论文部分内容阅读
摘要：主要讲述了井田开拓方案包括的主要内容以及各个内容的简介。
关键词：井田开拓方式 井底车场 巷道布置 井筒 开采顺序
井田内阶段划分、开采水平设置、井筒形式、井口和地面工业广场位置、井底车场形式、大巷布置、开采水平延伸方式以及开采顺序等构成的方案，称为矿井的开拓方案。
一、井田内阶段划分
1.阶段内划分
阶段内划分又分为三类：采区式、分段式和带区式。
①采区式：沿煤层走向将阶段划分为采区的划分方式，适合缓倾斜、倾斜煤层的开采；
②分段式：沿煤层倾向划分成若干个走向长条带，常应用于急倾斜煤层开采；
③带区式：沿煤层走向将阶段划分为若干倾斜条带，主要用于倾角较小的煤层。
2.划分为盘区：沿煤层主要延展方向布置大巷，将大巷两侧划分成若干个区域，再掘进一系列巷道形成改区域的运输、通风、排水和动力供应等独立生产系统。主要用于近水平煤层的开采。
3.划分为带区：沿煤层主要延展方向布置大巷，在大巷两侧进行带区式划分，顺大巷延伸方向布置采煤工作面。
二、开采水平设置
根据井田的地质地形条件、煤炭资源条件、井型以及当前的开采技术水平和装备水平，在阶段垂高的合理选择，并对是否采用上、下山开采，是否需要设置辅助生产水平等问题进行合理分析基础之上，提出几个可行的开采水平设置方案，经过综合性的技术经济比较之后，最终确定矿井的开采水平位置。
一个井田的开采水平，根据其不同的条件，不同的阶段划分和是否采用上、下山开采等内容。形成多个开采水平设置方案。
三、井筒形式
井筒分为平硐、斜井和立井三种，每种井筒形式各有优缺点。
选择井筒形式时，要综合分析井田的地质地形条件、煤层赋存条件、开采技术条件和经济条件等方面的影响因素，进行合理选择。
1.平硐开拓：利用水平巷道由地面进入地下，再掘一系列巷道达到煤层的开拓方式，同时也是最简单的开拓方式。一般应用于山岭、沟谷或地形起伏较大的地区，受地形条件、工程地质条件的限制。
分类：走向平硐开拓 垂直走向平硐开拓 斜交平硐开拓 阶梯平硐开拓等
优点：工程量少 投资省 施工易 建井工期短 井下生产系统简单 运输能力大 可进一步探明地质、资源情况等
2.斜井开拓：利用倾斜巷道作为矿井的主要井筒，由地面进入地下，并掘一系列巷道进入煤层的开拓方式。井田内煤层赋存不深，表土层不厚，无流沙层和富含水层的缓倾斜、倾斜煤层的矿井，可采用斜井开拓。
分类：片盘斜井开拓 集中斜井开拓
3.立井开拓：利用直立巷道进入地下，再掘一系列巷道进入煤层的开拓方式。不受煤层倾角、深度、瓦斯、水文等地质条件的限制，应用广泛。
分类：单水平立井开拓 多水平立井开拓
优点：井筒到开采水平的距离短，提升速度快，提升能力大，通风阻力小
缺点：施工技术和装备要求高，成井速度慢，井筒支护和维护难度大，开凿费用高
4.井筒选择的主要因素
①井筒功能 ②井筒、有关硐室和联络巷道的开凿工程量、施工难度、建设工期 ③井筒断面积、倾角、长度 ④井筒装备 ⑤井筒与地面、大巷的联系难易程度 ⑥井筒和相关硐室、巷道的维护工作量 ⑦井筒的提升、运输、通风、排水、动力供应等生产运营费 ⑧井筒延伸工程施工难度及对现有生产水平的影响 ⑨井筒及对面工业广场保护煤柱损失
5.选择的一般性原则是平硐→斜井→立井选择顺序
四、井底车场形式
1.环形式井底车场
特点：空重串车在车场内总是单向环行运行
分类：分为立井环行式和斜井环行式井底车场
优点：调车方便，通过能力大
缺点：掘进工程量大，施工难度大，安全性差
2.折返式井底车场
特点：空重串车在车场内同一巷道的两条轨道上折返运行，不另设绕道
优点：施工容易，开拓工程量小，行车安全
缺点：对有煤尘爆炸危险的矿井安全性差，车场通过能力小
3.其他井底车场：分为底卸式矿车运煤的井底车場，大巷采用带式输送机运煤的井底车场和无轨胶轮车辅助运输的井底车场等。
4.井底车场的选择
主要影响因素：①矿井生产能力和工作制度 ②矿井开拓方式 ③井下主要大巷的运输方式④地面生产系统 ⑤工程地质条件 ⑥不同煤种分运分提要求
井底车场通过能力：应留有大于矿井设计生产能力30%的富裕量
五、大巷布置
阶段大巷包括阶段运输大巷和回风大巷。它们横贯井田走向，服务年限长，工程量大，是影响矿井基建投资、建井速度和生产经营效果的重要开拓工程。
1.主要功能：担负煤、矸、物料、设备和人员的运输，以及满足矿井通风、排水和敷设管线等要求。
2.主要影响因素：大巷的运输方式和设备；大巷断面和支护；大巷延伸方向和坡度。
3.布置方式：分层大巷布置；集中大巷布置；分组集中大巷布置。
4.方式的选择：应根据矿井的具体条件提出不同的方案，进行技术经济比较以后确定，总趋势是集中布置或分组集中布置。
5.矿井阶段回风道的布置与运输大巷布置的原则基本相同。实际上，本水平的运输大巷常作为下水平的总回风大巷。矿井第一水平的回风巷布置应根据情况区别对待。对于开采急倾斜、倾斜和大多数缓倾斜煤层的矿井，第一阶段的回风巷可设在煤组稳定的底板岩石中。有条件时，可设在煤组下部煤组坚硬，围岩稳定的薄及中厚煤层中。
六、开采水平延伸方式 矿井开采将逐步地向深部发展，每隔一段时间，就需要延深井筒，开拓新的水平。生产矿井的开拓延深，是煤炭生产过程中保证开采连续进行的必要措施，它对挖掘矿井生产潜力，提高矿井生产能力具有重大影响。
矿井延深的原则：
①充分利用老矿原有设备、设施，挖掘现有的生产潜力。
②尽量减少对现有生产水平的影响，并有利于下水平的延深，同时，力求生产系统简单，缩短新旧开采水平交替生产的时间。
③临时性的辅助工程量小，减少投资，缩短工期，降低生产经营费用。
④尽量采用先进技术，以适应煤矿现代化生产发展的需要。
七、开采顺序
开采顺序是井田合理的、有序的开采的保证。在考虑煤层采动影响关系的前提下，保证开采水平、采区、采煤工作面的正常接替，保证持续稳定高产，最大限度地采出煤炭资源；减小巷道掘进及维护工作量，合理集中生产，充分发挥设备能力，提高技术经济效益；便于防止灾害，保证生产安全可靠。
1.采区开采方顺序分为：前进式开采和后退式开采
①采区前进式开采顺序：采用这种开采顺序可使矿井建井期短、投产快、初期工程量和基建投资少。采用采区前进式开采顺序，大巷一般布置在煤层底板岩层中，大巷维护、矿井通风及采区防火密闭效果较好。因此，大部分矿井采用这种开采顺序。
②采区后退式开采顺序：先把主要运输大巷掘至靠近井田边界的采区，再开采离井筒最远的采区，然后向井筒方向逐次开采其余各采区。这种开采顺序可通过掘进大巷进一步了解煤层埋藏情况和地质构造；采掘之间互相干扰少；大巷两侧为实体煤层，巷道维护条件好，不易向采空区漏风，易于密闭采空区的火区，但这种方式需要预先开掘很长的运输大巷，开拓与准备时间较长，矿井投产晚，初期建井工程量及初期投资都较大。矿井井型大、井田走向长度大时，采用后退式开采顺序的缺点就比较突出。因此，只有少数矿井采用采区后退式开采顺序。
2.沿煤层倾斜方向的开采顺序分为：下行式和上行式
①下行式：先将采区上山掘至采区上部边界，形成采区生产系统，然后由采区上部边界向大巷方向自上而下依次各区段布置工作面进行开采。 开采缓倾斜及倾斜煤层通常采用下行式开采顺序。
②上行式：采区上山掘至采区上部边界，形成采区生产系统后，先从靠近运输大巷的区段布置工作面进行回采，然后向采区上部边界自下而上依次开采各个区段。这种开采顺序存在的突出问题是后期开采采区的上部，采区上山两侧是采空区，上山巷道维护困难。只有在近水平煤层为了使采区早投产，或为了满足特殊需要，如圍岩涌水量较大时，为了疏干上部区段围岩涌水量时，才采用上行式开采。
总结：只有了解了井田开拓方案包含的各方面的内容，结合所要设计矿井的实际条件，才能设计出对矿井有用的、有效的、最简洁高效的设计方案。■
关键词：井田开拓方式 井底车场 巷道布置 井筒 开采顺序
井田内阶段划分、开采水平设置、井筒形式、井口和地面工业广场位置、井底车场形式、大巷布置、开采水平延伸方式以及开采顺序等构成的方案，称为矿井的开拓方案。
一、井田内阶段划分
1.阶段内划分
阶段内划分又分为三类：采区式、分段式和带区式。
①采区式：沿煤层走向将阶段划分为采区的划分方式，适合缓倾斜、倾斜煤层的开采；
②分段式：沿煤层倾向划分成若干个走向长条带，常应用于急倾斜煤层开采；
③带区式：沿煤层走向将阶段划分为若干倾斜条带，主要用于倾角较小的煤层。
2.划分为盘区：沿煤层主要延展方向布置大巷，将大巷两侧划分成若干个区域，再掘进一系列巷道形成改区域的运输、通风、排水和动力供应等独立生产系统。主要用于近水平煤层的开采。
3.划分为带区：沿煤层主要延展方向布置大巷，在大巷两侧进行带区式划分，顺大巷延伸方向布置采煤工作面。
二、开采水平设置
根据井田的地质地形条件、煤炭资源条件、井型以及当前的开采技术水平和装备水平，在阶段垂高的合理选择，并对是否采用上、下山开采，是否需要设置辅助生产水平等问题进行合理分析基础之上，提出几个可行的开采水平设置方案，经过综合性的技术经济比较之后，最终确定矿井的开采水平位置。
一个井田的开采水平，根据其不同的条件，不同的阶段划分和是否采用上、下山开采等内容。形成多个开采水平设置方案。
三、井筒形式
井筒分为平硐、斜井和立井三种，每种井筒形式各有优缺点。
选择井筒形式时，要综合分析井田的地质地形条件、煤层赋存条件、开采技术条件和经济条件等方面的影响因素，进行合理选择。
1.平硐开拓：利用水平巷道由地面进入地下，再掘一系列巷道达到煤层的开拓方式，同时也是最简单的开拓方式。一般应用于山岭、沟谷或地形起伏较大的地区，受地形条件、工程地质条件的限制。
分类：走向平硐开拓 垂直走向平硐开拓 斜交平硐开拓 阶梯平硐开拓等
优点：工程量少 投资省 施工易 建井工期短 井下生产系统简单 运输能力大 可进一步探明地质、资源情况等
2.斜井开拓：利用倾斜巷道作为矿井的主要井筒，由地面进入地下，并掘一系列巷道进入煤层的开拓方式。井田内煤层赋存不深，表土层不厚，无流沙层和富含水层的缓倾斜、倾斜煤层的矿井，可采用斜井开拓。
分类：片盘斜井开拓 集中斜井开拓
3.立井开拓：利用直立巷道进入地下，再掘一系列巷道进入煤层的开拓方式。不受煤层倾角、深度、瓦斯、水文等地质条件的限制，应用广泛。
分类：单水平立井开拓 多水平立井开拓
优点：井筒到开采水平的距离短，提升速度快，提升能力大，通风阻力小
缺点：施工技术和装备要求高，成井速度慢，井筒支护和维护难度大，开凿费用高
4.井筒选择的主要因素
①井筒功能 ②井筒、有关硐室和联络巷道的开凿工程量、施工难度、建设工期 ③井筒断面积、倾角、长度 ④井筒装备 ⑤井筒与地面、大巷的联系难易程度 ⑥井筒和相关硐室、巷道的维护工作量 ⑦井筒的提升、运输、通风、排水、动力供应等生产运营费 ⑧井筒延伸工程施工难度及对现有生产水平的影响 ⑨井筒及对面工业广场保护煤柱损失
5.选择的一般性原则是平硐→斜井→立井选择顺序
四、井底车场形式
1.环形式井底车场
特点：空重串车在车场内总是单向环行运行
分类：分为立井环行式和斜井环行式井底车场
优点：调车方便，通过能力大
缺点：掘进工程量大，施工难度大，安全性差
2.折返式井底车场
特点：空重串车在车场内同一巷道的两条轨道上折返运行，不另设绕道
优点：施工容易，开拓工程量小，行车安全
缺点：对有煤尘爆炸危险的矿井安全性差，车场通过能力小
3.其他井底车场：分为底卸式矿车运煤的井底车場，大巷采用带式输送机运煤的井底车场和无轨胶轮车辅助运输的井底车场等。
4.井底车场的选择
主要影响因素：①矿井生产能力和工作制度 ②矿井开拓方式 ③井下主要大巷的运输方式④地面生产系统 ⑤工程地质条件 ⑥不同煤种分运分提要求
井底车场通过能力：应留有大于矿井设计生产能力30%的富裕量
五、大巷布置
阶段大巷包括阶段运输大巷和回风大巷。它们横贯井田走向，服务年限长，工程量大，是影响矿井基建投资、建井速度和生产经营效果的重要开拓工程。
1.主要功能：担负煤、矸、物料、设备和人员的运输，以及满足矿井通风、排水和敷设管线等要求。
2.主要影响因素：大巷的运输方式和设备；大巷断面和支护；大巷延伸方向和坡度。
3.布置方式：分层大巷布置；集中大巷布置；分组集中大巷布置。
4.方式的选择：应根据矿井的具体条件提出不同的方案，进行技术经济比较以后确定，总趋势是集中布置或分组集中布置。
5.矿井阶段回风道的布置与运输大巷布置的原则基本相同。实际上，本水平的运输大巷常作为下水平的总回风大巷。矿井第一水平的回风巷布置应根据情况区别对待。对于开采急倾斜、倾斜和大多数缓倾斜煤层的矿井，第一阶段的回风巷可设在煤组稳定的底板岩石中。有条件时，可设在煤组下部煤组坚硬，围岩稳定的薄及中厚煤层中。
六、开采水平延伸方式 矿井开采将逐步地向深部发展，每隔一段时间，就需要延深井筒，开拓新的水平。生产矿井的开拓延深，是煤炭生产过程中保证开采连续进行的必要措施，它对挖掘矿井生产潜力，提高矿井生产能力具有重大影响。
矿井延深的原则：
①充分利用老矿原有设备、设施，挖掘现有的生产潜力。
②尽量减少对现有生产水平的影响，并有利于下水平的延深，同时，力求生产系统简单，缩短新旧开采水平交替生产的时间。
③临时性的辅助工程量小，减少投资，缩短工期，降低生产经营费用。
④尽量采用先进技术，以适应煤矿现代化生产发展的需要。
七、开采顺序
开采顺序是井田合理的、有序的开采的保证。在考虑煤层采动影响关系的前提下，保证开采水平、采区、采煤工作面的正常接替，保证持续稳定高产，最大限度地采出煤炭资源；减小巷道掘进及维护工作量，合理集中生产，充分发挥设备能力，提高技术经济效益；便于防止灾害，保证生产安全可靠。
1.采区开采方顺序分为：前进式开采和后退式开采
①采区前进式开采顺序：采用这种开采顺序可使矿井建井期短、投产快、初期工程量和基建投资少。采用采区前进式开采顺序，大巷一般布置在煤层底板岩层中，大巷维护、矿井通风及采区防火密闭效果较好。因此，大部分矿井采用这种开采顺序。
②采区后退式开采顺序：先把主要运输大巷掘至靠近井田边界的采区，再开采离井筒最远的采区，然后向井筒方向逐次开采其余各采区。这种开采顺序可通过掘进大巷进一步了解煤层埋藏情况和地质构造；采掘之间互相干扰少；大巷两侧为实体煤层，巷道维护条件好，不易向采空区漏风，易于密闭采空区的火区，但这种方式需要预先开掘很长的运输大巷，开拓与准备时间较长，矿井投产晚，初期建井工程量及初期投资都较大。矿井井型大、井田走向长度大时，采用后退式开采顺序的缺点就比较突出。因此，只有少数矿井采用采区后退式开采顺序。
2.沿煤层倾斜方向的开采顺序分为：下行式和上行式
①下行式：先将采区上山掘至采区上部边界，形成采区生产系统，然后由采区上部边界向大巷方向自上而下依次各区段布置工作面进行开采。 开采缓倾斜及倾斜煤层通常采用下行式开采顺序。
②上行式：采区上山掘至采区上部边界，形成采区生产系统后，先从靠近运输大巷的区段布置工作面进行回采，然后向采区上部边界自下而上依次开采各个区段。这种开采顺序存在的突出问题是后期开采采区的上部，采区上山两侧是采空区，上山巷道维护困难。只有在近水平煤层为了使采区早投产，或为了满足特殊需要，如圍岩涌水量较大时，为了疏干上部区段围岩涌水量时，才采用上行式开采。
总结：只有了解了井田开拓方案包含的各方面的内容，结合所要设计矿井的实际条件，才能设计出对矿井有用的、有效的、最简洁高效的设计方案。■