井田開拓的基本問題第一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五第十六章井田開拓的基本問題開拓巷道——井筒、大巷、井底車場。本次課講大巷。大巷有運輸大巷、回風大巷、輔助運輸大巷等，一般與煤層走向平行，處在水平的運輸水平標高上。大巷沿煤層傾斜方向的分布與礦井水平劃分有關，這就引出了本次課的一個重點：水平劃分。第二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五劃分水平時，又要考慮每個水平是只采上山的水平，還是采上下山都有的水平（看運輸大巷處在水平的哪個標高），這又引出本次課的第二個重點：上、下山的比較。在運輸水平標高上或回風水平標高上，布置幾條大巷，大巷處在什么層位，這又隨著煤層賦存條件的不同而不同，這引出了本次課的第三個重點：水平大巷的布置。

第三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五第一節開采水平劃分一、開采水平設置l

開采水平垂高H：開采水平上下邊界之間的垂直距離。H=H階

=H上H=H上+H下H=H上+H輔

H=H上+H輔+H下第四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五l開采水平劃分的意義：影響礦井建設時期的技術經濟指標;初期建井工程量；初期建井工期；初期基建投資等;長期影響礦井的生產技術面貌和技術經濟效果：產量、效率、安全、采掘關系，元/t等。l確定水平垂高實質上是定:

階段垂高（階段斜長）

和要不要上下山開采第五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五二、開采水平垂高確定合理確定階段垂高應考慮以下因素：1、具有合理的階段斜長應考慮在一定設備條件下，能達到的階段斜長。其影響因素如下：1)合理的區段數目所謂合理的區段數目是指能保證采煤工作面和采區正常生產和接替的區段數。第六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五（1）階段斜長/區段斜長=整倍數；合理的采煤工藝及采面參數；（2）采區內同采工作面數：普采23個；當前合理的區段數緩斜煤層—35個，急斜煤層大于23個第七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五2）煤的運輸（1）緩、中傾斜煤層：上山—膠帶或鐵溜槽：不限制上山斜長。上山—串車：只設一段絞車提升，驗算絞車能力每班6小時，運輸不均衡系數取1.5。（2）急斜煤層：上山溜煤眼≯70~100m.∵沖垮支架;堵眼事故；煤碎。第八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五3）輔助提升運輸（1）受絞車能力限制，采用一段單鉤串車提升。滾筒直徑一般≯1.6m。

φ1.6m絞車加寬滾筒:容繩量880m；

φ2.0m絞車：容繩量1130m。（2）無極繩或新型設備—不受限制，適用煤層角度小。（3）盤區上山一般≯2000m，盤區下山一般≯1500m，石門盤區斜長不受此限制。第九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五2、要保證開采水平有合理的服務年限及足夠儲量合理水平服務年限：上水平開始減產，新水平應做好準備。一般水平接替需58年延深新水平35年井筒延深1年井底車場、石門及主運大巷1.52年采區準備1.52年水平過渡23年不同井型開采水平服務年限表14-3示。第十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五3、經濟上有利的水平垂高H，N水平，階段斜長井田開拓巷道（大巷、采區石門、采區硐室等）及相應投資，設備安裝及折舊費，元/t.基建費；H，N水平，階段斜長生產經營費（運煤、通風、維護費等）；第十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五足夠儲量水平垂高H的發展趨勢—加大。式中：A：礦井生產能力，萬噸/年

T：水平服務年限，年

K：儲量備用系數，1.2~1.4S：井田的走向長，米

M：階段內可采煤層厚度，mr：煤的密度，噸/立方米可取1.3~1.4C：采區采出率

α：煤層的傾角第十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五4、利于采區正常接替一個采區開始減產，新采區應投產。一個采區的服務年限＞新采區開拓準備時間.斜長,儲量Z.利于接替。隨階段斜長增大，開拓準備工程量相對減少，有利于接替。5、行人方便。第十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五6、近水平煤層開采的水平垂高近水平煤層，盤區一般上山斜長≯2000m，下山斜長≯1500m，有加大的趨勢。石門盤區斜長不受限制第十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五三、下山開采的應用下山及下山開采下山采區：開采水平之下的采區。下山開采：利用原開采水平的井巷和設施，開采該開采水平之下的采區，煤從下向上運輸。上下山開采：一個開采水平既采上山階段又采下山階段。第十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五（一）上下山開采的比較比較：利用原有開采水平進行下山開采；另設開采水平進行上山開采。第十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五開采方式上山開采上下山開采中的下山開采1、開拓工程量（井筒、井底車場、石門、運輸大巷等）大（井筒、井底車場、石門、運輸大巷等）小2、基建投資大小3、水平服務年限及接替T短，井筒延深多次；接替緊張T長；井筒延深次數少；利于接替4、運輸煤（矸）下運，能力大，費用低；全礦有折返運輸煤（矸）上運，能力低，費用低；全礦無折返運輸5、掘進工序簡單，方便，成本低工序復雜，裝運困難，速度慢，成本高；水大時困難上山開采與上下山開采中的下山開采比較第十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五6、通風新風、泛風均向上，線路短；漏風少；通風設施少；管理方便，費用低。①兩下山相距近，負壓大，漏風大;②通風線路長，最困難時期比上山采區長一倍;③通風交叉點和設施多，④管理復雜,CH4大時，費用高。7、排水水自流入倉，系統簡單費用低①每個區段設臨時水窩，安小水泵排水至大巷—水小時②將采區下山一次掘至終深，在采區下部設水倉及硐室，安泵排水.總工程量大，費用高技術上基建投資生產經營費優高低可行低高上山開采與上下山開采中的下山開采比較第十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五l

總之，上山開采在技術上優越，但在一定條件下配合下山開采在經濟上有利。下山開采在技術上的問題隨煤層傾角變小而變弱。第十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五（二）下山開采的應用條件1、煤層16，CH4低，涌水量小，最優。2、井田深部邊界不一，儲量不足，不宜再延深或設水平。3、多水平開采礦井，開采強度大，井田走向短，上下水平接替緊張，可用上水平巷道，在井田中央劃下山采區（設剃頭下山采區）擔負生產任務。通過下山掘一部分下水平的大巷、車場、水倉等，加快下水平開拓延深。4、煤系底板為奧灰巖（富含水），井筒不能延深，有時不得不開下山。5、井田深部境界煤層勘探程度低，需補充勘探又困難，可用下山開采，起勘探煤層作用。第二十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五（三）下山采區巷道布置1、上下山采區劃分一致，對應的上、下山盡量靠近，以便利用上山采區裝車站、煤倉、車場2、產量大、CH4大，可用三條下山。3、下山采區回風：對單水平開采的礦井或多水平開采的礦井第一水平，維護上山采區上山及總回風道，風井及通風設施為下山采區通風。利用運輸大巷配風巷回風，使配風巷與風井連通。多水平上下山開采的第二水平的回風，可在一、二水平之間設輔助水平，利用上山或石門直通第一水平回風系統；第二十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五（四）下山開采與主要下山開采的區別主要下山：集中下山，中央下山、暗斜井。在井田某一開采水平中央布置主要下山；在主要下山下部設立開采水平；主要下山下部的開采水平仍為上山開采。第二十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五四、輔助水平的應用輔助水平（中間水平）—在開采水平內，因生產需要（局部階段斜長過大）而增設有運輸大巷的水平位置及所服務的開采范圍。一個開采水平開采兩個上山階段，在兩上山階段間設輔助水平，其水平垂高H=H1+H2第二十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五輔助水平設石門、階段大巷、不設井底車場。輔助水平的煤運到開采水平，由開采水平井底車場運至地面。任務：只擔任輔運、通風及人員升降等任務。當輔助水平距井筒近時，可設簡易井底車場直通井筒，擔任輔運。第二十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五輔助水平的適用條件1、水平垂高過大，開采技術困難。2、多水平上下山開采的礦井，上水平下山采區輔運、通風、排水困難，下水平需要解決回風問題。3、急斜煤層礦井，階段垂高較小，當∑M較小時，水平的T不滿足,要求加大H，在兩開采水平間設輔助水平，現少用。第二十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五4、近水平煤層，開采水平置于主采煤層中，主采煤層以上或以下的煤層設輔助水平，開設簡易車場擔任輔運、通排等任務。煤通過井筒附近的溜眼到達開采水平提至地面。應用原則—輔助水平增加井下運輔環節，生產系統復雜化。有明顯的技術經濟優越性方可使用。第二十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五五、合理劃分開采水平1、急斜煤層：一個開采水平只采上山階段。階段垂高主要取決于采煤方法和采區準備的合理性。2、緩、中傾斜煤層：從采煤方法、準備方式及合理參數、井型、機械化研究階段斜長—照顧主要塊段；當16時，上下山開采；3、近水平煤層：開采水平在煤組內的合理位置及標高。煤層間距近—開采水平設底部煤層中煤層間距遠—分組設開采水平。第二十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五第二節開采水平大巷布置第二十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五第二十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五第三十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五一．對大巷布置的要求（一）階段運輸大巷運輸方式和設備礦車――大巷可以彎曲，少量膠帶――直、僅可以有少量折點

1、兩種設備的優點缺點對比：礦車運輸優點：主輔運輸統一解決，膠帶要分開輔助巷；能適應礦井兩翼不均衡生產，膠帶多富余，浪費；適應分采分運，膠帶不能；煤塵少，膠帶煤塵多；適應長距離適應長距離，膠帶否；第三十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五礦車運輸缺點：運力有限制，膠帶主運輸能力大；效率低，

膠帶主運輸效率高。短，運量大，煤種單一，用膠帶。長，用架線。具體礦井具體比較。低瓦斯礦井——可用架線機車或蓄電池機車；高瓦斯礦井——可用防爆型蓄電池機車，也可用架線，但要滿足安全規程中的4條規定；噴出和突出礦井——蓄電池機車。要推廣底卸式，包括0.6Mt/a的礦井。如西雞西立井。

第三十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五2、礦車軌道（機車運輸）軌距：600mm，900mm礦車：固定箱式1t，3t

底卸式3t，5t第三十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五（二）大巷斷面和支護

1、斷面要求：滿足運輸、通風、行人、安全和鋪管線的要求。大中型礦井—一般雙軌巷道斷面；中小型井—單軌巷道斷面。設單軌時，要在井底車場與采區車場之間設雙道錯車線，其長度≮1列車長；能力富裕系數為1.3。2、風速①礦車運輸≯8m/秒,設計時最大用6m/秒.②膠帶運輸V4m/s.第三十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五3、大巷數目：軌道運輸大巷一般一條，有時加配風巷（副巷）如通風。斷面不滿足，斷面又不能過大，地溫高；可用兩條，平八礦。膠帶運輸大巷新設計礦井，一般2條a、一條膠帶大巷，一側設600mm檢修道b、另一條輔助運輸。兩條大巷布置：膠帶運輸大巷一般與軌道輔運大巷平行布置，同水平或略高，膠帶大巷可高于軌道大巷410m，便于處理交叉。第三十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五配合形式：膠帶輸送機大巷設檢修道，軌道大巷為單軌或雙軌；不設檢修道，軌道大巷要輔雙軌。4、支護：

一般錨噴或砌碹，大巷位于自燃煤層中必須砌碹，煤層大巷也可U型鋼支架或錨錨噴。中小型井可用砼裝配支架、錨噴等。

第三十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五（三）大巷的方向和坡度1、大巷的方向：與煤層走向（近水平煤層煤層主要延展方向）基本一致，應盡量取直或分段取直，但要考慮維護和煤倉高度膠帶運輸大巷必須取直或分段取直軌道運輸大巷雖能適應彎道，但應盡量取直，以利減少工程量。軌道運輸大巷要求：600mm軌距，R＞12m,900mm軌距,R＞15m。2、大巷的坡度：利于運輸和泄水。一般：i=3~5‰向井底下坡。第三十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五（四）大巷應用情況：國內：基本上用機車運輸；大型礦井用膠帶。國外：西德：大巷膠帶：占30%且認為：井田面積10(km)2時，膠帶運輸；井田面積30(km)2時，用機車運輸；

1030(km)2,具體分析比較。我國，通過基建費和生產經營費分析比較，認為：礦井一翼A=150萬t/a，運距3km，采用膠帶運輸優越。總的趨勢：膠帶運輸增加。第三十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五二、開采水平大巷的布置方式開采水平布置的中心問題是：運輸大巷的布置。據煤層賦存條件（數目和層間距）和準備方式（單煤層采區和聯合布置采區）不同，有以下幾種：單層布置集中布置

分組布置

第三十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五1、單層布置（分層布置）1）特點：各分煤層中都布置大巷，各煤層大巷間用主要石門或溜井（近水平圖18~5）聯系。第四十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五2）適用：煤層間距大。一般不采用。但現在多采用。

第四十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五3）分層大巷布置方式優缺點：優點：初期工程量少，投資少；施工技術及裝備簡單； 掘進速度快，投產早； 主石門工程量不大；缺點：總掘進工程量大； 維護費高，維護工作量大； 占管線設備多，采區數目多、采區能力低，生產不集中，管理不方便； 煤柱多，煤損大。第四十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五2、集中布置1）特點：開采水平內只設一條或一對集中運輸大巷，用采區石門聯絡各煤層。第四十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五2）集中大巷布置優缺點：優點：總的大巷掘進量小，占用軌道管線少；開采順序靈活，能力大；生產集中，便于管理；巖巷方向坡度易保證；易維護，總維護工作量少；煤損少第四十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五缺點：初期工程量大，建井期長。采區石門工程量大，巖石掘進量大。當下部為薄及中厚煤層，圍巖穩定時，大巷可置于下煤層中。減少巖石工程量。3）適用：井田走向距離大，煤層數目多、層間距小，層間距50m的礦井。

第四十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五3、分組布置1）分組布置特點：據煤層間距，分為若干煤組；每組煤布置一條分組集中大巷，用主要石門聯系分組大巷，各煤組分別布置采區。兼有分層大巷和集中大巷的部分特點。第四十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五2）分組布置優缺點：介于上述二種之間3）適用：間距大小不一；煤層組間距70m。4）分與合的選擇：

間距近——合；對于間距大的局部可采快段——合；需要分煤種、分煤質——可能分；（不一定大巷分，采區上山分也能實現分采分運。）瓦斯差異，涌水差異——可能分。第四十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五5）分不分組比較內容：總工程量和初期工程費，利息維護費運輸費煤柱量圖18-8為早出煤而分組。不分組區段石門折返量大。

第四十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五4、運輸大巷布置發展趨勢國內：50年代，分層布置方式60年代后，分組集中大巷和集中大巷現在：當前設計新井，向分層大巷布置發展國外趨勢：向分層大巷布置發展。原因：綜采發展，生產集中，回采工作面少，可能采一個煤層就能保證產量第四十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五回采工作推進快，要求巷道掘進快，維護時間短；巷道普遍采用可縮性支架，支護問題已解決。如：60年代，西德27%可縮性支架；70年代，西德90%可縮性支架；現在，西德100%可縮性支架。巖巷掘進機械化不過關。運輸大巷布置發展趨勢第五十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五三、階段運輸大巷位置選擇

要求：服務時間長；處于不受或少受采動影響的位置。位置：巖石大巷，煤組的底板巖石中；煤層大巷，煤組最下部煤質堅硬，圍巖穩定的薄及中厚煤層中。第五十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五1、煤層大巷位置：分煤層大巷沿煤層布置；集中大巷布置在煤組最下部穩定的薄及中厚煤層中分組集中大巷布置在煤組最下部穩定的薄及中厚煤層中煤層大巷施工：

按腰線沿煤層掘進—適合機車運輸；按中線沿煤層掘進—適合膠帶運輸；按中線及腰線掘進大巷—適合機車和膠帶（可能穿層）第五十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五2、巖層大巷（巖石大巷）位置至煤層法線距：1530m；巖性穩定的巖層中,躲開含水層；不受上煤層采動影響，布置在壓力傳播影響角之外；利于布置采區煤倉和車場；巖層大巷施工：按中線及腰線取直或分段取直；煤層內設副大巷—探巷，超前勘探，及時為巖石大巷定向。煤層穩定時不設副大巷，隔一定距離用探巷或鉆孔探煤層位置；第五十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五3、急斜煤層大巷位置底板滑動線之外1020m。4、大巷的保護掘前預采—先開卸壓工作面，在采空區維護大巷；跨大巷回采—采區最下一個區段布置回采工作面，跨大巷回采第五十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期五5、煤層大巷與巖層大巷的比較

項目煤層大巷巖石大巷掘進及工期施工技術、設備簡單，速度快，工期短，費用低；超前勘探煤層變化。巖石工程量大，速度慢，費