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35第四章井田开拓巷道布置（第十八章内容）本章为井田开拓部分的重点，第二章是基本概念，第三章是开拓方式，而如何确定有关参数及方案，如§2.3中开拓方式所解决的问题中，井筒位置，水平标高的确定，水平大巷的布置，是本章的主要内容。§4.1井筒位置的确定(书上§18.3)位置的确定不能从一方面考虑,从开拓布局的整体考虑,如水平的位置，大巷的类型等,它们相互影响。合理的井筒位置应考虑地面情况，井下地质以及生产情况。一、对地面布置工业广场有利每个矿井，都有地面生产系统，行政管理系统，需占有一定的面积的土地。1、场地足够。布置地面生产系统及其工业建筑、行政管理系统。如主付井（绞车房）、洗（选）煤厂、煤仓（场），装车站，办公楼，宿舍，食堂，浴池等。（一般情况下，工业广场的面积为：大型井0.8～1.1公顷/10万吨，中型井1.3～1.8公顷/10万吨，小型井2.0～2.5公顷/10万吨）。2、少占农田，不占良田及重要文化古籍和园林，要避免村庄搬迁及河流改道；3、有较好的工程地质和水文地质条件，避开滑坡，崩岩，溶洞，流沙等地段。森林地区应与林地有足够的防火距离。4、避免井筒和工业广场遭受水灾。井口位置高于最高洪水位，工业广场不受洪水威胁。（解释最高洪水位的意义）5、便于矿井的供水，供电，运输，便于排污，排矸的处理。不影响居民生活。6、充分利用地形，使地面生产系统合理，尽可能少平整土地。对于平硐开拓，主要考虑地面，若地面无太大的限制，则可考虑井下。二、对井下开采有利应使井巷工程量，运输量，维护量，通风效果上达到较佳水平，使工业广场压煤量达到合理。1、走向的位置：在储量中心。此时，运输量最小，通风费用最低，水平36接替易。（解释运输量、通风问题）2、倾斜方向的位置1）、斜井：多数在井田边界外。主要考虑地面和所选用设备所要求的倾角而决定地面的位置。2）、立井：主要是第一水平工程量，总工程量和工业广场煤柱的关系。越靠上部，煤柱越少，初期工程量较少，但深部工程量可能大，延深生产环节多等。（图18-10）参考意见：（1）、急倾斜：边界外（图18-11）（2）、近水平：按地面要求（3）、其它：尽可能靠上一点，减少煤损。（4）、底部有特殊岩层时，具体分析。三、对井筒和井底车场掘进和维护有利的位置1、要使井筒尽可能不通过或少通过流砂层、较厚的冲积层及丰富的含水层；22211CBA1—井筒；2—石门；3—富含水层井筒位置与石门工程量及工业场地压煤等的关系示意图13372、要使井筒不通过地质破坏激烈的地带及受采动影响的地区；3、井筒位置要使井底车场有较好的围岩条件。四、风井布置形式中央（并列，边界），对角，分区独立，分区域（画图，优缺点，适用条件）。（图18-12、13、14、15）1、中央并列式布置（1）、优点：工业场地布置集中，管理方便，井筒保护煤柱损失少。（2）、缺点：通风路线长，通风阻力大，井下漏风多。（3）、适用条件：井田范围小，生产能力不大，瓦斯等级低的矿井。（4）、中央并列式布置的示意图2、中央边界式(中央分裂式)（1）、优点：通风路线较短，通风阻力较小，井下漏风较小，石门工程量增加不多。II55213412341—主井；2—副井；3—运输大巷；4—回风大巷；5—回风石门I—III66214512451—主井；2—副井；3—井底车场；4—运输大巷；5—回风大巷；6—回风石门；7—风井773I—I38（2）、缺点：工业场地布置分散，井筒保护煤柱较多，当矿井转入深部开采后，需要维护较长的上山回风道。（3）、适用条件：煤层赋存不太深的缓倾斜煤层矿井或煤层赋存较深，沼气涌出量大的矿井。（4）、中央边界式布置的示意图3、对角式通风（1）、优点：通风路线长度变化小，风压比较稳定，有利于扇风机工作。（2）、缺点：风井较多，所需通风设备较多，工业场地布置分散，主、副井与风井贯通需要较长时间。（3）、适用条件：对通风要求很严格的矿井，如高沼气矿井，煤层易于自然的矿井，有煤和瓦斯突出危险的矿井。（4）、对角式布置的示意图4、采区风井通风II4213412341—主井；2—副井；3—运输大巷；4—回风大巷；5—风井555I—I2II4213131—主井；2—副井；3—运输大巷；4—回风大巷；5—风井44I—I39（1）、优点:通风路线短，采区通风方便，风阻小，矿井建设速度快。（2）、缺点:风井较多，所需通风设备较多，工业场地布置分散。（3）、适用条件:井田上部距地表近、采区范围较大的矿井。（4）、采区风井通风示意图5、分区式通风（实际是分区域开拓时出现的通风系统）（1）、优点：通风路线短，几个分区可以同时施工，便于处理矿井事故、外运人员及设备。（2）、缺点：工业场地布置分散，占地面积较大，井筒保护煤柱较多。（3）、适用条件：煤层很缓的特大型矿井。§4.2开采水平的划分及上、下山开采水平的多少，主要取决于井田内煤层的斜长和阶段尽寸的大小。一个水平开采的矿井叫单水平开采，两以及其以上，为多水平开采。阶段按标高划分，上下标高一定，阶段垂高便确定了，而水平垂高是指该水平开采范围的垂高，只采一个阶段时，水平垂高就是阶段垂高。两个阶段时，即上下山开采时，水平垂高为两个阶段的垂高。当采用辅助水平、下山开采、辅助大巷时，可能开采的高度很高，图18-3。对于近水平煤层，不划分阶段，将煤层分组。划分水平，再分成盘区或带区。一、合理的水平垂高（针对非近水平煤层而言）应以合理的阶段斜长为前提，并使开采水平有合理的服务年限，利于水平采区接替。1、具有合理的阶段斜长阶段斜长，若分带，则为条带的推进长度，若分区，为采区上山长度。从运输、行人方面考虑。1）、煤的运输对于缓倾斜和倾斜煤层，用自溜运煤或皮带运煤，对斜长的限制不大，1500～1800m以内，目前的皮带运输，长度可以提高到2500m甚至达到3000m；用刮板运输机时，太长了，运输机台数多，系统可靠性差，中小型矿井用矿车运煤时，应在600m以内。对于急倾斜煤层，溜煤高度不能太长，低于70～120m。2）、辅助提升：这是限制斜长的主要因素。应采用一段提升最好。一般采用绞车提升。1.6m绞车，600m长；2.0m，900m长。利用第十四章第六节的单轨吊车设备，齿轨车，卡轨车进行辅助提升，可使辅助提升长度加大到1000～403000m。用胶轮车和套胶轮轨道车时，长度不受限制。3）、行人条件：对斜长限制不严重，放在次要位置考虑，当长度长时，采用猴车运人。2、具有合理的区段数考虑合适的区段斜长，应为其整数倍来划分为采区。缓倾斜3～5个区段，倾斜、急倾斜不少于2个，区段太少，不利于工作面接替。3、利于采区的正常接替矿井正常生产期间，应使采区接替正常。矿井有增产采区、减产采区、正常生产区、准备采区。保证矿井产量均衡。生产采区的生产时间应大于准备区的准备时间。这需要采区有一定的储量，当走向长度确定后，倾斜长度的增加会使采区储量增加。这样，分滩到每一米运输大巷、采区石门、上山、采区硐室这一类巷道上的煤量也会增加。4、保证开采水平有足够的服务年限开拓一个水平需掘进许多巷道，工程量大，准备时间长，为保证矿井有一个较稳定的生产期，水平服务年限必须大于延深水平时间（3～5a）与两水平过渡时间(2～3a)之和，至少8a以上。我国有关矿井水平服务年限的规定见下表：矿井井型及水平设计服务年限井型水平设计服务年限(a)缓倾斜煤层倾斜煤层急倾斜煤层大型井20～4020～3015～20中型井15～2015～2012～15小型井各省自定各省自定各省自定5、经济上有利的水平高度（根据与水平高度有关的费用，随高度增加而减少的费用、随高度增加而增加的费用、与高度变化无关的费用绘出图）H1～H2为经济有利高度。根据多年的实际经验，较为合理的水平垂高见下表。（仅作为参考，因为有许多条件达到了300～400m）近水平煤层，在煤区内划分成条带或盘区，盘区的斜长（上山）＜2500m，下山＜1000m，条带斜长可达到2000m，阶段高度确定后，可考虑下山开采的应用。41矿井阶段(水平)垂高井型开采缓倾斜煤层的矿井(m)开采倾斜煤层的矿井(m)开采急倾斜煤层的矿井(m)大、中型矿井100～250100～250100～150小型矿井60～10080～12080～120二、下山开采的应用（图18-1）1、存在的问题可以节省一个水平的布置巷道，能充分利用原有的井巷和设施，节省开拓工程量和基建投资，可延长水平的服务年限，推迟矿井下一水平延深的期限，煤炭无反向运输。但下山开采存在以下几方面的问题1）、运输：向上运输，无法自溜。要求有较大的运输能力；422）、排水：每个采区都需设排水设施，不集中，耗电大。3）、通风：新、污风相邻，易漏风，且风流路线长，阴力大。4）、掘进：下山掘进困难，装岩、排水跑车架。2、适用条件有下列条件，可以避开其缺点，能够采用。（图18-1或绘图说明)1）、＜16°，瓦斯小，涌量小。2）、深部境界不一致，单设一个水平有困难，则最终阶段用下山开采。3）、当开采强度增大，水平储量不够，水平接续紧张，采用在局部地段用下山开采。俗称剃头。3、注意事项1）、上、下山划分的采区尽可能划分一致，利用维护的上山采区巷道回风（风路长），也可利用大巷辅巷回风（当皮带运输，有辅巷运辅助工作）。2）、剃头时，可利用下山通到下一水平，准备下一水平巷道，加快水平的准备。三、辅助水平的应用具有开采水平的性质，但不够。（不担负提煤至地面任务的水平）1、特点：设置阶段大巷，负责运输、通风、排水，但无井底车场。阶段大巷是局部的，不贯穿整个井田。2、适用的情况1）、水平垂高过大。平硐开拓，但上部煤太多（图18-2），使水平高度过大，采区上山太长，局部设有辅助水平，平硐在开始时，无须开到最里面，即深部的位置，可以加快矿井建设；煤层浅部深浅不一，局部水平垂高过大，斜长过长。2）、多水平上下山开采。用辅助水平解决通风、排水问题。（图18-3）－600，－1050两个水平开采。－600以上，水平高度过大，在－450设辅助水平（局部，图），由集中上山解决－450以上的采区开采（图）辅助水平应用的几个实例43－600～－850之间，用下山开采。－850设辅助水平，负责－600～－850之间下山开采时的进风、排水、排矸，无正规井底车场，只有辅助运输的简易车场，付井只到－850，主井在－600。第二水平布置在－1050，用斜井延深主井，付井也是斜井，但由－850延深至－1050，－850～－1050范围由－1050开采上山，－1050以下用下山开采。这样两个水平开采约一般4个水平开采的深度。443）、急倾斜一般不采用辅助水平。4）、近水平煤层，若煤层间距较大，单独设水平不合理时，设辅助水平。用暗井或溜井联系主水平（上图说明）。四、合理划分开采水平综合考虑前面的三个问题，即水平高度、下山开采、辅助水平。应适应井田地质及开采技术的特点。§4.3开采水平大巷的布置大巷俗称矿井的动脉。合理的大巷布置应有利于矿井建设、矿井生产。大巷也是开采水平布置的关键。首先应了解大巷是干什么的。一、对大巷布置的要求1、大巷运输方式与设备1）、矿车运输架线电机车有7吨、10吨、14吨，蓄电池机车有8吨、10吨、矿车有1、1.5、3吨固定式，3吨、5吨底卸式、7吨侧卸式，还有设备车、材料车、人车。同样有非标准矿车。轨距有600、900的，1、1.5吨固定式、3吨底卸式，用600mm轨距。能统一解决煤炭运输和辅助运输问题，便于不同煤种煤层的分采分运，能适应两翼生产不均衡的变化，不受巷道弯曲程度的限制，便于长距离运输，要求巷道断面大，弯道多时运行速度慢。2）、皮带运输生产能力大，易实现自动化，对巷道坡度及变形量没有严格要求，但要求巷道要直，两翼生产不均衡时，要求设备能力大，需要铺设轨道解决辅助运输问题(皮带主要用于运煤)。有时，需要开辅助大巷，辅助运输占运煤量的20%左右。2、运输设施对大巷的要求1）、皮带运输：大巷要直，允许有坡度（＜17°）。2）、矿车运输：大巷要平，可以有流水坡度（3‰～5‰），可弯曲，有曲线半径。3、根据井田面积或运输距离选择运输设备