采矿学 第十六章 井田开拓的基本问题

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二、井筒（硐）位置的选择 合理的井筒位置应有利于：
（1）井下生产；
（2）井筒和井底车场的开掘、维护及使用安全；
（3）地面工业广场的布置。 要求：不受地面和井下地质条件限制时，井筒 应位于井田储量中心。
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1、井筒（硐）沿走向方向的有利位置 1）大巷运输工作量 储量 U = L ×(W/cos α) ×m ×γ W 井筒在井田一侧: 大巷运输工作量=U×L/ 2 井筒在井田中央: 大巷运输工作量= U / 2×L/ 4 × 2=U × L/4 在走向方向上井筒位 W 于井田中央大巷运输工作 量最小
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第二节 风井位置
2、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。
I
6 5 I--I 2 4 1 2 3 3 4 1 6
5
I
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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、中倾斜煤层矿井；煤 层赋存深，瓦斯大的矿井。 I
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（3）储运区是矿井产品储存和外运的环节，包 括储煤场，装车站等设施。 ①应与生产区协调一致，衔接顺畅，并有利 于对外运输。 ②储运区一般位于场地一侧，在场区最小风 频的上风侧，最大限度地减少煤的储运和 装车时对工业场地的污染。 ③应有一定场地，满足产品储存和站场布置 的需要，并有发展的可能。
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立井的缺点： （1）井筒施工复杂：需较高技术、较多设备、速 度慢、成本高； （2） 井筒装备复杂，基建投资大； （3） 井筒延深困难，生产和延深相互干扰。 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。
中国矿业大学 矿业工程学院 主讲：屠世浩教授
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第十六章
第一节
第二节 第三节 第四节
井田开拓的基本问题
井筒（硐）形式及位置
风井布置 开采水平的划分及大巷布置 采掘关系与三量管理
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第一节 井筒（硐）形式及位置
一、井筒（硐）形式
二、井筒（硐）位置
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一、井筒（硐）形式
I
7 +450 6
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一、井筒（硐）形式 2、斜井与立井比较 斜井的优点：
（1）井筒施工简单，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）采用胶带机主斜井能力大,不受长度限制；
（6）初期投资少。
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一、井筒（硐）形式 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。 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 殊施工井筒的煤层。
L/ 4 W
L
4）采掘接替 井筒在井田中央，两翼基本同时结束，较快转
入下水平
井筒在井田一侧，生产能力相同时，后期一翼
生产，运输、通风过分集中，采掘相互干扰，不能 L/ 4 较快转入下水平。
W
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L
实际中形成单翼井田的原因： 地质勘探资料不足，井筒需要靠近高级储 量范围；受地形限制；后期增产，改建扩大井 田范围。 如范各庄矿，后把毕各庄扩进去，井型由 180320万t/a，井筒位于非储量中心。
急斜煤层：可采M大 时，应减少煤损。 井筒位置：布置于煤
4 3 3 1 2 3
系底部煤层或底板中。
近水平煤层：井筒位置 应靠近井田储量中央。
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第二节 风井位置
一、风井布置方式 风井：回风井 瓦斯等级 井型大小 井田走向长度 煤层条件（埋深） 通风系统方式等合理 确定。
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1、中央并列式通风 布置：进、回风井布置在一个工业广场内； 两井相距中小型井3050m，大型井60150m。
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（4）场前区是矿井生产指挥，行政管理，对内对外 联系活动的中心，也是主要的人流出入口。在 很大程度上起到形成场区外貌的建筑艺术作用。 ①与人流路线相结合，主要人流是上下井。 ②面向居住区或主干道，对内外联系方便。 ③位于场区年最大风频上风侧，远离污染源。
④要考虑人流顺畅，避免人、货混流。
I
Ⅱ
Ⅲ
5 3
1
2
4
7 6
25 20 21
8 8 16 23 18 22 20 21 3 17 23 25 24 19 2 1
+400
24
+350 +300 22
I +450 +400 +350 +300
I -- I 3
10 13
7 14
22
1 2
19 15 4
6 4
I 5 Ⅱ
Ⅲ
cm1704 9
11
5
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L/ 2
L
L/ 4
L
2）均衡生产及矿井生产能力 井筒在井田中央，两翼能均衡生产，生产能力大。 井筒在井田一侧，单翼开采，生产能力小。 3）通风 井筒在井田中央，两翼风量分配较均衡，风
路短，风压小。 井筒在井田一侧，
风路长，大巷通过风量 大，风压大。欲降风压， 必须加大巷道断面。
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I 4 I I 5 3 1 2 3 2 1 5 4
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I
使用： (1)罐笼或串车提煤的中小型井 —主井进风， 副井回风。 (2)箕斗或胶带运煤的大中型井 — 副井进风， 主井回风 (3)在井田上部边界设安全出口。 尽量不要用主井回风，可布置中央回风井。 优点:工业广场集中，管理方便；井筒保护煤柱 少。 缺点：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， 矿井投产早期。
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3、立井与斜井比较 立井的优缺点与斜井相反 立井的优点： （1）同样采深下，井身短，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；对深井开采有利； （3）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； （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。
井硐形式示例
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+
1 2 3 17
+
+
+
I 2 1 - 120 3 - 300 - 480 m1 m2 5 17 4 I -- I
15 + 80 - 100 18 8 6 7 1 3 4 11 9 10 2
10 , 11 8
14 7 10 6
5
- 280 m1 m2
井硐形式示例
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2）斜井 井筒沿倾斜方向的位置主要选择层位适合的 倾角，利于运输。
15 + 80 - 100 18 8 6 7 1 3 11 9 10 2 4 5
- 280 m1 m2
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3、有利于井筒和井底车场施工和维护 井筒尽量不穿过流砂 6 7
8
层、厚冲积层及富含水层；
24 25 20 23
16 18 22 20 21
17 23 25 24 2 1
井筒不穿过地质破坏 22 21 剧烈带及采动区； 14
22 13 15 19
19
3
井底车场应处于较好 10 的围岩之中（无大构造）。 11
9 5
4
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4、有利于工业广场布置合理
不占或少占农田，避免河流改道，不占重要 文物古迹及园林。
⑤与生产和辅助生产区分界明确。
⑥根据需要留有扩建用地。
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5、井筒位置一般选用原则
（1）选择工业广场不太困难，先考虑井下开采合
理的井筒位置；
（2）选择工业广场困难，先“工广”合理，并结
合井下一并考虑。
（3）冲积层很厚，水文复杂，结合井下有利位置
和冲积层较薄的地点进行。
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+
+
一、井筒（硐）形式
+ + + +
8 9
I 9 1 5 6 7 10 4 8 3 11 2
I I -- I
3 7 5, 6 24 1
9
一、井筒（硐）形式 1、平硐开拓与斜井、立井开拓的比较 平硐的优点： 最简单的开拓方式，在技术上和经济上最有利： （1）运输环节少，设备少，费用低； （2）地面工业广场建筑和设施简单； （3）不需留工业广场煤柱； （4）不设井底车场和水仓，水自流，排水费用 低； （5）施工条件好，掘进速度快。 适用条件：平硐标高以上有足够储量的山岭地带 应优先采用。
场前区
各分区之间通常以道路、绿化带等相间隔 作为分区标志。
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2）布置要求
（1）生产区是矿井生产中枢，是工业场地的核 心部位。
①一般布置在场区中央或稍偏一侧，并留有 扩建余地，尽可能减少转载环节。 ②为其它区的布置创造条件。
③与储运区协调一致，有利于对外运输。
④充分利用地形，尽量创造重力运输条件。
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。
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1）矿井工业广场功能分区
按功能一般可分为四个区：
生产区
辅助生产区
储运区
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2、井筒（硐）沿倾斜方向的有利位置 1）立井 1水平 2水平 3水平 4水平 Ⅲ Ⅱ Ⅰ （1）石门工程量 初期工程量 井筒在Ⅱ位置石门长度最短，初期工程量较小 5水平
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2）工业广场压煤
煤柱损失与埋深、倾角成正比；井筒位 于浅部时煤柱损失较小； 但要尽量减少第 一水平煤柱损失 。
4 4
I
4
4
பைடு நூலகம்
1 3
2 1 2 4
3
I
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优点：通风线路短；各采区通风方便、灵活； 风阻小。可不设回风大巷。 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（50100m），采区 尺寸大的采区。 I 4 4 4 4
1 3 1 2 2 4
3
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I
5、混合式通风 （1）中央边界式与对角式， （2）中央并列式与对角式， 风井布置应因地制宜，灵活运用。 如: a、矿井表土浅，可开采第一水平设小风井；第 二水平改其他方式。 b、井田走向大的矿井（6 8km）， 初期用中央 并列式，后期用中央对角式。 c、风井有效半径：一个专用风井的有效半径大 致控制在3km左右。
5 4I 4 5
I
2 3 1 2
1 3
I
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对角式通风适用：对通风要求很严格的矿井，高 瓦斯矿井；煤层易自燃的矿井；煤和瓦斯突出矿 井；井田一翼长达6-8km，后期风路长。
5 4I 4 5
I I
2 3 1 2
1 3
I
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4、采区风井通风 布置：风井设在各采区 使用：中央井筒进风，各采区回风井回风。
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6、分区域通风 多井筒分区域 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。
1 No 1
N
No 4 No 2
2 4 No 3
⑤考虑污染环节，采取防护措施。
⑥按工艺流程布置，缩短运输距离。
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（2）辅助生产区包括：动力设施、机修设施和仓库等。 ①邻近主要生产区，布置在场区的一侧或生产区 两侧，内对外运输方便的地段。 ②尽可能靠近副井，使运输路线短捷。 ③动力设施靠近负荷中心，有回水要求的辅助建 筑位于地势较低的地方。 ④危险品仓库布置在场区边缘地带。 ⑤产生污染的建筑物应根据场区全年风向频率， 布置在对场区污染最小的地点。 ⑥避免冷却循环水系统所扩散的水雾对周围建、 构筑物和其它设施的影响。
6 5
I--I 2 4 1 2 3 3 4 1
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I
3、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。 使用：1—主井，2—进风井，5—回风井
5 4I 4 5
I I
5 4 3
2 3 1 2
1
I
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优点：风路变化小，风压变动小，风机工作稳 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。
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（3）富含水层限制 C位置不受富含水层限制 不受其它条件限制的条件下：
φ γ C 4 φ
β
B 4 1 2 2 2 1
A 4
1
3
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缓、中倾斜煤层： 单水平上下山开拓， 上山部分略大于下山部分。 多水平开拓，可采总厚度大，要求保护井筒及 工广煤柱少；初期工程量小；井筒煤柱不占初 期投产采区。 井筒沿倾斜适当靠近井田上部“中偏上”， 位置处于高级储量之中心。