煤矿开采学2之第十八章井田开拓巷道布置

第一节 开采水平的划分及上下山开采
二、 下山开采的应用
1、上、下山开采的比较
开采方式
开拓工程量
基建投资 水平垂高 水平服务年限
及接替
运输
上山开采
（井筒、井底车场、石 门等）大
大
Ha＝1/2Hb T短，井筒延深多次；接 替紧张
煤（矸）下运，能力大， 费用低；全矿有折返运 输
上下山开采中的下山开采
（井筒、井底车场、石门等）小
2016/12/9
分层 运输
大巷 布置
第二节 开采水平大巷的布置
2 1
m2
m1
6 3
48
5 7
12
2016/12/9
第二节 开采水平大巷的布置
集中运输大巷布置
在井田内为所有煤层服务的运输 大巷。 优点：各煤层联合开采，大巷工 程量及占用的轨道、管线也少； 可同时进行若干煤层的准备和回 采，开采强度比较大，井下生产 采区比较集中，便于管理；巷道 维护条件好，有利于大巷运输， 且煤柱损失少。 缺点：建井初期工程量大，建井 期长，每个采区都要掘进石门， 采区石门工程量大，经济上不合 理。
煤层稳固的底板岩石中。 2.当井田上部冲积层很厚、含水丰富时，需要沿煤层侵蚀带设防
水煤柱，总回风巷布置在防水煤柱内。 3.当井田边界因煤层侵蚀深度不一致而造成标高相差较大时，总
回风巷可根据不同标高分段布置。
第二节 开采水平大巷的布置
4.对于近水平煤层矿井，总回风巷一般与大巷平行，大多布置在 上部煤层或上部岩层中。
10
8
9
(B) 12
7
11
上下山开采的比较
2016/12/9
第一节 开采水平的划分及上下山开采
2.下山开采一般的适用条件 （1）倾角小于16°的缓斜煤层，瓦斯及涌水量不大； （2）煤层倾角不大，采用多水平开拓的矿井，开拓延深后提升能 力降低的； （3）由于开采强度加大、水平服务年限缩短，造成水平接替紧张， 可布置一个或几个下山采区； （4）当井田深部受自然条件限制，储量不多、深部境界不一，设 置开采水平有困难或不经济时，可在最终开采水平以下设一部分下 山采区。
（4）大巷采用矿车运煤的优点 ①同时统一解决煤炭、矸石、物料和人员的运输问题； ②运输能力大，机动性强； ③能满足不同煤种煤炭的分运要求； ④能适应长距离运输； ⑤吨公里运输费用低。
9Leabharlann Baidu
第二节 开采水平大巷的布置
2.带式输送机运输大巷 带式输送机运煤优点： ①实现大巷连续化运输，运输能力大； ②操作简单，比较容易实现自动化； ③装卸设备少，卸载均匀。
皮带输送机
2016/12/9
10
2016/12/9
第二节 开采水平大巷的布置
不同矿井生产能力的大巷运输设备
矿井生产能 力/万t·a－1
＞240
90～180
≤60
运煤
5t矿车底卸式 带式输送机 3t矿车底卸式
辅助运输
1.5t固定车厢式矿车 1.5t固定车厢式矿车
大巷轨距 /mm 900 600
1.5t或1t固定车厢式矿车 600
度不大； （５） 煤系基底有媒质坚硬、稳固的围岩，煤层无 自然发火危险。
第二节 开采水平大巷的布置
煤层大巷应用及发展趋势 构造复杂的小型矿井，或勘探井，可超前探煤。
层间距大的单一薄及中厚煤层，储量小，T短； 煤系底板附近有富水层，而煤层顶板条件好，
可设煤层大巷； 煤系最下煤层为薄及中厚煤层，煤质硬，顶板
第一节 开采水平的划分及上下山开采
确定水平垂高——确定阶段垂高——能否进行上、下山开采 一、 合理的水平垂高
1. 具有合理的阶段斜长 （1）煤的运输：运煤设备、急倾斜开采阶段垂高的限制。 （2）辅助提升：下山不超过1500m； 上山不超过2000m。 （3）行人条件 （4）具有合理的区段数目 2.要有利于采区的正常接替 3.要保证开采水平服务年限及足够的储量：必须有足够的可采储 量以保证水平有合理的服务年限。 4.经济上有利的水平垂高：选取开拓工程量少、生产经营费用低 的水平垂高。
2
1
3
4
I
5
I
78
1 2
4
5
6
第二节 开采水平大巷的布置
分组集中运输大巷布置
7 I
9
4
I
8
井田内煤层分为若干煤组时， 为一个煤组服务的运输大巷。 A
5 B
36
各分组集中大巷之间用主要
6 I -- I
石门联系。
煤组内各煤层之间用采区石 门联系。
7
12 4 5
7
3
B
A
13
第二节 开采水平大巷的布置
（三）运输大巷的位置 运输大巷作用：为开采上水平各煤层服务；为开
主要用于大巷和采区 牵引矿车或编组列车 使用，用来完成井下 矸石、材料、设备及 人员等辅助运输，能 实现6°坡以下地面或 井底车场至采区工作 面不经转载的直达运 输。适用于有瓦斯及 煤尘爆炸危险的矿井中使用。
第二节 开采水平大巷的布置
（3）轨道运输对大巷的一般要求 ①大巷风速不大于8m／s ②运输大巷的方向应与煤层走向大体一致，大巷尽量取直。 ③运输大巷坡度一般为3‰～4‰或5‰；采用无极绳运输大巷一 般不超过10°
2016/12/9
第二节 开采水平大巷的布置
矿井电机车、矿车类型
井型
矿车类型
小型矿井 ≤60万t
90～180万t
>240万t 高瓦斯矿井
1t（固定式）
1t（固定式） 3t（固定式、底卸
式） 3t（固定式、底卸
式） 5t（底卸式）
电机车类型 蓄电池电机车 无极绳绞车 架线式电机车 架线式电机车
架线式电机车
5
第一节 开采水平的划分及上下山开采
阶 段 斜 长 较 长
近水平 煤层分 组开采
H
2016/12/9
小结 1.阶段垂高概念及选取； 2.上下山开采的比较及选用； 3.开采水平的设置； 4.辅助水平应用。 作业：P301，1，2
6
第二节 开采水平大巷的布置
一、阶段运输大巷 为水平或一个阶段运输服务的水平巷道。 （一）运输大巷的运输方式 1.轨道运输大巷 轨距一般有600mm、900mm两种 电机车类型、矿车型号分类见下表
2016/12/9
第二节 开采水平大巷的布置
岩石大巷的优缺点 与煤巷相比的优、缺点如下 优点：巷道维护费用低，并可少留或不留煤柱，能较好地 适应地质构造的变化，便于保持巷道的方向和坡度，利于 列车行驶和保证运输能力，有利于预防火灾和安全生产， 有利于设置采区煤仓和采区车场。 缺点；如果在煤层底板岩石中的位置选择不当仍然会使岩 石大巷维护困难。 二、总回风巷 是全矿井或矿井一翼服务的回风巷道。
不留或少留煤柱，丢煤少 对防火安全有利
第二节 开采水平大巷的布置
4.急斜煤层大巷位置
底板滑动线之外10 20m。
5.大巷的保护
b
掘前预采 — 先开卸压工作面，
在采空区维护大巷；
跨大巷回采 — 采区最下一个区
段布置回采工作面，跨大巷回 β
λ
采
17
2016/12/9
第二节 开采水平大巷的布置
二、总回风巷 总回风巷：为全矿井或矿井一翼服务的回风巷道。 总回风巷的布置特点： 1.对开采急斜、倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，总回风巷可设在
ii、按中线沿煤层掘进—适合胶带运输； iii、按中线及腰线掘进大巷—适合机车和胶带（可 能穿层）
14
2016/12/9
第二节 开采水平大巷的布置
煤层大巷的适用条件 （１） 煤层赋存不稳定，变化大的小型矿井； （２） 离其他煤层较远的深及中厚煤层，储量小、 服务年限不长； （３） 煤系基底有距离较近富含水层，不易将大巷 布置在煤层底板； （４） 井田走向短、运输大巷服务年限短，煤层厚
16
2016/12/9
项目 掘进及 工期 维护
使用
煤损 安全
第二节 开采水平大巷的布置
3.煤层大巷与岩层大巷的比较
煤层大巷
岩石大巷
施工、设备简单，速度快，工期短， 岩石工程量大，速度慢，费用高；
费用低；超前勘探煤层变化。
工期长。
维护（大巷、管线、轨道、水沟等） 维护条件好，费用低；少维修， 工作量大，费用高；大巷维修频繁， 对生产有利。 影响生产。
3t固定车厢式矿车 1.5t固定车厢式矿车
900
1t固定车厢式矿车 1t固定车厢式矿车
600
CDC-6/3型600轨距3吨底侧卸式矿车
11
第二节 开采水平大巷的布置
（二）运输大巷的布置方式
１.分层运输大巷 ：在井田内为一个煤层服务的运 输大巷
（1）煤层距离远 （2）煤层煤质不同，需分装分运 （3）煤层数目少，走向短 优点：初期投入少，见效快 缺点：后期工程量大，维护费高。 2.集中运输大巷 3.分组集中运输大巷
2016/12/9
第一节 开采水平的划分及上下山开采
合理的阶段垂高应使吨煤投资和生产总费用最低。 矿井阶段（水平）垂高
井型 大、中型矿井
小型矿井
开采缓斜煤层的 开采倾斜煤层的 开采急缓斜煤层
矿井/m
矿井/m
的矿井/m
100～250
100～200
100～150
60～100
80～120
80～120
1
2016/12/9
对于倾角大于16°，井田倾斜长度较长，可设两个以上水平， 但尽可能减少开采水平。
水平服务年限 TS＝ＺS/KA
2016/12/9
第一节 开采水平的划分及上下山开采
按煤组划分水平示意图
1－第一水平；2－第二水平
4
2016/12/9
第一节 开采水平的划分及上下山开采
四、 辅助水平的应用 １. 阶段斜长较长 ２. 井田形状不规则，煤层倾角变化大 ３. 近水平煤层分组开采
可行
高
低
低
高
2
第一节 开采水平的划分及上下山开采
1－主井；2－副井；3 －回风井；4－运输大 巷；5－总回风巷；6 －采区上山；
7－下山采区中部车场； 8－下山采区上部车场； 9－采区下山；10－大 巷配风巷（作为下山采 区总回风巷）；11－下 山采区水仓
6 (C)
3 5
6
(A) 4
2 12 7
1
小 Hb T长；井筒延深次数少；利于接 替
煤（矸）上运，能力低，费用低； 全矿无折返运输
第一节 开采水平的划分及上下山开采
1.上、下山开采的比较
掘进
通风
排水
技术上 基建投资 生产经营费
工序简单，方便，成本低
工序复杂，装运困难，速度慢，成本高； 水大时困难
新风、泛风均向上，线路 短；漏风少；通风设施少； 管理方便，费用低。
采 下水平煤层回风。 位置要求：服务时间长；处于不受或少受采动影
响的位置。 位置:1.岩石大巷，煤组的底板岩石中； 2.煤层大巷，煤组最下部煤质坚硬，围岩
稳定的薄及中厚煤层中。
2016/12/9
第二节 开采水平大巷的布置
1.煤层大巷 煤层大巷位置 分煤层大巷 — 沿煤层布置； 集中大巷 — 布置在煤组最下部稳定的薄及中厚煤层中 分组集中大巷— 布置在煤组最下部稳定的薄及中厚煤层中 煤层大巷施工： i、按腰线沿煤层掘进—适合机车运输；
①两下山相距近，负压大，漏风大;② 通风线路长，最困难时期比上山采区长 一倍; ③通风交叉点和设施多，④管理 复杂,CH4大时，费用高。
水自流入仓，系统简单 费用低
①每个区段设临时水窝，安小水泵排水 至大巷— 水小时②将采区下山一次掘 至终深，在采区下部设水仓及硐室，安 泵排水.总工程量大，费用高
优
3
第一节 开采水平的划分及上下山开采
三、 开采水平的设置
开采水平的数目和位置，主要根据： （１） 井田倾斜长度 （２） 阶段高度 （３） 能否进行上、下山开采 （４） 煤层倾角、层间距离、地质构造、井底车场处的围岩性质 （５） 排水 （６） 提升设备型号
对于倾角小于16°，井田倾斜长度小于2000米，可设一个水平， 采用上、下山开采。
8t蓄电池电机车
7
CJ系列直流架线式变频调速电机车
2016/12/9
蓄电池式电机车
蓄电池式电机车适用 于有瓦斯矿井的主要 回风巷和采区进、回 风巷内以及高瓦斯矿 井进风（全风压进风） 的主要运输巷道内牵 引矿车，运输矿物、 器材或调车。
8
2016/12/9
CXJ-10型防爆特殊型蓄电池电机车
好，无自燃； 机械化程度很高（综采面少，推进快）大巷壁
后用不燃性材料（碎石等）充填的矿井。
15
第二节 开采水平大巷的布置
2.岩层大巷（岩石大巷）位置 至煤层法线距：15 30m； 岩性稳定的岩层中； 不受上煤层采动影响，布置在压力传播影响角之外； 利于布置采区煤仓和车场； 岩层大巷施工： 按中线及腰线取直或分段取直； 煤层内设副大巷—探巷，超前勘探，及时为岩石大巷定向。 煤层稳定时不设副大巷，隔一定距离用探巷或钻孔探煤层位置；
地质构造复杂时，煤巷弯道多，对 运输方式有限制，通过能力小；不 利于采区煤仓布置。
能适应地质变化，可取直或分段取 直，方向和坡度一定，有利运输， 通过能力大。利于布置采区煤仓。
大 巷 上 下 两 侧 各 留 煤 柱 3040m或 （4050m），煤损大
防火、安全不利，煤层自燃时， 封闭大巷，导致停产。