采矿学--矿井开拓延深与技术改造 ppt课件
矿井开拓延伸与技术改造PPT课件
第二十章 矿井开拓延深与技术改造
上节内容
井底车场调车方式及线路布置 井底车场的形式及其选择 井底车场主要硐室
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矿井开拓延深及技术改造
矿井的采掘关系 矿井开拓延深 矿井的技术改造
第一节 矿井的采掘关系
➢ 开采计划
（一）采煤工作面接替计划 1. 编制采煤工作面接替计划的方法和步骤 （1）根据采区和工作面设计，在设计图开采外，要按自上而下的顺序开采。 （4）为实现合理集中生产，应尽量减少同时生产的采区数
及工作面数，避免工作面布置过于分散。 （5）为便于生产管理，各采煤工作面的 接替时间，尽量不
要重合，力求保持一定的时间间隔。 （二）采区接替计划 编制采区阶梯计划时，应使投产采区或近期接替生产的采区
（5）检查与接替有关的巷道掘进、设备安装能否按期完成 运输、通风等生产系统和能力能否适应。
2. 编制采煤工作面接替计划的原则及应注意的问题 （1）年度内所有进行生产的采煤工作面产量总和加上掘进
出煤量，必须确保矿井计划产量的完成，并力求各月采煤 工作面产量较均衡。 （2）矿井两翼配采的比例与两翼储量分布的比例大体一致 ，防止后期形成单翼生产。 （3）为确保合理的开采顺序，上下煤层工作面之间，保持 一定得错距和时间间隔，除了间距较大或有特殊要求允许 上
适用条件：
井筒延深不受地质、水文条件限制；断面和提 升设备能满足新水平提升要求；或更换提升设备后 直接延深合理。
第二节 开拓延深
斜井直接延深
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第二节 开拓延深
2）暗井延深
原主、副井不再延深，用暗立井或斜井延深。
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20矿井开拓延深及技术改造
第二十章矿井开拓延深及技术改造第一节矿井的采掘关系采掘关系——采煤与掘进的配合关系。
“采掘并举、掘进先行”是煤炭行业的一项技术政策。
一、开采计划根据市场要求、矿井地质、技术条件，统筹安排采区及工作面的开采与接替称为开采计划。
内容包括：1.采区接替计划2. 采煤工作面较长期接替计划3. 采面年度接替计划（生产计划）四、三量及三量可采期可采储量划分为：开拓煤量、准备煤量、回采煤量——称矿井三量。
1、开拓煤量——井田范围内掘进的开拓巷道所圈定的尚未采出的那部分可采煤量。
已开拓范围，是指为开采该部分所需要的开拓巷道已经掘完，不影响继续开拓准备。
2、准备煤量——采区上山及车场（含区段集中平巷及其联络巷）等准备巷道所圈定的尚未采出的那部分可采煤量。
3、回采煤量——在准备煤量的范围内，已有回采巷道及开切眼（或工作面）所圈定的可采煤量，即采煤工作面和准备好的接替工作面保有的可采煤量，暂不能回采的不能计入。
生产矿或投产的三量可采期按下式计算：开拓、准备、回采煤量符合有关规定。
大中型矿井开拓煤量可采期应大于3年，准备煤量可采期应大于1年，回采煤量可采期应大于4个月；小型矿井开拓煤量可采期应大于2年，准备煤量可采期应大于8个月，回采煤量可采期应大于3个月。
第二节矿井开拓延深一、矿井延深的原则和要求（一）提前做好准备和协调工作，加强生产、延深组织和技术管理（1）地质资料（2）资金来源（3）落实队伍（4）加强协调以减少对生产的影响（二）保持或扩大矿井生产能力（三）充分、合理地利用现有井巷设施（四）积极采用新技术、新工艺和新设备（五）尽可能缩短新、旧水平同时生产时间第三节矿井技术改造矿井技术改造：利用矿井原有的基础和设施，用现代新技术、新工艺、新装备、新材料对原有的生产系统、设备、工艺等进行更新和改造。
矿井技术改造的目的：扩大矿井生产能力、改变落后的技术面貌、改善安全生产条件、提高矿井经济效益及资源利用率。
矿井技术改造内容：矿井改扩建、矿井独立技术改造一、矿井改扩建（改变设计/生产能力）2、主要方式（一）直接扩大井田范围及能力（扩能、扩界）（二）相邻矿井合并改造（整合）（三）结合矿井开拓延深进行合并改扩建二、矿井独立技术改造（设计/生产能力不变）1、合理集中生产（一）水平集中（二）采区集中（三）工作面集中2、矿井主要生产系统的技术改造（一）矿井提升系统的改造（二）大巷运输系统的改造（三）井底车场的改造及设置井底缓冲煤仓（四）辅助运输环节的改造（五）通风系统的改造（六）排水系统的改造（七）地面生产系统的改造。
矿井开拓延深与技术改造
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（五）深部新开立井或斜井
浅部的中小型矿井不单独向深部延深，深部众 矿井合并后集中延深 深部新开立井或斜井适用：浅部井型小、分散， 装备落后，深部储量丰富，并要改护建的矿井。 淮南毕家岗一水平（-90m）共建7对小斜井， 二水平延深新开一对斜井 阜新平安矿浅部片盘斜井群，深部新开立井
改造矿井生产系统的薄弱环节 包括：提升、运输、通风、排水、动力供应
（一）矿井提升系统改造技术措施
•普通胶带改为钢丝绳牵引胶带 或强力胶带；加大箕斗容量； •罐笼改为箕斗； •斜井箕斗或串车改为胶带机； •绞车由单机拖动改为双机拖动； 加大提升速度，缩短一次提升 时间； •增加井筒数，加大提升能力。
•生产与延深互不干挠 •延深容易 •暗井位置、方向、倾角、提升方式不受原有 井筒限制，而按下水平开采有利布置 •增加了暗井车场工程量 •增加了运输环节
暗井延深适用条件
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φ γ C 4 φ
β
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B
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A
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Ⅱ Ⅰ
受地质及水文地质条件限制，原井筒不宜直接 延深 原有提升设备不能满足新水平需要，又无法更 换或原有井筒直接延深在经济上不合理
一、矿井开拓延深方式
•直接延深； •暗井延深； •直接延深与暗井延深； •新开一个井筒延深一个井筒； •深部新开立井或斜井
（一）直接延深（原有主、副立井或斜井）
直接延深（原有主、副立井或斜井）
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Ⅰ 3 m2 m1 特点： 5 可利用原设备； 环节、工程量较少； 生产与延深干扰大； 技术要求高，要短期停产。 施工复杂； 辅助巷道以后难用； 提升高度增加，需更换设备。 3 5 Ⅱ
第一章矿井开拓延深与技术改造
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全省煤矿总工程师培训
矿井开拓开采
２、通风
要求：上下两个开采水平独立通风；
Ø 维护原（上）水平采区上山（岩石上山为好）为新水平回 风道。
Ø 利用上水平运输大巷的配风巷为新水平回风道。
Ø 分组集中大巷布置时，新水平通风利用原水平上煤组分 组集中大巷。
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矿井开拓开采
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全省煤矿总工程师培训
1、直接延深（原有主、副立井或斜井）
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矿井开拓开采
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特点：
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可充分利用原有设备和设施，掘进及投资少；
提升统一，运转环节少，工程量较少；
立井直接延深时，生产与延深相互干扰；主井接井时，（破保护岩柱或保 护盘、安罐道梁等）技术要求严格，矿井要短期停产；延深两个井筒，组 织施工复杂；掘进一些辅助巷道，临时工程以后难用； 斜井直接延深时，施工较容易，基本上不会影响矿井正常生产。 提升高度增加，需更换设备。
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矿井开拓开采
主井在新水平集中出煤，经溜井放煤到新水平
优点：提升系统简单，提升机运转条件好。 缺点：多开溜井，增加提升费用。 适用：水平过渡期短，可用此法
利用副井提一部分煤
优点：不增加设备。 缺点：改造地面系统。
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Ø 工期长，一般要5 8年（延深3 5年，过渡2 3年）； Ø 能更好地适应开采煤层特点，改进矿井开拓、准备巷道布 置，有可能扩大生产能力
矿井开拓延深及技术改造
第五章矿井开拓延深及技术改造开拓延深—向深部发展技术改造—用新技术、新工艺、新装备、新材料对原有旳生产系统、设备、工艺等进行更新和改造。
第一节矿井开拓延深生产矿井新水平开拓延深旳特点：Ø井巷工程量大，大体靠近新建矿井；Ø可以充足运用原有井巷和设备；Ø施工技术和管理复杂，边生产，边延深，施工与生产在运、提、通风方面互相干扰；Ø工期长，一般要5 ~ 8年（延深3 ~ 5年，过渡2 ~ 3年）；Ø能更好地适应开采煤层特点，改善矿井开拓、准备巷道布置，有也许扩大生产能力一、矿井延深旳原则和规定（一）提前做好准备工作、加强管理（1）地质资料（2）资金来源（3）贯彻队伍（4）加强管理（二）保证或扩大矿井生产能力矿井开拓延深时应结合矿井发展旳长远规划，仔细研究煤层地质条件旳变化和各生产环节之间旳配合，保证维持矿井已经有旳生产能力，有需要和也许时，结合开拓延深进行技术改造，提高矿井生产集中化水平，力争扩大矿井生产能力。
（三）充足、合理地运用既有井巷设施新水平开拓延深应充足运用既有井巷以及提高、运送、通风、排水等大型设备，力争减少开拓延深旳工程量和费用。
（四）积极采用新技术、新工艺和新设备在新水平开拓延深时，应选择先进旳采掘技术，选用高效能旳机械装备，使新水平技术经济效果有明显旳提高。
（五）尽量缩短新、旧水平同步生产时间二、矿井开拓延深方案矿井延深方式一般有：直接延深；暗井延深；直接延深与暗井延深；新开一种井筒延深一种井筒；深部新开立井或斜井（一）直接延深原有井筒生产与延深互相干扰；主井接井时（破保护岩柱或保护盘、安罐道梁等），技术规定严格，矿井要短期停产。
延深两个井筒，组织施工复杂；掘进某些辅助巷道，临时工程后来难用；提高高度增长，需更换提高设备。
直接延深合用：Ø井筒延深不受地质、水文条件旳限制；Ø断面和提高设备能满足新水平提高规定或更换提高设备后直接延深合理。
煤矿开采学矿井开拓延深及技术改造PPT课件
上下煤层同采时必须保证足够的安全错距。
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第一节 矿井采掘关系
二、开采计划
定义：根据市场对矿井的煤炭产量和质量提出的要求，按照 地质情况和生产技术条件，统筹安排采区及工作面的开采与 接替称为开采计划。 内容：开采计划包括采煤工作面年度接替计划（生产计划）、 采煤工作面较长期接替计划和采区接替计划。
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第二节 矿井开拓延深
二、矿井开拓延深方案
（一）直接延深原有井筒
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5
优：可以充分利用原有设备，实施；提升系统单一，转运环节少，经
管费低，管理方便。
缺：原有井筒同时担负生产和延深任务，施工与生产相互干扰。主井
接井时技术难度大，矿井将短期停产，延深井筒施工组织复杂，为延
采 掘
掘采进煤((准回备采)) 采煤就必须掘进，掘进为采煤做准备。
原则：采掘并举，掘进先行。
在煤矿生产中，掘进工作在时间上和空间上都
必须超前采煤工作。采煤与掘进的配合关系称采
掘关系。
为确保矿井的采掘平衡，必须认真制定开采
计划和巷道掘进工程计划，并切实执行
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第一节 矿井采掘关系
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第二节 矿井开拓延深
三、生产水平过渡时期的技术措施
（三）过渡时期的排水
1、一段排水：上水平的流水引人下水平 水仓，集中排至地面；
2、两段独立排水：两个水平各有独立的 排水系统直接排至地面；
3、两段接力排水：下水平的水排到上水 平水仓，然后由上水平集中排至地面；
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四、开采水平接替
原有开采水平的煤层经过较长时间的 充分开采后，必须向新开水平转移，并逐 步由新水平生产代替原水平生产，这一过 程称为水平接替。
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五、巷道掘进工程计划
接替提前量（完成安装） １. 工作面接替提前１０～１５ｄ，完成 接替工作面掘进和安装； ２.采区减产前的１～１.５月，完成下个 采区和接替工作面的掘进和安装； ３.开采水平减产前的１～１.５ａ，完成 下个开采水平的井巷工程和安装工程。
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（三）生产水平过渡时期的排水
（1）一段排水，上水平的涌水集中下水平水仓，排 至地面； （2）两段分别排水，两个水平分别设置排水系统排 至地面； （3）两段接力排水，下水平的水排到上水平水仓， 然后上水平集中排至地面； （4）两段联合排水，上下两个水平的排水管路联成 一套系统，设三通阀门控制，上下水平均可利用， 排水至地面。
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1、 采煤工作面接替 按矿井产量计划要求，一个采煤工作面 开采结束后，由另一个准备发好的采煤工作 面投入生产，所形成的相互衔接关系称为采 煤工作面接替。
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2、编制采煤工作面接替计划的步骤和方法
1）根据采区和工作面设计，在设计图上测算各工作面参 数，并掌握煤层赋存特点和地质构造等情况。 2）确定各工作面计划采用的采煤工艺方式，估算月进度、 产量和可采期。 3）根据生产工作面结束时间顺序，考虑采煤队力量的强 弱，依次选择接替工作面。 4）将计划年度内开采的所有采煤工作面，按时间顺序编 制成接替计划表。 5）检查与接替有关的巷道掘进、设备安装能否按期完成， 运输、通风等生产系统和能力能否适应。
期末开拓煤量 当年计划产量或设计能 力
期末准备煤量 当年平均月计划产量或 平均月设计能力
回采煤量可采期=
期末回采煤量 当年平均月计划回采产 量(不包括掘进煤）
三量采期通常规定为：开拓煤量3～5a，准备煤量1a以上， 回采煤量4～6月以上。
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第二节 矿井开拓延深
开拓延深—向深部发展 技术改造—用新技术、新工艺、新装备、 新材料对原有的生产系统、设备、工艺 等进行更新和改造。
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（三）直接延深结合暗井延深
直接延深原有的主井井筒或副井井筒，另一 井筒采用暗井延深。 特点和适用条件介于直接延深和暗井延深之 间。
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徐州新河，淮南谢一，主立井直接延深，副 井暗斜井延深 西山官地、邢台显得旺二水平主斜井直接延 深，副井暗斜井延深 新庄孜二水平副立井直接延深，主井暗斜井 延深
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排水方案选择
据井下涌水大小、水平过渡期长短、设备情 况等因素，选定排水方式。上述的一段排水 两段接力排水方法和下水平的水排至上水平， 后统一排到地面的方法应用较多。
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第三节 矿井技术改造
矿井技术改造 — 利用矿井原有的基础和设施， 用现代新技术、新工艺、新装备、新材料对 原有的生产系统、设备、工艺等进行更新和 改造。 技术改造的目的：改变落后的技术面貌，提 高矿井生产能力、劳动效率。资源采出率， 降低成本，减轻工人劳动强度，改善劳动条 件，使生产建立在更加安全的基础上，全面 提高技术经济指标。
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六、采掘比例关系指标及计算方法
1、采掘工作面个数比：反映矿井每个采煤工作 面需要配备几个掘进工作面为其做准备。
采掘工作面个数比＝平均采煤工作面/年平均掘 进工作面个数。 一般为1∶2 2、掘进率：生产矿井在一定时期内每产1万t煤 所需掘进的生产巷道总进尺数和开拓总进尺数， 它反映了在既定的煤层赋存情况、开拓准备方式 及采煤方法等条件下的掘进相对量。
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优缺点：
1、生产与延深互不干挠；
2、延深施工容易；
3、暗井位置、方向、倾角、提升方式不受原 有井筒限制，而按下水平开采有利布置；
4、增加了一些工程量：暗井车场 5、增加了运输环节；
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暗井延深适用条件：
1、受地质及水文地质条件限制； 2 、原有提升设备不能满足新水平需要， 又无法更换； 3、原有井筒延深在经济上不合理； 4 、平硐开拓矿井，生产水平以下的阶段 无法用平硐开拓时，用暗立（或斜）井开 拓新水平； 暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水层 影响 。
编制原则：
保证上下煤层（组）在采区、盘区或带 区之间具有合理的开采顺序。
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编制采区、盘区或带区接替计划的步骤和方法
1、同时生产的采区能力之和保证矿井能力。 2、矿井两翼配采 3、适当集中（采区） 4、分时接替 5、准备工程量小，时间短。 6、检查系统（运、通、排、压、水、电、 门）
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3、编制采煤工作面接替计划的原则及 注意的事项
1）保证矿井能力，减少波动
2）矿井两翼配采
3）保证合理开采顺序
4）适当集中（采区）
5）合理搭配
6）分时接替
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三、采区、盘区或带区接替
为保持矿井正常均衡生产，所安排的生 产采区、盘区或带区之间的相互衔接关系称 为采区、盘区或带区接替。
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其计算公式：
生产掘进率＝生产掘进总进尺／矿井产量，
m/万t
开拓掘进率＝开拓巷道掘进总进尺／矿井产量
＋工程出煤,m/万t
生产矿井全部掘进率＝生产矿井全部进巷掘进 总进尺／矿井产量＋工程出煤,m/万t
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3、其它指标 开拓准备进尺/总进尺 回采面个数/掘进头个数；
煤层配采关系 薄层产量/厚层产量；
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（四）新开一个井筒，延深一个井筒 采深加大后，原主副井提升、通风满足不了
3 +152 2 1 4 -185
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优缺点： 1、干扰少，能力大，可分提分运；
2、需增加改造地面生产系统的工程量，
3、基建工程与投资大。
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新开一个井筒，延深一个井筒适用：
结合矿井改扩建的大型矿井开拓延深。 20世80年代后，凿井技术发展，并需改护建， 增加能力 平四矿、徐州旗山新开主立井，延深副立井 新汶协庄、孙村新开副立井，暗井延深主井
采面人数/掘进人数。
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七、三量及三量可采期
开拓煤量、准备煤量、回采煤量－简称三量。 1、开拓煤量——井田范围内掘进的开拓巷道所 圈定的尚未采出的那部分可采煤量。 开拓煤量：Zk＝（Zkd－Zs－Pk）* C Zk——开拓煤量； Zkd——已开拓范围内的地质储量； Zs——已开拓范围内的地质损失； Pk——开拓储量可采期内不能开采的储量； C——采区采出率。
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（五）几个矿井延伸合并
结合开拓延深，进行矿井合并改造。 特点：深部众矿井合并后集中延深 深部新开立井或斜井 适用：浅部井型小、分散，装备落后，深部 储量丰富，并要改护建的矿井。 淮南毕家岗一水平（ -90m ）共建 7 对小斜井， 二水平延深新开一对斜井 阜新平安矿浅部片盘斜井群，深部新开立井
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三、生产水平过渡时期的技术措施
矿井的某一个开采水平开始减产直到结束，渡时期。 生产水平过渡时期： 2 3年或3 4年 在过渡时期内上下两水平同时生产，增加了 提升、通风、排水的复杂性
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（一）生产水平过渡时期的提升
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（一）方法与步骤
1、查待掘巷道设计长度 2、排序 3、反推最后期限 4、按巷道名称和队组制表（参见表20-1） 5、检查系统
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（二）编制巷道掘进工程计划的原则 及注意事项
1、确定连锁工程； 2、尽快构成巷道掘进的全风压通风系统； 3、发挥掘进队组特长； 4、某些巷道留有余量（增加10～20％）； 5、选速适当 。
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优点：
1 、可充分利用原有设备和设施，工程量较少， 投资少； 2、提升统一，运转环节少；
缺点：
1、生产与延深相互干扰； 2 、主井接井时，（破保护岩柱或保护盘、安罐 道梁等）技术要求严格，矿井要短期停产。 3、延深两个井筒，组织施工复杂； 4、掘进一些辅助巷道，临时工程以后难用； 5、提升高度增加，需更换设备。
1、通过式箕斗——水平不想装就通过 2、上水平煤溜放到下水平——损耗大 3、用中部下山采区过渡， 煤层倾角不大于16°。 4、副井提煤——改变地面生产系统
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（二）生产水平过渡时期的通风
生产水平过渡时期，是矿井生产管理的关键。要保证 上水平的进风和下水平的回风互不干扰，关键在于合 理安排好下水平的回风系统。采取的办法可分为： （1）维护上水平的采区上山为下水平的相应采区回 风； （2）利用上水平运输大巷的配风巷作为过渡时期下 水平的回风巷； （3）采用分组集中大巷的矿井，可利用上水平上部 分组集中大巷为下水平上煤组回风。
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直接延深适用条件：
1、井筒延深不受地质、水文条件的限制； 2、断面和提升设备能满足新水平提升要求 3、更换提升设备后直接延深合理。
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（二）暗井延深
原主、副井不再延深，用暗立井或斜井延深。
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第一水平 -112 第二水平 -312 第三水平 -480 第四水平 -660
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一、矿井改扩建 矿井改扩建是对储量丰富、开采条件好、已经达到 和超过设计生产能力的矿井进行的技术改造。 （一）矿井改扩建的基本条件 1、足够的煤炭储量 2、开采条件（煤层赋存、地质构造）合适 3、有增产潜力（原生产系统、设施） （二）矿井改扩建几种方式 1、直接扩大井田范围—矿井实际产量超过原设计 2、相邻矿井合并改造—一个改建一个扩建 图20-5 20-6 3、结合延伸合并改扩建—图20-7