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[摘 要]立井开拓是我国广泛应用的一种开拓方式,立井开拓可分为单水平和多水平开拓。缓斜煤层,开采两个煤层,煤层赋存较深。井田沿倾斜划分为两个阶段,阶段下部标高分别为—300m、—480m,设两个开采水平;在阶段内沿走向再划采区。
[关键词] 井田开拓 水平开拓
中图分类号:TD823.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)01-0313-01
一 立井开拓
1.巷道开掘顺序
首先在井田中部开凿一对立井,开掘井底车场及主石门,然后在最下一层煤的底板岩层中开主要运输大巷向两翼伸展,当其掘至各采区中部,开掘采区下部车场、采区运输上山、采区轨道上山,与总回风巷连通形成通风系统,再继续进行采区内巷道的掘进。为加快矿井建设及有利于矿井通风,井田上部边界的风井、回风石门及总回风巷,常与大巷等同时开掘。此示例总回风巷布置在-120 m水平最下可采煤层的底板岩层中。
2.采区上山布置方式
采区采用集中上山联合布置方式。在采区中部开掘两条上山,沟通开采水平与回风水平形成采区生产系统。
3.主要生产系统
(1)运煤系统。井上、井下各生产系统建成后,经试运转符合要求后,采区即可投产。随后,从中央向两翼各采区依次投产接替。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,在运输大巷装车,电机车牵引载煤列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。
(2)运料排矸系统。掘进巷道所出之矸石,用矿车装运至井底车场,由副井内安装的罐笼提至地面。井下所需之物料、设备,由矿车(或材料车、平板车)装载,经副井罐笼下放至井底车场,由电机车牵引至采区,转运至使用地点。
(3)通风系统。矿井通风采用中央分列式(中央边界式),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、采区上山至总回风道,再经回风石门,由边界风井排出地面。
(4)排水系统。井下涌水经大巷水沟流人井底车场,汇入水仓;’由水泵房的水泵,经副井井筒的管道排至地面。要保证矿井正常生产,还需要供电、供水、安全监测、瓦斯抽放等系统相互配合。
4.水平接替
矿井开采要以一个水平生产保证矿井产量。在第一水平结束前,及时延深主、副井井筒至一480m第二水平,进行第二水平及中央采区的开拓和准备。第一水平开始减产,第二水平即投人生产,在两个水平生产过渡期间,以两个水平同时生产保证矿井产量。
5.立井井筒主要装备
采用立井开拓时,一般以一对立井(主井及副井)进行开拓,装备两个井筒。井筒断面根据提升容器尺寸、井筒内装备及通风要求确定。
对于小型煤矿的立井,根据其生产能力的大小和矸石量多少,主、副井可各装一对单层单车(1t)罐笼,或只装备一个井筒(双层单车或单层单车罐笼),实行混合提升,即提煤、提矸、下料、升降人员均用该套提升设备,故只能用于生产能力更小的矿井。
在煤层倾角较小的条件下,可采用立井单水平上、下山开拓方式进行开采。生产系统和多水平基本相同。
二 斜井开拓
1.斜井开拓
井筒施工相对简单,在我国应用很广。斜井开拓有多种不同的形式。按斜井与井田内的划分方式的配合不同,斜井开拓主要分为片盘斜井和集中斜井(有的地方也称阶段斜井)。片盘斜井以前是小型矿井主要采用的开拓方式,它从地表开掘斜井,到煤层第一分段后,即沿煤层走向布置回采巷道,形成工作面进行开采。
2.主要生产系统
首先让靠井田中部的采区投产,随后,从中部向两翼发展,各采区依次投产和接替。
從采区运出的煤车在井底车场卸载,原煤由主井内安装的胶带输送机运至地面。掘进巷道所出之矸石,井下所需之物料、设备,则由副井轨道串车提升和下放。由副井进入的新鲜风流,经井底车场、主要运输大巷至各采区,各采区污风经总回风道至风井排出地面。矿井各水平的接替与立井多水平上山式开拓示例所述的原则相同。
近水平煤层埋藏不深时,可采用斜井单水平开拓,自地面向下穿岩掘进一对斜井至开采水平后,根据井田延展的主要方向布置开采水平大巷,在大巷两侧采用盘区式或带区式进行准备。
3.斜井井筒装备
采用斜井开拓时,一般以一对斜井进行开拓。根据矿井生产能力、井筒倾角大小不同,井简装备也不一样。
(1)对生产能力小的小型斜井,可以只装备一个井筒,采用单钩串车提升。
(2)对中小型斜井,可以装备两个井筒,主井用双钩串车提升,副井可采用单钩串车提升,井筒倾角较小时,也可用无极绳提升。
(3)对中型斜井,主井可采用箕斗提升,有条件时,也可采用胶带输送机,副井则采用串车提升。
(4)大型斜井的主井宜装备胶带输送机,在其一侧应设检修用的轨道,副井可采用双钩串车提升;对生产能力很大的特大型斜井,主井应采用强力胶带输送机或钢绳胶带输送机;为减少通风阻力和解决辅助提升的不足,可以多打一两个斜井,装备两个副井。在煤层倾角较小时,目前采用无轨胶轮车运输使辅助运输能力得到很大的提高。
4.斜井布置的其他要求
斜井提升方式不同,对井筒倾角的要求也不同。采用串车提升时,井筒倾角不宜大于25°。采用箕斗提升时,倾角过缓,箕斗装煤不满;倾角过大,井筒施工较困难,道床结构也较复杂,故一般取25°~35°;为便于井上下车场的布置和施工时的通风,主副井筒的倾角最好大体一致。用一般胶带输送机提升时,为防止原煤沿胶带下滑,井筒倾角不超过17°;如井筒无淋水且粉煤较多,井筒倾角亦可达18°。采用新型适用于较大倾角的胶带输送机,井筒倾角可达25°。用无极绳提升的井筒,其倾角超过l°,绳卡即易滑脱,且摘挂钩操作不便,为确保生产安全可靠,井筒倾角一般不大于10°。斜井开拓时,对井筒的通风也有不同的要求,主井采用胶带输送机运煤时,可兼作进风井,但风速不得超过4 m/s,且不允许兼作回风井;箕斗提升时,井筒通风要求原则上与立井相同。 5.斜井的布置层位
根据矿井地形、地质、煤层赋存情况和采用的提升方式的不同,斜井井筒可沿岩层、煤层布置或采用穿层布置方式。
沿煤层开斜井具有施工较易、掘进较快、初期投资较省、掘进出煤可满足建井期间用煤的需要,且可获得补充地质资料等优点;但井筒维护比较困难,保护井筒的煤柱损失较大,当煤层有自然发火倾向时,对防火和处理井下火灾不利;如煤层沿倾向有波状起伏或断层切割,将造成井筒倾角急剧变化,不利于矿井提升。因此,一般只在开采煤层不厚、地质构造简单、围岩稳定、服务年限不长的小型矿井时,才考虑采用沿煤层斜井。
在一般情况下,斜井井筒应布置在煤层(组)下部稳定的底板岩层中,距煤层的法线距离一般不小于15~20 m,井筒方向一般与煤层倾向基本一致。 当煤层倾角较大或较小与要求的斜井井筒倾角不一致时,可以采用穿层(岩)斜井。开采近水平煤层时,斜井主要从顶板穿人。在煤层倾角较大时,斜井则采用底板穿岩布置方式。
三 平硐开拓
平硐开拓是最简单、最方便的开拓方式。我国一些地形为山岭、丘陵的矿区,在煤层赋存符合要求时,多采用平硐开拓。平硐开拓根据平硐方向与煤层走向关系不同,分为走向平硐、垂直平硐和斜交平硐;条件适合时有采用阶梯平硐等方式开采井田。
采用平硐开拓时,一般可以采用一条主平硐进行井田开拓,主平硐可担负运煤、出矸、运料、通风、排水、敷设管缆及行人等任务;而在井田上部回风水平开回风平硐或回风井(斜井或立井),当地形条件允许和生产建设需要,且又不增加过多的工程量时,可以在主平硐、回风平硐之外,另掘排水、排矸等专用平硐。
煤层赋存于山岭地区,地形复杂,井田范围内开采一层煤,倾角为近水平煤层,有波状起伏。
平硐的断面应能满足运输、通风、行人、敷设管缆的要求。在南方一些矿区,平硐穿过富含岩溶水的石灰岩层(如长兴组、茅口组石灰岩),為防止夏季暴雨、井下涌水量突然猛增,造成井下水灾,平硐的水沟断面应能满足矿井最大涌水量时的泄水要求。
采用平硐开拓时,一般井下煤矸列车直接拉出硐外,在地面工业场地处理。某些生产能力大的平硐,根据需要,也可以在乎硐内接近硐口处设置硐口车场,并从硐口车场以斜井连通地面,井下煤车在硐口车场卸载,再经斜井以胶带输送机运至地面煤仓,而矸石车仍经平硐运出硐外处理,物料仍经平硐运人。由于硐口车场只起转运煤的作用,其线路(巷道)和硐室都比较简单。
[关键词] 井田开拓 水平开拓
中图分类号:TD823.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)01-0313-01
一 立井开拓
1.巷道开掘顺序
首先在井田中部开凿一对立井,开掘井底车场及主石门,然后在最下一层煤的底板岩层中开主要运输大巷向两翼伸展,当其掘至各采区中部,开掘采区下部车场、采区运输上山、采区轨道上山,与总回风巷连通形成通风系统,再继续进行采区内巷道的掘进。为加快矿井建设及有利于矿井通风,井田上部边界的风井、回风石门及总回风巷,常与大巷等同时开掘。此示例总回风巷布置在-120 m水平最下可采煤层的底板岩层中。
2.采区上山布置方式
采区采用集中上山联合布置方式。在采区中部开掘两条上山,沟通开采水平与回风水平形成采区生产系统。
3.主要生产系统
(1)运煤系统。井上、井下各生产系统建成后,经试运转符合要求后,采区即可投产。随后,从中央向两翼各采区依次投产接替。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,在运输大巷装车,电机车牵引载煤列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。
(2)运料排矸系统。掘进巷道所出之矸石,用矿车装运至井底车场,由副井内安装的罐笼提至地面。井下所需之物料、设备,由矿车(或材料车、平板车)装载,经副井罐笼下放至井底车场,由电机车牵引至采区,转运至使用地点。
(3)通风系统。矿井通风采用中央分列式(中央边界式),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、采区上山至总回风道,再经回风石门,由边界风井排出地面。
(4)排水系统。井下涌水经大巷水沟流人井底车场,汇入水仓;’由水泵房的水泵,经副井井筒的管道排至地面。要保证矿井正常生产,还需要供电、供水、安全监测、瓦斯抽放等系统相互配合。
4.水平接替
矿井开采要以一个水平生产保证矿井产量。在第一水平结束前,及时延深主、副井井筒至一480m第二水平,进行第二水平及中央采区的开拓和准备。第一水平开始减产,第二水平即投人生产,在两个水平生产过渡期间,以两个水平同时生产保证矿井产量。
5.立井井筒主要装备
采用立井开拓时,一般以一对立井(主井及副井)进行开拓,装备两个井筒。井筒断面根据提升容器尺寸、井筒内装备及通风要求确定。
对于小型煤矿的立井,根据其生产能力的大小和矸石量多少,主、副井可各装一对单层单车(1t)罐笼,或只装备一个井筒(双层单车或单层单车罐笼),实行混合提升,即提煤、提矸、下料、升降人员均用该套提升设备,故只能用于生产能力更小的矿井。
在煤层倾角较小的条件下,可采用立井单水平上、下山开拓方式进行开采。生产系统和多水平基本相同。
二 斜井开拓
1.斜井开拓
井筒施工相对简单,在我国应用很广。斜井开拓有多种不同的形式。按斜井与井田内的划分方式的配合不同,斜井开拓主要分为片盘斜井和集中斜井(有的地方也称阶段斜井)。片盘斜井以前是小型矿井主要采用的开拓方式,它从地表开掘斜井,到煤层第一分段后,即沿煤层走向布置回采巷道,形成工作面进行开采。
2.主要生产系统
首先让靠井田中部的采区投产,随后,从中部向两翼发展,各采区依次投产和接替。
從采区运出的煤车在井底车场卸载,原煤由主井内安装的胶带输送机运至地面。掘进巷道所出之矸石,井下所需之物料、设备,则由副井轨道串车提升和下放。由副井进入的新鲜风流,经井底车场、主要运输大巷至各采区,各采区污风经总回风道至风井排出地面。矿井各水平的接替与立井多水平上山式开拓示例所述的原则相同。
近水平煤层埋藏不深时,可采用斜井单水平开拓,自地面向下穿岩掘进一对斜井至开采水平后,根据井田延展的主要方向布置开采水平大巷,在大巷两侧采用盘区式或带区式进行准备。
3.斜井井筒装备
采用斜井开拓时,一般以一对斜井进行开拓。根据矿井生产能力、井筒倾角大小不同,井简装备也不一样。
(1)对生产能力小的小型斜井,可以只装备一个井筒,采用单钩串车提升。
(2)对中小型斜井,可以装备两个井筒,主井用双钩串车提升,副井可采用单钩串车提升,井筒倾角较小时,也可用无极绳提升。
(3)对中型斜井,主井可采用箕斗提升,有条件时,也可采用胶带输送机,副井则采用串车提升。
(4)大型斜井的主井宜装备胶带输送机,在其一侧应设检修用的轨道,副井可采用双钩串车提升;对生产能力很大的特大型斜井,主井应采用强力胶带输送机或钢绳胶带输送机;为减少通风阻力和解决辅助提升的不足,可以多打一两个斜井,装备两个副井。在煤层倾角较小时,目前采用无轨胶轮车运输使辅助运输能力得到很大的提高。
4.斜井布置的其他要求
斜井提升方式不同,对井筒倾角的要求也不同。采用串车提升时,井筒倾角不宜大于25°。采用箕斗提升时,倾角过缓,箕斗装煤不满;倾角过大,井筒施工较困难,道床结构也较复杂,故一般取25°~35°;为便于井上下车场的布置和施工时的通风,主副井筒的倾角最好大体一致。用一般胶带输送机提升时,为防止原煤沿胶带下滑,井筒倾角不超过17°;如井筒无淋水且粉煤较多,井筒倾角亦可达18°。采用新型适用于较大倾角的胶带输送机,井筒倾角可达25°。用无极绳提升的井筒,其倾角超过l°,绳卡即易滑脱,且摘挂钩操作不便,为确保生产安全可靠,井筒倾角一般不大于10°。斜井开拓时,对井筒的通风也有不同的要求,主井采用胶带输送机运煤时,可兼作进风井,但风速不得超过4 m/s,且不允许兼作回风井;箕斗提升时,井筒通风要求原则上与立井相同。 5.斜井的布置层位
根据矿井地形、地质、煤层赋存情况和采用的提升方式的不同,斜井井筒可沿岩层、煤层布置或采用穿层布置方式。
沿煤层开斜井具有施工较易、掘进较快、初期投资较省、掘进出煤可满足建井期间用煤的需要,且可获得补充地质资料等优点;但井筒维护比较困难,保护井筒的煤柱损失较大,当煤层有自然发火倾向时,对防火和处理井下火灾不利;如煤层沿倾向有波状起伏或断层切割,将造成井筒倾角急剧变化,不利于矿井提升。因此,一般只在开采煤层不厚、地质构造简单、围岩稳定、服务年限不长的小型矿井时,才考虑采用沿煤层斜井。
在一般情况下,斜井井筒应布置在煤层(组)下部稳定的底板岩层中,距煤层的法线距离一般不小于15~20 m,井筒方向一般与煤层倾向基本一致。 当煤层倾角较大或较小与要求的斜井井筒倾角不一致时,可以采用穿层(岩)斜井。开采近水平煤层时,斜井主要从顶板穿人。在煤层倾角较大时,斜井则采用底板穿岩布置方式。
三 平硐开拓
平硐开拓是最简单、最方便的开拓方式。我国一些地形为山岭、丘陵的矿区,在煤层赋存符合要求时,多采用平硐开拓。平硐开拓根据平硐方向与煤层走向关系不同,分为走向平硐、垂直平硐和斜交平硐;条件适合时有采用阶梯平硐等方式开采井田。
采用平硐开拓时,一般可以采用一条主平硐进行井田开拓,主平硐可担负运煤、出矸、运料、通风、排水、敷设管缆及行人等任务;而在井田上部回风水平开回风平硐或回风井(斜井或立井),当地形条件允许和生产建设需要,且又不增加过多的工程量时,可以在主平硐、回风平硐之外,另掘排水、排矸等专用平硐。
煤层赋存于山岭地区,地形复杂,井田范围内开采一层煤,倾角为近水平煤层,有波状起伏。
平硐的断面应能满足运输、通风、行人、敷设管缆的要求。在南方一些矿区,平硐穿过富含岩溶水的石灰岩层(如长兴组、茅口组石灰岩),為防止夏季暴雨、井下涌水量突然猛增,造成井下水灾,平硐的水沟断面应能满足矿井最大涌水量时的泄水要求。
采用平硐开拓时,一般井下煤矸列车直接拉出硐外,在地面工业场地处理。某些生产能力大的平硐,根据需要,也可以在乎硐内接近硐口处设置硐口车场,并从硐口车场以斜井连通地面,井下煤车在硐口车场卸载,再经斜井以胶带输送机运至地面煤仓,而矸石车仍经平硐运出硐外处理,物料仍经平硐运人。由于硐口车场只起转运煤的作用,其线路(巷道)和硐室都比较简单。