矿井开拓方案范文

矿井开拓方案范文（精选7篇）

矿井开拓方案 第1篇

矿井开拓方式不仅决定着整个矿井建成后的生产工艺选择与煤矿长久发展, 同时更决定着矿井基建时期的建设工程量、建设周期、项目投资总量、工程建设质量及项目建成投产后是否可快速投产和长期安全生产。总而言之, 井下开拓方式中确定的各类井巷工程均应尽量规避各种地质状况不佳, 如滑坡、断层、采空区等。特别对于资源整合矿井来说, 采空区、断层等广泛分布的复杂地质条件使得如何合理优化开拓方式, 实现对不良地质环境的有效规避成为保障井下生产安全、持续开展的必要前提。

1 井田概述

小沟矿为典型资源整合矿井, 矿区划定井田范围为7.1 km2, 井田内分布有上中下3个煤层, 其中上煤层处于原采空区上方, 煤炭储量较低且处于蹬空状态;中层煤厚度介于0.9 m~3.2 m之间, 平均煤厚1.56 m;下层煤为矿井主采煤层, 煤层厚度介于2.6 m~11.2 m之间, 平均煤厚6.7 m, 煤层埋深为320 m, 煤层倾角3°~4°之间。整个矿井范围内未发现大型断层与褶曲, 地质构造相对简单, 水文地质状况中等。根据勘探测量, 目前整个矿区保有资源储量为58 Mt, 其中工业储量51.3 Mt, 设计可采储量35 Mt, 矿井生产规模为0.9Mt/a, 矿井设计服务周期为41 a。

2 矿井初始开拓方案分析

2.1 开拓方案

小沟矿初始开拓方案以矿井初始工业广场为基础进行拓建和平整。初始方案中, 矿井开拓方式选择“主斜井+副立井”的开拓方案, 方案中矿井主副井及其它生产辅助设施均全部集中布设在工业广场, 工业广场标高为+950 m, 矿井回风井则另设场地进行布置[1]。

2.2 井筒特征

主斜井:井筒倾角为16°, 截面积为11.4 m2, 长度为1 010 m, 装备带宽1 000 mm的带式运输机, 作为整个矿井煤炭运输提升的核心设备。

副立井:井筒直径为6.5 m, 垂直深度310 m。副井内布设有轨距600 mm的多绳双车单层窄型罐笼与宽型罐笼各1个, 罐笼载重1 t, 作为全井生产辅助运输设施。

回风井:回风井井筒直径为4.6 m, 井田垂直深度为350 m, 回风井内布设有安全梯子间充当全矿井的安全逃生通道。

2.3 矿井巷道设计

自矿井回风井沿中线向南侧布置1条运输大巷直至矿井边界充当全矿井主巷。主斜井落底后, 通过煤仓联通井下中央运输大巷。副立井落底后开挖井底车场, 并通过运输石门联通运输大巷与井底车场, 运输石门标高为+830 m。回风立井落底标高为+840 m, 落底后同井下回风大巷相连, 回风大巷南北平行运输巷沿煤层顶板布置。图1、图2所示即为小沟矿初始开拓设计平面图与剖面图。

2.4 原开拓方案中的存在的问题

a) 原矿井工业广场存在多条塌陷裂缝, 部分甚至延伸至副立井井口周围区域, 而受工业广场大小制约, 副井难以实现对塌陷裂缝的彻底躲避, 这导致副井提升系统存在安全隐患;

b) 开脱时运输石门必须穿过铝土质泥岩, 对比相邻矿区施工实践得知, 所通过的泥岩层不具备完好的整体性, 一旦遭水后便会迅速膨胀, 导致作业难度大增, 作业成本过高;

c) 3个井筒的落底位置各异, 使得彼此间的短路贯通难度大增, 延长建井周期;

d) 主斜井与副立井相邻布设在地表+950 m工业广场, 使得土方工程量过大, 生产区域同辅助生产区域难以有效划分, 增大了日常管理难度;

e) 生产主斜井地面标高为+950 m, 场外地表道路标高为+1 022 m, 使得场内煤炭运输坡度较大, 运输不便[2,3,4]。

3 开拓方案优化设计

3.1 工业场地与井口位置选择

小沟矿地处黄土高原, 区域内地形复杂, 高低起伏, 存在很大的高差。经过反复工业实测, 选定台阶式布设进行工业广场的布置, 这既有助于降低土方工程量, 实现对现有地质条件的充分利用, 还有助于主副井生产作业区域的划分。考虑到回采煤层埋深介于300 m~310 m, 故选择斜井作为矿井主副井开拓形式, 回风井选用立井另选择场地进行布置。

方案优化设计中决定将主斜井井口布设在地表平台, 这既便于煤炭直接外运, 还可缩减施工作业长度, 缓解反向运输压力。考虑到井下生产回采选择两翼均衡作业, 运输大巷的开拓必须沿着井田中线开掘。依照上述方案确定井口标高与大巷方位, 优化后主斜井倾角增大至25°。

鉴于对原工业广场设施的充分利用, 副斜井应选择布设在原工业广场内, 考虑到场地范围有限, 故不对井口位置进行调整。但考虑到下煤层伪底为厚4.2 m的泥岩, 直接底为厚9.6 m的铝土质泥岩, 且地层以4°同井筒同向倾斜。鉴于此, 当副斜井倾角高于17°时, 应增设运输石门, 且井筒和运输石门还需穿过煤层下方的坚硬铝土质泥岩。参考邻近矿井施工经验, 得知井巷穿越铝土质泥岩不仅施工难度较大且施工成本较高。因此, 斜副井倾角选定为16°, 以确保铝土质泥岩不会对其生产施工造成负面影响[5,6]。

3.2 井筒优化特点

主斜井:井筒倾角24°, 斜长720 m, 井筒截面积17 m2, 井筒内装配有带式输送机进行煤炭运输, 运输机带宽规格为1 000 mm。同时, 井筒内增设架空乘人器用于部分人员的运输和安全疏散。

副斜井:井筒斜长1 050 m, 倾角16°, 井筒截面积15.1 m2, 井筒内布设轨距600 mm的轨道, 以便于对生产设备、施工材料及作业人员的运输。

回风立井:井筒垂直深度270 m, 井筒直径5.1 m, 担负矿井通风任务, 风筒内布设有梯子间作为矿井安全出口。

3.3 井下巷道布设

以单水平开拓作为井下巷道的作业方式, 其埋深为+820 m, 井筒在煤层下放岩层落底并自井底车场向南部井田边界布设1条中央大巷以便于全矿井的生产。图3、图4为优化后的开拓方案设计平面图和剖面图。

4 优化前后方案技术与经济对比分析

优化前后方案技术与经济对比分析分别如表1、表2所示。

5 结语

通过技术与经济对比分析不难发现, 方案优化后工业广场采取分区台阶式布设, 不仅分区明确, 管理简便, 且极大地降低了施工的土方工程量;主副井全部选用斜井开拓不仅对铝土质泥岩进行了有效规避, 减小施工难度, 更简化了提升系统, 缩短了建设周期, 节约基建成本近4 900×104元。

摘要：结合小沟矿具体工程实例, 对小沟矿原有开拓方案进行介绍并分析其存在的问题, 提出开拓方案优化措施, 并通过优化前后的对比分析, 证明了优化方案的正确性与必要性。

关键词：井田概述,开拓方案,问题,方案优化

参考文献

[1]张爱杰, 张传鹏, 宋明明.软岩开拓巷道支护方案的研究与优化[J].煤炭科学技术, 2015 (S1) :45-47.

[2]胡存虎, 罗怀廷.哈尔乌素露天矿下部开拓运输系统优化研究[J].中国煤炭, 2014 (S1) :11-14.

[3]郭占祥.碾子沟煤矿开拓方案设计优化[J].煤炭工程, 2015 (5) :1-3.

[4]陈卫军, 简丰坝.浅析门克庆煤矿设计方案优化[J].陕西煤炭, 2015 (3) :33-36.

[5]郝建卿, 刘永芳.矿井开拓布置方案优化设计[J].现代矿业, 2015 (7) :200-201.

北辛窑矿井井田开拓方案选择 第2篇

1 井田特点

1.1 地面特点

(1)井田面积大。

(2)地表地形复杂:井田地貌以梁峁相间地形为主,地形复杂,区内地形最高点位于井田东边界处黄草梁村一带,标高+1550.8m,地形最低点位于井田北部边界沟谷中,沙河村西南,标高+1218.00m,最大相对高差332.80m。东侧阶地相对平坦开阔,标高为+1279.00m~+1301.00m之间。恢河在井田中部穿过。

(3)长城在井田中部穿过,矿井工业场地应选在长城保护范围以外。

(4)交通方便

公路方面:大运干线公路沿南北向从井田中部通过,大营至神池高速公路沿东西向从井田南部通过。

铁路方面:北同蒲铁路沿南北向从井田中部通过,并在井田范围内阳方口镇设有阳方口集运站,阳方口站以北14km处设有前寨站。

1.2 井下特点

(1)煤层埋藏深度变化大:井田中部煤层埋藏较浅,2号煤距地表仅200m左右,向北、东、南方向逐渐变深,最深处可达700m左右。

(2)煤层倾角较小:各煤层倾角基本在10°以下,仅在井田中部偏北和西北边界的小片区域煤层倾角超过10°,最大23°。

(3)勘探程度比较高的两块区域,一块位于井田中部长城以南三岔村以北的井田中部区域,一块位于井田东北区域。

(4)各可采煤层间均存在压茬关系。

(5)低瓦斯;煤层易自燃;煤尘具爆炸性;地温梯度正常,属地温正常区。

(6)井田内奥灰水位标高+1056~+1068m,大部分区域带压开采。

(7)断层较多,构造较复杂。

2 井田开拓主要原则

(1)以经济效益为中心,以建设本质安全型的现代化矿井为目标。

(2)合理选择工业场地位置,紧密结合地形特点、地面运输条件、井下开采条件选择场地位置,场地布置集中合理,减少占地和压煤,减少村民搬迁。

(3)合理划分煤组和确定水平标高与首采区位置。初后期兼顾,突出初期,兼顾后期。减少投产工程量,快速建井、尽早出煤,尽快见效。矿井建设投资省、见效快、用人少、装备标准高、效益好。

3 工业场地选择

结合矿井的井上下特点,工业场地选择时重点考虑以下几方面因素:

(1)井田形状。北辛窑井田(矿权范围内)形状类似“7”字形,工业场地选择在井田中部拐角区域,有利于开拓全井田。

(2)地形地貌。北辛窑井田地形复杂,梁峁相间。恢河两岸地势相对平坦开阔,有利于工业场地布置。

(3)井田勘探程度。矿井的两个先期开采地段,分别位于井田中部及东北部,工业场地应尽量选择在该区域。

(4)河流等保护煤柱。本矿井恢河、长城及阳方口镇保护煤柱范围较大,为了减少工业场地压煤量,工业场地选择应尽量与保护煤柱范围相结合。

(5)铁路运输规划。按照同煤集团朔南矿区铁路规划,在麻家梁及梵王寺矿铁路专用线梵王寺站预留了北辛窑煤矿铁路专用线的接轨条件。矿井工业场地选择应便于利用铁路专用线运输煤炭。

经多次现场踏勘,沿北同蒲铁路自北向南提出两个场地方案,分别为阳方口场地和三岔场地,场地位置见图1。

方案一:阳方口场地

该场地位于长城以北,阳方口集运站以东平地上,标高+1279~+1310m。该场地具有以下特点:(1)紧邻阳方口集运站,煤炭外运方便;(2)地形平坦开阔,场地布置容易,土方工程量少;(3)煤层埋藏浅;(4)场地煤柱与断层煤柱、长城煤柱结合留设,场地压煤量少;(5)基本位于井田储量中心;(6)初期移交工程量稍大。

方案二:三岔场地

该场地位于三岔村西1.5km的阶地上,北距阳方口集运站4.5km,场地较平坦,标高+1310m~+1340m。该场地具有以下特点:(1)煤层埋藏浅;(2)煤层赋存条件好,移交工程量少,建井工期短;(3)场地相对狭窄,布置较困难,土方工程量大;(4)场地位于沟内,防洪工程量大;(5)偏离井田储量中心,井下运输、通风及巷道维护费用高;(6)距离阳方口集运站远,煤炭外运不便,特别是在开采井田北部区域时,存在严重的反向运输问题。

根据上述分析,方案二虽具有初期移交工程量少,建井工期短等优点,但方案一相对方案二具有交通运输方便,紧邻阳方口集运站;工业场地平坦开阔,且位于井田储量中心;工业场地煤柱可与断层煤柱、古长城煤柱相结合留设,场地压煤少等优点。因此推荐方案一,即阳方口场地方案。

4 井田的开拓方式

4.1 开拓方式选择

在条件允许的情况下,井田开拓方式应按先平硐,后斜井,再立井的顺序进行选择。对于本矿井而言,工业场地附近煤层埋深200~300m,不具备平峒开拓的条件,故考虑采用斜井或立井开拓。斜井开拓较立井开拓,在施工技术、地面设施、井筒装备和井底车场等方面均比较简单,工程量少、建设速度快、出煤早、投资少,优点突出。本井田煤层赋存较浅,表土层较薄且受水文地质条件影响较小,适宜采用斜井开拓方式。所以确定北辛窑矿井选择斜井开拓。

矿井的主、辅运输方式对井田的开拓以及巷道布置起着决定性的作用。带式输送机运输目前已成为矿井实现高产、高效的首选主运输方式,因此矿井主运采用带式输送机运输。辅助运输方面,目前大型矿井主要使用的有无轨运输和有轨运输两大运输系统。

本着将北辛窑矿井建设成为高产高效的现代化矿井的原则,矿井的辅助运输方式往往成为制约矿井生产的主要因素。因此,技术比较成为方案比选的关键。

本矿井井田范围大,东西宽、南北长均超过10km,工作面巷道达4000m以上。如采用有轨运输,随着开采推进,辅助运输距离越来越长,受运输速度限制,辅助运输往往成为制约矿井生产的主要因素。本矿井如采用轨道运输,大巷受运输角度限制,无法沿煤层掘进,增加了大量岩石巷道,特别是在开采井田南部的12(22)、13(23)采区时,煤层倾角仅4~6°,最远工作面开口位置距+1040m水平大巷末端超过4km,辅助运输仅适合采用无极绳连续牵引车接力运输,辅助运输效率低;另外受煤层起伏影响,大巷可能会穿入5号煤层底板,增大与奥灰水沟通的可能性。鉴于无轨运输系统的优越性,近年来国内大型矿井采用无轨运输的成功实例越来越多,逐渐被使用单位接受和认可,使用的矿井逐渐增多,如山东济宁矿区的济宁三号、陕西彬长矿区大佛寺、山西晋城的寺河煤矿、山西大同的塔山煤矿、宁夏鸳鸯湖矿区的梅花井煤矿等。可以看出,无轨运输在辅助运输中越来越多地被采用,该运输方式已成为辅助运输的主要发展方向之一,有条件时优先应用。

本矿井为高产高效的现代化矿井,巷道掘进均采用综合机械化掘进,掘进速度快。煤层为易自燃煤层,大巷及工作面巷道均需喷射混凝土,辅助运输量大,若井筒采用轨道斜井,转换环节较多,系统烦琐,辅助运输效率较低。

另外,国家发改委《关于加强煤矿井下生产布局管理控制超强度生产的意见》(发改运行[2014]893号)文件中第(十三)条提出“有条件的矿井优先采用无轨胶轮车辅助运输”。而北辛窑矿井条件适宜采用无轨运输。

综合以上分析,确定矿井辅助运输采用全无轨运输。

4.2 开拓方式确定

本方案采用斜井单水平开拓。矿井辅助运输采用全无轨运输系统,地面至井下各工作面采用无轨胶轮车直达运输,副井井筒为缓坡布置。

矿井工业场地位于阳方口集运站以东,为了便于管理,场地内集中布置有主斜井、副斜井、进风立井及回风立井。

主斜井井口标高+1298m,井底落底标高+1041m,井筒倾角20°,斜长751m,井筒宽5.4m,净断面19.0m2。井筒内铺设带宽1800mm的带式输送机,电机功率3×1600k W,担负煤炭运输和进风任务,兼作安全出口。

副斜井井口标高+1298.5m,井底水平标高+1040m,井筒采用缓坡布置,净宽5600mm,净断面21.3m2。根据目前国内外运行无轨胶轮车使用情况,井筒倾角一般不超过7°,大多在6°以下。本方案井筒倾角取5.5°,井筒长度为3024m(含平段),担负矿井的辅助提升和进风任务,兼作安全出口。

回风立井:井口标高+1277.4m,井底标高+910m。井筒长度367m(不含水窝),井筒直径6500mm,净断面积33.2m2。

考虑到矿井的总用风量较大(300m3/s,详见矿井通风章节),而受断面及风速的限制,主、副斜井的进风量之和无法达到矿井总进风量的要求,需在工业场地内布置一个进风立井进风。该井筒井口标高+1276.5m,井底标高+1043m,井筒长度234m(不含水窝),井筒直径7500mm,净断面积44.2m2。随着开采的推进,矿井辅助运输量增大,后期可在进风立井井筒内安装提升设备,担负部分材料下井和部分矸石提升任务。

全井田共划分为两个煤组,分煤组划分采区,共17个采区。矿井开拓水平标高+1040m,集中布置三条开拓大巷,分别为南翼(北翼)带式输送机大巷、辅助运输大巷、回风大巷。

根据煤层赋存情况,井田煤层倾角一般在3°~10°之间,提出井下辅助运输采用全无轨运输方案,使用无轨胶轮车由地面直达至井下各工作面。辅助运输巷原则沿煤层布置,部分区域煤层倾角大于6°,按坡度6°布置岩石巷道。工作面巷道可通过联络斜巷与辅助运输巷联系。

采区带式输送机巷、回风巷沿煤层布置,工作面采用走向长壁采煤法。

本矿井井田范围大,为满足各采区通风及边界安全出口需要,后期在井田南部布置有一号进、回风立井,在井田西北部布置有二号回风立井。北辛窑矿井开拓方案见图2。

5 结束语

矿井井田开拓方式的选择受煤炭地质、水文地质、地面地形、建(构)筑物及其他影响条件,呈现不同特点。北辛窑矿井受井田形状、地面河流、长城、铁路运输、煤层埋深等多因素影响,最终确定本开拓方案,对类似矿井具有一定的参考意义。

摘要：通过对北辛窑井田地面及井下特点的分析,遵照井田开拓的主要原则,经方案比选,确定矿井工业场地选择阳方口场地。矿井采用斜井单水平开拓,煤炭运输采用带式输送机运输,辅助运输采用无轨胶轮车运输,回风立井回风。

关键词：工业场地选择,开拓方式,斜井开拓,无轨运输

参考文献

[1]GB50215-2015.煤炭工业矿井设计规范[M].北京:中国计划出版社,2015.

[2]张荣立,等.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社,2003.

[3]赵巧芝.我国煤矿无轨及输送机运输设备现状及发展趋势[J].煤炭工程,2012,1:120-121.

矿井开拓方式及综合开拓探讨 第3篇

1 矿井开拓技术

1.1 平硐开拓

平硐开拓是一种经济、简单的矿井开拓方式, 主要优点是掘进技术要求不高, 施工设备简单, 掘进速度快, 建井期短;运输系统见大、环节少、费用低;不设井底车场、地面工业广场简单;井巷及土建工程量小, 投资少;平硐上山开采, 涌水沿水沟自行流出硐外, 无须设水泵房、水仓及排水设备, 排水费用低等。

1.2 斜井开拓

斜井开拓的优点是斜井井筒的掘进技术及施工设备、井筒装备及安装技术、井底车场及地面工业设施均较立井简单;斜井掘进速度快、建井期短、出煤早、初期投资少;沿煤层斜井不仅可在建井期生产煤炭, 而且能补充地质资料;皮带斜井易于实现井下运输的连续化与自动化, 且提升能力不受井筒深度的限制, 可满足大型矿井的需要;斜井延深方便, 对矿井生产干扰少。斜井开拓的缺点是在开采深度相同时, 斜井井筒长, 掘进工程量大, 所需的管线长;斜井用绞车提升时, 提升能力小, 电耗大, 钢丝绳磨损严重, 提升费用高;斜井过长需采用多段提升时, 转载环节多、系统复杂、占用设备及人员多;当斜井穿越较厚的表土层、流砂层和含水层时, 施工复杂, 甚至难以通过;当斜井沿不稳定岩层掘进时, 维护困难, 维护费用高;当斜井布置在煤层中, 不但受采动影响, 而且煤柱损失大, 井下有不安全因素。斜井开拓适用于煤层埋藏较浅, 表土层不厚、水文地质简单, 井筒不需用特殊凿井法施工的缓倾斜及倾斜煤层。当井田范围较大、煤层埋藏条件较好、储量比较丰富时, 一般采用集中斜井开拓;当地质条件复杂, 井田范围小, 煤层埋藏浅, 或地质勘探程度低时, 可考虑采用片盘斜井。

1.3 立井开拓

立井开拓的主要优点是:井筒短、提升速度快、提升能力大, 有利于辅助提升;井筒断面大, 可满足大风量的要求:由于井筒短, 通风阻力小, 对深井开采更有利。立井对各种地质条件具有广泛的适用性, 一般不受煤层倾角、厚度、水文、瓦斯等自然条件的限制。当井田自然地质、地形条件不宜采用平硐和斜井开拓时, 都可采用立井开拓。其适用条件为:煤层赋存较深、冲积层较厚;水文条件复杂, 井筒需用特殊施工法;采用多水平开采的急倾斜煤层。

1.4 综合开拓

1) 主斜井副立井综合开拓。大型矿井以胶带斜井作主井, 在技术上和经济上均很优越, 但副斜井的辅助提升则较困难, 通风、排水均不利, 而立井作副井恰好弥补了这方面的不足。于是就可用斜井作主井, 以立井作副井, 采用主斜井副立井的开拓方式实现大中型矿井的综合开拓。这种开拓方式充分发挥了立井和斜井开拓的优越性;胶带输送机主井提升能力大, 效率高, 易于自动控制;井底车场布置简单, 便于新水平延深和多水平同时生产;主斜井施工速度快, 建井工期较短, 煤炭可直入地面煤仓或选煤厂;在副立井中架设管线, 长度短, 下放人员、设备、材料速度快, 通风排水均较优越。2) 主立井副斜井综合开拓。中、小型矿井采用这种开拓方式时, 主井井筒短, 提升速度快且能力大, 通风排水也较有利, 井田浅部开掘副斜井施工较方便, 掘进速度较快, 且可节约立井井筒的开掘工程量和基建投资。3) 主平硐副立 (斜) 井综合开拓。这种开拓方式只需掘一条主平硐, 其回风井筒可以采用平硐、斜井或立井。对于某些瓦斯涌出量大, 主平硐很长的矿井, 井下需要的风量很大, 长平硐的通风阻力大, 难以保证矿井通风需要, 条件合适时, 可以开掘通风用的立井 (或斜井) 。此开拓方式充分利用了平硐运输、排水等系统简单和立井井筒短、通风好等优点。

2 综合开拓的应用与选择

综合开拓的实质是根据具体矿井开采的要求, 切合井田煤层赋存和开采技术特点, 充分发挥不同井硐形式的优越性, 扬长避短, 做好主、副井的优势组合。综合开拓是在矿井生产发展和开采技术进步的过程中形成和发展的, 首先是在生产矿井改扩建中实施了具体改造方案, 形成了新的方式, 而后在新建的矿井中进一步完善设计和发展。

矿井开拓的巷道布置 第4篇

关键词：矿井,开拓,巷道,布置

在井田范围、井型确定以后, 必须考虑井田内的开采水平设置、开拓巷道布置等问题, 以便形成完整的矿井开拓系统。开拓巷道布置包括井筒、井底车场、主要联络巷、水平 (阶段) 大巷等矿井主要井筒和巷道的布置, 以及井筒和地面工业广场位置的选择。

布置井底车场和运输大巷的水平面, 一般称为开采水平。根据煤层数量、煤层间隔距离、煤层倾角等条件的不同, 一个开采水平可以仅为上山阶段煤炭开采服务, 或同时为上山阶段和下山阶段的煤炭开采服务。矿井的开采水平设置, 既与井田内的阶段划分相关, 也与该阶段是属于上山开采或下山开采相关。

1影响阶段垂高的主要因素

阶段垂高大小影响矿井的开拓布局.影响开采水平的储量和服务年限, 进而影响矿井的技术经济效益。因此, 在确定阶段垂高时, 必须慎重考虑以下几个方面的因素。

1.1 矿井生产技术合理性

在阶段内沿煤层走向划分为采区, 是普遍应用的一种准备方式。因此, 采区上、下山的提升运输方式、区段数目、巷道维护和通风等方面的因素影响阶段垂高的选取。

1.1.1 上、下山提升运输方式

采区上、下山采用不同的提升运输方式, 适合的阶段垂高 (斜长) 不同。第一, 煤炭运输。对开采缓倾斜、倾斜煤层的矿井, 上、下山安装带式输送机或溜槽运煤时, 上、下山斜长一般不受限制。对于开采急倾斜煤层的矿井, 掘进和维护过高的溜煤眼很困难, 而大高度溜煤可能冲毁溜煤眼支架或出现堵眼事故, 所以, 溜煤眼高度不应超过80m。对于上、下山敷设轨道, 利用绞车提升煤炭的中小型矿井, 上、下山斜长受绞车提升能力限制, 应按采区生产能力和选定的绞车型号验算所能达到的最大斜长。第二, 辅助提升。阶段内或采区内的辅助提升通常选用一段式单滚筒绞车, 因此, 提井斜长受滚筒容绳量限制, 一般不超过600m。采用直径1.6m的加宽滚筒绞车或直径2.0 m的滚筒绞车时, 提升斜长可达1 100 m左右。但是, 应该注意选用的绞车太大时, 绞车硐室掘进工程量大, 设备在井下运输、安装不方便。

1.1.2 区段数目

在阶段垂高确定过程中, 采区内的区段数目间接地反应了采煤工作面之间、采区之间采掘接替的难易程度。为保证采区的煤炭生产量, 应使采煤工作面具有合理的长度, 且在采区内具有合理的采掘接替关系。另一方面, 为保证矿井的均衡生产, 采区生产过程中, 应进行备用采区的准备。当生产采区开始减产, 备用采区即可投入生产。因此, 合理的阶段垂高必须保证在采煤工作面长度合理的条件下, 使采区划分出足够的区段数, 确保采煤工作面正常接替。

1.1.3 上、下山维护和通风

阶段垂高过大, 则上、下山的长度大, 上、下山的服务年限长, 在围岩压力大的情况下, 巷道维护工作量大, 对正常生产影响大。另外, 如果阶段垂高过大, 由于瓦斯易于在掘进工作面积聚, 上山掘进时通风困难。

1.2 地质构造条件

地质构造常常影响阶段垂高的确定。为了便于阶段内的开拓部署, 常常以背、向斜轴和走向大断层等构造作为划分阶段的界限。此外, 以断层为阶段的分界线, 可以将断层的隔离煤柱和上、下阶段之间的隔离煤柱合二为一, 减少煤炭资源损失。

1.3 经济合理性

阶段垂高变化, 可以使矿井的一些费用增加, 使另一些费用降低, 即经济合理的阶段垂高受两方面相互矛盾的因素制约。一是增大阶段垂高, 也增加了阶段内的可采煤量, 使井底车场、阶段大巷、采区石门等开拓准备工程费和有关设备费的吨煤分摊量减少。二是增大阶段垂高, 也增大了阶段斜长, 对于上山开采的阶段而言, 增大了上山、井筒的折返提升费, 增加了上山巷道的维护费, 应根据井田的实际情况, 研究这两个因素影响的消长关系, 寻求一个科学合理的阶段垂高。

2 阶段垂高的选取

在确定一个具体矿井的阶段垂高时, 应在上述几个方面因素综合分析的基础之上, 结合矿井开拓的开采水平设置、主要井筒形式和井筒位置等内容, 提出几个可行方案, 进行各方面技术经济指标的综合比较。如果阶段内的划分和采准巷道布置差异大, 还应考虑该差异带来的采准巷道掘进、维护和煤炭运输等费用的变化。总之, 阶段垂高的正确选取也是矿井开拓方案设计的主要内容之一。

3 结语

我国过去数十年的生产实践表明, 阶段垂高过小, 给矿井造成严重的采掘失调。随着矿井开采强度的加大, 矿井运输设备的更新, 巷道布置和巷道支护的改进, 又为加大阶段垂高提供了技术、设备保障, 使技术改造矿井、新建矿井的阶段垂高逐渐加大。

参考文献

[1]韩宝东.开采水平的设置与垂高的确定[J].煤炭技术, 2008, (11) :82.

煤矿矿井开拓延伸与技术改造 第5篇

矿井的开拓延伸是一项比较系统的工作, 需要很高的技术支持, 在进行开拓延伸之前, 要进行技术评估, 并且做出战略步骤。矿井延伸的技术如何, 直接影响到开采工作的质量和效率, 所以在进行开拓延伸之前, 要做好准备工作。矿井的开拓延伸, 能够有效的提高煤矿的出煤率, 降低煤矿企业的生产成本, 提高企业的经济效益。

1 矿井新水平开拓延深的特点

1.1 井巷工程量大, 大体接近新建矿井

对矿井进行开拓延伸是一项比较复杂的工作, 往往需要两到三年的过渡时间和三到五年的延伸时间, 在开拓施工的过程中, 可以利用原有的井巷和设备, 但是会对生产造成一定的干扰。矿井的技术改造, 主要是利用原有的巷道以及各种设备, 将现代生产技术和工艺等用到技术改造中, 提高煤矿的出煤率。但是由于新的开拓延伸工程量巨大, 基本上与新建一个矿井相差无几, 所以需要投入很大的精力。

1.2 矿井技术改造的目的

有些煤矿企业需要提高煤炭的生产量, 就需要提高煤炭的开采率。而有些矿井在设计阶段对于矿井的生产能力没有正确的评估, 而矿井的资源储量又比较高, 在后期开采中还有大量的资源可以开采, 而矿井又具备开采的条件, 所以可以在现有的矿井基础上进行技术改在, 以提高矿井的开采量。

1.3 矿井改扩建的基本条件

对矿井进行改扩建, 需要具备一定的基础条件才能够进行。首先煤炭的储量要达到扩建的规格, 改造的矿井在地质构造以及煤层的赋存方面符合条件。新矿井的改造能够为煤矿企业增加效益, 开采后能够进行集中生产, 拓展的过程中, 在技术上和管理上具有一定的系统性。

2 煤矿矿井开拓延伸的方法

煤矿矿井的开拓延伸可以采用以下几种方式:

2.1 斜井开拓的延伸方式

斜井开拓具有一定的优势, 初期投入的资金量少, 建设时间段, 能够在短时间内取得一定的效益。在斜井开拓的过程中, 对于机械设备以及施工技术的要求不高, 并且不会影响到生产的进行。在斜井开拓中, 可以利用皮带进行辅助运输等, 为煤矿的开采提供了方便。但是斜井开拓也存在一定的缺点, 与立井比较而言, 在相同的深度内, 斜井在距离上相对要长, 所以所投入的人力和物力相对也比较多。在使用提升设备工作时, 虽然力度较小, 但是耗电量却比较大, 增加了煤矿的成本。在施工的过程中, 斜井可能会穿过流沙层、表土层以及含水层等, 为施工管理增加了难度。受到开采震动的影响, 容易引发煤柱的损失, 从而为井下作业带来一定的危险。

2.2 立井开拓延伸的方式

在现有的大中型煤矿的矿井开拓延伸中, 立井开拓延伸应用的比较广泛, 因为立井中井筒的距离较短, 所以透风性较强, 能够保证井下有足够的风量, 为安全作业提供了基础的保障。此外, 立井的提升速度较快, 所以生产能力较高。立井开拓延伸适合用于各种地质条件中, 所以应用的范围比较广。

2.3 综合开拓延伸方式

2.3.1 主斜井和副立井互相结合的开拓延伸方式

大型煤矿一般把胶带斜井作为主井, 这种方式在经济和技术上都占有优势, 但对副斜井的辅助效果有影响, 导致井下的通风和排水不便, 这个时候, 把立井当成副井刚好可以弥补这方面的弱点。由此可见, 这种方式不仅方便控制, 还能有效的提高煤矿的开采率。

2.3.2 主立井和副斜井互相结合的开拓延伸方式

小中型煤矿一般适用主立井和副斜井互相结合的开拓延伸方式, 此方式的主井井筒较短, 提升能力大、速度快, 而目便于井下通风排水。另外, 在井田浅部进行斜井的挖掘比较方便, 可节省资金, 并且减少工程量。

2.3.3 主平硐副立并互相结合的开拓延伸方式

主平硐副立井互相结合的开拓延伸方式只要挖掘一条的主平硐, 其回风井筒可以采用平硐、斜井以及立井。在一些瓦斯量比较多的煤矿, 这种方式非常适用, 它的主平硐的矿井通道比较长, 有利于通风, 并且, 由于运用简单的系统、井简短以及立井通风好的优势, 达到了提高采煤率的效果。

2.4 分区域的开拓延伸方式

这种开拓方式可以按照煤层的赋存方式、地形条件、倾斜的方向和井田的走向进行分区开拓。这种方式可以有效解决那么瓦斯比较多、开采深度比较深的矿井。可以对矿井实施分区域的建设, 多头并进, 分区域投产等。这种方式节省占地面积, 节省资金, 可使地面主要生产系统统一起来, 压煤量又比较少。从以上这些优点可以看出, 采用分区域方式进行开拓延伸, 能够提高设备能力, 让生产管理更加集中, 提高了生产率, 为煤矿企业安全生产提供了保证, 并实现了最大的利益。

3 开拓方式对技术改造的影响

以上的几种开拓方式, 它们之间不会互相干扰, 对矿井生产不造成影响。为了让技术改造的速度加快, 可以把改造施工分成两方面进行:即一方面可以对新井筒进行施工, 另一方面对暗斜井采区的准备巷道进行施工, 这样和新井筒相通后通风系统就形成了, 接下来再对回采巷道进行施工, 可以大大缩短技术改造时间。为了不影响生产, 采用斜井开拓的改造矿井可以把原来的风井或者副井换成临时的主井, 原来的主井正常提升, 等改造完成后再换回, 这洋就不会影口向到生产。

4 对原来的井巷工程和设备尽量利用, 改造费用可以大大减少

对开拓方式进行选用时, 原有的井巷工程和设备要尽量把它们充分利用, 这样可以降低成本。要尽量缩短改造周期, 在管路和压风、排水等设施改造上要面面俱到。在设备的提升问题, 要采用原绞车或者胶静输送机, 要采取增大电机的容量、加尾绳以及改变电机级数等方法来提升速度;采取增加缓冲煤仓的容量来降低提升不平衡的系数;采取增加胶带输送机白手带速、密度、皮带槽角等方法来提商斜井的提升能力。在对原井巷工程进行利用的时候, 以上的开拓方式虽新开了主井和副井, 但利用原来的主井改成副井, 或者把副井改成主井, 可以提高主、副井的提升能力, 还可以采用原来的井筒原地改造, 从而提高了提升能力。

5 结束语

煤炭是我国主要的能源, 在经济建设快速发展的形势下, 需要提高煤炭的供应量, 以保证工业生产和人们日常生活的正常进行。随着技术的不断进步, 在煤矿开采技术方面也不断的提升, 所以为了提升煤炭的产量, 需要开拓延伸新的矿井。在矿井开拓延伸的过程中, 应该对煤矿的地质条件有清晰的了解, 采用合理的方式进行施工, 保证施工作业的安全性。矿井的开拓延伸需要在技术以及管理等方面全面配合, 才能够保证煤矿的安全生产。在技术不断发展的背景下, 技术改造将会越来越完善, 为我国煤矿的生产提供基础的保障。

参考文献

[1]刘文清.浅析从斜井群到斜立井开拓的技术改造[J].煤炭工程, 2009.

[2]李斌宇, 李家楼.在建煤矿井型开拓及采煤方法优化设计[J].煤炭工程, 2009.

[3]方安炉.新集矿区开拓部署改革探讨[J].煤炭工程, 2010, 6.

矿井开拓方案 第6篇

1 地质力学参数对开拓部署的影响

矿井开拓部署是为整个矿井和各水平开采进行的总体性井巷布置、工程实施及开采部署[1]。当煤层地质条件和开采技术条件一定时, 矿井开拓部署的主要内容是规划开拓巷道布置, 确定生产系统技术方案并制定详实的煤层回采计划。因此, 在进行矿井开拓部署前, 应尽可能地了解煤系地层特征、煤岩体地质力学参数, 为井筒、井底车场、开拓大巷等地下工程的位置与布置形式提供科学依据。

2 测试方法

煤岩地质力学参数测试可分为实验室试验与现场原位测量。在实验室试验中, 测试试件脱离井下地质环境, 而且实验室很难比较准确地模拟井下煤岩体的应力状态、结构面分布及环境影响等因素, 致使实验室岩石力学试验结果往往与井下煤岩体的实际情况有较大出入。现场原位测量是在井下地质环境中进行, 测试结果更接近实际, 而且有些参数只能在现场测试。因此, 现场原位测试是获取煤岩体地质力学参数的一条主要途径, 具有不可替代的重要作用。

3 地应力

地应力是煤岩体变形与破坏的根本作用力[2]。巷道围岩变形失稳、采场覆岩运移、顶板冒落、煤壁片帮以及冲击地压、煤与瓦斯突出等一系列矿压显现剧烈状况的发生均是由地应力引起的。进行地应力原位测量, 研究矿区地应力分布特征, 是煤岩体地质力学参数测试的重中之重。

3.1 测试地应力的方法

人们对于地应力的研究已经有百年历史, 地应力的成因非常复杂, 目前还很难用理论公式表达, 因此, 实测在地应力研究中占有十分重要的地位。经过数十年的发展, 国内外在地应力测量原理与技术方面取得了大量研究成果, 提出数十种地应力测量方法, 开发出数百种相关地应力测量仪器。当前, 地应力测试常用的方法包括两种:应力解除法与水压致裂法。

3.1.1 应力解除法

应力解除法包含的测试手段有很多, 其基本原理类似。首先是对岩体进行扰动, 通常采用在岩体中钻孔或切槽等方法, 或采用套钻的方法将岩样全部或部分地从钻孔周围岩体中分离开;同时, 采用相关仪器监测岩体解除前后位移或应变的变化;然后通过相关仪器测得岩体的力学参数, 依据岩体应力与应变的关系, 最终计算得到该处原岩应力。因此, 应力解除法测得的结果是否可靠取决于以下环节:

1) 由于应力解除前后岩体的位移或应变都很小, 因此要求测量仪器的精确度要足够高, 能够精确测出微小的位移或应变。

2) 在从测得的岩体位移或应变计算原岩应力的过程中, 需要弹性模量与泊松比等力学参数。因此, 岩样力学参数的准确性直接影响原岩应力计算结果。

3) 从岩体位移或应变计算原岩应力, 不仅需要岩石力学参数, 而且需要建立合理的岩石应力-应变关系, 才能计算出比较准确的原岩应力。

3.1.2 水压致裂法

1965年, Fairhurst首先推荐水压致裂法作为一种重要的地应力测量方法, 并与其他测量方法进行了比较[3]。采用水压致裂法测量地应力时, 同样需在钻孔中进行。首先, 采用具有可膨胀性的橡胶封隔器, 封隔一定测量深度的钻孔, 接着注入流体对封隔钻孔加压, 压力持续加大直到钻孔围岩产生破裂或原生裂隙张开, 继续加压使其破裂或扩张。当裂隙扩展到一定深度时, 停止加压, 保持压力恒定。在初始裂隙产生后卸压, 使裂隙闭合, 然后再重新加压, 使裂隙重新展开。在整个压裂过程中记录压力、流量随时间的变化, 根据压力-时间曲线即可求出主应力的大小。由印模确定的破裂方位判定主应力方向。

水压致裂法不需要套芯和测定岩石的力学参数, 不需要精密复杂的井下仪器, 对测量环境没有严格要求。受局部因素影响较小, 所测地应力的空间范围较大, 成功率较高。其主要缺点是其假设条件之一是一个主应力的方向与钻孔轴线方向一致, 而且这一方向的主应力是估算的。这种假设在地形平坦、地质条件比较简单的情况下是可以接受的。但是在地形、地质条件复杂区域, 这种方法的测量数据可能与实际地应力有较大差别。

3.2 地应力场对巷道布置的影响

我国煤矿主要是井工开采, 需要在井下开掘大量巷道。据不完全统计, 我国煤矿每年新掘进的巷道总长度超过1 000 km, 保持巷道通畅和围岩稳定对煤矿建设与生产具有重要意义。了解巷道围岩的地质力学特性, 在此基础上进行合理的开拓部署和巷道布置, 提出有效、可靠的支护技术, 才能解决巷道支护问题。国内外地应力测量结果表明, 岩层中的水平应力在很多情况下大于垂直应力, 而且水平应力具有明显的方向性, 最大水平主应力明显高于最小水平主应力, 这种趋势在浅部矿井尤为明显。

水平应力方向对巷道变形与破坏的影响作用主要表现为:当巷道轴线与最大水平主应力平行时, 巷道受水平应力影响最小, 有利于顶底板稳定;当巷道轴线与最大水平主应力垂直时, 巷道受水平应力的影响最大, 顶底板稳定性差;当两者呈一定夹角时, 巷道一侧会出现水平应力集中, 顶底板的变形与破坏会偏向巷道的某一帮[4]。

4 结语

1) 煤岩地质力学参数是矿建初期开拓部署与巷道布置设计的基础, 科学的采掘方案为后期矿井安全高效回采提供有力保障。

2) 现场原位测试是获取煤岩体地质力学参数的主要途径。

3) 地应力是煤岩体变形与破坏的根本作用力, 其测试方法包括:应力解除法与水压致裂法。

4) 巷道布置设计时, 应根据地应力测试结果, 使巷道轴线尽量与最大主应力方向平行, 利于巷道围岩稳定。

摘要：矿井开拓部署是矿山建设体系的重要环节, 详实的煤岩体地质力学参数是矿山建设规划的基础。采用理论分析的方法, 阐述了地质力学测试的重要性及测试方法, 指出井田地应力分布特征是地质力学测试的主要研究内容, 巷道布置时巷道轴线应尽量与最大主应力方向平行以削弱地应力对巷道围岩作用。

关键词：矿山建设,地质力学参数,地应力

参考文献

[1]李四光.地质力学方法[M].北京:科学出版社, 1976.

[2]陈群策, 李宏, 廖椿庭, 等.地应力测量与监测技术实验研究-SinoProbe-06项目介绍[J].地球学报, 2011, 32 (S1) :113-124.

[3]王连捷, 潘立宙, 廖椿庭, 等.地应力测量及其在工程中的应用[M].北京:地质出版社, 1991.

矿井开拓延深的几种延深方式 第7篇

1 矿井开拓延深特征

1.1 井巷工程量较大, 施工期间较长

进行开拓延深的矿井, 需要从原水平延深原有的井筒或新开暗井, 或从地面增开井筒, 在新的开采水平范围内还要开凿井底车场, 掘进大巷, 准备新的采区、盘区或带区, 井巷工程量大, 有的接近于新井建设。施工技术, 尤其是延深立井时的施工技术更为复杂, 施工期一般在三至五年及其以上。

1.2 可利用已有的生产系统和设备

矿井原有水平生产时, 已建成一套用于生产系统的井巷工程和设施, 新水平开拓延深时能充分加以利用。这就减少了一部分开拓延深的工程量和费用, 缩短施工时间, 但这也可能由此给新水平的合理开拓带来某些限制

1.3 延深与生产相互干扰

新水平的延深工程施工与原水平的正常生产同时进行, 相互间必然有一定影响, 组织管理工作更为复杂。所以, 要有计划地提前进行开拓延深准备, 科学合理地安排施工进程, 做到施工与生产紧密配合。大部分生产矿井自行组织开拓延深工程的施工, 在施工与生产之间的配合上要统筹安排, 相互配合。

1.4 能与矿井技术改造或改扩建相结合

许多煤矿矿井开采水平的生产积累了一些生产经验, 掌握了所采煤层的特点和地质构造状况。在新水平开拓延探时, 需要在原来的生产技术基础上应用新技术、新工艺, 矿井应在新水平的开拓、巷道布置、采煤方法、生产系统以及设备更新等方面进行技术改造;开采煤层条件好、储量丰富、工作面单产高的矿井, 还要进行与开拓延深相结合的矿井改扩建, 扩大矿井开采规模。

2 矿井开拓延深方式

在矿井设计中, 一般矿井开拓延深方案的内容。而在矿井投产生产多年后, 更准确地掌握了煤层地质条件, 原设计中考虑的延深方案, 往往不再适应最新发展的需要, 在矿井开拓延深时, 还要重新研究确定开拓延探方案, 进行新水平开拓延深设计。

2.1 主、副井直接延深

此延深方式是把主、副井直接延深到下一开采水平, 如图1所示。其特点是充分利用原设备、设施, 投资少、提升系统单一、转运环节少, 车场工程量相对减少。延深后矿井提升能力相对降低。

(a) 立井直接延深; (b) 斜井直接延深1主井;2副井;3延深的主副井;4运输大巷

对原有水平为主副立井的直接延深, 施工与生产之间干扰较大, 施工组织复杂;接井时, 破保安岩柱或拆保护盘, 安装罐梁罐道, 技术安全要求严格, 应在一段时间内停止此井筒内的提升, 必然影响矿井生产。为了延深井筒需掘进一些辅助巷道, 这些临时工程在施工后难以利用。对原有水平为主副斜井的直接延深, 延深施工容易, 不会影响矿井的正常生产。主、副井直接延深方式的适用条件:一是地质构造及水文地质等条件不影响井筒直接延深及井底车场布置;二是井筒断面和提升设备能力都可满足延深水平的生产要求;三是在提升设备能力满足不了延深水平的要求, 如果更换提升设备也能采用。

2.2 暗井延深

在原有井筒不能延深, 或者延深原有井筒在技术经济上不合理时, 应采用暗斜井或暗立井延深。采用暗斜井延深是在原有水平上布置暗斜井上部车场, 并与原有生产水平的井底车场相连接, 主副暗斜井延深至下部水平后, 布置井底车场、主石门、大巷等开拓工程, 形成新的开采水平, 暗斜井的方向、层位、井筒倾角、提升装备选择等与斜井开拓的分析相同。

暗斜井延深生产与施工的相互干扰小;暗斜井的位置、方向、井筒倾角、提升方式的选择都不受原有井筒的限制, 根据有利于下部水平开采进行布置;原有井筒的提升能力不降低, 设备能继续使用, 暗斜井应按需要选用合适的设备, 在采用胶带输送机时, 就简化了转载系统, 对深部水平的开采有利。这种延深方式存在的问题是:增加了暗斜井的上部车场和硐室的工程量;增加了暗斜井的提运设备和转运环节;在矿井井型较大时, 暗斜井的辅助提升能力和巷道通风断面容易不足, 要设两条副暗斜井或另设专用通风井。图2为利用主、副暗斜井进行开拓延深的示例。

1主井;2副井;3延深的主暗斜井;4延深的副暗斜井

开采中斜或急 (倾) 斜煤层的矿井, 在井筒不宜合延深时, 要用暗立井延深。如因下部煤层倾角变大, 斜井继续延深将穿至煤组上部且提升能力不足, 要采用了暗立井延深。

暗井延深一般适用于下列条件:一是原井筒受地质条件限制, 不能向下延深, 如煤层底板有含水较大的奥陶纪石灰岩, 一般采用暗井延深;二是提升设备能力不能满足新水平要求, 又没有条件更换设备;三是原有井筒延深至新水平的位置不合理, 不能布置井底车场, 或石门长度过大, 或穿入顶部煤层, 压煤柱太多等;四是山岭地带, 煤层浅部为平硐开拓, 深部不具备开掘平硐的条件, 多采用暗斜井。

2.3 直接延深与暗井延深相结合