第18章井田开拓巷道布置
第十八章 井田开拓巷道布置
2、斜井
井筒沿倾斜方向的位置主要选择层位 适合的倾角，利于运输
15 + 80 - 100 18 8 6 7 1 3 11 9 10 2 4 5
- 280 m1 m2
（五）有利于井筒和井底车场施工和维护 井筒尽量不穿过流砂层、 6 厚冲积层及富含水层； 7 8 井筒不穿过地质破坏剧 24 25 23 20 烈带及采动区；“平二 22 矿”实例。 21 19 井底车场应处于较好的 14 19 围岩之中（无大构造）。 22 15 13 李雅庄矿：井底车场位 10 置处于地质构造带内。
3、采掘接替
井筒在井田中央，两翼基本同时结束，较快 转入下水平 井筒在井田一侧，生产能力相同时，后期一 翼生产，运输、通风过分集中，采掘相互干 扰，不能较快转入下水平
L/4
W
L
实际中形成单翼井田的原因：
地质勘探资料不足，井筒需要靠近高级储量 范围； 受地形限制； 后期增产，改建扩大井田范围。 如范各庄矿，后把毕各庄扩进去，井型由 180320万t/a，井筒位于非储量中心。
（六）分区域通风
多 井 筒分 区 域开 拓的特大型井 布 置 ：每 个 分区 域 设 一对 进 、回 风 井 ，独 立 进回 风。
1 N
No 4 No 2
2 4
No 1 3
No 3
m 00 10
No 5
8
5 6
7
（六）分区域通风
适用：各区域开采范围及生产能力很大时 用。 优点：通风线路短；各分区通风方便、灵 活；风阻小。 缺点：风井及设备多，管理分散。
2）辅运 （1）受绞车能力限制，采用一段单钩串车提 升。 φ1.6m绞车:容绳量600多m； φ2.0m绞车：容绳量960m； φ2.5m绞车：容绳量1100m。 (2）单轨吊—不受限制，适用。
浅谈如何抓好煤矿井下开拓和巷道布置管理
浅谈如何抓好煤矿井下开拓和巷道布置管理作者：马跃龙来源：《市场周刊·市场版》2017年第20期摘要：随着国民经济飞速发展，煤炭产量不断提高，结合煤炭生产特点，迫切要求我们不断改进优化矿井开拓和巷道布置管理，以适应现代煤矿生产发展需要，也对煤炭工业长远发展具有重要战略意义。
关键词：矿井开拓；巷道布置；原则；意义；途径随着煤炭开采难度的不断加大，改进优化矿井开拓和巷道布置，实现煤炭合理集中生产是当前煤矿生产技术发展的方向，是煤炭工业技术政策的重要组成部分，也是不断提高煤矿生产管理水平的重要途径。
一、改进优化矿井开拓和巷道布置遵循的原则（一）应本着实践第一的宗旨和安全生产为第一要务矿井开拓与巷道布置必须符合“煤矿安全生产试行规程”及有关的若干规定，不断地在生产实践中积累总结经验，提高劳动生产率，不断地改进和完善矿井开拓与巷道布置。
（二）矿井开拓与巷道布置应合理集中，克服分散现象对于一般的大中型矿井，应尽量以一个水平和较少的采取来负担矿井的生产任务；对于多水平生产的大型矿井，应在充分发挥各水平和各采区生产潜力的同时，尽量减少生产水平个数，逐步实现合理集中生产。
（三）应遵循有关的技术政策，力求在经济和技术上合理以达到降低掘进率、提高每米开拓巷道的获得煤量、较少巷道维修工作量、节约支护材料与开拓费用、降低吨煤成本的目的，为提高煤质创造利好条件。
同时也要考虑到进一步挖掘矿井潜力，为提高煤炭产量留有一定的余地。
（四）凿岩爆破方面在中小型矿山进一步推广半液压凿岩台车，在先进的大型矿山，特别是新建矿山引进推广先进的全液压凿岩设备，在长巷道独头掘进中，研制和推广凿岩装载联合设备，同时，进行小直径全断面掘进机的引进和应用。
要加强平巷施工组织和管理工作。
平巷施工要达到快速、优质、低耗和安全的要求，除合理地选择先进技术和设备配套外，还要正确选择作业方式，采用行之有效的施工组织与科学的管理方法。
二、改进优化矿井开拓和巷道布置的重要意义改进矿井开拓与巷道布置，是煤炭工业技术政策的重要组成部分，是不断提高管理水平的重要途径，也是执行安全生产的切实保证，有利于取得较好的技术经济效果。
井田开拓
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经济意义
经济的 边际经济的 次边际经济的 内蕴经济的
固定矿产资源/储量分类表
探明的
可采储量（111） 基础储量（111b） 预可采储量（121） 基础储量（121b） 基础储量（2M11） 基础储量（2M21） 资源量（2S11） 资源量（2S21）
资源量（331）
地质可靠程度 查明矿产资源
（一）井田划分的原则
1、要充分利用自然条件 2、要有合理的走向长度 3、要处理好相邻井田的关系 4、要为矿井的发展留有余地 5、要有良好的安全经济效果
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充分利用自然条件划分井田
1—河流；2—煤层露头；3—城镇；4—铁路；5—大断层；6—小煤窑；一～九—划分的矿井
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充分利用自然条件划分井田
阶段斜长一般为几百米至上千米．随着强力胶带运输机和 大型防爆绞车的大量应用，近年来，阶段斜长增长量很大．
每个阶段都有独立的运输和通风系统．如：在阶段下部边 界开掘阶段运输大巷（兼作进风巷），在阶段上部边界开掘阶 段回风大巷，为整个阶段服务．上阶段采完后，该阶段的运输 大巷作为下一阶段的回风大巷。
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（二）井田人为境界的划分方法
1、垂直划分
相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线两侧备留井的边界煤柱称为垂直 划分。
2、水平划分
以一定标高煤层底板等高线为界，并沿该煤层底板等高线留置边界煤柱， 这种方法称作水平划分。
3、按煤组划分
按煤层（组）间距的大小来划分矿界，把煤层间距较小的相信煤层划归 一个矿井开采，把层间距较大的煤层煤层（组）划归另一个矿井开采。
井田开拓巷道布置
02
巷道布置基础知识
巷道的作用与分类
巷道的作用
巷道是矿井生产的基础设施，用于运输、通风、排水、行人 等，是连接井上下各个生产环节的纽带。
巷道的分类
根据巷道的用途和服务范围，可分为开拓巷道、准备巷道和 回采巷道三类。
巷道断面形状与尺寸
巷道断面形状
常见的巷道断面形状有矩形、梯形、拱形、圆形等，不同的断面形状适用于不同 的地质条件和用途。
采用计算机辅助设计等技术手段，对 巷道断面进行优化设计，提高巷道的 掘进效率和安全性。
确定合理的断面尺寸
根据巷道用途和通过能力等因素，确 定合理的断面尺寸，以确保巷道的稳 定性和经济性。
采用先进支护方式与材料
推广新型支护方式
积极推广和应用新型支护方式，如锚杆支护、喷射混凝土支护等， 提高巷道的稳定性和安全性。
未来发展趋势与展望
智能化技术应用
随着人工智能、大数据等技术的发展，未来井田开拓巷道 布置将实现智能化，提高决策效率和准确性。
01
绿色开采理念
环保意识的提高将推动井田开拓巷道布 置向绿色、环保方向发展，减少对环境 的影响。
02
03
多学科融合
未来井田开拓巷道布置将融合地质学、 工程学、环境科学等多学科知识，形 成综合性的解决方案。
选用高性能支护材料
选用高强度、高韧性、耐腐蚀等性能优异的支护材料，如高强度钢、 纤维增强复合材料等，提高巷道的承载能力和耐久性。
加强支护结构监测与维护
建立完善的支护结构监测与维护制度，定期对支护结构进行检查、 评估和维修，确保巷道的长期稳定和安全使用。
05
井田开拓巷道布置实例 分析
实例一：某煤矿井田开拓巷道布置
03
矿业工程概论总复习参考资料
1、世界上长期应用的五大常规能源？水力、煤炭、石油、天然气、核裂变能。
2、标准煤：发热值为7000大卡/（29 . 27MJ）的任何能源均可折算1kg标准煤。
3、标准油：发热值为10000大卡/（41 . 8MJ）的任何能源均可折算1kg标准油。
4、一次能源：自然界天然存在，直接开采可以利用的能源。
5、二次能源：由一次能源加工转换成另一种形态的能源产品。
6、能源：能源即能量的来源。
可以提供能量和做功的自然资源，称之为能源。
1、简述煤炭的形成过程及成煤条件。
答题要点：、1）煤是古代植物的遗体经成煤作用后转变成的固体可燃矿产。
从植物死亡、堆积到转变为煤的演变过程，以及在这个演变过程中经受的各种作用，称为成煤作用。
成煤作用大致分为两个阶段：第一阶段：泥炭化阶段。
在泥炭沼泽、湖泊及浅海岸生长着茂盛的植物，植物不断的繁殖、生长、死亡，其遗体在微生物的参与作用下，不断分解、化合和聚集，结果高等植物形成泥炭，低等植物形成腐泥。
第二阶段：煤化作用阶段。
随着地壳下沉，已经形成的泥炭或腐泥上面覆盖物越来越厚，泥炭或腐泥经过高温高压作用，压紧失水，碳含量增加，氧、氢、氮含量逐渐减少，经过复杂的物理化学作用，就形成了和褐煤，褐煤再经过高温高压作用，形成烟煤，无烟煤，并进入了变质阶段。
成煤的条件：（1）温暖潮湿利于植物生长和繁育的适宜的气候条件。
（2）植物大量繁殖是成煤的必要条件。
（3）大面积沼泽化的自然地理条件。
（4）地壳运动的良好配合。
2、岩石按成因可分为哪几类及各类含义？简述沉积岩形成过程及特征？1）岩浆岩：岩浆冷凝而形成的岩石。
2）沉积岩：在地表环境中形成的岩石。
3）变质岩：是由原有的沉积岩、岩浆岩或变质岩在受到高温、高压及化学性活泼的气体或液体的作用，岩石的物理化学性质、结构及构造都发生变化，变成一种新的岩石，称为变质岩。
4）形成过程：主要由风化和剥蚀岩石的碎屑及可溶物质等，经搬运、沉积、压紧、胶结而形成的岩石。
矿井开拓与井巷布置
4、开采顺序、采区及开采水平的接替方案；
5、矿井开拓延深或技术改造方案。
二、确定矿井开拓方式的原则
矿井开拓方式决定着矿井生产系统的总体布局，在确定矿井开拓方式 时，应慎重考虑以下原则：
1、矿井开拓方式应根据煤层赋存条件，地质、地形、水文、表土层
厚度、井型、施工条件等因素，通过综合分析，多方案比较后确定。 2、技术上合理，开拓工程量和基建、技改投资要少。争取快见煤早
第二节 矿井开拓方式
一、矿井开拓方式应考虑的主要内容
矿井开拓方式主要是指由地表进入（或接近）煤层的井 筒方式。选择矿井开拓方式时，应确定以下主要内容： 1、井筒形式和数目,井口和地面工业场地的位置；
2、矿井划分阶段段数、阶段垂高（即运输水平至回风水
平的高差）； 3、井底车场的形式和主要巷道的位置；
（1）斜井、立井综合开拓 主斜井（敷设胶带输送机）、副立井的开拓方式适合于大型矿井。
（2）前期平硐、后期立井开拓 利用立井的优点，解决通风困难和井田深部辅助提升问题。
（3）平硐、斜井综合开拓
矿井服务年限
井型（万 吨/年） 服务年限不少 于（年） 备 注
1
3～ 6 6 9 15 21 30
5
10 12、12 15、15 20、18 25、20 30、25
《乡镇煤矿设计若干暂行规定》
《乡镇煤矿设计若干暂行规定》 《地方国营煤矿设计若干规定》 同上 同上 同上 同上
注：表中服务年限的两组数据依次为非缺地区和缺煤地区。
一般只能在煤层不厚、不自燃、压力小、服务年限不长的小型矿井采用。
在煤层底板内布置斜井，应选择在水文地质条件简单和稳定的岩层中。 斜井上方按规定留设保护煤柱。
（3）片盘斜井与斜井分区式开拓的比较 ①片盘斜井初期井巷工程量小、投资少、出煤快，生产管理比较简单， 只要煤层稳定、条件合适，容易完成生产任务。斜井分区式比片盘斜井 井巷工程量大、初期投资较多，适用于井型6万吨以上的矿井。因为产 量高，分摊到吨煤上的总费用则比较少。 ②片盘斜井中，一个片盘只能布置一个区段的工作面，且服务年限 短，因此，斜井延深比较频繁，与生产干扰较大。而斜井分区式开拓阶 段内可布置较多个区段，增产潜力比较大。同时，一个阶段（水平）内 可布置多个采区，不需要频繁延深井筒。 ③片盘开采时，工作面一旦遇到地质变化或发生火灾等事故，生产 将全面停产。而分区式开采，由于各采区均有独立的生产、通风系统， 易于转移工作面或采区，也不影响其它采区的布置或生产。 乡镇煤矿一般井型小，走向长度较短，服务年限不长，有条件时，应 优先考虑采用片盘式开采。
第18章 井田开拓巷道布置
第十八章井田开拓巷道布置一、学习目的与要求通过本章的学习，要求学生掌握开采水平的划分，上下山开采、辅助水平的应用，开采水平大巷的布置，井筒位置的确定，矿井通风方式的确定，能够根据具体条件选择确定合理的矿井开采水平、辅助水平、开采水平大巷、井筒位置与矿井通风方式。
二、教学主要内容1) 开采水平的划分及上下山开采特点2）开采水平大巷的要求及布置方式3）井筒的位置三、教学重点、难点（一）重点风井布置及确定开采水平的布置，井筒位置的确定，矿井通风方式的确定。
（二）难点上下山基本特点、大巷运输方式、矿井通风系统，风井布置方式。
四、教学方法（1）教学方法：板书，最好有多媒体教学相结合。
（2）辅助教具：采矿模型实验室模型。
（3）重点和难点分析方法：采用理论分析与辅助教具相结合，以利于学生直观掌握。
五、课程详细内容与知识点第一节开采水平的划分及上下山开采根据矿井井田斜长(垂高)的大小、开采煤层的多少和煤层倾角的陡缓,井田内可设一个或几个开采水平。
开采水平的划分与井田内阶段的划分密切相联系,而井田内划分阶段多少主要取决于井田斜长和阶段尺寸大小。
阶段倾斜方向尺寸大小以阶段垂高或斜长表示。
开采水平的尺寸以水平垂高(或称水平高度)表示。
水平垂高:指该水平开采范围的垂高。
若一个开采水平只开采一个上山阶段,阶段的垂高就是水平的垂高,通常所说的水平高度,如不附加说明,即指阶段高度。
若一个水平开采上山各一个阶段,水平垂高就应是这两个阶段的总垂高。
对开采近水平煤层的矿井,井田内各煤层的斜长可能很长,但其垂高并不大,也不划分为阶段,而是划分为盘区。
如开采煤层不多、上下可采煤层的间距不大,可以采用单水平开拓。
如开采煤层数目较多,上下可采煤层的间距较大,就要划分煤组,各煤组分别设置开采水平,实行多水平开拓。
合理的开采水平垂高应以合理的阶段垂高(斜长)为前提,并使开采水平有合理的服务年限,有利于矿井水平和采区的接替,还要有较好的技术经济效果。
井田开拓方式
图4—2 斜井单水平分区式开拓
1—主井；2—副井；3—井底车场；4—阶段运输平巷； 5—阶段辅巷；6—采区运输上山； 7--采区轨道上山；8、15—区段运输平巷；9、16—区段回风平巷；10、17—采煤工作面； 11--阶段回风平巷；12--回风井；13—采区运输下山；14—采区轨道下山；18—专用回风上山；
第一节 斜井开拓
二、斜井单水平分区式开拓
由斜井进入煤体，由一个开采水平开采整个井 田。井田可划分为一个阶段，也可以划分为两 个阶段。阶段沿走向划分为采区。
图4-2为一典型的斜井单水平分区式开拓方式。 井田划分为两个阶段，每个阶段沿走向划分为 六个采区。开采水平在上、下两阶段分界面。 上山阶段每个采区沿倾斜划分为五个区段，下 山阶段式分为四个区段。矿井可采煤层为一层 中厚煤层，煤层倾角较小。
第一节 斜井开拓
2．矿井生产系统(图4-1)
工作面7采出的煤，由工作面刮板输送机送至阶段 运输副巷5，并经联络巷运至阶段运输巷4装入矿 车。矿车由电机车牵引至第一阶段下部车场3并由 主斜井1提至地面。
生产所需材料、设备和人员一般由主斜井1下放到 阶段上部车场，由阶段回风平巷6送到工作面上口， 然后供工作面使用。副斜井只有在矿井产量大， 主井提升任务重时才作辅助提升。
图4-1 片盘斜井开拓（动画） 1—主井；2—副井；3—片盘车场；4--阶段运输平巷； 5—辅巷；6—阶段回风平巷；7--采煤工作面；8—联络眼
第一节 斜井开拓
1．矿井开拓程序(图4-1)
在井田沿走向中央，沿煤层倾斜方向向下开掘主斜井1和副 斜井2，两井均在煤层之中，且两井中间留30m~40m煤柱。 为了掘进通风方便和沟通两井筒间的联系，每隔一段距离 开掘联络巷8将两井筒贯通。井筒掘到第一阶段下部时，开 掘第一阶段下部车场。从下部车场向井筒两侧开掘第一阶 段运输平巷4和副巷5。为了掘进方便，4、5之间每隔一定 距离掘联络巷沟通。4、5之间阶段煤柱根据有关规定留设。 与此同时，在第一阶段上部开甩车场向井筒两侧开掘第一 阶段回风巷6。在井田沿走向边界处沿倾斜方向掘开切眼7 将5、6沟通，并在开切眼内布置采煤工作面开采。
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置及标高 • 煤层间距近—开采水平设底部煤层中 • 煤层间距远—分组设开采水平。
第18章井田开拓巷道布置
力每班6小时，运输不均衡系数取1.5。 • （2）急斜煤层：上山溜煤眼≯70m. • ∵冲垮支架;堵眼事故；煤碎。 • (3)近水平煤层，盘区 • 一般上山斜长≯2000m，下山斜长≯1500m，有加
大的趋势 • 石门盘区斜长不受限制
第18章井田开拓巷道布置
• 2）辅运 • （1）受绞车能力限制，采用一段单钩串车
第18章井田开拓巷道布置
第18章井田开拓巷道布置
1、上下山开采的比较
• 比较 利用原有开采水平进行下山开采；
•
另设开采水平进行上山开采。
• 下山开采在技术上的问题随煤层倾角变小 而变弱
• 下山开采在经济上有利，上山开采在技术 上优越。
第18章井田开拓巷道布置
2、下山采区巷道布置
• 上下山采区划分一致，对应的上、下山尽 量靠近，以便利用：上山采区装车站、煤 仓、车场
• H，N水平，阶段斜长
• 生产经营费（运煤、通风、维护费等）； 第18章井田开拓巷道布置
• 4、合理的水平服务年限及足够储量
• 合理水平服务年限：上水平开始减产，新 水平应做好准备。
• 一般水平接替需58年 • 采区准备1.5 2年 • 水平过渡23年 • 足够储量:合理的水平垂高 • 水平垂高H的发展趋势 — 加大。 • 采面产量集中—高产高效； • 上下山—胶带。 • 绞车—2.5m，单轨吊
• 近水平煤层，开采水平置于主采煤层中，主采煤 层以上或以下的煤层设辅助水平，开设简易车场 担任辅运、通排等任务。
• 应用原则—辅助水平增加井下运辅环节，生产系 统复杂化。有明显的技术经济优越性方可使用。
第18章井田开拓巷道布置
第18章井田开拓巷道布置
四.合理划分开采水平
• 急斜煤层：一个开采水平只采上山阶段。 • 缓、中倾斜煤层：合理的阶段斜长—照顾
急斜煤层—2 3个
第18章井田开拓巷道布置
• 2、利于采区正常接替
• 一个采区开始减产，新采区应投产。
• 一个采区的服务年限＞新采区开拓准备时 间.
• 斜长,储量Z.利于接替。
• 3、经济上有利的水平垂高
• H，N水平，阶段斜长 • 井田开拓巷道（大巷、采区石门、采区硐
室等）及相应投资，设备安装及折旧费， 元/t.基建费；
第18章井田开拓巷道布置
（三)辅助水平的应用（subsidiary
level）
• 辅助水平（中间水平）— 在开采水平内， 因生产需要（局部阶段斜长过大）而增设
有运输大巷的水平位置及所服务的开采范
围。
• 一个开采水平开采两个上山阶段，在两上 山阶段间设辅助水平，其水平垂高
H=H1+H2 辅助水平设石门、阶段大巷、不设井底车 场。辅助水平的煤运到开采水平，由开采 水平井底车场运至地面。理的阶段斜长
• 合理的采区巷道布置及生产系统； • 合理的区段数； • 合理的采煤工艺及采面参数； • 在一定设备条件下，能达到的阶段斜长。
第18章井田开拓巷道布置
• 1）运煤 • （1）缓、中倾斜煤层： • i、上山—胶带或铁溜槽—不限制上山斜长。 • ii、上山—串车：只设一段绞车提升，验算绞车能
提升。 • φ1.6m绞车:容绳量600多m； • φ2.0m绞车：容绳量960m； • φ2.5m绞车：容绳量1100m。 • （2）单轨吊—不受限制，适用。
第18章井田开拓巷道布置
• 3）行人方便。 • 4）合理的区段数目 • 阶段斜长 / 区段斜长 = 整倍数； • 采区内同采工作面数：1 2个； • 当前合理的区段数 缓斜煤层— 3 5个，
• 煤层16，CH4低，涌水量小，最优。 • 井田深部边界不一，储量不足，不宜再延深或设
水平。
• 多水平开采矿井，开采强度大，井田走向短，上 下水平接替紧张。
• 通过下山掘一部分下水平的大巷、车场、水仓等， 加快下水平开拓延深。
• 煤系底板为奥灰岩（富含水），井筒不能延深， 有时不得不开下山。如彩屯矿，平顶山局。
• 特点：只担任辅运、通风及人员升降等任
务。
第18章井田开拓巷道布置
第18章井田开拓巷道布置
辅助水平的应用
• 水平垂高过大，开采技术困难。
• 多水平上下山开采的矿井，
• 上水平下山采区辅运、通风、排水困难
• 下水平需要解决回风问题。
• 急斜煤层矿井，阶段垂高较小，当∑M较小时，水 平的T不满足,要求加大H，在两开采水平间设辅助 水平,现少用。
第十八章 井田开拓巷道布置
第18章井田开拓巷道布置
第一节 开采水平划分及上下山开采
• 一、开采水平划分 – 阶段：(horizon ) 沿一定标高将井田划分 成沿走向的长条部分。 – 开采水平：（mining level）
• 运输大巷及井底车场所在的水平位置及所 服务的开采范围。
• 开采水平垂高H：开采水平上下边界之间的 垂直距离。
• 井田深部境界煤层勘探程度低，需补充勘探又困 难，可用下山开采，起勘探煤层作用。
第18章井田开拓巷道布置
4、下山开采与主要下山开采的区别
• 主要下山：集中下山，中央下山、暗斜井。 • 在井田某一开采水平中央布置主要下山； • 在主要下山下部设立开采水平； • 主要下山下部的开采水平仍为上山开采。
第18章井田开拓巷道布置
（二）下山开采的应用
• 下山及下山开采 • 下山：位于开采水平以下为本水平或采区
服务的倾斜巷道。 • 运输下山，轨道下山，通风行人下山等。 • 下山采区：开采水平之下的采区。 • 下山开采：利用原开采水平的井巷和设施，
开采该开采水平之下的采区，煤从下向上 运输。 • 上下山开采：一个开采水平既采上山阶段 又采下山阶段。
• 产量大、CH4大，可用三条下山。 • 下山采区回风:维护上山采区上山及总回风
道，风井及通风设施为下山采区通风。 利用运输大巷配风巷回风。Fig、18-1示， • 多水平上下山开采的第二水平的回风 在第二水平的上山部分设总回风巷，利用 上山或石门直通第一水平回风系统；
第18章井田开拓巷道布置
3、下山开采的应用条件