作面出煤。 经区段运输平巷 采区运输上山 6 至采区下部煤仓。 煤炭装入矿车后由机车引经水平运输大巷 4 至井底煤仓，并由井底煤仓装入斜井皮带提至地面。 材料、设备由副斜井下放至井底车场，由电机车牵引经水平运输大巷至采区下部车场。 然后由采区轨道上山经采区中（上）部车场送至区段回风平巷进而到采煤工作面。 新鲜风流由主、副斜井经井底车场、水平运输大巷、采区下部车场、运输上山和区段运输巷至工作面。 冲洗工作面后的乏风，经区段回风平巷、水平回风大巷由边界风井排至地面。 阶段内采用前进 式开采顺序：首先开采井筒附近的采区，随后逐采区向井田两侧边界推进。 在一个采区结束以前，应准备好下一个采区，做到采区顺利接替。 第二阶段为下山开采。 由水平运输大巷在采区中部位置布置采区上部车场并沿煤层向下做采区下山 13和14。 然后在采区内掘区段平巷，然后通过采区内侧区段平巷构成工作面回采。 下山采区工作面出煤向下运至区段运输平巷，然后通过采区运输下山 13向上运至采区煤仓，装车后由水平运输大巷运至井底车场由主斜井提至地面。 下山采区所需材料、设备经采区上部车场，由轨道下山下放并经采区中部车场、区段回风平巷送到工 作 13 面。 新鲜风流经采区上部车场、采区轨道下山、区段运输平巷进入工作面。 乏风经区段回风平巷、采区运输下山、水平副巷、上山阶段保留的回风上山进入水平回风大巷。 然后经边界风井排出。 斜井单水平上、下山开拓，开采水平少，减少了初期工程量和投资；阶段分采区布置，对地质条件适应性强，可多采区同时生产、多工作面同时生产，生产能力大。 此外，由于只有一个开采水平，不存在水平接替问题，矿井生产稳定。 因此，在开采缓倾斜煤层（倾角小于 16176。 ），沼气含量低，涌水量小时，如果井田倾斜长度满足要求，应优先考虑采用此种开拓方式。 三、斜井 形式选择 斜井形式主要是指其井筒倾角和在地下的空间布置。 斜井倾角主要依据其装备的提升设备确定。 根据经验，一般应符合下列范围： 串车提升 α≯ 25176。 箕斗提升，α =20176。 ～ 35176。 无极绳提升 α≯ 10176。 胶带输送机提升α≯ 17176。 斜井采用串车和箕斗提升时，其提升能力受井筒斜长影响较大。 近年来，随着胶带输送机技术的不断发展，斜井提升能力大大加强，其应用更加广泛。 斜井在地下的空间布置形式主要受煤层赋存条件、地面地形和提升方式影响。 煤层斜井 斜井沿煤层开掘，施工容易、速度快、投资少。 但当煤层较厚、煤层松软、构造复杂及煤层有自燃倾向时，不宜沿煤层布置。 此外，沿层斜井需要留设井筒保护煤柱，资源浪费大。 底板斜井 为了避免上述问题，可以将井筒布置在煤层底板中。 但当煤层倾角小于井筒倾角时，水平石门工程量太大。 优点是井筒易维护，不需保护煤柱。 穿层斜井 当煤层倾角小于井筒倾角时，为了减少水平石门工程量或免受地面因素影响，斜井可穿越煤层布置。 除此之外，还有反斜井、沿煤层伪斜井和折返式斜井等。 图 4— 2 斜井单水平分区式开拓 1— 主井； 2— 副井； 3— 井底车场； 4— 阶段运输平巷 ； 5— 阶段辅巷； 6— 采区运输上山； 7采区轨道上山； 15— 区段运输平巷； 16— 区段回风平巷； 17— 采煤工作面； 11阶段回风平巷； 12回风井； 13— 采区运输下山； 14— 采区轨道下 14 山； 18— 专用回风上山； 19— 采区煤仓； 20— 井底煤仓； 21— 行人进风上山； 22— 回风联络巷 第二节 立井开拓 立井开拓也是广泛采用的一种进入煤体的方式。 除井硐形式外，其它开拓巷道布置与斜井相同。 一、立井单水平分带式开拓 这种开拓方式如图 4— 3所示，井田划分为两个阶段，阶段内采用分带式布置。 1．矿井 开拓程序 在井田中央从地面开凿主井 1和副井 2，当掘至开采水平标高后，开掘井底车场 主要运输大巷 回风石门 回风大巷 6，当阶段运输大巷向两翼开掘一定距离后，即可由大巷掘行人进风斜巷 1运料斜巷11进人煤层，并沿煤层掘分带运输巷 煤仓 分带回风巷 8。 最后沿煤层走向掘进开切眼即可进行回采。 2．矿井生产系统 由工作面采出的煤装人刮板输送机运至分带运输巷；经转载机至胶带输送机运至煤仓在运输大巷装车，由电机车牵引至井底车场，通过主井提至地面。 工作面所需物料及设备经副井下放至井底车场，由电机车牵引至分带材 料车场，经斜巷 11由绞车提升至分带回风巷，然后运至采煤工作面。 新鲜风流自地面经副井、井底车场、运输大巷、行人进风斜巷，从分带运输巷分两股进人两个工作面。 清洗采煤工作面后的污风，由各自的分带回风巷至总回风巷，再经回风石门进人主井排出地面。 这种开拓方式的生产系统比较简单，运输环节少，建井速度快，投产早，但其上山阶段的分带风巷是下行风，应采取措施，防止分带回风巷中瓦斯积聚，保证安全生产。 另外，示例中没有单独开凿回风井，而采用箕斗井兼作回风井。 根据《煤矿安全规程》规定，箕斗提升井兼作回风井时，井上下装卸载装置及 井塔必须采取密闭措施，并加强管理，漏风率不得超过 15％，并应有可靠的降尘设施。 箕斗提升井若兼作进风井时，箕斗提升井的风速不得超过 6 m/s，并应有可靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准。 目前国内很少应用箕斗井进风。 这种开拓方式一般适用于煤层倾角小于 12176。 ，地质构造简单，煤层埋藏较深的矿井。 图 43 立井单水平上下山开拓（带区式准备）示意图 1— 主井；２ — 副井口 — 井底车场；４ — 运输大巷；５ — 回风石门；６ — 回风大巷；７ — 分带运愉巷； 8— 分带回风巷；，— 采煤工作面；ｌ（） — 带区煤仓； 11— 运料斜 巷； 12— 行人进风斜巷 二、立井多水平分区式开拓 图 4— 4为立井多水平分区式开拓。 该井田有两层可采煤层 m1和 m2，两层煤间距不大，采用联合开采的方式，在 m2煤层底板岩石中布置阶段运输大巷和回风大巷，为两层煤所共用。 井田内设两个开采水平。 15 采区内巷道布置与斜井分区式开拓相同。 两层煤间的开采顺序应保证相互不受采动影响。 对多水平开拓，一定要注意水平间的接替，在上水平采完以前，要将下水平开拓准备完毕。 同时也要注意采区间、区段间的接替，以保证矿井稳定生产。 立井开拓可以适应各种水平划分方式和阶段内布置形式。 立井 开拓的优点是井筒长度短、提升速度快、提升能力大及管线敷设短、通风阻力小、维护容易。 此外，立井对地质条件适应性强，不受煤层倾角、厚度、沼气等条件限制。 立井开拓的缺点是井筒掘进施工技术要求高，开凿井筒所需设备和井筒装备复杂，井筒掘进速度慢，基建投资大等。 斜井开拓和立井开拓各有所长和所短。 要结合煤层赋存特征、地质条件、地面地形、技术装备和经济因素综合分析和比较来确定最合适的井硐形式。 1— 主井； 2— 副井； 3— 井底车场； 4— 运输大巷； 5— 回风大巷； 6— 回风井； 7。