18.井田開拓巷道布置主講：劉建莊渾寶炬教授研究方向：巷道圍巖控umtljz@163.comQQ：772594416河北理工大學-煤礦開采學2024/1/2918井田開拓巷道布置本章結構：18.1開采水平的劃分及上下山開采18.2開采水平大巷的布置18.3井筒的位置18.1開采水平的劃分及上下山開采開采水平劃分

階段(horizon)：沿一定標高劃分的一部分井田。開采水平（mininglevel）：運輸大巷及井底車場所在的水平位置及所服務的開采范圍。開采水平垂高H：開采水平上下邊界之間的垂直距離。2024/1/29H=H階=H上

H=H上+H下H=H上+H輔

H=H上+H輔+H下

開采水平劃分2024/1/29

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。2024/1/29一、合理的開采水平垂高確定水平垂高實質：確定階段垂高（階段斜長）和要不要上下山開采1.合理的階段斜長合理的采區巷道布置及生產系統；合理的區段數；合理的采煤工藝及采面參數；在一定設備條件下，能達到的階段斜長。

2024/1/291）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≯70m，防止沖垮支架；堵眼事故；煤碎。3）近水平煤層，盤區一般上山斜長≯1500m，下山斜長≯1000m，有加大的趨勢石門盤區斜長不受限制（1）運煤2024/1/29（2）輔運1）受絞車能力限制，采用一段單鉤串車提升。

φ1.6m絞車：容繩量600多m；

φ2.0m絞車：容繩量960m

；

φ2.5m絞車：容繩量1100m

。2）單軌吊—不受限制，適用

。（3）行人方便斜長過大，考慮機械升降人員，因此將增加輔助提升費用。合理的階段斜長2024/1/29

1）

階段斜長/區段斜長=整倍數；

2）

采區內同采工作面數：1

2個；當前技術條件下，合理的區段數為緩斜煤層

3

5個，急斜煤層2

3個。2.合理的區段數目2024/1/293.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。2024/1/294.合理的水平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5

8年延深新水平3

5年井筒延深1年井底車場、石門及主運大巷1.5

2年采區準備1.5

2年水平過渡2

3年不同井型開采水平服務年限表16-1示。2024/1/29足夠儲量水平垂高H的發展趨勢—加大。采面產量集中—高產高效；上下山—膠帶。絞車—

2.5m，單軌吊2024/1/295.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）

；緩斜、傾斜煤層150-250m；急斜煤層100-150m.具體應用中結合上下山開采和輔助水平的應用，合理選用。2024/1/29二、下山開采的應用下山采區：開采水平之下的采區。下山：為下山采區服務的主要傾斜巷道。運輸下山，軌道下山，通風行人下山等。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。2024/1/291.上下山開采的比較區別：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。2024/1/29上下山開采的比較2024/1/29上山開采與下山開采比較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.水平垂高2Hb4.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5.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6.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2024/1/29上山開采與下山開采比較7.通風新風、乏風均向上，線路短；漏風少；通風設施少；管理方便，費用低。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。8.排水水自流入倉，系統簡單費用低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2024/1/29上山開采與下山開采比較下山開采在技術上的問題隨煤層傾角變小而變弱下山開采在經濟上有利，上山開采在技術上優越

2024/1/292.下山采區巷道布置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、車場產量大、CH4大時可用三條下山。下山采區回風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Fig18-1示。多水平上下山開采的第二水平的回風：在第二水平的上山部分設總回風巷，利用上山或石門直通第一水平回風系統；2024/1/293.下山開采的應用條件煤層

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，CH4低，涌水量小，最優。井田深部邊界不一，儲量不足，不宜再延深或設水平。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。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。如彩屯礦，平頂山局。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。2024/1/294.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。2024/1/29三、輔助水平的應用要增加開采水平儲量和服務年限等原因，有時需設置輔助水平。輔助水平設有階段大巷，擔負階段運輸、通風、排水等項任務，但不設井底車場。輔助水平大巷離井筒較近時，也可設簡易材料車場，擔負運料、通風或排水任務。2024/1/29輔助水平的應用（1）水平垂高過大，上山煤斜長太大，一個階段開采，技術困難，安全不可靠，可將開采水平以上煤分兩個階段，利用輔助水平開采上一階段。

Fig18-2用輔助水平開拓平硐以上部分煤層1-主平硐2-運煤斜井3-進風斜井4-主要運輸上山5-主要軌道上山6-輔助水平運輸大巷7-輔助水平石門8-后期主石門9-回風石門10-回風平硐2024/1/29輔助水平的應用（2）多水平上下山開采的礦井，下山采區的排水、通風及輔提比較困難，下水平的回風問題也需妥善解決，礦井和采區生產能力越大，這些問題就越突出，在兩水平之間設輔助水平。1-主井2-副井3-煤倉4-主石門5--600m膠帶運輸大巷6--600m軌道運輸大巷7--450m輔助水平軌道巷8-采區上山9-邊界風井10-總回風道11--850m輔助水平軌道巷12-二水平膠帶暗斜井13-二水平軌道暗斜井14-二水平大巷2024/1/29輔助水平的應用（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。（4）一些近水平煤層，采用分煤層開拓，即在主采層設開采水平，布置為全礦井的井底車場及設施，以上或以下分設輔助水平，開掘較簡單的車場和煤層運輸大巷、布置盤區，進行開采。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。2024/1/29四、合理劃分開采水平急斜煤層：一個開采水平只采上山階段。緩、中傾斜煤層：合理的階段斜長—照顧主要塊段，綜合考慮，當

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時，可采用上下山開采；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。2024/1/2918.2開采水平大巷的布置

(layoutofroadwayinmininglevel)一、對大巷布置的一般要求大巷—為整個開采水平或階段服務的水平巷道。運輸大巷—為整個開采水平或階段運輸服務的水平巷道。擔負煤、矸、物料和人員的運輸，通風、排水及鋪設管線等，是礦井的“動脈”。不同的運輸方式和設備對大巷有不同要求。2024/1/29軌道大巷2024/1/29膠帶大巷2024/1/29（一）大巷運輸方式和設備1.礦車軌道（機車運輸）（locomotivehaulage）

軌距：600mm，900mm礦車：固定箱式1t，3t底卸式3t，5t2024/1/29不同條件大巷運輸設備電機車：高瓦斯蓄電池式電機車，低瓦斯直流架線式電機車。井型/萬t·a-1主運輔運大巷軌距/mm≥2405t底卸1.5t固定900膠帶運輸1.5t固定60090-1803t底卸1.5或1固定6003t固定箱式*1.5t固定900≤601t固定箱式1t固定6002024/1/29煤、矸、物料、人員可統一運輸解決；運輸能力大，機動，適應生產不均衡變化的需要；可分運不同牌號的煤；煤塵少，利于安全；遠距離運輸不困難。礦車軌道運輸要求：能適應多彎道，要求大巷平。礦車軌道運輸優點2024/1/292.膠帶運輸beltconveyer膠帶運輸優點能力大，連續運輸，效率高；容易自動化；裝卸簡單；膠帶運輸要求：巷道直或分段直。輔助運輸另開輔助運輸大巷，一般由礦車軌道運輸。適用：運輸距離短，運量大，煤種單一。2024/1/29（二）大巷斷面和支護斷面：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。風速

礦車運輸≯8m/秒，設計時最大用6m/秒.膠帶運輸V

4m/s.2024/1/29支護一般錨噴或砌碹；大巷位于自燃煤層中可砌碹；煤層大巷也可U型鋼支架或錨噴；中小型井可用砼裝配支架、錨噴等。

2024/1/29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條一條膠帶大巷，一側設600mm檢修道；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4

10m，便于處理主體交叉。大巷數目2024/1/29（三）大巷的方向和坡度大巷的方向：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，但要便于維護和開采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。大巷的坡度：利于運輸和泄水，一般i=3~5‰向井底下坡，膠帶輸送機大巷要向井底抬高。2024/1/29國內：基本上用機車運輸；大型礦井用膠帶。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。國外：西德-大巷膠帶占30%，且認為：井田面積

10km2時，膠帶運輸；井田面積

30km2時，用機車運輸；10

30km2，具體分析比較。總的趨勢：膠帶運輸增加。大巷應用情況2024/1/29二、開采水平大巷的布置方式開采水平布置的核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2024/1/291.單層布置分煤層大巷布置，煤層大巷間用主要石門或溜井聯系。圖18-4分煤層大巷和主要石門布置2024/1/29分煤層大巷和主要溜井布置2024/1/29各可采煤層均布置大巷，各煤層單獨布置采區；一般沿煤層掘進，施工及裝備簡單、掘進速度快，主石門工程量不大；先開拓上煤層初期工程量少，投資少；大巷數目多，維護工作量大；采區數目多、占管線設備多，采區能力低，生產不集中，管理不方便；煤柱多，煤損大。分層大巷布置方式特點2024/1/292.集中布置設集中大巷，各煤層用采區石門聯系。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。2024/1/29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。總的大巷掘進量小，占用管線少；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。巖巷易維護。生產集中，便于管理。集中大巷布置特點2024/1/29采區石門穿各煤層，數個煤層可同時準備和回采，能力大。初期工程量大，建井期長。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。

集中大巷布置特點2024/1/293.分組布置（分組集中大巷和主要石門）分組布置集中大巷，用主要石門聯系分組大巷。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，各煤組分別布置采區；初期工程量大，兼有分層大巷和集中大巷的部分特點。適用：煤層組間距

70m。2024/1/29煤層群分組原則較近的煤層劃歸一組，減少石門工程；局部可采煤層，層間距雖較大，不宜單獨布置于鄰近煤層劃為一組；相同煤質和煤種劃為一組，分采分運；瓦斯或水涌出量差異較大，為便于配風和防水，分別劃組；集中生產，但同時生產的煤組不應多于2個。2024/1/294.幾種布置方式的應用國內：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，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。2024/1/29綜采發展，生產集中，回采工作面少，采一個煤層就能保證產量；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；巖巷掘進機械化不過關。試述開采水平和運輸大巷布置方式及應用條件。分層布置方式發展的原因2024/1/29三、運輸大巷位置的選擇運輸大巷作用：為開采上水平各煤層服務；為開采下水平煤層回風。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。2024/1/291.煤層大巷分煤層大巷—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）2024/1/292.巖層大巷（巖石大巷）位置至煤層法線距：15

30m；巖性穩定的巖層中；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。2024/1/293.急斜煤層大巷位置底板滑動線之外10

20m。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，跨大巷回采運輸大巷位置的選擇2024/1/295.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、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，費用高；工期長。維護維護（大巷、管線、軌道、水溝等）工作量大，費用高；大巷維修頻繁，影響生產。維護條件好，費用低；少維修，對生產有利。使用地質構造復雜時，煤巷彎道多，對運輸方式有限制，通過能力小；不利于采區煤倉布置。能適應地質變化，可取直或分段取直，方向和坡度一定，對運輸方式不限，通過能力大。利于布置采區煤倉。煤損大巷上下兩側各留煤柱30

40m或（40

50m），煤損大。不留或少留煤柱，丟煤少安全防火、安全不利，煤層自燃時，封閉大巷，導致停產對防火安全有利2024/1/296.煤層大巷應用及發展趨勢構造復雜的小型礦井，或勘探井，可超前探煤。層間距大的單一薄及中厚煤層，儲量小，T短。煤系底板附近有富水層，而煤層頂板條件好，可設煤層大巷。煤系最下煤層為薄及中厚煤層，煤質硬，頂板好，無自燃。機械化程度很高（綜采面少，推進快）大巷壁后用不燃性材料（碎石等）充填的礦井。2024/1/29四、總回風巷布置（原則同運輸大巷）設采區風井的礦井，多井筒分區式開拓的礦井，均不設全礦性總回風道。開采第一水平時，總回風巷設在風化帶或防水煤柱內；開采第二水平時，上水平運輸大巷改為回風巷。回風大巷標高宜一致。井田上部標高不一，回風大巷布置成分段平巷及斜巷。如范各莊、南翼上部標高降低，回風巷標高降低-294-1212024/1/29總回風道布置近水平煤層、總回風道布置在大巷一側，且與大巷平行。在多水平開采的老礦井，除上邊界布置總回風巷外，還在大巷一側布置回風巷，為上下水平過渡生產用。還可利用：分組集中大巷的配風巷；或另掘一條風道。試述階段水平運輸大巷布置的原則2024/1/2918.3井筒的位置井筒（硐）位置2024/1/29井筒（硐）位置2024/1/29（一）對井下開采合理的井筒位置1.井筒（硐）沿走向方向的有利位置（1）大巷運輸工作量井筒在井田一側:大巷運輸工作量=U×L/2井筒在井田中央:大巷運輸工作量=U/2×L/4×2=U×L/4綜上，在走向方向上井筒位于井田中央大巷運輸工作量最小

LWL/2LWL/42024/1/29（2）通風井筒在井田中央，兩翼風量分配較均衡，風路短，風壓風阻小。井筒在井田一側，風路長，一翼產量要求風量大，風壓2次方增大。欲降風壓，巷道斷面，從而增加掘進工工程。2024/1/29（3）均衡生產及礦井生產能力井筒在井田中央，兩翼能均衡生產，生產能力大，兩翼基本同時結束，較快轉入下水平；井筒在井田一側，單翼開采，運輸通風集中，生產能力小，生產能力相同時，后期一翼生產，運輸、通風過分集中，采掘相互干擾，不能較快轉入下水平2024/1/29實際中形成單翼井田的原因地質勘探資料不足，井筒需要靠近高級儲量范圍；受地形限制；后期增產，改建擴大井田范圍。如范各莊礦，后把畢各莊擴進去，井型由180

320萬t/a，井筒位于非儲量中心。

2024/1/292.井筒（硐）沿傾斜方向的有利位置（1）斜井井筒沿傾斜方向的位置主要選擇層位和適合的傾角，利于運輸2024/1/29（2）立井井筒在B，石門長度最短，初期工程量較小，一般采用，井筒煤柱最少。井筒在A總工程量較大，但初期少，利于較早投產。井筒在C總工程量和運量較大，適用底部奧灰水情況，且延深避開了奧灰水。2024/1/29工業廣場壓煤煤柱損失與埋深、傾角成正比，井筒位于淺部時煤柱損失較小，

但要盡量減少第一水平、首采區煤柱損失。可采厚度大緩斜和傾斜煤層，可選擇布置在中央靠上，級傾斜煤層煤損將成為主要問題，可將井筒布置在淺部甚至煤系底板。具體應用，綜合考慮，抓主要兼顧次要。

2024/1/29立井井筒位置一般應用緩、中傾斜煤層：單水平上下山開拓：上山部分略大于下山部分；或井筒位于井田中央。多水平開拓，可采總厚度大，要求保護井筒及工廣煤柱少；初期工程量小；井筒煤柱不占初期投產采區。井筒沿傾斜適當靠近井田上部“中偏上”，位置處于高級儲量之中心。近水平煤層：井筒位置應靠近井田儲量中央。急斜煤層：可采

M大時，應減少煤損，布置于煤系底部煤層或底板中。2024/1/29（二）有利于井筒和井底車場施工和維護井筒盡量不穿過流砂層、厚沖積層及富含水層；井筒不穿過地質破壞劇烈帶及采動區；“平二礦”實例。井底車場應處于較好的圍巖之中（無大構造）。李雅莊礦：井底車場位置處于地質構造帶內。2024/1/29（三）有利于工業廣場布置合理不占或少占農田，避免河流改道，不占重要文物古跡及園林。有足夠的場地，合理布置工業廣場并留有余地，利于外接“國鐵”。有好的工程地質和水文地質條件，避免滑坡、山崩等威脅，利于居民點建設。井口處于當地最高洪水位之上。注意風向：避免長年風向正對井筒進風方向，以防污染。2024/1/29井筒位置一般選用原則選擇工業廣場不太困難，先考慮井下開采合理的井筒位置；選擇工業廣場困難，先“工廣”合理，并結合井下一并考慮。沖積層很厚，水文復雜，結合井下有利位置和沖積層較薄的地點進行。2024/1/29（四）風井布置及礦井通風系統風井布置方式風井=專用回風（或進風少）井依據瓦斯等級、井型大小、井田走向長度、煤層條件（埋深）、通風系統方式等合理確定。2024/1/291.中央并列式布置：進、回風井布置在一個工業廣場內；兩井相距中小型井30

50m，大型井60

150