煤矿矿井设计及井巷施工讲稿

煤矿矿井设计及井巷施工主讲人：郭俊胜垚志达煤业新井筹建处生产矿长第一部分矿井设计一、矿井设计总则⏹1、新建、改建及扩建矿井必须进行煤矿矿井预可行性研究、可行性研究和矿井设计。

⏹2、矿井预可行性研究及可行性研究，应根据矿井资源条件和外部建设条件、资源配置及市场需求、可能采取的开采技术及装备条件、资金筹措及投资效果等，全面分析研究矿井建设的必要性。

⏹3、矿井设计应体现生产集中化、装备机械化、技术经济合理化和安全高效原则，二、井田划分及服务年限☐煤☐矿区☐井田田井田划分原则☐1、要充分利用自然条件划分井田。

☐2、要有与矿井开采能力相适应的井田范围。

☐3、合理规划矿井开采范围，必须处理好相邻井田的关系。

☐4、要为矿井的发展留有余地。

☐5、直线（或折线）的境界划分原则。

☐6、保证有良好的安全经济效果。

矿井服务年限矿井设计生产能力（Mt/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平设计服务年限煤层倾角＜25°煤层倾角25°～45°煤层倾角＞45 °6.0及以上7035——3.0 ～5.06030——1.2 ～2.450252015 0.45 ～0.940201515三、井田开拓井田开拓方式应根据矿井地形地貌条件、井田地质条件、煤层赋存条件、开采技术条件、装备条件、地面外部条件、设计生产能力等因素，经多方案比较后确定。

井田开拓的分类●根据井筒形式划分：立井、斜井、平硐开拓、综合开拓●根据水平数目划分：单水平、多水平●根据煤层内的布置方式分：阶段布置式、盘区布置式●根据阶段内的布置方式分：采区式、分段式和带区式工业广场与井口位置的布置原则●1、有利于第一水平开采，兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷布置，减少工程量。

●2、有利于首采区布置在井筒附近开采条件好、资源储量丰富的块段，且不迁村或少迁村。

●3、井田两翼资源储量基本平衡。

●4、井筒位置应尽量避开厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层，不应穿过采空区。

工业广场与井口位置的布置原则●5、工业场地应具有稳定的工程地质条件，避开法定保护的文物古迹、风景区、内涝低洼区和采空区，不受岩崩、滑坡、泥石流和洪水等灾害威胁。

●6、工业场地应少占耕地，少压煤。

●7、水源、电源较近，煤的运输方向顺畅，矿井铁路专用线短，道路布置合理。

井筒形式及选择原则●井筒形式井筒的形式有平硐、斜井和立井。

●井筒形式的选择原则根据煤层赋存特点及地面地形特点，一般考虑井筒形式的选择原则：先平硐，后斜井，再立井。

立井立井井筒应采用圆形断面，其断面尺寸应根据提升容器类型、数量、最大外形尺寸，井筒的装备方式，梯子间、管路、电缆布置，安全间隙及所需通过风量确定，并符合下列规定：立井1、井筒穿过表土层、断层破碎带或含水基岩，应经过技术经济论证后，采用注浆、冻结、钻井、沉井、帷幕等特殊工法施工，其井壁结构可选用混凝土、钢筋混凝土或复合材料井壁。

2、含水丰富的厚表土地区，表土段井壁及表土与基岩结合处的井壁结构应加强。

平硐或斜井平硐或斜井断面尺寸，应根据运输设备类型，井下设备最大件尺寸、管路及电缆布置、人行道宽度、操作维修要求、所需通过风量因素确定，并符合下列规定：平硐或斜井1、井筒支护断面形状，一般宜采用拱形。

当围岩松软易膨胀、井筒四周压力均较大时，经经济技术比较后，选用圆形、椭圆形、马蹄形等。

围岩稳定、断面小、服务年限较短的风井，可选用梯形或矩形。

2、井筒支护材料及结构，基岩段应优先采用光爆锚喷；井筒穿过表土段、断层带四、井底车场及主要硐室•井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，担负煤炭矸石、材料、设备及人员运转，并为矿山供电、排水、通风等服务。

为了完成这些任务，在井底车场内布置一系列运输线路和一些硐室。

•主要硐室：主井系统：包括翻笼硐室、煤仓、箕井底车场形式及选择原则●井底车场形式可分为环形式和折返式两大类。

●井底车场的选择原则：1、井底车场的通过能力，应比矿井生产能力有30%以上的富裕系数，有增产的可能性。

2、调车简单、管理方便、弯道及交叉点少。

3、操作安全，符合有关规程、规范要求。

4、井巷工程量小，建设投资省●井底车场巷道位置选择原则：1、应选择在稳定坚硬的岩层中，并避开较大断层、构造应力区、强含水层。

2、井底车场巷道不得布置在煤与瓦斯突出危险煤层中和冲击低压煤层中。

3、当煤层无煤与瓦斯突出危险、无冲击地压、煤层顶底板围岩教稳定、煤层较硬、含水量较小等条件适宜时，可布置在煤层中。

井下主要硐室•井下硐室应根据设备安装尺寸进行布置，并便于操作、检修和设备更换，符合防水、防火等安全要求。

•井下主要硐室位置的选择应符合下列规定：1、应选择在稳定坚硬岩层中，并应避开断层、破碎带、含水层。

2、井下硐室不饿布置在煤与瓦斯突出危险煤层中和冲击地压煤层中。

五、采区布置矿井达到设计生产能力时的初期采取位置，应复合下列规定：1、和井田内其他采区相比，煤层赋存条件好，地质构造和开采条件简单，地质勘察程度高。

2、资源可靠，可采储量丰富，探明的经济基础储量比例不应低于井田内其他采区。

3、采区生产能力大，服务年限长，能保证接替采区的正常接替。

4、地面一般无影响开采的重要建（构）筑物，村庄少。

六、采煤方法⏹⏹⏹我国采煤方法的发展方向⏹⏹⏹⏹⏹七、壁式体系采煤法❖走向长壁采煤法❖倾斜长壁采煤法走向长壁采煤法的特点与适用条件走向长壁采煤法的特点是，工作面（煤壁）较长两端有巷道，并沿煤层走向方向从采区边界向采区上山（或下山）方向回采。

走向长壁采煤法又分为整层开采走向长壁采煤法和厚煤层倾斜分层走向长壁采煤法两种。

整层开采走向长壁采煤法的巷道布置比较简单，在区段内的回采工作面上端掘一回风平巷（兼运料、行人），下端掘一运输平巷（运煤兼入风、行人），开切眼在始采线处沿煤层倾斜方向掘进。

整层开采走向长壁采煤方式适于，缓斜及中斜而厚度比较稳定的煤层。

倾斜分层走向长壁采煤法，则适于缓斜及中倾斜长壁采煤法的优缺点➢优点：1）巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，准备时间短、投产块。

2）运输系统简单，占用设备少，运输费用低。

3）由于倾斜长壁采煤法工作面的回采巷道可以沿煤层掘进，又能够保持固定方向，可保持工作面的长度不变，给工作面创造了优良的开采技术条件，有利于综合机械化采煤。

4）通风路线短，风流方向折转变化少，减少了风桥、风门等通风构筑物，漏风少，通风效果好。

5）对地质条件的适应性强。

6）技术经济效果好，工作面单产、巷道掘进率、煤炭采出率、吨煤成本等指标，都比走向长壁采煤法有明显的改善和提高。

➢缺点：1）长距离的斜巷，使得掘进和辅助运输、行人比较困难。

2）现有的采煤工作面设备都是按走向长壁工作面的开采条件设计和制造的，不能完全适应倾斜长壁工作面的生产要求。

3）每2~4个分带布置一个煤仓与大巷联系，大巷装车点较多，相邻分带之间的大巷运输干扰较大。

4）有时还存在着污风下行的问题。

倾斜长壁采煤法的适用条件◆1、一般应用在倾角小于120的煤层。

◆2、当对采煤工作面设备采取有效的技术措施之后，可用在12 °～17 °的煤层。

◆3、对倾斜或斜交断层比较发育的煤层，在能大致划分成比较规则带区的情况下，可采用倾斜长壁或伪倾斜长壁采煤法。

◆4、对于不同开采深度、顶底板岩石性质及其稳定性、矿井瓦斯涌出量和矿井涌水量的条八、地面大型固定设备❖提升设备❖通风设备❖排水设备❖压风设备第二部分井巷施工一、井巷工程开工前的准备⏹⏹⏹⏹⏹⏹⏹二、井巷施工工艺•岩巷、半煤岩巷一般采用打眼爆破（光面爆破）掘进。

•煤巷可采用打眼爆破、综掘机或连续采煤机进行掘进。

三、井巷支护形式❖棚式支架❖石材支架❖锚杆支护❖喷射混凝土支护棚式支架❖木支架：主要用于地压小、断面不大、服务年限短的采区巷道，或者用于维修巷道和在巷道掘进时做临时支护。

重量轻，加工方便，架设容易，适应性强。

但是强度低，不防火，容易腐朽，服务年限短，且不能封闭围岩。

❖金属支架：常用于采煤巷道，在断面大、地压较大的其他巷道也可采用。

在一次成巷中，用作临时支架比较理想。

强度大，坚固耐用，按拆方便，可重复利用。

石材支架石材支架是指用料石、砖、砌块、混凝土或钢筋混凝土砌筑成的巷道支架。

支架本身是个连续体，对围岩能起到封闭、防风化作用，坚固耐用。

这种支架强度大，但费工、费料、费时、锚杆支护锚杆支护是通过锚入围岩内部的锚杆改变围岩受力状态，把围岩从荷载变为承载，利用锚杆与围岩共同作用，在巷道周围形成一个整体而又稳定的岩石带，达到维护巷道稳定的目的，是一种积极防御的支护方法。

目锚杆支护的作用原理❖１、加固拱理论。

❖２、悬吊理论❖３、组合梁理论❖４、围岩补强理论❖５、减小跨度的作用喷射混凝土支护喷射混凝土支护是将一定配合比的水泥、砂、石子和速凝剂的干拌料，装入混凝土喷射机，以压气为动力，通过输料管将干拌料送至喷头处与水混合，并以较高的速度层层喷射到岩面上凝结硬化而成。

其支护作用机理为：１、支撑危岩活石作用。

２、重填补强作用。

３、封闭隔绝作用。

四、立井施工❖立井井筒按照用途和装备的不同可分为：主井、副井、风井❖立井井筒由井颈、井身、井底组成。

❖立井施工工艺分为普通法施工和特殊法施工。

其中特殊法施工包含：沉井法凿井、钻井法五、硐室及交岔点施工硐室施工与一般巷道相比，具有一下特点：１、硐室断面大、变化多、长度短，使得大型机械设备难于在此施展。

２、硐室周围井巷工程较多，一个硐室常与其他硐室或井巷相连，加之硐室本身结构复杂，故其受力状态复杂且难以准确分析，施工难度大，支护要求高。

３、硐室的服务年限长、工程质量要求高，不少硐室还安装有各种不同的机电设备，一般要求具有隔爆、防潮和防火等性硐室施工方法⏹１、全断面施工法：全断面施工法与普通法施工基本相同，采用较大的凿岩台车、装载机和运输设备，可以取得较好的技术经济效果。

⏹２、台阶法施工：适用于围岩稳定或者比较稳定的条件，由于高度大，操作困难，便将整个硐室分成几个层，施工时形成台阶状。

一般分为正台阶施工法和倒台阶施交叉点施工方法➢交岔点按结构形式可分为牛鼻子交岔点和穿尖交岔点。

➢交岔点的施工方法：１、围岩稳定或者稳定性较好时，可一次成巷。

２、围岩中等稳定或巷道断面较大时，可先掘一条巷道并对边墙进行锚喷，余下的素喷封闭，然后回头分段刷帮挑顶，随机进行支护。

３、围岩稳定性较差时，可先掘柱墩，再六、煤仓施工⏹１、普通反井施工法⏹２、反井钻机法。

谢谢大家！。