18-第十八章 矿井采掘交替开拓延深与技术改造
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中国矿业大学 矿业工程学院 主讲：万志军教授
第十八章
矿井采掘交替、开拓延深 与技术改造
第一节 矿井开拓延深 第二节 矿井技术改造
开拓延深—向矿井深部发展。 技术改造—用新技术、新工艺、新装备、 新材料对原有的生产系统、设备、工艺 等进行更新和改造。
第一节
矿井开拓延深
一、矿井开拓延深方式
二、矿井开拓延深方式的确定
1、矿井延深方式
直接延深；
暗井延深；
直接延深与暗井延深； 新开一个井筒延深一个井筒； 深部新开立井或斜井。
1）直接延深（原有主、副立井或斜井）
2
1
3 m 1 m2 5
3
5
Ⅰ Ⅱ
Biblioteka Baidu特点：
可利用原设备；环节、工程量较少；生产与延深干扰大； 技术要求高，要短期停产。施工复杂；辅助巷道以后难用； 提升高度增加，需更换设备。
4、排水系统改造 水仓、水泵和管路 5 、供电系统技术改 造 增加容量 增加线路
升高电压
6、地面系统改造
3）主井在新水平集中出煤，经溜井放煤到新水平 优点：提升系统简单，提升机运转条件好。 缺点：多开溜井，增加提升费用。 使用：水平过渡期短，可用此法 。
4）利用副井提一部分煤
优点：不增加设备。
缺点：改造地面系统。
2、通风 要求：上下两个开采水平独立通风； 维护原（上）水平采区上山为新水平回风道。 利用上水平运输大巷的配风巷为新水平回风道。
已经达到和超过设计生产能力的矿井进行的技
术改造。
1、矿井改扩建的基本条件 足够的煤炭储量； 开采条件（煤层赋存、地质构造）合适；
有增产潜力（原生产系统、设施）；
有可充分利用的原井上下生产系统和设施。
2、矿井改扩建方式
矿井合理集中生产； 矿井开拓系统技术改造； 矿井生产系统技术改造。
二、矿井合理集中生产
适用条件：
井筒延深不受地质、水文条件限制；断面和提升设备能 满足新水平提升要求；或更换提升设备后直接延深合理。
斜井直接延深
1 Ⅰ 2
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Ⅱ
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2）暗井延深 原主、副井不再延深，用暗立井或斜井延深。
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Ⅰ
Ⅰ 3 m1 m2 Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ Ⅰ
特点： 生产与延深互不干扰； 延深施工容易； 暗井位置、方向、倾角、提升方式不 受原有井筒限制，而按下水平开采有利
深部众矿井合并后集中延深。 特点：深部众矿井合并后集中延深。
适用：浅部井型小、分散，装备落后，深部储
量丰富，并要改扩建的矿井。
例：淮南毕家岗一水平（ -90m ）共建 7 对小斜
井，二水平延深新开一对斜井； 汾西高阳煤矿，井型扩大新区接续。
二、矿井开拓延深方式的确定 开拓延深方式确定原则 充分利用现有井巷、设备和设施； 生产系统简单、缩短新旧生产水平同采的时 间； 保持或扩大原有生产能力； 采用新技术，新工艺和新设备。
分组集中大巷布置时，新水平通风利用原水平
上煤组分组集中大巷。
3、排水 一段排水。上水平的水涌入下水平水仓，集中排 到地面。 两段独立排水。两个水平各有排水系统。 两段接力排水。下水平的水排至上水平，后统一 排到地面。 两段联合排水。上下水平共用一套管路，设三通 阀控制，上下水平各有水泵，上下水平均可排水。 选用： 根据井下涌水大小、水平过渡期长短、设备情 况等因素，选定排水方式。 一段排水两段接力排水方法和下水平的水排至 上水平，后统一排到地面的方法应用较多。
第二节
矿井技术改造
一、矿井改扩建
二、矿井合理集中生产
三、改扩建矿井的开拓系统改造 四、矿井生产系统的技术改造
矿井技术改造 — 利用矿井原有的基础和设施，
用现代新技术、新工艺、新装备、新材料对原
有的生产系统、设备、工艺等进行更新和改造。 矿井技术改造的目的 — 扩大矿井生产能力 。 一、矿井改扩建 矿井改扩建是对储量丰富、开采条件好、
三、改扩建矿井的开拓系统改造 由单一井筒（硐）开拓形式改造为综合开拓 形式； 原平硐开拓，延深新水平时增立井或斜井； 原斜井开拓，延深新水平时新增立井（多作 副立井）； 原立井开拓，延深新水平时新增斜井（多作 主斜井）； 综合开拓形式矿井的开拓系统改造； 立井箕斗提升改造为斜井胶带提升（主斜副 立）。
三、新旧生产水平过渡时期的技术措施
生产水平过渡时期：过渡2 3年； 上一开采水平开始减产至结束 下一开采 水平投产至全部接替； 生产水平过渡时期： 2 3年或3 4年； 在过渡时期内上下两水平同时生产，增加 了提升、通风、排水的复杂性。
1、提升
直接延深原有井筒（箕斗）的矿井，须采取： 1）通过式箕斗 两个水平分班出煤，同时加大两个水平 煤仓容量。 优点：提升系统单一，不增加提升工作 量； 缺点：每更换水平提煤时，调整钢丝绳 长度；扩大容量煤仓；提升机为大型设备， 检修困难。 适用：水平过渡期短。
三、新旧生产水平过渡时期的技术措施
特点：
井巷工程量大，有的甚至接近新建矿井；
可以充分利用原有井巷和设备；
施工技术和管理复杂，边生产，边延深，施
工与生产在运、提、通风方面相互干扰； 工期长，一般要5年左右； 能更好地适应开采煤层特点，改进矿井开拓、 准备巷道布置，有可能扩大生产能力。
一、矿井开拓延深方式
生产集中化 — 指生产手段和劳动力在时 间和空间上的集中，在单位时间及较小空间上， 用最少的劳动消耗，取得最大的产量和最佳经 济效果。 生产集中化的途径：矿井合并、扩大井田 范围、提高开采强度。
1、矿井合并 相邻井田在向深部发展中合并。 • 片盘斜井群合并，我国曾将94处合并为31处 • 富力矿上部 7 对片盘斜井，深部集中开拓， A由108万t/a189万t/a200万t/a • 整合小煤矿后合并成一个大型煤矿。 新旧矿井合并。 • 淮北局，原 26 对矿井，现为 9 个矿井。徐州 局的庞庄煤矿即有庞庄煤矿、张小楼煤矿和 东城煤矿三矿组成。
2、矿井运输系统改造 运输系统环节包括：大巷、采区、井底车场、 辅助提升。 大巷运输改造技术措施： 改固定矿车为底卸式矿车； 普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带； 辅运环节改造措施： 辅助运输采用新设备如：单轨吊、卡轨车、齿 轨车 井底车场及煤仓改造。
3、矿井通风系统技术改造 扩大风量、调整全矿通风系统； 改造、更新通风设备； 双主扇并联运转；换高效风机；采用大功 率离心式风机；更换主扇；改变叶片等。
2、扩大井田范围
毕各庄井田不再建矿，划归范各庄矿井田
-120
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毕各庄区
2 1 -4 80
-20 -3000 -400 6 -500 -70000
3
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00 -7 8000 - 90 -
3、矿井单独集中改造 加大水平垂高、采区尺寸、工作面长度和工 作面连续推进长度、提高单产； 水平集中 — 一个水平保矿井产量（16时， 上下山开采）； 采区集中 — 适当加大采区走向长度，提高 工作面单产水平。 采面集中 — 提高A的关键。 一矿一区一面，一矿一区两面，跨上下山或 石门开采，倾斜长壁。
四、矿井生产系统的技术改造 改造矿井生产系统的薄弱环节。
矿井井下生产系统包括：提升、运输、通
风、排水、动力供应。
1、矿井提升系统改造 技术措施： 普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带； 加大箕斗容量； 罐笼改为箕斗； 斜井箕斗或串车改为胶带机； 绞车由单机拖动改为双机拖动； 加大提升速度，缩短一次提升时间； 增加井筒数，加大提升能力。
布置；
增加工程量：暗井车场
增加了运输环节。
暗井延深适用： 受地质及水文地质条件限制，原井筒不宜直 接延深；
原有提升设备不能满足新水平需要，又无法 更换；
原有井筒延深在经济上不合理； 平硐开拓矿井，生产水平以下的阶段无法用 平硐开拓时，用暗立（或斜）井开拓新水平；
暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水层影 响。
3）直接延深结合暗井延深 直接延深原有的主井井筒或副井井筒，不 直接延深的副井井筒或主井井筒采用暗井延深。
特点和适用条件介于直接延深和暗井延深 之间。
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4）新开一个井筒，延深一个井筒
采深加大后，原主副井提升、通风满足不了。
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特点： 对生产干扰小，可大幅度提高矿井生产能力； 需增加改造地面生产系统的工程量， 基建工程与投资大。
2）上水平开采下山采区 特点：上水平开始减产时，靠井筒附近开采 12 个下山采区，集中于上水平出煤，称
“剃头下山”。
主要生产转入下水平后，原下山采区改为上山
采区开采，集中下水平出煤。
优点：缓和水平接替，利于矿井延深。 缺点：采区提升更换方向，重新布置车场。 适用：煤层16，水平接替紧，采用此法。
新开一个井筒，延深一个井筒适用： 需提高矿井生产能力，结合矿井改扩建 的大型矿井。
例：平四矿、徐州旗山新开主立井、张小楼 新井，延深副立井。 新汶协庄、孙村新开副立井，暗井延深主井。
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新开一个井筒，延深一个井筒 （平一矿）
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5）深部新开立井或斜井 开采浅部的中小型矿井不单独向深部延深，
第十八章
矿井采掘交替、开拓延深 与技术改造
第一节 矿井开拓延深 第二节 矿井技术改造
开拓延深—向矿井深部发展。 技术改造—用新技术、新工艺、新装备、 新材料对原有的生产系统、设备、工艺 等进行更新和改造。
第一节
矿井开拓延深
一、矿井开拓延深方式
二、矿井开拓延深方式的确定
1、矿井延深方式
直接延深；
暗井延深；
直接延深与暗井延深； 新开一个井筒延深一个井筒； 深部新开立井或斜井。
1）直接延深（原有主、副立井或斜井）
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Biblioteka Baidu特点：
可利用原设备；环节、工程量较少；生产与延深干扰大； 技术要求高，要短期停产。施工复杂；辅助巷道以后难用； 提升高度增加，需更换设备。
4、排水系统改造 水仓、水泵和管路 5 、供电系统技术改 造 增加容量 增加线路
升高电压
6、地面系统改造
3）主井在新水平集中出煤，经溜井放煤到新水平 优点：提升系统简单，提升机运转条件好。 缺点：多开溜井，增加提升费用。 使用：水平过渡期短，可用此法 。
4）利用副井提一部分煤
优点：不增加设备。
缺点：改造地面系统。
2、通风 要求：上下两个开采水平独立通风； 维护原（上）水平采区上山为新水平回风道。 利用上水平运输大巷的配风巷为新水平回风道。
已经达到和超过设计生产能力的矿井进行的技
术改造。
1、矿井改扩建的基本条件 足够的煤炭储量； 开采条件（煤层赋存、地质构造）合适；
有增产潜力（原生产系统、设施）；
有可充分利用的原井上下生产系统和设施。
2、矿井改扩建方式
矿井合理集中生产； 矿井开拓系统技术改造； 矿井生产系统技术改造。
二、矿井合理集中生产
适用条件：
井筒延深不受地质、水文条件限制；断面和提升设备能 满足新水平提升要求；或更换提升设备后直接延深合理。
斜井直接延深
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2）暗井延深 原主、副井不再延深，用暗立井或斜井延深。
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特点： 生产与延深互不干扰； 延深施工容易； 暗井位置、方向、倾角、提升方式不 受原有井筒限制，而按下水平开采有利
深部众矿井合并后集中延深。 特点：深部众矿井合并后集中延深。
适用：浅部井型小、分散，装备落后，深部储
量丰富，并要改扩建的矿井。
例：淮南毕家岗一水平（ -90m ）共建 7 对小斜
井，二水平延深新开一对斜井； 汾西高阳煤矿，井型扩大新区接续。
二、矿井开拓延深方式的确定 开拓延深方式确定原则 充分利用现有井巷、设备和设施； 生产系统简单、缩短新旧生产水平同采的时 间； 保持或扩大原有生产能力； 采用新技术，新工艺和新设备。
分组集中大巷布置时，新水平通风利用原水平
上煤组分组集中大巷。
3、排水 一段排水。上水平的水涌入下水平水仓，集中排 到地面。 两段独立排水。两个水平各有排水系统。 两段接力排水。下水平的水排至上水平，后统一 排到地面。 两段联合排水。上下水平共用一套管路，设三通 阀控制，上下水平各有水泵，上下水平均可排水。 选用： 根据井下涌水大小、水平过渡期长短、设备情 况等因素，选定排水方式。 一段排水两段接力排水方法和下水平的水排至 上水平，后统一排到地面的方法应用较多。
第二节
矿井技术改造
一、矿井改扩建
二、矿井合理集中生产
三、改扩建矿井的开拓系统改造 四、矿井生产系统的技术改造
矿井技术改造 — 利用矿井原有的基础和设施，
用现代新技术、新工艺、新装备、新材料对原
有的生产系统、设备、工艺等进行更新和改造。 矿井技术改造的目的 — 扩大矿井生产能力 。 一、矿井改扩建 矿井改扩建是对储量丰富、开采条件好、
三、改扩建矿井的开拓系统改造 由单一井筒（硐）开拓形式改造为综合开拓 形式； 原平硐开拓，延深新水平时增立井或斜井； 原斜井开拓，延深新水平时新增立井（多作 副立井）； 原立井开拓，延深新水平时新增斜井（多作 主斜井）； 综合开拓形式矿井的开拓系统改造； 立井箕斗提升改造为斜井胶带提升（主斜副 立）。
三、新旧生产水平过渡时期的技术措施
生产水平过渡时期：过渡2 3年； 上一开采水平开始减产至结束 下一开采 水平投产至全部接替； 生产水平过渡时期： 2 3年或3 4年； 在过渡时期内上下两水平同时生产，增加 了提升、通风、排水的复杂性。
1、提升
直接延深原有井筒（箕斗）的矿井，须采取： 1）通过式箕斗 两个水平分班出煤，同时加大两个水平 煤仓容量。 优点：提升系统单一，不增加提升工作 量； 缺点：每更换水平提煤时，调整钢丝绳 长度；扩大容量煤仓；提升机为大型设备， 检修困难。 适用：水平过渡期短。
三、新旧生产水平过渡时期的技术措施
特点：
井巷工程量大，有的甚至接近新建矿井；
可以充分利用原有井巷和设备；
施工技术和管理复杂，边生产，边延深，施
工与生产在运、提、通风方面相互干扰； 工期长，一般要5年左右； 能更好地适应开采煤层特点，改进矿井开拓、 准备巷道布置，有可能扩大生产能力。
一、矿井开拓延深方式
生产集中化 — 指生产手段和劳动力在时 间和空间上的集中，在单位时间及较小空间上， 用最少的劳动消耗，取得最大的产量和最佳经 济效果。 生产集中化的途径：矿井合并、扩大井田 范围、提高开采强度。
1、矿井合并 相邻井田在向深部发展中合并。 • 片盘斜井群合并，我国曾将94处合并为31处 • 富力矿上部 7 对片盘斜井，深部集中开拓， A由108万t/a189万t/a200万t/a • 整合小煤矿后合并成一个大型煤矿。 新旧矿井合并。 • 淮北局，原 26 对矿井，现为 9 个矿井。徐州 局的庞庄煤矿即有庞庄煤矿、张小楼煤矿和 东城煤矿三矿组成。
2、矿井运输系统改造 运输系统环节包括：大巷、采区、井底车场、 辅助提升。 大巷运输改造技术措施： 改固定矿车为底卸式矿车； 普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带； 辅运环节改造措施： 辅助运输采用新设备如：单轨吊、卡轨车、齿 轨车 井底车场及煤仓改造。
3、矿井通风系统技术改造 扩大风量、调整全矿通风系统； 改造、更新通风设备； 双主扇并联运转；换高效风机；采用大功 率离心式风机；更换主扇；改变叶片等。
2、扩大井田范围
毕各庄井田不再建矿，划归范各庄矿井田
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毕各庄区
2 1 -4 80
-20 -3000 -400 6 -500 -70000
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3、矿井单独集中改造 加大水平垂高、采区尺寸、工作面长度和工 作面连续推进长度、提高单产； 水平集中 — 一个水平保矿井产量（16时， 上下山开采）； 采区集中 — 适当加大采区走向长度，提高 工作面单产水平。 采面集中 — 提高A的关键。 一矿一区一面，一矿一区两面，跨上下山或 石门开采，倾斜长壁。
四、矿井生产系统的技术改造 改造矿井生产系统的薄弱环节。
矿井井下生产系统包括：提升、运输、通
风、排水、动力供应。
1、矿井提升系统改造 技术措施： 普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带； 加大箕斗容量； 罐笼改为箕斗； 斜井箕斗或串车改为胶带机； 绞车由单机拖动改为双机拖动； 加大提升速度，缩短一次提升时间； 增加井筒数，加大提升能力。
布置；
增加工程量：暗井车场
增加了运输环节。
暗井延深适用： 受地质及水文地质条件限制，原井筒不宜直 接延深；
原有提升设备不能满足新水平需要，又无法 更换；
原有井筒延深在经济上不合理； 平硐开拓矿井，生产水平以下的阶段无法用 平硐开拓时，用暗立（或斜）井开拓新水平；
暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水层影 响。
3）直接延深结合暗井延深 直接延深原有的主井井筒或副井井筒，不 直接延深的副井井筒或主井井筒采用暗井延深。
特点和适用条件介于直接延深和暗井延深 之间。
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4）新开一个井筒，延深一个井筒
采深加大后，原主副井提升、通风满足不了。
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特点： 对生产干扰小，可大幅度提高矿井生产能力； 需增加改造地面生产系统的工程量， 基建工程与投资大。
2）上水平开采下山采区 特点：上水平开始减产时，靠井筒附近开采 12 个下山采区，集中于上水平出煤，称
“剃头下山”。
主要生产转入下水平后，原下山采区改为上山
采区开采，集中下水平出煤。
优点：缓和水平接替，利于矿井延深。 缺点：采区提升更换方向，重新布置车场。 适用：煤层16，水平接替紧，采用此法。
新开一个井筒，延深一个井筒适用： 需提高矿井生产能力，结合矿井改扩建 的大型矿井。
例：平四矿、徐州旗山新开主立井、张小楼 新井，延深副立井。 新汶协庄、孙村新开副立井，暗井延深主井。
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新开一个井筒，延深一个井筒 （平一矿）
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5）深部新开立井或斜井 开采浅部的中小型矿井不单独向深部延深，