矿井开拓与掘进课件.ppt

1、第一节第一节 井田开拓方式的概念井田开拓方式的概念 一、井田开拓方式的概念一、井田开拓方式的概念v井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。v矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。段内的布置方式的总称。v二、井田开拓方式的分类二、井田开拓方式的分类v1.1.按井筒形式分按井筒形式分v（1 1）立井开拓）立井开拓v（2 2）斜井开拓）斜井开拓v（3 3）平硐开拓）平硐开拓v（4 4）综合开拓）综合开拓v2.2.按

2、阶段内布置方式按阶段内布置方式v（1 1）采区式）采区式v（2 2）分段式）分段式v（3 3）带区式）带区式v3.3.井筒形式井筒形式+ +开采水平开采水平+ +阶段内布置方式阶段内布置方式v4.4.在开拓方式的构成因素中，井筒形式占有着突出在开拓方式的构成因素中，井筒形式占有着突出的地位，常以井筒形式为依据，把井田开拓方式分的地位，常以井筒形式为依据，把井田开拓方式分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓等几为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓等几种方式。种方式。v三、确定井田开拓方式的原则三、确定井田开拓方式的原则 1 1、多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生、多出煤、早出煤、

3、出好煤、建设高产高效安全生产矿井创造条件，集中，简单产矿井创造条件，集中，简单 2 2、按、按规程规程完善通风条件，良好生产条件完善通风条件，良好生产条件 3 3、减少煤柱损失，提高回采率，减少维护量、减少煤柱损失，提高回采率，减少维护量 4 4、减少工程量，降低投资，减少建工工期、减少工程量，降低投资，减少建工工期 5 5、新技术机械化、自动化的推广创条件、新技术机械化、自动化的推广创条件 6 6、考虑煤质、煤种、考虑煤质、煤种第二节第二节 斜井开拓斜井开拓v主、副井均为斜井的开拓方式，称斜井开拓。主、副井均为斜井的开拓方式，称斜井开拓。一、片盘斜井开拓一、片盘斜井开拓（斜井多水平分段式开拓

4、）（斜井多水平分段式开拓）v片盘斜井开拓片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。井田沿煤层倾向按标高是最简单的开拓方式。井田沿煤层倾向按标高划分为数个分段划分为数个分段,每段相当于采区的一个区段每段相当于采区的一个区段,习惯上称为习惯上称为片片盘盘,适于布置一个采煤工作面。适于布置一个采煤工作面。v1.1.井巷掘进顺序井巷掘进顺序自地面向下沿煤层开一对斜井自地面向下沿煤层开一对斜井,直至第一片直至第一片盘下盘下20-30m,在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷巷,在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷,然后然后,经平或

5、经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼,即可开始第一片盘即可开始第一片盘的回采。的回采。 v2.2.生产系统生产系统v包括：运煤系统、通风系统、运料排矸系统包括：运煤系统、通风系统、运料排矸系统v对通风要求：对通风要求：主斜井用胶带运煤时，可兼作进风井，但主斜井用胶带运煤时，可兼作进风井，但V 4m /s。胶带斜井不得兼作回风井。胶带斜井不得兼作回风井。v3.优点：系统简单，工程量小，投资少，工期短，优点：系统简单，工程量小，投资少，工期短，斜井沿煤层掘进易施工，能够补充地质资料，进一斜井沿煤层掘进易施工，能够补充地质资料，进一步了解煤层赋存情况。步了解煤层

6、赋存情况。v缺点：矿井内不能布置较多的工作面，矿井生产能缺点：矿井内不能布置较多的工作面，矿井生产能力小；容易出现掘进与生产相互干扰，对地质变化力小；容易出现掘进与生产相互干扰，对地质变化适应性差。适应性差。v4.适用范围：适用于煤层埋藏稳定，地质构造简单，适用范围：适用于煤层埋藏稳定，地质构造简单，井田走向长度和倾斜宽度不大，煤层埋藏不深的小井田走向长度和倾斜宽度不大，煤层埋藏不深的小型矿井。型矿井。二、斜井单水平采区式开拓二、斜井单水平采区式开拓v井田沿倾斜方向划分为两个阶段，每个阶段沿走向井田沿倾斜方向划分为两个阶段，每个阶段沿走向划分为若干个采区，每个采区沿倾向划分为若干个划分为若干个

7、采区，每个采区沿倾向划分为若干个区段。区段。v与片盘斜井相比与片盘斜井相比v优点优点：矿井内能布置几个采区，不容易出现掘进与：矿井内能布置几个采区，不容易出现掘进与生产相互干扰，对地质变化适应性强。生产相互干扰，对地质变化适应性强。v缺点缺点：井巷工程量大，建井期长，系统复杂。：井巷工程量大，建井期长，系统复杂。三、斜井盘区式开拓三、斜井盘区式开拓v近水平煤层，一般采用盘区式布置。斜井盘区与斜井单水近水平煤层，一般采用盘区式布置。斜井盘区与斜井单水平采区式的区别在于斜井盘区的运输大巷和回风大巷可以平采区式的区别在于斜井盘区的运输大巷和回风大巷可以并列布置在井田倾斜的大致中央。并列布置在井田倾斜

8、的大致中央。3P1PP42P四、斜井井筒层位选择、井筒装备及坡度四、斜井井筒层位选择、井筒装备及坡度（一）斜井井筒层位选择（一）斜井井筒层位选择v1.1.沿煤层布置沿煤层布置 适用于煤层赋存稳定，煤质坚硬及地质构造简单的矿井。适用于煤层赋存稳定，煤质坚硬及地质构造简单的矿井。v2.2.沿煤层底板岩层布置沿煤层底板岩层布置 斜井布置在煤层底板稳定的岩层中，岩层距煤层距离不小于斜井布置在煤层底板稳定的岩层中，岩层距煤层距离不小于15 20m，一般用于开采倾角较大的煤层。一般用于开采倾角较大的煤层。v3.3.穿层布置穿层布置v当斜井倾角与煤层倾角不一致时，可采用穿层布置，即斜井当斜井倾角与煤层倾角不

9、一致时，可采用穿层布置，即斜井从煤层顶板或底板穿入煤层。从煤层顶板或底板穿入煤层。第三节第三节 立井开拓立井开拓 一、立井单水平带区式开拓一、立井单水平带区式开拓v井田划分为两个阶段，阶段内带区式布置井田划分为两个阶段，阶段内带区式布置v一般带区式布置多采用一般带区式布置多采用对拉工作面对拉工作面：两个工作面共有一条运：两个工作面共有一条运输平巷（斜巷），两个工作面中的煤相向运输。输平巷（斜巷），两个工作面中的煤相向运输。1、井巷开掘顺序：、井巷开掘顺序：v2、生产系统：运输系统、通风系统、生产系统：运输系统、通风系统v3、优点：巷道布置及生产系统简单，运输环节少，通风线、优点：巷道布置及生产

10、系统简单，运输环节少，通风线路短并有建井速度块、投产早。路短并有建井速度块、投产早。v缺点：上山阶段的分带回风是下行风。适用于煤层倾角小于缺点：上山阶段的分带回风是下行风。适用于煤层倾角小于12，地质构造简单，煤层埋藏较深的矿井。，地质构造简单，煤层埋藏较深的矿井。二、立井多水平采区式开拓二、立井多水平采区式开拓v1、井巷掘进顺序、井巷掘进顺序 v 2、生产系统采煤系统采煤工作面出煤经区段运输平巷、区段石门、区、生产系统采煤系统采煤工作面出煤经区段运输平巷、区段石门、区段溜煤眼、采区运输上山、采区煤仓段溜煤眼、采区运输上山、采区煤仓,在运输大巷装车在运输大巷装车,电机车牵引载煤列电机车牵引载煤

11、列车至井底车场卸载后车至井底车场卸载后,由主井内安装的箕斗将原煤提至地面。排矸系统掘由主井内安装的箕斗将原煤提至地面。排矸系统掘进巷道所出之矸石进巷道所出之矸石,则用矿车装运至井底车场则用矿车装运至井底车场,由副井内安装的罐笼提至地由副井内安装的罐笼提至地面。面。v运料系统井下所需之物料、设备运料系统井下所需之物料、设备,由矿车由矿车 (或材料车、平板车或材料车、平板车)装载装载,经副井经副井罐笼下放至井底车场由电机车罐笼下放至井底车场由电机车,(或柴油机车）拉至采区或柴油机车）拉至采区,转运至使用地点。转运至使用地点。v通风系统矿井通风采用中央分列式通风系统矿井通风采用中央分列式(中央边界式

12、中央边界式),由副井进入的新鲜风流由副井进入的新鲜风流,经井底车场、主要运输大巷、采区车场、采区上山、区段石门、区段运经井底车场、主要运输大巷、采区车场、采区上山、区段石门、区段运输平巷输平巷,清洗采煤工作面后的污风经区段回风平巷、区段回风石门、采区清洗采煤工作面后的污风经区段回风平巷、区段回风石门、采区上山至总回风道上山至总回风道,再经回风石门再经回风石门,由边界风井排出地面。由边界风井排出地面。v排水系统井下涌水经大巷水沟流人井底车场排水系统井下涌水经大巷水沟流人井底车场,汇入水仓汇入水仓,由水泵房的水泵由水泵房的水泵,经副井井筒的管道排至地面。经副井井筒的管道排至地面。第四节第四节 平硐

13、开拓平硐开拓v平硐平硐按与煤层走向的相对位置不同，平硐分为走向平硐、垂按与煤层走向的相对位置不同，平硐分为走向平硐、垂直走向平硐和斜交平硐；按平硐所在标高不同，平硐分为单直走向平硐和斜交平硐；按平硐所在标高不同，平硐分为单平硐和阶梯平硐。平硐和阶梯平硐。 一、走向平硐一、走向平硐 平硐沿煤层走向开掘，把煤层分为上、下山两个阶段，平硐沿煤层走向开掘，把煤层分为上、下山两个阶段，具有单翼井田开采的特点。具有单翼井田开采的特点。 二、垂直或斜交走向平硐二、垂直或斜交走向平硐 根据地形条件，平硐可由煤层顶板进入或由煤层底板进根据地形条件，平硐可由煤层顶板进入或由煤层底板进入煤层。平硐将井田沿走向分成两

14、部分，具有双翼井田开拓入煤层。平硐将井田沿走向分成两部分，具有双翼井田开拓特点。特点。 三、阶梯平硐三、阶梯平硐 当地形高差较大，主平硐水平以上煤层垂高过大时，可当地形高差较大，主平硐水平以上煤层垂高过大时，可将主平硐水平以上煤层划分为数个阶段，每个阶段各自布置将主平硐水平以上煤层划分为数个阶段，每个阶段各自布置平硐的开拓方式。平硐的开拓方式。第五节第五节 井筒形式分析及选择井筒形式分析及选择 一、平峒开拓方式的优缺点及适用条件一、平峒开拓方式的优缺点及适用条件v优点：优点：v1.1.开拓形式最简单、最有利；开拓形式最简单、最有利；v2.2.出煤不需提升转载，环节少，系统简单，设备少，地面设出

15、煤不需提升转载，环节少，系统简单，设备少，地面设施简单（无井架、绞车房）；施简单（无井架、绞车房）；v3.3.不需较大的井底车场及其硐室；不需较大的井底车场及其硐室；v4.4.施工速度快，建井快；施工速度快，建井快；v5.5.无需排水设备，利于预防水灾。无需排水设备，利于预防水灾。v适用条件：地形条件合适、煤层赋存位置较高的山岭、丘陵、适用条件：地形条件合适、煤层赋存位置较高的山岭、丘陵、沟谷。沟谷。 二、斜井开拓的优缺点和适用条件二、斜井开拓的优缺点和适用条件v优点：优点：（与立井相比）施工简单，工期短，井筒装（与立井相比）施工简单，工期短，井筒装备简单，投资少，掘进速度快。备简单，投资少，

16、掘进速度快。v缺点：缺点：井筒斜度大，提升能力低，维护费用高，倾井筒斜度大，提升能力低，维护费用高，倾斜度大时，环节多，煤柱损失大。斜度大时，环节多，煤柱损失大。v适用条件：适用条件：埋藏不深，表层不厚，缓斜和倾斜煤层。埋藏不深，表层不厚，缓斜和倾斜煤层。 三、立井开拓的优缺点和适用条件三、立井开拓的优缺点和适用条件v优点：优点：不受其他地质条件影响，适应能力强，提升不受其他地质条件影响，适应能力强，提升速度快，能力大，可扩大断面，装备两套提升设备速度快，能力大，可扩大断面，装备两套提升设备v缺点：缺点：施工难度大，设备投资大、要求高。施工难度大，设备投资大、要求高。v适用条件：适用条件：煤层

17、埋藏较深，表土层厚，瓦斯、水文煤层埋藏较深，表土层厚，瓦斯、水文情况复杂等条件。情况复杂等条件。第六节第六节 综合开拓综合开拓 一、一、 综合开拓的类型综合开拓的类型v综合开拓：采用立井、斜井、平硐等任何两种以上综合开拓：采用立井、斜井、平硐等任何两种以上井硐形式开拓的方式井硐形式开拓的方式v（一）（一） 斜井斜井- -立井综合开拓立井综合开拓v副斜井（强力带式输送机）主立井的开拓方式适合副斜井（强力带式输送机）主立井的开拓方式适合于大型矿井。于大型矿井。 （二）（二） 平硐平硐- -立井综合开拓立井综合开拓v主要是利用立井的优点，解决通风困难和井田深部主要是利用立井的优点，解决通风困难和井田

18、深部辅助提升问题辅助提升问题 （三）平硐斜井综合开拓（三）平硐斜井综合开拓 二、二、 综合开拓的适应条件综合开拓的适应条件v对于地面形式和煤层赋存条件复杂的井田，如果主、对于地面形式和煤层赋存条件复杂的井田，如果主、副井筒均为一种形式，可能会给井田开拓造成生产副井筒均为一种形式，可能会给井田开拓造成生产技术上的困难，或者是经济上不合理。在这种情况技术上的困难，或者是经济上不合理。在这种情况下可采用综合开拓的方式。下可采用综合开拓的方式。第七节第七节 多井筒分区域开拓多井筒分区域开拓v分区域开拓：分区域开拓：将大型井田划分为若干具有独立通将大型井田划分为若干具有独立通风系统的开采区域。风系统的开

19、采区域。一、炮掘施工工艺一、炮掘施工工艺 v（一）破岩方式（一）破岩方式v（二）主要工艺流程（二）主要工艺流程（一）破岩方式采用钻爆法施工。采用风钻配直径22mm中空六角钢钎及直径32mm柱齿钻头。全部采用湿式打眼，按照定人、定钻、定眼、定位、定责的原则打眼。打眼前，首先根据中腰线及设计要求，画出巷道轮廓线，然后按光爆原理及炮眼布置要求布置炮眼，炮眼掏槽方式采用楔形掏槽或复式掏槽。 采用光面爆破，使用27150mm100g煤矿许用乳化炸药，段毫秒延期电雷管，总延期时间不超过130毫秒，MFB-200、MFB-100型矿用安全网路闭锁发爆器引爆。煤巷采用全断面一次打眼一次爆破；岩石巷道断面超过1

20、2m2，采用台阶法掘进，巷道断面低于12m2的情况采用全断面一次爆破。采用台阶法掘进时，分上、下台阶组织掘进，上台阶超前下台阶一般为68米。采用上、下台阶一次定炮、一次拉炮方式施工，严禁一次定炮、分次拉炮。（二）主要工艺流程v岩巷：交接班敲帮问顶打设上部炮眼(出后部矸石)装药、爆破(上部)洒水、安全检查初喷临时支护出上部煤矸上部锚网索喷支护(打设下部炮眼)装药、爆破(下部)洒水、安全检查出下部煤矸下部锚网喷支护检查清理。v煤巷：交接班敲帮问顶打设炮眼(出后部矸石)装药、爆破洒水、安全检查临时支护顶板锚网带支护两帮支护检查清理。二二.综掘施工工艺综掘施工工艺二、综掘施工工艺二、综掘施工工艺v（一

21、）施工方式（一）施工方式v（二）工艺流程（二）工艺流程v（三）掘进机的选型（三）掘进机的选型 （一）施工方式v采用综掘机截割破岩v切割方式：煤巷一般由上帮底部左侧进刀，沿底板从左至右扫地掏槽，至右帮后向上移动截割头， 再自右至左螺旋上升截割，接近顶板时，截割头要离开顶板100-300mm，防止截割头破坏顶板。v岩巷一般由巷道拱基线的中部进刀自左至右，再自右至左螺旋向上截割，截割至巷道顶部时，对顶板进行临时支护和一次支护，然后由上而下左右往复截割扫地，至设计底板高度。 （二）工艺流程v岩巷：交接班安全检查校对中线后画出巷道轮廓线切割迎头安全检查初喷临时支护出矸锚网索喷支护检修综掘机、验收质量复喷检查。v煤巷：交接班安全检查校对中线后画出巷道轮廓线洒水、综掘机割煤(岩)临时支护(手镐刷帮)永久支护(打注水孔注水)检修综掘机、皮带机，延转载机，检查。 （三）掘进机的选型（三）掘进机的选型v掘进机应按煤岩特征、巷道断面大小、煤岩硬度系数等进行选择。只要巷道断面允许，应以大型掘进机为主，以确保设备可靠运行。