第四章井田开拓巷道布置
（第十八章内容）
本章为井田开拓部分的重点，第二章是基本概念，第三章是开拓方式，而如何确定有关参数及方案，如§2.3中开拓方式所解决的问题中，井筒位置，水平标高的确定，水平大巷的布置，是本章的主要内容。
§4.1 井筒位置的确定(书上§18.3)
位置的确定不能从一方面考虑,从开拓布局的整体考虑,如水平的位置，大巷的类型等,它们相互影响。
合理的井筒位置应考虑地面情况，井下地质以及生产情况。
一、对地面布置工业广场有利
每个矿井，都有地面生产系统，行政管理系统，需占有一定的面积的土地。
1、场地足够。布置地面生产系统及其工业建筑、行政管理系统。如主付井（绞车房）、洗（选）煤厂、煤仓（场），装车站，办公楼，宿舍，食堂，浴池等。（一般情况下，工业广场的面积为：大型井0.8 ～1.1公顷/10万吨，中型井 1.3 ～1.8公顷/10万吨，小型井 2.0 ～2.5公顷/10万吨）。
2、少占农田，不占良田及重要文化古籍和园林，要避免村庄搬迁及河流改道；
3、有较好的工程地质和水文地质条件，避开滑坡，崩岩，溶洞，流沙等地段。森林地区应与林地有足够的防火距离。
4、避免井筒和工业广场遭受水灾。井口位置高于最高洪水位，工业广场不受洪水威胁。（解释最高洪水位的意义）
5、便于矿井的供水，供电，运输，便于排污，排矸的处理。不影响居民生活。
6、充分利用地形，使地面生产系统合理，尽可能少平整土地。
对于平硐开拓，主要考虑地面，若地面无太大的限制，则可考虑井下。
二、对井下开采有利
应使井巷工程量，运输量，维护量，通风效果上达到较佳水平，使工业广场压煤量达到合理。
1、走向的位置：在储量中心。此时，运输量最小，通风费用最低，水平
接替易。（解释运输量、通风问题）
2、倾斜方向的位置 1）、斜井：多数在井田边界外。主要考虑地面和所选用设备所要求的倾角而决定地面的位置。
2）、立井：主要是第一水平工程量，总工程量和工业广场煤柱的关系。越靠上部，煤柱越少，初期工程量较少，但深部工程量可能大，延深生产环节多等。（图18-10）
参考意见：（1）、急倾斜：边界外（图18-11）
（2）、近水平：按地面要求 （3）、其它：尽可能靠上一点， 减少煤损。 （4）、底部有特殊岩层时，具 体分析。
三、对井筒和井底车场掘进和维
护有利的位置
1、要使井筒尽可能不通过或少 通过流砂层、较厚的冲积层及 丰富的含水层；
2
2
21
1 C B A
1 — 井筒；
2 — 石门；
3 — 富含水层 井筒位置与石门工程量及工业场地压煤等的关系示意图
1
3
2、要使井筒不通过地质破坏激烈的地带及受采动影响的地区；
3、井筒位置要使井底车场有较好的围岩条件。
四、风井布置形式 中央（并列，边界），对角，分区独立，分区域（画图，优缺点，适用条件）。（图18-12、13、14、15）
1、中央并列式布置 （1）、优点：工业场地布置集中，管理方便，井筒保护煤柱损失少。 （2）、缺点：通风路线长，通风阻力大，井下漏风多。 （3）、适用条件：井田范围小，生产能力不大，瓦斯等级低的矿井。 （4
2、中央边界式(中央分裂式)
（1）、优点：通风路线较短，通风阻力较小，井下漏风较小，石门工程
（2）、缺点：工业场地布置分散，井筒保护煤柱较多，当矿井转入深部开采后，
需要维护较长的上山回风道。
（3）、适用条件：煤层赋存不太深的缓倾斜煤层矿井或煤层赋存较深，
沼气涌出量大的矿井。
（4）、中央边界式布置的示意图 3、对角式通风 （1）、优点：通风路线长度变化小，风压比较稳定，有利于扇风机工作。
（2）、缺点：风井较多，所需通风设备较多，工业场地布置分散，主、副
井与风井贯通需要较长时间。
（3）、适用条件：对通风要求很严格的矿井，如高沼气矿井，煤层易于自
然的矿井，有煤和瓦斯突出危险的矿井。
（
4
（1）、优点: 通风路线短，采区通风方便，风阻小，矿井建设速度快。（2）、缺点: 风井较多，所需通风设备较多，工业场地布置分散。
（3）、适用条件: 井田上部距地表近、采区范围较大的矿井。
（4）、采区风井通风示意图
5、分区式通风（实际是分区域开拓时出现的通风系统）
（1）、优点：通风路线短，几个分区可以同时施工，便于处理矿井事故、外运人员及设备。
（2）、缺点：工业场地布置分散，占地面积较大，井筒保护煤柱较多。
（3）、适用条件：煤层很缓的特大型矿井。
§4.2 开采水平的划分及上、下山开采
水平的多少，主要取决于井田内煤层的斜长和阶段尽寸的大小。一个水平开采的矿井叫单水平开采，两以及其以上，为多水平开采。
阶段按标高划分，上下标高一定，阶段垂高便确定了，而水平垂高是指该水平开采范围的垂高，只采一个阶段时，水平垂高就是阶段垂高。两个阶段时，即上下山开采时，水平垂高为两个阶段的垂高。当采用辅助水平、下山开采、辅助大巷时，可能开采的高度很高，图18-3。
对于近水平煤层，不划分阶段，将煤层分组。划分水平，再分成盘区或带区。
一、合理的水平垂高（针对非近水平煤层而言）
应以合理的阶段斜长为前提，并使开采水平有合理的服务年限，利于水平采区接替。
1、具有合理的阶段斜长
阶段斜长，若分带，则为条带的推进长度，若分区，为采区上山长度。从运输、行人方面考虑。
1）、煤的运输
对于缓倾斜和倾斜煤层，用自溜运煤或皮带运煤，对斜长的限制不大，1500～1800m以内，目前的皮带运输，长度可以提高到2500m甚至达到3000m；
用刮板运输机时，太长了，运输机台数多，系统可靠性差，中小型矿井用矿车运煤时，应在600m以内。对于急倾斜煤层，溜煤高度不能太长，低于70～120m。
2）、辅助提升：这是限制斜长的主要因素。应采用一段提升最好。一般采用绞车提升。1.6m绞车，600m长；2.0m，900m长。利用第十四章第六节的单轨吊车设备，齿轨车，卡轨车进行辅助提升，可使辅助提升长度加大到1000～
3000m。用胶轮车和套胶轮轨道车时，长度不受限制。
3）、行人条件：对斜长限制不严重，放在次要位置考虑，当长度长时，采用猴车运人。
2、具有合理的区段数
考虑合适的区段斜长，应为其整数倍来划分为采区。
缓倾斜3～5个区段，倾斜、急倾斜不少于2个，区段太少，不利于工作面接替。
3、利于采区的正常接替
矿井正常生产期间，应使采区接替正常。
矿井有增产采区、减产采区、正常生产区、准备采区。
保证矿井产量均衡。生产采区的生产时间应大于准备区的准备时间。这需要采区有一定的储量，当走向长度确定后，倾斜长度的增加会使采区储量增加。这样，分滩到每一米运输大巷、采区石门、上山、采区硐室这一类巷道上的煤量也会增加。
4、保证开采水平有足够的服务年限
开拓一个水平需掘进许多巷道，工程量大，准备时间长，为保证矿井有一个较稳定的生产期，水平服务年限必须大于延深水平时间（3～5a）与两水平过渡时间(2～3a)之和，至少8a以上。
我国有关矿井水平服务年限的规定见下表：
矿井井型及水平设计服务年限
5、经济上有利的水平高度
（根据与水平高度有关的费用，随高度增加而减少的费用、随高度增加而增加的费用、与高度变化无关的费用绘出图）
H1～H2为经济有利高度。根据多年的实际经验，较为合理的水平垂高见下表。（仅作为参考，因为有许多条件达到了300～400m）
近水平煤层，在煤区内划分成条带或盘区，盘区的斜长（上山）＜2500m，下山＜1000m，条带斜长可达到2000m ，阶段高度确定后，可考虑下山开采的应用。
井型
开采缓倾斜
煤层的矿井(m)
开采倾斜煤
层的矿井(m)
开采急倾斜
煤层的矿井(m)
大、中型矿井100～250 100～250 100～150 小型矿井60～100 80～120 80～120
二、下山开采的应用（图18-1）
1、存在的问题
可以节省一个水平的布置巷道，能充分利用原有的井巷和设施，节省开拓工程量和基建投资，可延长水平的服务年限，推迟矿井下一水平延深的期限，煤炭无反向运输。但下山开采存在以下几方面的问题
1）、运输：向上运输，无法自溜。要求有较大的运输能力；
2）、排水：每个采区都需设排水设施，不集中，耗电大。 3）、通风：新、污风相邻，易漏风，且风流路线长，阴力大。 4）、掘进：下山掘进困难，装岩、排水跑车架。 2、适用条件
有下列条件，可以避开其缺点，能够采用。（图18-1或绘图说明) 1）、 ＜16°，瓦斯小，涌量小。 2）、深部境界不一致，单设一个水平有困难，则最终阶段用下山开采。 3）、当开采强度增大，水平储量不够，水平接续紧张，采用在局部地段用下山开采。俗称剃头。
3、注意事项 1）、上、下山划分的采区尽可能划分一致，利用维护的上山采区巷道回风（风路长），也可利用大巷辅巷回风（当皮带运输，有辅巷运辅助工作）。
2）、剃头时，可利用下山通到下一水平，准备下一水平巷道，加快水平的准备。
三、辅助水平的应用
具有开采水平的性质，但不够。（不担负提煤至地面任务的水平）
1、特点：设置阶段大巷，负责运输、通风、排水，但无井底车场。阶段大巷是局部的，不贯穿整个井田。
2、适用的情况 1）、水平垂高过大。
），使水平高度过大，采区上山太长，局部设有辅助水平，平硐在开始时，无须开到最里面，即深部的位置，可以加快矿井建设；煤层浅部深浅不一，局部水平垂高过大，斜长过长。
2）、多水平上下山开采。用辅助水平解决通风、排水问题。（图18-3） －600，－1050两个水平开采。－600以上，水平高度过大，在－450设辅助水平（局部，图），由集中上山解决－450以上的采区开采（图）
－600～－850之间，用下山开采。－850设辅助水平，负责－600～－850之间下山开采时的进风、排水、排矸，无正规井底车场，只有辅助运输的简易车场，付井只到－850，主井在－600。
第二水平布置在－1050，用斜井延深主井，付井也是斜井，但由－850延深至－1050，－850～－1050范围由－1050开采上山，－1050以下用下山开采。
这样两个水平开采约一般4个水平开采的深度。
3）、急倾斜一般不采用辅助水平。
4）、近水平煤层，若煤层间距较大，单独设水平不合理时，设辅助水平。用暗井或溜井联系主水平（上图说明）。
四、合理划分开采水平
综合考虑前面的三个问题，即水平高度、下山开采、辅助水平。应适应井田地质及开采技术的特点。
§4.3 开采水平大巷的布置
大巷俗称矿井的动脉。合理的大巷布置应有利于矿井建设、矿井生产。大巷也是开采水平布置的关键。首先应了解大巷是干什么的。
一、对大巷布置的要求
1、大巷运输方式与设备
1）、矿车运输
架线电机车有7吨、10吨、14吨，蓄电池机车有8吨、10吨、矿车有1、1.5、3吨固定式，3吨、5吨底卸式、7吨侧卸式，还有设备车、材料车、人车。同样有非标准矿车。轨距有600、900的，1、1.5吨固定式、3吨底卸式，用600mm 轨距。能统一解决煤炭运输和辅助运输问题，便于不同煤种煤层的分采分运，能适应两翼生产不均衡的变化，不受巷道弯曲程度的限制，便于长距离运输，要求巷道断面大，弯道多时运行速度慢。
2）、皮带运输
生产能力大，易实现自动化，对巷道坡度及变形量没有严格要求，但要求巷道要直，两翼生产不均衡时，要求设备能力大，需要铺设轨道解决辅助运输问题(皮带主要用于运煤)。有时，需要开辅助大巷，辅助运输占运煤量的20%左右。
2、运输设施对大巷的要求
1）、皮带运输：大巷要直，允许有坡度（ ＜17°）。
2）、矿车运输：大巷要平，可以有流水坡度（3‰～5‰），可弯曲，有曲线半径。
3、根据井田面积或运输距离选择运输设备
一般情况下，井田面积小于10KM2，用皮带，运距小于2km，用皮带。当井田面积大于30 KM2，用矿车，运距大于5km，用矿车。中间情况，需比较。（目前，由于生产技术和设备的发展，此种说法有待修正）
4、大巷的运输设备
5、大巷的断面及支护
断面应满足运输、通风、行人、设管线敷设的要求。 （简单叙述井巷工程中的断面设计的过程）。大巷采用双轨、单轨、皮带，有30%的富余能力。
二、大巷布置方式
（§16.3中有分层大巷、集中大巷、分组集中大巷。）
1、分煤层大巷：每一个煤层布置一条煤层大巷。利用一条主石门与各大巷联系起来。（图18-4、5）
1）、布置：（绘图说明） 2）、优点：初期工程量小，反向运输少，出煤快。 3）、缺点：总工程量大，煤柱多，维护困难，轨道、管线占用多，生产分散，管理复杂。
4）、适用条件：煤层间距大，集中布置有困难。
2、集中大巷（图18-6） 1）、布置：多个煤层用一条大巷，在最下层煤底板岩石中或煤中（较硬、较薄）。（绘图说明）
2）、优点：总工程量少，易维护，生产集中，能力大。 3）、缺点：初期工程量较多，煤层间距大时，石门工程量大，反向运输量
大。 4）、适用条件：煤层间距小的矿井。 3、分组集中大巷（图18-7）
1）、布置：划分煤组，每组一条集中大巷。各组大巷用一条主石门联系。（绘图说明）
2）、优点：生产采区多，能力大； 3）、缺点：初期工程量大。 4）、适用条件：煤层数多，能分组。
5）、分组原则：
（1）、煤层间距近的分为一组（间距在全井田范围有可能不一致，如被断层断开，可能相距甚远）。
（2）、煤质相同一组，瓦斯涌出量相差太大的分开，有突出、突水危险的分开。
6）、同采组数：不多于2个。
4、几种布置方式的比较、应用
间距是分组的主要依据，当间距＜50m的煤层，可划为一组（一般的30m ）。当间距大于70m 时，分开，在50(30)～70m 之间，要进行比较。内容见书中332页的论述（简单说明大巷由煤巷变岩巷再回到煤巷的变化过程和原因，与开采技术、掘进技术的发展密切相关，提醒学生毕业设计时应特别注意）另外，在煤层间距较小但煤层数多，煤层总的间距大，为开采时能够尽快出煤，有采用集中布置的条件，也可以采用分组集中布置，加快矿井出煤，图18-8。
三、运输大巷位置的选择
主要是在煤层内，还是底板岩石内及距煤层的间距大小。
1、煤层大巷
1）、优点：
（1）掘进易、速度快、投资少；
（2）可探明煤层状况；
（3）出煤快、见效快，对环境保护有利。
2）、缺点：
（1）、维护困难，费用大，受采动影响严重；
（2）、大巷的坡度和方向不易保证；
（3）、煤柱损失大，上下两侧各需留40～50m，易发火。
3）、适用条件：中、小型矿井，采用分层大巷布置。特殊情况，如底板附近有含水层或岩石软；煤无自燃发火危险且较硬的条件下。
2、岩石大巷
优缺点与煤层大巷相对应。多数矿井采用。其位置应避开支承压力的影响。h=15～30m，考虑采区用岩石上山，集中平巷，采区煤仓诸因素一般h=30m以上。
四、矿井总回风巷的布置
主要是第一水平总回风巷的布置（以后各水平则利用前一水平运输大巷）。
有三种方式：
1、布置在最下层煤层中。最下层煤为薄及中厚煤层，煤质较硬，围岩稳
定。
2、布置在底板岩石中。同运输大巷相似，距煤层15～20m。
3、与运输大巷在一个层位，两者也可高差10～15m。条带式开采时用。
4、若回风大巷距地面较近，有时需在煤层中留防水煤柱。
5、在急倾斜煤层中，回风大巷要考虑煤层地板的滑动问题。
本章总结：*井筒形式与采区划分关系不大，位置应考虑划分。
井筒位置?采（盘）区划分、通风的风井布置；
阶段（水平）确定?采（盘）区大小，能力，工作面长、采高、截深、进刀。
大巷位置?采（盘）区、走向长壁、倾斜长壁、回采工艺等。
第五章井底车场（19章）
井底车场是矿井的咽喉，是煤、料、人、物的转运处，是枢纽，是开采水平布置的重要部分。
定义：连接井筒和井下运输巷道的一组巷道和硐室的总称。
§5.1井底车场硐室（§19.3）
（利用CAI课件中的图讲解）（图19-1）
一、主井系统硐室
推车机，翻车机硐室（卸载硐室），井底煤仓、装载硐室、清仓硐室。井底水窝泵房。硐室的布置与线路布置有关，应在易维护的岩石中。
二、副井系统硐室
马头门、泵房、变电所、水仓、清仓硐室，候车站。泵房与变电所相邻。
水仓最低，水仓入口处是开采水平的最低点。泵房、变电所高于井底车场水平0.5m ，有防水门、防火门。
三、其它硐室
调度室、医疗室、架线、蓄电池机车库、机车修理间、充电室、火药库、消防库。充电室、火药库需单独回风。
§5.2 调车方式及线路布置（§19.1）
（利用CAI 课件中的图和动画或者利用此图进行讲解）（图19-1） 一、调车方式
1、顶推调车
2、专用设备调车
3
4、顶推拉调车
二、存车线长度的确定井底车场有主井煤车和调车线，其位置下图（书上19—2，表19—1）、下表。
长度：
1、井空、重车线长：大型井，1.5～2.0列，中小型，1.0～1.5列。
2、付井空、重车线长：大型井：1.0～1.5列，中小型0.5～1.0列。而付井提矸时，一般应大于1.0列，小型井按0.5列。
3、材料车线：大型，10个矿车以上，一般为15～20个。中小型为5～10个。
4、调车线：一整列车长（矿车加上机车长）（图19-2）
三、井底车场线路坡度
主、副井空、重车线都有坡度，主井到推车机处，付井到水仓入口处都最低，由回车线补回。各坡度方向见表19—2。
§5.3井底车场形式及选择（§19.2）
井底车场的形式与井筒形式、井筒与大巷的距离、大巷运输设备有关。
（利用CAI课件中的图和动画结合书上的图，在黑板上绘图讲解）
一、固定式矿车运煤时井底车场的形式
有环行式、折返式两大类。
1、环行式：空、重列车在车场内不在同一巷道内的轨道上作相向而行（不同路）。按井筒与大巷距离的远近，可布置成三种类型：近，用卧式；远，用立式；中距离、用斜式。
1）、卧式；
存车线与大巷平行，主、副井距大巷较近。利用大巷作绕道回车线及调车线，可节省车场开拓工程量。调车方便，但在弯道上顶推调车，安全性差，需慢速运行。当井筒距大巷较近时，可采用这种车场。
2）、斜式
存车线与大巷斜交。右翼来重车可顶推进入主井重车线，调车比较方便；左翼来的重车需在大巷调车线调车。当主、副井距大巷较近，且地面出车方向
3）、立式（图19-5）（包括刀式）
存车线与大巷垂直，且有足够的长度布置存车线。巷道工程量大，交叉点及弯道多。当主、副井距大巷较远时，可采用这种车场。
这是立井井筒。
斜井也可采用环形车场，不同点是付井空、重车线不在井筒两侧，而是在一段双轨巷道上。斜井立式车场，如图，存车线与大巷垂直，且有足够的长度布置存车线。主、副井距大巷远，调车作业方便。副井可采用平车场或甩车场。
4）、环行式井底车场的评价
（1）、环行式井底车场的优点：
调度方便，通过能力大，一般能满足大、中型矿井生产的需要；
（2）、环行式井底车场的缺点：
巷道交叉点多，大弯曲巷道多，施工复杂，掘进工程量大，电机车在弯道上行使速度慢，且顶推调车不够安全。
2、折返式：空、重列车在车场内同一巷道两条线路上折返运行。
根据出车方向不同，分为尽头式、梭式两种。
1）、立井折返式：
（1）、梭式
立井梭式车场的特点及适用条件:
利用运输大巷作主井空、重车线和调车线。左翼来车顶推调车，右翼来车通过№1道岔后反向顶推调车，车场能力较环行式小。适应于井筒距大巷较近的
（2）、尽头式
尽头式车场的特点及适用条件：
车场一端和大巷相连，另一端为尽头。主井空、重车线及通过线与大巷
斜井梭式车场的特点及适用条件：
与立井折反式相似，利用运输大巷作主井空、重车线和调车线。但副井的存车线布置及和副井的联系不同于立井。车场能力较环行式小。适应于井筒距大巷较近的场合。主井若用串车提升，与付井相似，否则与立井折返式相同。而付井则与付井井底车场的连接关系有关（即井筒的投影与大巷平行与否）（书上图19-10为与大巷垂直）。平行时，与书上图19—6相似。