开采水平划分及阶段垂高的确定研究

开采水平划分及阶段垂高的确定研究

[摘要]在井田范围和矿井生产能力确定之后，必须考虑合理地进行开采水平划分与确定开采水平（阶段）垂高，建立开采水平。阶段（水平）垂高即一个阶段（水平）服务范围的上部边界与下部边界的标高差。当矿井开采为单一上山阶段时，水平高度即为阶段高度；当矿井开采为上、下山开采时，水平高度为上、下阶段高度之和。合理的开采水平垂高应以合理的阶段垂高（倾斜长度）为前提，并使开采水平有合理的服务年限，有利于实现采掘机械化，还要有较好的技术经济效果。

[关键词]开采、阶段垂高、研究

中图分类号：td822 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）13-0058-01

（一）阶夏垂高的确定

阶段垂高对矿井生产和技术经济效果有很重要的影响。阶段垂高过大，不仅使开拓投资及运输提升费用增加，延长建井工期，而且给采区上、下山运输和上下人员带来很大困难；阶段垂高过小，则使储量减少，服务年限缩短，造成水平接续紧张，且矿井阶段总数增加，基建开拓工程量增大。因此，应根据地质条件和技术装备水平，通过技术经济条件的分析比较，合理确定阶段垂高。

合理确定阶段垂高，主要考虑以下要素：

1.开采水平服务年限

每个开采水平必须有合理的服务年限，才能充分发挥水平运输大

巷、井底车场及其各种生产设施的作用，提高经济效益。从有利于矿井均衡生产和水平接替来看，开拓延深一个新水平，一般需要3～5a，加上上、下水平生产过渡时间，一般需要5～8a甚至更长。为避免水平接替紧张，必须有足够的可采储量以保证水平有合理的服务年限。

2.采、掘、运机械化程度

采区上山的运输方式和运输设备的能力与阶段垂高有很大关系。阶段垂高越大，采区上山长度也增大。如果采用带式输送机运输，一部带式输送机即可满足上山长度较大的要求；如采用刮板输送机运输，采区斜长大，串联的输送机数目多，运输事故频次也要增加，影响采区正常生产；辅助运输一般采用绞车提升，采区上山则不宜过长，如采区斜长过大，就需要采用多段提升，这样会造成运输环节多，运输系统复杂，运输事故多，不利于采区正常生产。对于急斜煤层，采用自溜运输，溜槽有效长度不宜超过200m，溜眼高度不宜超过70～100m。

3.煤层赋存条件和地质构造

煤层倾角对阶段垂高影响较大。开采急斜煤层时，煤层间受采动影响，且沿煤层运料、溜煤、行人都比较困难。急斜煤层阶段垂高，一般为100～150m；水平或近水平煤层，计算阶段垂高实际上已无多大意义，应按水平运输大巷两侧的盘区上、下山长度决定水平的开采范围，并保证开采水平服务年限。倾斜煤层的阶段高度，应根据上山运煤方式与运输设备可能达到的长度，以及采区内分段数

（3～5个）；尽量减少工程量等因素综合考虑，一般为150～300m。

4.吨煤建设投资和生产费用

合理的阶段垂高应使吨煤投资和生产总费用最低，一般阶段垂高增大，全矿水平数目减少，水平资源/储量增加，分摊到每吨煤上的一部分费用相对减少，如井底车场及硐室、阶段运输大巷、主回风巷、石门与采区车场的掘进费、设备购置费及安装费等；也有一部分费用随垂高加大而增加，如沿上山的运输费、通风费、提升费、排水费及倾斜巷道的维护费等；还有一部分费用与阶段垂高的变化关系不大，如井筒及上山的掘进费等。因此，对一定条件下的矿井，不同的阶段垂高，其吨煤的总费用是不同的，但必然存在一个在经济上最合理的阶段垂高，即吨煤总费用较低的阶段垂高。

在实际工作中，往往把几个不同的阶段垂高方案进行技术和经济综合分析与比较，选择费用最低、生产效果最好的方案作为最佳方案。（如图1）

综合上述分析，阶段垂高受一系列因素的影响，是矿井开采技术和生产集中程度的综合反映。根据我国煤矿开采经验，设计规范规定：当矿井划分为阶段开采时，其阶段垂高宜为：

（1）缓倾斜、倾斜煤层200～350m；

（2）急倾斜煤层100～250m。

（二）开采水平的划分

确定开采水平的数目和位置，主要根据井田倾斜长度、阶段高度和是否采用上下山开采方式来决定。此外，煤层倾角、层间距离、

地质构造、井底车场处的围岩性质以及提升和排水设备型号等，对开采水平的数目和位置也有很大影响。