中国矿业大学煤矿开采学电子教案3Word格式.docx

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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；

2、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。

（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

（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）

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。

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1000～3000m。

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

20～40

20～30

15～20

中型井

12～15

小型井

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。

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

大、中型矿井

100～250

100～150

小型矿井

60～100

80～120

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；

2）、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）

－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。

3）、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

一般情况下，井田面积小于10KM2，用皮带，运距小于2km，用皮带。

当井田面积大于30KM2，用矿车，运距大于5km，用矿车。

中间情况，需比较。

（目前，由于生产技术和设备的发展，此种说法有待修正）

4、大巷的运输设备

大巷运输设备一览表

矿井生产能力（Mt/a）

运煤

辅助运输

大巷轨距（mm）

≥240

5t底卸式矿车

1.5t固定式矿车

900

胶带输送机

600

90～180

3t底卸式矿车

1或1.5t＂＂

3t固定式矿车

60≤

1t固定式矿车

5、大巷的断面及支护

断面应满足运输、通风、行人、设管线敷设的要求。

（简单叙述井巷工程中的断面设计的过程）。

大巷采用双轨、单轨、皮带，有30%的富余能力。

二、大巷布置方式

（§

16.3中有分层大巷、集中大巷、分组集中大巷。

）

1、分煤层大巷：

每一个煤层布置一条煤层大巷。

利用一条主石门与各大巷联系起来。

（图18-4、5）

1）、布置：

（绘图说明）

2）、优点：

初期工程量小，反向运输少，出煤快。

3）、缺点：

总工程量大，煤柱多，维护困难，轨道、管线占用多，生产分散，管理复杂。

4）、适用条件：

煤层间距大，集中布置有困难。

2、集中大巷（图18-6）

多个煤层用一条大巷，在最下层煤底板岩石中或煤中（较硬、较薄）。

总工程量少，易维护，生产集中，能力大。

初期工程量较多，煤层间距大时，石门工程量大，反向运输量大。

煤层间距小的矿井。

3、分组集中大巷（图18-7）

划分煤组，每组一条集中大巷。

各组大巷用一条主石门联系。

生产采区多，能力大；

初期工程量大。

煤层数多，能分组。

5）、分组原则：

（1）、煤层间距近的分为一组（间距在全井田范围有可能不一致，如被断层断开，可能相距甚远）。

（2）、煤质相同一组，瓦斯涌出量相差太大的分开，有突出、突水危险的分开。

6）、同采组数：

不多于2个。

4、几种布置方式的比较、应用

间距是分组的主要依据，当间距＜50m的煤层，可划为一组（一般的30m）。

当间距大于70m时，分开，在50（30）～70m之间，要进行比较。

内容见书中332页的论述（简单说明大巷由煤巷变岩巷再回到煤巷的变化过程和原因，与开采技术、掘进技术的发展密切相关，提醒学生毕业设计时应特别注意）

另外，在煤层间距较小但煤层数多，煤层总的间距大，为开采时能够尽快出煤，有采用集中布置的条件，也可以采用分组集中布置，加快矿井出煤，图18-8。

三、运输大巷位置的选择

主要是在煤层内，还是底板岩石内及距煤层的间距大小。

1、煤层大巷

1）、优点：

（1）掘进易、速度快、投资少；

（2）可探明煤层状况；

（3）出煤快、见效快，对环境保护有利。

2）、缺点：

（1）、维护困难，费用大，受采动影响严重；

（2）、大巷的坡度和方向不易保证；

（3）、煤柱损失大，上下两侧各需留40～50m，易发火。

3）、适用条件：

中、小型矿井，采用分层大巷布置。

特殊情况，如底板附近有含水层或岩石软；

煤无自燃发火危险且较硬的条件下。

2、岩石大巷

优缺点与煤层大巷相对应。

多数矿井采用。

其位置应避开支承压力的影响。

h=15～30m，考虑采区用岩石上山，集中平巷，采区煤仓诸因素一般h=30m以上。

四、矿井总回风巷的布置

主要是第一水平总回风巷的布置（以后各水平则利用前一水平运输大巷）。

有三种方式：

1、布置在最下层煤层中。

最下层煤为薄及中厚煤层，煤质较硬，围岩稳定。

2、布置在底板岩石中。

同运输大巷相似，距煤层15～20m。

3、与运输大巷在一个层位，两者也可高差10～15m。

条带式开采时用。

4、若回风大巷距地面较近，有时需在煤层中留防水煤柱。

5、在急倾斜煤层中，回风大巷要考虑煤层地板的滑动问题。

本章总结：

*井筒形式与采区划分关系不大，位置应考虑划分。

井筒位置

采（盘）区划分、通风的风井布置；

阶段（水平）确定

采（盘）区大小，能力，工作面长、采高、截深、进刀。

大巷位置

采（盘）区、走向长壁、倾斜长壁、回采工艺等。

第五章井底车场（19章）

井底车场是矿井的咽喉，是煤、料、人、物的转运处，是枢纽，是开采水平布置的重要部分。

定义：

连接井筒和井下运输巷道的一组巷道和硐室的总称。

5.1井底车场硐室（§

19.3）

（利用CAI课件中的图讲解）（图19-1）

一、主井系统硐室

推车机，翻车机硐室（卸载硐室），井底煤仓、装载硐室、清仓硐室。

井底水窝泵房。

硐室的布置与线路布置有关，应在易维护的岩石中。

二、副井系统硐室

马头门、泵房、变电所、水仓、清仓硐室，候车站。

泵房与变电所相邻。

水仓最低，水仓入口处是开采水平的最低点。

泵房、变电所高于井底车场水平0.5m，有防水门、防火门。

三、其它硐室

调度室、医疗室、架线、蓄电池机车库、机车修理间、充电室、火药库、消防库。

充电室、火药库需单独回风。

5.2调车方式及线路布置（§

19.1）

（利用CAI课件中的图和动画或者利用此图进行讲解）（图19-1）

一、调车方式

1、顶推调车

2、专用设备调车

3、甩车调车（自滚式）

4、顶推拉调车

二、存车线长度的确定

井底车场有主井煤车和

付井材料，矸石的空重车线、

调车线，其位置下图（书上

19—2，表19—1）、下表。

井底车场各线路起点及终点位置

线路名称

起点

终点

箕斗井重车线

翻车机中心线

连接存车线与行车线的道岔的基本轨起点

箕斗井空车线

罐笼井重车线

复式阻车器的轮轴

罐笼井空车线

进材料车支线的道岔正常线路中心距起点

材料车线

出材料车支线的道岔线路中心距起点

调车线

渡线道岔基本轨起点与调车线连接处

渡线道岔基本轨终点与调车线连接处

长度：

1、井空、重车线长：

大型井，1.5～2.0列，中小型，1.0～1.5列。

2、付井空、重车线长：

大型井：

1.0～1.5列，中小型0.5～1.0列。

而付井提矸时，一般应大于1.0列，小型井按0.5列。

3、材料车线：

大型，10个矿车以上，一般为15～20个。

中小型为5～10个。

4、调车线：

一整列车长（矿车加上机车长）（图19-2）

三、井底车场线路坡度

主、副井空、重车线都有坡度，主井到推车机处，付井到水仓入口处都最低，由回车线补回。

各坡度方向见表19—2。

5.3井底车场形式及选择（§

19.2）

井底车场的形式与井筒形式、井筒与大巷的距离、大巷运输设备有关。

（利用CAI课件中的图和动画结合书上的图，在黑板上绘图讲解）

一、固定式矿车运煤时井底车场的形式

有环行式、折返式两大类。

1、环行式：

空、重列车在车场内不在同一巷道内的轨道上作相向而行（不同路）。

按井筒与大巷距离的远近，可布置成三种类型：

近，用卧式；

远，用立式；

中距离、用斜式。

1）、卧式；

存车线与大巷平行，主、副井距大巷较近。

利用大巷作绕道回车线及调车线，可节省车场开拓工程量。

调车方便，但在弯道上顶推调车，安全性差，需慢速运行。

当井筒距大巷较近时，可采用这种车场。

2）、斜式

存车线与大巷斜交。

右翼来重车可顶推进入主井重车线，调车比较方便；

左翼来的重车需在大巷调车线调车。

当主、副井距大巷较近，且地面出车方向要求与大巷斜交时，可采用这种车场。

3）、立式（图19-5）（包括刀式）

存车线与大巷垂直，且有足够的长度布置存车线。

巷道工程量大，交叉点及弯道多。

当主、副井距大巷较远时，可采用这种车场。

这是立井井筒。

斜井也可采用环形车场，不同点是付井空、重车线不在井筒两侧，而是在一段双轨巷道上。

斜井立式车场，如图，存车线与大巷垂直，且有足够的长度布置存车线。

主、副井距大巷远，调车作业方便。

副井可采用平车场或甩车场。

4）、环行式井底车场的评价

（1）、环行式井底车场的优点：

调度方便，通过能力大，一般能满足大、中型矿井生产的需要；

（2）、环行式井底车场的缺点：

巷道交叉点多，大弯曲巷道多，施工复杂，掘进工程量大，电机车在弯道上行使速度慢，且顶推调车不够安全。

2、折返式：

空、重列车在车场内同一巷道两条线路上折返运行。

根据出车方向不同，分为尽头式、梭式两种。

1）、立井折返式：

（1）、梭式

立井梭式车场的特点及适用条件:

利用运输大巷作主井空、重车线和调车线。

左翼来车顶推调车，右翼来车通过№1道岔后反向顶推调车，车场能力较环行式小。

适应于井筒距大巷较近的场合。

（2）、尽头式

尽头式车场的特点及适用条件：

车场一端和大巷相连，另一端为尽头。

主井空、重车线及通过线与大巷垂直，空重车辆由车场一端进入。

适应于井筒距大巷较远的场合。

2）、斜井折返式

斜井梭式车场的特点及适用条件：

与立井折反式相似，利用运输大巷作主井空、重车线和调车线。

但副井的存车线布置及和副井的联系不同于立井。

车场能力较环行式小。

主井若用串车提升，与付井相似，否则与立井折返式相同。

而付井则与付井井底车场的连接关系有关（即井筒的投影与大巷平行与否）（书上图19-10为与大巷垂直）。

平行时，与书上图19—6相似。

3）、折反式井底车场的评价

（1）、折反式井底车场的优点：

车场的工程量较小，车场线路较简单，交叉点及大弯度的巷道少，施工容易，机车在直线巷道上调车比较安全，利于使用底卸式矿车。

（2）折反式井底车场的缺点：

电机车从翻笼硐室通过，对有煤尘爆炸危险的矿井安全性差，需要增设隔墙和采取洒水、防尘等安全措施；

线路少的车场通过能力小。

二、底卸式矿车运煤时的井底车场

1、简介：

矿车车箱、卸载坑、车轮。

卸载过程、卸载方向单一。

要求：

井底车场形式与采区装车站形式必须一致。

（图19-11）

2、优点：

1）、窄轨。

600轨距，大巷断面小，采区巷道断面小。

2）、卸载速度快，是固定式的6～8倍。

3、调车方式

1）、环行式：

直接拉过卸载坑。

2）、折返式：

根据线路一同，可以有以下几种方式

（1）、机车牵引列车过卸载坑，井底无调车机车，图19-12a，

（2）、机车顶推列车滑行过卸载坑，机车不过坑，图19-12b，

（3）、机车牵引列车过卸载坑，井底有调车机车，图19-12c，

（4）、机车牵引列车过卸载坑，井底有调车机车，为两翼来车，图19-12d。

三、小型矿井井底车场形式及特点

井型小，无需设材料车线，见图19—14，19—15。

若是斜井，则与第十四章中采区下部车场类似，图19—16，19—17，19—18。

四、大巷采用胶带输送机运煤的井底车场特点

无煤的卸载调车过程，皮带抬高，直接送入井底煤仓。

车场只担负辅助运