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18第四节井田开拓方式一、井田开拓基本知识（一）矿井储量、生产能力和服务年限一个煤田的范围很大，面积由数十至数千平方公里，甚至上万平方公里，煤的蕴藏量由几亿到几百亿吨。通常由几个或几十个矿开采。划给一个矿井来开采的那部分煤田，叫做井田（或矿田）。井田的边界多是以自然条件（大断层等）来划分。井田范围的大小，决定了矿井的储量和开采条件，是建设矿井的基本根据。矿井储量可分为远景储量和工业储量两类，是确定矿井生产能力的重要因素。矿井的工业储量减去设计和开采损失，就是矿井的可采储量。可采储量占工业储量的百分比叫做采出率（也称“回采率”），矿井采出率应大于75％以上。采出率太低，不但浪费了资源，而且减少矿井的服务年限。矿井可采储量与工业储量、生产能力和服务年限的关系，可用下式表示：Zk=(Zc-P)CZk=A·T·K式中Zk——可采储量，万t；Zc——工业储量，万t；19C——采区设计回采率，薄煤层（煤厚≤1.3m）为0.85，中厚煤层（煤厚1.3～3.5m）为0.80，厚煤层（煤厚＞3.5m）为0.75；A——矿井设计生产能力，万t/a；T——矿井设计服务年限，a；K——储量备用系数，一般取1.2～1.4。矿井生产能力，一般指矿井的设计生产能力。按设计的生产能力大小矿井分为大、中、小三种井型：大型：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0、5.0、6.0Mt/a及以上；中型：0.45、0.6、0.9Mt/a；小型：0.3Mt/a及以下。矿井服务年限应与矿井生产能力相适应，使它们之间保持一个技术、经济上都比较合理的关系。《煤炭工业矿井设计规范》（2005年版），对45万t/a及以上矿井，按不同井型，对矿井的设计服务年限作了相应的规定，中型矿井设计服务年限不小于40年，1.2～2.4Mt/a矿井设计服务年限不小于50年，3.0～5.0Mt/a矿井设计服务年限不小于60年，6.0Mt/a及以上矿井设计服务年限不小于70年。（二）井田内的再划分煤田划分为井田后，每一个井田的面积仍然比较大，再这样大范围内进行采煤，还必须将井田再划分为若干较小的20区、段，以便有计划的按一定顺序进行开采。井田划分为阶段。开采缓斜（倾角≤250）、倾斜（倾角250～450）和急斜（倾角450～900）煤层时，通常沿煤层倾斜方向，按一定标高，将井田划分为若干个平行走向方向的长条形部分，每一个长条部分称为阶段，阶段的大小一般用阶段斜长或阶段垂高来表示。它的走向长度等于井田走向长度。阶段与阶段之间以水平分界。水平是自井筒再一定标高开掘的水平巷道及其相近标高的开采巷道的总称。布置有主要运输大巷和井底车场，并担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平称为开采水平，水平常用该处标高、开采顺序和用途来表示。阶段内的布置又分连续式、分区式和分带式三种。近水平煤层井田划分为盘区或分带。在开采煤层倾角很小的近水平煤层时，井田煤层走向不明显或变化不大，很难划分阶段。这是，一般沿煤层主要延伸方向布置2～3条水平大巷，作主要运输和进回风用。在大巷两侧或划分若干采掘区或直接布置条带，前者即是盘区（类似于采区），后者就是条带。（三）巷道的分类井筒到达预定地点后，就可以在井下开凿为生产服务的各种巷道。矿井巷道按照它的作用和服务范围，可以分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三类。21开拓巷道——为全矿井或一个水平服务的巷道，如井筒、井底车场、石门、主要运输大巷、回风大巷、风井等；准备巷道——为一个开采区域服务的巷道，如采区上山、下山、盘区集中巷等；回采巷道——直接为采煤工作面服务的巷道，如回采工作面进风顺槽、回风顺槽、开切眼。二、矿井开拓方式的选择由于井田内煤层赋存状态以及地质、地形等条件的不同，所以在开发矿体时，所采用的进入矿体的方式也就不同。根据进入矿体井峒形式，井田开拓方式可分为平峒开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓等四种开拓方式。在确定井田开拓方式时，应考虑下列原则：1．本着布局合理、生产集中、系统简单、环节畅通的原则，为采用新技术、新装备，提高机械化程度创造有利条件。2．充分利用国家资源，减少煤炭损失。3．尽量减少工程量和投资，使建井期短，出煤快，以降低成本。一）平硐开拓（一）什么是平峒开拓在山区和丘陵地带，利用水平巷道（即平峒）由地面进入煤层进行开拓和采煤的开拓方式，即主、副均为平峒的开22拓方式称为平峒开拓。根据地形条件与煤层赋存状态，平峒的方向可以和煤层走向方向一致，称走向平峒；也可以和煤层走向方向垂直或斜交，称垂直走向平峒。另外，按同一井田内平峒在不同标高的数目，可分为单平峒（单水平平峒）和阶梯平峒（多水平平峒）两种。（二）平峒开拓的优点当煤层赋存具有平硐开拓条件时，应首先考虑采用平硐开拓。当平硐以上煤层垂高或斜长过大时，可采用阶梯平硐开拓。当受地形限制，必须沿走向开拓平硐时，可采用走向平硐开拓，但应注意单翼生产的特点，恰当地确定井型。平硐开拓有很多突出优点：1.没有井筒和井底车场，平硐本身相当于运输大巷，煤炭直接运出地面，环节少，能力大，投资省，出煤快。2.依靠平硐的自然坡度排水，直接流出硐口，排水能力大，安全可靠：不用排水设备，不开凿硐室、水仓、更无需长期维护清扫。3.平硐施工设备和施工技术简单，进度快，成本低。4.硐口无井架、绞车房、通风机房等建筑，生产系统简单，占地少，便于管理。5.平硐进入煤层后，可按需要变更方位，灵活性大。6.可采用小风井或小平硐回风，通风工程量小，且安全条件好。23（三）平峒开拓的适用条件平峒开拓的选择受地形条件的限制，只适于山岭起伏的地区，因为只有这样的地区才由可能使煤层埋藏高于平峒水平。因此，平峒开拓的适用条件：1．山区，在平峒标高以上有足够的煤炭储量；2．有布置平峒口工业场地的位置；3．能修筑公路或铁路和外界联系方便。二）斜井开拓（一）什么是斜井开拓斜井开拓是用倾斜巷道由地面进入煤层的一种开拓方式，也就是主、副井皆为斜井的开拓方式。斜井开拓分为片盘斜井和分区式斜井开拓两大类。（二）斜井开拓的适用条件凡是煤层赋存较浅，垂深在200m以内，最大不超过500m，都要首先考虑斜井开拓的可能性与合理性。对于表土层不厚，水文地质简单，井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层，不论井型大小，均可采用斜井开拓。1．片盘斜井开拓小型矿井，条件适宜时，可以采用片盘斜井开拓。通常一个片盘生产，一个片盘准备，提升方式宜采用单钩串车一段提升。片盘斜井开拓的适用条件：（1）井田范围较小，煤层埋藏较浅；24（2）表土层厚度不大，且不含水和无流沙层；（3）地质构造简单，无大的断层和褶曲；（4）以开采缓倾斜的薄及中厚煤层为主。2．斜井单、多水平开拓当井田范围较大和矿井生产能力很大时，就不能用片盘斜井开拓，而要将井田划分为单水平或多水平开拓，在阶段内分区式或分带式准备。（三）斜井开拓的优点斜井与立井相比有以下优点：1.井筒施工简单、速度快、投资少。2.地面建筑物和井筒装备少，不用大型提升设备，钢材消耗量小，如用胶带输送机提升，提升能力大，增产能力也大。3.改、扩建比较方便，容易实现多水平生产，并能较少井下主石门的长度。（四）斜井井筒位置用斜井开拓时，斜井井筒可以沿煤层开掘，但在使用期间要经常维护，而且煤层倾角有变化时，井筒的坡度也要随着变化，对提升工作不利。所以，斜井井筒多沿岩层开掘，称为岩石斜井。沿岩层开掘的岩石斜井掘凿费用较高，但容易维护，井筒的坡度不受煤层倾角变化的影响，可以根据提升设备的技术要求来开掘。25岩石斜井开掘在煤层下面，叫做底板斜井；开拓在煤层上面，叫做顶板斜井。在一般情况下，井筒坡度最好与煤层的倾角相同。斜井选用的提升设备与井筒的倾角有关。用带式输送机提升时，斜井井筒的角度一般不得大于170，但随着大倾角带式输送机的成功开发和应用，在倾角不大于250的斜井井筒中，也可以装备带式输送机；用箕斗提升时，不大于350；小型斜井用串车提升时，斜井倾角不大于250；用无极绳提升时，斜井坡度不大于100，但此种提升方式已明令淘汰。三）立井开拓（一）立井开拓的定义立井开拓是用垂直井筒由地面进入煤层的一种开拓方式，即：主、副均为立井。根据井田内水平的设置，可分为立井单水平开拓和立井多水平开拓两种。（二）立井开拓的优点立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐开拓或斜井开拓时，均可采用立井开拓方式。其优点如下：1.能够通过各种复杂的地质条件，井筒为圆形断面，结构合理，维护费用低。2.提升能力大，机械化程度高，易于搞自动化。263.有效断面积大，通风条件好：管线短，人员升降速度快。（三）立井开拓的适用条件采用立井开拓的条件一般为：1.煤层埋藏较深或冲击层较厚。2.水文地质条件复杂，井筒需要用特殊方法施工。3.多水平开采的急倾斜煤层。四）综合开拓（一）综合开拓的形式井田地面、井下条件复杂，若采用单一的开拓方式，会在技术上产生困难、经济上也不合理，因而，实际生产中往往出现主、副井采用不同井筒形式的开拓方式，称为综合开拓。综合开拓一般有：平峒立井开拓、平峒斜井开拓、斜井立井开拓和平峒斜井立井开拓等四种形式。（二）综合开拓方式的适用条件按井田特点，结合地面布置，采用单一开拓方式不能满足通风、安全、提升等不同需要或技术经济不合理时，可以采用综合开拓方式。对各种井硐形式的分析表明：在地面水平以上煤炭储量较多的山岭地区，应该首先考虑平硐开拓。赋存较浅的缓倾斜煤层，一般可以开掘沿煤层斜井或穿岩斜井。没有平硐或斜井开拓条件的，才采用立井开拓。（三）综合开拓方式的特点27以主斜井—副立井综合开拓方式为例介绍综合开拓方式的特点。1．主斜井—副立井综合开拓方式的优越性：（1）主斜井井筒掘进技术和施工设备简单，掘进速度快；（2）副立井断面大，通风阻力小，通风能力强，辅助提升能力强，管线用量少；（3）主斜井延伸方式简单、方便，对生产干扰少；（4）主斜井强力胶带输送机生产能力大，其应用扩大了斜井应用的范围。2．主斜井—副立井综合开拓方式存在的缺陷：（1）主斜井比立井长的多；（2）主斜井井筒维护费用高；（3）主斜井井筒通过流沙层困难；（4）主斜井、副立井井口若在一起，则井底位置分散，不便于联系；主斜井、副立井井底若在一起，则井口位置分散，需建两个工业广场留两个保护煤柱，煤柱损失大。3．主斜井—副立井综合开拓方式的适用条件：大型或特大型矿井、水文地质条件比较简单、主斜井井筒不需要特殊施工法的缓斜和倾斜煤层。