煤礦知識(shí)培訓(xùn)教材-井田開拓部分
煤礦知識(shí)培訓(xùn)教材-井田開拓部分
第一節(jié) 井田與井田的再劃分
一、煤田劃分為井田
在地質(zhì)歷史發(fā)展的過程中，含炭物質(zhì)沉積形成的基本連續(xù)的大面積含煤地帶，稱為煤田。煤田有大有小，大的煤田面積可達(dá)數(shù)百到數(shù)萬平方公里，煤炭儲(chǔ)量從數(shù)億噸到數(shù)百億噸，這種面積廣大，儲(chǔ)量豐富的大煤田稱為“富量煤田”。對(duì)于“富量煤田”，若由一個(gè)礦井來開采，不僅經(jīng)濟(jì)上不合理，而且技術(shù)上也難以實(shí)現(xiàn)。因此，需要將煤田劃分成適合于由一個(gè)礦區(qū)(或一個(gè)礦井)來開采的若干個(gè)區(qū)域。
開發(fā)煤田形成的社會(huì)區(qū)域，成為礦區(qū)。大的煤田往往被劃分為幾個(gè)礦區(qū)去開發(fā)，面積和儲(chǔ)量較小的煤田也可由一個(gè)礦區(qū)來開發(fā)。
礦區(qū)的范圍仍然很大，需根據(jù)煤炭儲(chǔ)量、賦存條件等情況，進(jìn)一步劃分為井田。在礦區(qū)內(nèi)，劃歸給一個(gè)礦井開采的那一部分煤田，稱為井田(礦田)。
(一)井田劃分的原則
在煤田劃分為井田時(shí)，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開發(fā)。
1. 充分利用自然條件
盡可能利用大斷層等自然條件作為井田邊界，或者利用河流、鐵路、城鎮(zhèn)下面留設(shè)的安全煤柱作為井田邊界。這樣做既相對(duì)減少了煤柱損失，提高了煤炭采出率，又減少了給開采工作造成的困難，還有利于保護(hù)地面設(shè)施，如圖2-1所示。
圖2-1 利用自然條件作為井田邊界
1-河流;2-煤層露頭;3-城鎮(zhèn);4-鐵路;5-大斷層;6-小煤窯;一～九-劃分的礦井
2. 要有合理的走向長度
井田范圍必須與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)，保證礦井有足夠的儲(chǔ)量和合理的井田參數(shù)，尤其是要有合理的走向長度。在一般情況下，井田走向長度應(yīng)大于傾斜長度。井田走向長度過短，則難以保證礦井各個(gè)開采水平有足夠的儲(chǔ)量和合理的服務(wù)年限，造成礦井生產(chǎn)接替緊張;或者在這種情況下為保證開采水平有足夠的服務(wù)年限使階段(水平)高度加大，將給礦井生產(chǎn)帶來困難。井田走向長度過長，又會(huì)給礦井通風(fēng)、井下運(yùn)輸帶來困難。因此，在礦井生產(chǎn)能力一定的情況下，井田走向長度過長或過短，都將降低礦井的經(jīng)濟(jì)效益。我國現(xiàn)階段合理的井田走向長度一般為：小型礦井不小于1500m;中型礦井不小于4000m;大型礦井不小于7000m。
3. 要處理好相鄰井田的關(guān)系
劃分井田邊界時(shí)，通常把煤層傾角不大，沿傾斜延展很寬的煤田，分成淺部和深部兩部分。一般應(yīng)先淺后深，先易后難，分別開發(fā)建井，以節(jié)約初期投資，同時(shí)避免淺、深部礦井形成復(fù)雜的壓茬關(guān)系。淺部礦井井型及范圍可比深部礦井小。
當(dāng)需加大開發(fā)強(qiáng)度，必須在淺、深部同時(shí)建井或淺部已有礦井開發(fā)需在深部另建新井時(shí)，應(yīng)考慮給淺部礦井的發(fā)展留有余地，不使淺部礦井過早地報(bào)廢。
4. 要為礦井的發(fā)展留有余地
礦井投產(chǎn)后，在長達(dá)數(shù)十年的服務(wù)年限中礦井的生產(chǎn)能力往往是不斷增大的，所以，劃分井田時(shí)，應(yīng)充分考慮煤層賦存條件、技術(shù)發(fā)展趨勢等因素，適當(dāng)將井田劃得大一些或者是為礦井留一個(gè)后備區(qū)，為礦井的發(fā)展留有適當(dāng)?shù)挠嗟亍?/p>
5. 要有良好的安全經(jīng)濟(jì)效果
劃分井田時(shí)，要力求使礦井有合理的開拓方式和采煤方法，便于選定井口位置和地面工業(yè)場地，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，使井巷工程量小、投資省、建井期短、生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境好、安全可靠，為煤礦企業(yè)取得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益打下好的基礎(chǔ)。
(二)井田人為境界的劃分方法
除了利用自然條件作為井田境界之外，在不受其他條件限制時(shí)，往往要用人為劃分的方法確定井田的境界。人為境界的劃分方法，常用的有垂直劃分、水平劃分、按煤組劃分及按自然條件形狀劃分等。
1. 垂直劃分
圖2-2 井田邊界劃分方法
1-垂直劃分;2-水平劃分;3-以斷層為界
相鄰礦井以某一垂直面為界，沿境界線兩側(cè)各留井田邊界煤柱，稱為垂直劃分。井田沿走向兩端，一般采用沿傾斜線、勘探線或平行勘探線的垂直面劃分。如圖2-2所示，一、二礦之間及三礦左翼邊界即是。近水平煤層井田無論是沿走向還是沿傾向，都采用垂直劃分法。
2. 水平劃分
以一定標(biāo)高的煤層底板等高線為界，并沿該煤層底板等高線留置邊界煤柱，這種方法稱作水平劃分。在圖2-2中，三礦井田上部及下部邊界就是分別以-300m和-600m等高線為界的，這種方法多用于劃分傾斜和急斜煤層以及傾角較大的緩斜煤層井田的上下部邊界。
3. 按煤組劃分
按煤層(組)間距的大小來劃分礦界，即把煤層間距較小的相鄰煤層劃歸一個(gè)礦井開采，把層間距較大的煤層(組)劃歸另一個(gè)礦井開采。這種方法一般用于煤層或煤組間距較大，煤層賦存淺的礦區(qū)。在圖2-3中，一礦與二礦即為按煤組劃分礦界，并且同時(shí)建井。
礦界還可以按地質(zhì)構(gòu)造條件來劃分，例如以斷層為礦界，各礦沿?cái)鄬泳€留置礦界煤柱。圖2-3中，三礦與一礦、二礦的礦界，圖2-2中二、三礦右翼邊界即是。
應(yīng)當(dāng)指出，無論用何種方法劃分井田境界，都應(yīng)力求做到井田境界整齊，避免犬牙交錯(cuò)造成開采困難。
圖2-3 礦界劃分及分組與集中建井
1、2-淺部分組建斜井;3-深部集中建立井
二、井田的再劃分
(一)井田劃分成階段或盤區(qū)
一個(gè)井田的范圍相當(dāng)大，其走向長度可達(dá)數(shù)千米到萬余米，傾向長度可達(dá)數(shù)千米。因此，必須將井田劃分成若干個(gè)更小的部分，才能按計(jì)劃有序地進(jìn)行開采。
1. 階段的劃分及特征
在井田范圍內(nèi)，沿著煤層的傾斜方向，按一定標(biāo)高把煤層劃分為若干個(gè)平行于走向的長條部分，每個(gè)長條部分具有獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)，稱之為一個(gè)階段。井田的走向長度即為階段的走向長度，階段上部邊界與下部邊界的垂直距離稱為階段垂高，一般為100～250m，階段的傾斜長度為階段斜長，如圖2-4所示。
圖2-4 井田劃分為階段和水平
J1、J2、J3-第一、二、三階段;h-階段斜長
1-階段運(yùn)輸大巷;2-階段回風(fēng)大巷
每個(gè)階段都有獨(dú)立的運(yùn)輸和通風(fēng)系統(tǒng)。如在階段的下部邊界開掘階段運(yùn)輸大巷(兼作進(jìn)風(fēng)巷)，在階段上部邊界開掘階段回風(fēng)大巷，為整個(gè)階段服務(wù)。上一階段采完后，該階段的運(yùn)輸大巷作為下一階段的回風(fēng)大巷。
2. 水平與輔助水平的概念
開采水平簡稱水平，是礦井運(yùn)輸大巷及井底車場所在的水平位置及所服務(wù)的開采范圍。礦井開采水平常以其所在的標(biāo)高或自上而下的順序命名。如圖2-4中的±0水平、-150水平、-300水平，或稱為第一水平、第二水平、第三水平。劃分開采水平是為合理布置井巷，對(duì)全井田實(shí)行合理有序的開采。正確劃分開采水平要分析合理的階段斜長，上下山開采的條件，輔助水平的應(yīng)用及正確的劃分原則。
根據(jù)煤層賦存條件和井田范圍的大小，一個(gè)井田可用一個(gè)水平開采，也可用兩個(gè)或兩個(gè)以上的水平開采，前者稱為單水平開拓，后者稱為多水平開拓。
單水平開拓如圖2-5所示，井田分為兩個(gè)階段。900m水平以上的階段，煤由上向下運(yùn)輸?shù)介_采水平，稱為上山階段;900m水平以下的階段，煤由下向上運(yùn)輸?shù)介_采水平，稱為下山階段。這個(gè)開采水平既為上山階段服務(wù)，又為下山階段服務(wù)，這種開拓方式稱為單水平上、下山開拓。單水平上、下山開拓方式適用于開采煤層傾角較小(小于16°)，傾斜長度不大的煤田。
圖2-5 單水平上、下山開拓示意圖
1-主井;2-副井;3-井底車場;4-階段運(yùn)輸大巷;5-階段回風(fēng)大巷;
6-回風(fēng)井;Ⅰ-上山階段;Ⅱ-下山階段
多水平開拓，可分為多水平上山開拓、多水平上下山開拓和多水平混合式開拓。
圖2-6 多水平上山開拓示意圖
1-主井;2-副井;3-井底車場;4-階段運(yùn)輸大巷;5-階段回風(fēng)大巷;6-回風(fēng)井
多水平上山開拓如圖2-6所示，井田設(shè)三個(gè)開采水平，每個(gè)水平只為一個(gè)上山階段服務(wù)。每個(gè)階段開采的煤均向下運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)的水平，由各水平經(jīng)主井提升至地面。這種開拓方式井巷工程量較大，一般用于開采急斜煤層的井田。
圖2-7 多水平上下山開拓示意圖
1-主井;2-副井;3-主要石門;4-水平運(yùn)輸大巷;5-回風(fēng)大巷;6-回風(fēng)井
多水平上下山開拓如圖2-7所示，每個(gè)開采水平均為上、下山兩個(gè)階段服務(wù)。這種開拓方式比多水平上山開拓減少了開采水平數(shù)目及井巷工程量，但增加了下山開采，一般用于煤層傾角較小、傾斜長度較大的井田。
多水平混合式開拓如圖2-8所示，第一水平只開采一個(gè)上山階段，第二水平開采上、下山兩個(gè)階段，即在整個(gè)井田中，上面的某幾個(gè)水平開采上山階段，而最下一個(gè)水平開采上、下山兩個(gè)階段。這種開拓方式既發(fā)揮了單一階段布置方式的優(yōu)點(diǎn)，又適當(dāng)?shù)販p少了井巷工程量和運(yùn)輸量。當(dāng)深部儲(chǔ)量不多，單獨(dú)設(shè)開采水平不合理，或最下一個(gè)階段因地質(zhì)情況復(fù)雜不能設(shè)置開采水平時(shí)，可采用這種開拓方式。
圖2-8 多水平混合式開拓示意圖
1-主井;2-副井;3-水平運(yùn)輸大巷;4-回風(fēng)大巷;5-回風(fēng)石門;6-回風(fēng)井;7-含水巖層
井田內(nèi)水平和階段的開采順序，一般是先采上部水平和階段，后采下部水平和階段。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是建井時(shí)間短、生產(chǎn)安全條件好。
輔助水平是開采水平內(nèi)，因生產(chǎn)需要而增設(shè)的有階段或分層運(yùn)輸大巷的水平位置及所服務(wù)的開采范圍。輔助水平也要布置大巷及車場，有上山或下山與開采水平連通，承擔(dān)輔助水平開采的運(yùn)輸、通風(fēng)等任務(wù)，但不直接向井底運(yùn)煤，一般也不直接與井(硐)相通。與開采水平相比，輔助水平的車場、硐室及設(shè)施等均較簡單。應(yīng)用輔助水平要針對(duì)不同情況、采取合理的方式和恰當(dāng)?shù)?a href=http://getpedicuristjobs.com/jscs/ target=_blank class=infotextkey>措施。輔助水平一般分為階段輔助水平和中間輔助水平兩種情況。
階段輔助水平。當(dāng)?shù)V井水平垂高有必要而又劃的很大時(shí)，開采水平以上的煤層如劃為一個(gè)階段，則階段斜長過大，上山輔助運(yùn)輸設(shè)備選型困難、安全性差，可將開采水平以上的煤層劃分為兩個(gè)階段，在兩個(gè)階段之間設(shè)輔助水平，利用輔助水平開采上一階段。
圖2-9所示是平硐水平以上的煤層侵蝕高度不一，上組煤斜長過大，于是將上組煤劃分為兩個(gè)階段，設(shè)置輔助水平，開輔助水平大巷6，并利用主要上山4、5與開采水平聯(lián)結(jié)，從而可擴(kuò)大平硐的開采范圍，發(fā)揮平硐的優(yōu)越性。
輔助水平的設(shè)置是以加大水平垂高為前提，而輔助水平的應(yīng)用又可以加大水平垂高，但設(shè)置輔肋水平畢竟是增加了礦井的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)系統(tǒng)趨于復(fù)雜，在具體礦井條件下，如果沒有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，一般不宜采用。
圖2-9 階段輔助水平的設(shè)置
1-主平硐;2-運(yùn)煤斜井;3-進(jìn)風(fēng)井;4-主要運(yùn)煤上山;5-主要軌道上山;
6-輔助水平大巷;7-石門;8-后期石門;9-回風(fēng)石門;10-回風(fēng)平硐
3. 近水平煤層井田劃分為盤區(qū)
開采近水平煤層，井田沿傾斜方向的高差很小。通常，沿煤層的延展方向布置大巷，在大巷兩側(cè)劃分成為具有獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的塊段，這樣的塊段稱為盤區(qū)或帶區(qū)，如圖2-10所示。盤區(qū)內(nèi)巷道布置方式及生產(chǎn)系統(tǒng)與采區(qū)布置基本相同。帶區(qū)則與階段內(nèi)的帶區(qū)式布置基本相同。
圖2-10 井田直接劃分為盤區(qū)
P1、P2、P3、P4-第一、二、三、四盤區(qū)
(二)階段內(nèi)的再劃分
井田劃分為階段后，階段的范圍仍然較大，通常需要再劃分，以適應(yīng)開采技術(shù)的要求。階段內(nèi)的劃分一般有三種方式：采區(qū)式、分段式和帶區(qū)式。
1. 采區(qū)式劃分
在階段范圍內(nèi)，沿走向把階段劃分為若干個(gè)具有獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的塊段，每一塊段稱為采區(qū)，在圖2-11中，井田沿傾向劃分為3個(gè)階段，每個(gè)階段又沿走向劃分為4個(gè)采區(qū)。
圖例：—-—-—采區(qū)邊界;—+—+—井田邊界
圖2-11 采區(qū)式劃分
J1、J2、J3-第一、二、三階段;C1、C2、C3、C4-第一、二、三、四采區(qū);
Ql、Q2、Q3-第一、二、三區(qū)段;
1-階段運(yùn)輸大巷;2-階段回風(fēng)大巷;3-采區(qū)運(yùn)輸上山;4-采區(qū)軌道上山;
5-區(qū)段運(yùn)輸平巷;6-區(qū)段回風(fēng)平巷
采區(qū)的傾向長度與階段斜長相等。按采區(qū)范圍大小和開采技術(shù)條件的不同，采區(qū)走向長度由500m到2000m不等。采區(qū)的斜長一般為600～1000m。確定采區(qū)邊界時(shí)，要盡量利用自然條件作為采區(qū)邊界，以減少煤柱損失和開采技術(shù)上的困難。
在采區(qū)范圍內(nèi)，沿煤層傾斜方向?qū)⒉蓞^(qū)劃分為若干個(gè)長條部分，每一塊長條部分稱為區(qū)段。如圖2-11中A圖所示，采區(qū)劃分為三個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段沿傾斜布置采煤工作面，工作面沿走向推進(jìn)。每個(gè)區(qū)段下部邊界開掘區(qū)段運(yùn)輸平巷，上部邊界開掘區(qū)段回風(fēng)平巷;各區(qū)段平巷通過采區(qū)運(yùn)輸上山、軌道上山與開采水平大巷聯(lián)接，構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)。
2. 分段式劃分
在階段范圍內(nèi)不劃分采區(qū)，而是沿傾斜方向?qū)⒚簩觿澐譃槿舾善叫杏谧呦虻拈L條帶，每個(gè)長條帶稱為分段，每個(gè)分段沿傾斜布置一個(gè)采煤工作面，這種劃分稱為分段式。采煤工作面沿走向由井田中央向井田邊界連續(xù)推進(jìn)，或者由井田邊界向井田中央連續(xù)推進(jìn)，如圖2-12所示。
圖2-12 分段式劃分
Jl、J2、J3-階段;D1、D2、D3-分段
各分段平巷通過主要上(下)山與開采水平大巷聯(lián)系，構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)。分段式劃分與采區(qū)式相比，減少了采區(qū)上(下)山及硐室工程量;采煤工作面可以連續(xù)推進(jìn)，減少了搬家次數(shù)，生產(chǎn)系統(tǒng)簡單。但是，分段式劃分僅適用于地質(zhì)構(gòu)造簡單、走向長度較小的井田。
3. 帶區(qū)式劃分
在階段內(nèi)沿煤層走向劃分為若干個(gè)具有獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的帶區(qū)，帶區(qū)內(nèi)又劃分成為若干個(gè)傾斜分帶，每個(gè)分帶布置一個(gè)采煤工作面，如圖2-13所示。分帶內(nèi)，采煤工作面沿煤層傾斜推進(jìn)，即由階段的下部邊界向階段的上部邊界推進(jìn)或者由階段的上部邊界向下部邊界推進(jìn)。一般由2～6個(gè)分帶組成一個(gè)帶區(qū)。
圖2-13 帶區(qū)式劃分
Jl、J2、J3-階段;Fl、F2、…、F7-帶區(qū);①、②-分帶
分帶布置工作面適用于傾斜長壁采煤法，巷道布置系統(tǒng)簡單，比采區(qū)式布置巷道掘進(jìn)工程量少，但分帶工作面兩側(cè)傾斜回采巷道掘進(jìn)困難、輔助運(yùn)輸不便。目前，我國大量應(yīng)用的還是采區(qū)式，但在煤層傾角較小(<12°)的條件下，帶區(qū)式的應(yīng)用正在擴(kuò)大。
采區(qū)、盤區(qū)、帶區(qū)的開采順序一般采用前進(jìn)式，先開采井田中央井筒附近的采區(qū)或盤區(qū)、帶區(qū)，以有利于減少初期工程量及初期投資，使礦井盡快投產(chǎn)。
第二節(jié) 井田開拓方式
一、概述
1. 井田開拓方式的概念
由地表進(jìn)入煤層為開采水平服務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開掘工程稱為井田開拓。由于不同條件下的煤層賦存狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、地形及技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)狀況的不同，礦井的開拓方式也是各種各樣的。礦井開拓方式是礦井井筒形式、開采水平數(shù)目及階段內(nèi)的布置方式的總稱。
2. 井田開拓方式的分類
井田開拓方式按井筒形式可分為立井開拓、斜井開拓、平硐開拓和綜合開拓四類;按開采水平數(shù)目可分為單水平開拓和多水平開拓兩類;按階段內(nèi)的布置方式可分為采區(qū)式、分段式和帶區(qū)式三類。井田開拓方式的概念是井筒形式、開采水平數(shù)目和階段內(nèi)的布置方式的組合。如“立井─單水平─采區(qū)式”、“斜井─多水平—分段式”及“平硐─單水平─帶區(qū)式”等。在開拓方式的構(gòu)成因素中，井筒形式占有著突出的地位，因此常以井筒形式為依據(jù)，把井田開拓方式分為立井開拓、斜井開拓、平硐開拓和綜合開拓等幾種方式。
3. 確定井田開拓方式的原則
井田開拓所解決的主要問題是：合理確定礦井生產(chǎn)能力，井田范圍，進(jìn)行井田內(nèi)的劃分，確定井田開拓方式，井筒數(shù)目及位置;選擇主要運(yùn)輸大巷布置方式及井底車場形式;確定井筒延深方式及井田開采順序等。這些問題關(guān)系到礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的總體部署，既影響著礦井建設(shè)時(shí)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，又將影響到整個(gè)礦井生產(chǎn)時(shí)期的技術(shù)面貌和經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)礦井開拓方式的選擇要綜合考慮各種因素的影響。
確定井田開拓方式應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
(1)合理集中開拓布置，建立完整的盡可能簡單的生產(chǎn)系統(tǒng)，以便于集中管理和選擇高效率的機(jī)械設(shè)備，為提高礦井生產(chǎn)能力創(chuàng)造有利條件。
(2)井巷布置和開采順序要合理，以減少煤炭損失，提高資源回收率。
(3)具有完善的通風(fēng)系統(tǒng)和良好的生產(chǎn)環(huán)境，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和安全生產(chǎn)創(chuàng)造條件。
(4)開拓工程量小，初期投資少，建井期限短，出煤快。
(5)應(yīng)充分考慮國家的技術(shù)水平和裝備供應(yīng)情況，同時(shí)要為采用新技術(shù)和發(fā)展機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件，減輕礦工勞動(dòng)強(qiáng)度。
二、立井開拓
立井開拓是主副井筒均采用立井的井田開拓方式，是我國煤礦礦井的主要開拓方式。立井開拓可分為單水平開拓和多水平開拓兩類，按井田內(nèi)劃分、開采水平設(shè)置及開采方式不問，又可組合成多種井田開拓方式。
1. 立井單水平開拓
采用立井單水平開拓時(shí)，全井田只設(shè)一個(gè)開采水平。在井田中部開鑿主副井筒，到開采水平位置后，掘進(jìn)井底車場、主要石門(當(dāng)井底車場巷道直接與大巷相連時(shí)，可不掘主要石門)及大巷，然后進(jìn)行采區(qū)淮備。
根據(jù)礦井煤層條件的不向，可有不向的方式。下面以立井單水平帶區(qū)式開拓為例進(jìn)行介紹。立井單水平帶區(qū)式開拓方式如圖2-14所示，井田劃分為兩個(gè)階段，階段內(nèi)帶區(qū)式布置。
?、倬镩_掘順序：在井田中央開掘主井1、副井2，當(dāng)掘至開采水平標(biāo)高后，開掘井底車場3、主要石門4，當(dāng)主要石門掘至預(yù)定位置后，在煤層底板巖層中向兩翼開掘水平運(yùn)輸大巷5，在煤層中開掘回風(fēng)大巷6。當(dāng)運(yùn)輸大巷掘至一定位置后，掘行人進(jìn)風(fēng)斜巷12、運(yùn)料斜巷11進(jìn)入煤層，并沿煤層開掘分帶運(yùn)煤斜巷7、溜煤眼10、分帶回風(fēng)斜巷8。當(dāng)分帶運(yùn)煤斜巷、分帶回風(fēng)斜巷掘至井田邊界后，沿煤層走向掘進(jìn)開切眼，在開切眼內(nèi)安裝采煤設(shè)備后，即可由井田邊界向運(yùn)輸大巷方向回采。
在圖2-14中成對(duì)地布置兩個(gè)采煤工作面，兩個(gè)工作面共用一條分帶運(yùn)輸斜巷，兩個(gè)工作面中的煤相向運(yùn)輸。這種工作面布置方式稱為對(duì)拉工作面。
?、谶\(yùn)輸系統(tǒng)：工作面采出的煤由工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)至分帶運(yùn)煤斜巷，由帶式輸送機(jī)運(yùn)到溜煤眼，并在運(yùn)輸大巷裝入礦車。由電機(jī)車牽引至井底車場，通過主井提升到地面。材料、設(shè)備由副井下放到井底車場，由電機(jī)車牽引送達(dá)分帶材料車場，經(jīng)材料斜巷利用小絞車提升至分帶斜巷，然后到工作面。
?、弁L(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流由副井2進(jìn)入、經(jīng)井底車場3、主要石門4、運(yùn)輸大巷5、行人進(jìn)風(fēng)斜巷12、分帶運(yùn)煤斜巷7進(jìn)入工作面。清洗工作面后的污風(fēng)經(jīng)各自的分帶回風(fēng)斜巷8、回風(fēng)大巷6、回風(fēng)井13由主要通風(fēng)機(jī)排出地面。
這種開拓方式巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，運(yùn)輸環(huán)節(jié)少，通風(fēng)路線短并有建井速度快、投產(chǎn)早等優(yōu)點(diǎn)。但是上山階段的分帶回風(fēng)是下行風(fēng)，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)措施，防止瓦斯聚積。這種方式一般適用于煤層傾角小于12º，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層埋藏較深的礦井。
圖2-14 立井單水平分帶式開拓
1-主井;2-副井;3-井底車場;4-主要石門;5-運(yùn)輸大巷;6-回風(fēng)大巷;7-分帶運(yùn)煤斜巷;
8-分帶回風(fēng)巷;9-工作面;10-溜煤眼;11-運(yùn)料斜巷;12-行人進(jìn)風(fēng)斜巷;13-回風(fēng)井
2. 立井多水平開拓
當(dāng)井田內(nèi)煤層垂直方向范圍大時(shí)，可用多水平開拓。采用立井多水平開拓時(shí)，大致在井田中部開鑿主井和副井，至第一水平位置后，開掘井底車場、主要石門和大巷，進(jìn)行采區(qū)準(zhǔn)備和開采。在第一水平減產(chǎn)前若干年，進(jìn)行礦井開拓延深及第二水平的開拓準(zhǔn)備，臨第一水平減產(chǎn)前，第二水平投入生產(chǎn)并逐步接替第一水平的生產(chǎn)。如還有下水平，仿此進(jìn)行以下水平的開拓、準(zhǔn)備和開采，直至采完全部井田。
立井多水平采區(qū)式開拓如圖2-15所示。井田內(nèi)有兩層煤，分為兩個(gè)階段，其下部標(biāo)高分別為+100 m、-100 m，每個(gè)階段沿走向劃分為若干采區(qū)。兩層煤間距不大，采用聯(lián)合布置，在m2煤層底板巖石中布置階段運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷，為兩層煤共用。井田設(shè)置兩個(gè)開采水平，+100 m水平為第一水平，-100 m為第二水平，均采用上山開采。
圖2-15 立井多水平采區(qū)式開拓
1-主井;2-副井;3-井底車場;4-主要石門;5-水平運(yùn)輸大巷;6-回風(fēng)井;7-采區(qū)下部車場;8-運(yùn)輸上山;9-軌道上山;10-m1層區(qū)段運(yùn)輸平巷;11-m1層區(qū)段回風(fēng)平巷;
12-m2層區(qū)段運(yùn)輸平巷;13-m2層區(qū)段回風(fēng)平巷;14-回風(fēng)石門;15-采區(qū)上部車場;
16-運(yùn)輸石門;17-區(qū)段溜煤眼;18-采區(qū)煤倉;19-行人進(jìn)風(fēng)斜巷;20-掘進(jìn)工作面
?、倬锞蜻M(jìn)順序：先在井田走向的中部開鑿一對(duì)立井，主井1和副井2，待主副井掘至+100 m水平后，開掘井底車場3及主要石門。主要石門穿入m2煤層底板巖石預(yù)定位置后，向兩翼開掘運(yùn)輸大巷4，當(dāng)其掘至第一、第二采區(qū)中央后，開掘采區(qū)下部車場7，在m2煤層中掘進(jìn)采區(qū)運(yùn)輸上山8及軌道上山9。與此同時(shí)，在井田上部邊界開掘回風(fēng)井6、回風(fēng)大巷5、回風(fēng)石門14及采區(qū)上部車場15，與采區(qū)上山貫通后，掘進(jìn)第一區(qū)段的運(yùn)輸石門16及區(qū)段溜煤眼17通入m1煤層。然后掘進(jìn)各煤層的區(qū)段運(yùn)輸平巷、回風(fēng)平巷及開切眼。一切準(zhǔn)備好后，在開切眼內(nèi)安裝采煤設(shè)備進(jìn)行回采。
②運(yùn)輸系統(tǒng)：從采煤工作面采出的煤炭經(jīng)運(yùn)輸平巷10、區(qū)段溜煤眼17、采區(qū)輸送機(jī)上山8到采區(qū)煤倉18、在采區(qū)裝車站裝入礦車、電機(jī)車牽引列車經(jīng)運(yùn)輸大巷4進(jìn)入井底車場3，利用翻籠卸入井底煤倉，用箕斗由主井1提升到地面。
掘進(jìn)巷道所出的矸石，由礦車裝運(yùn)經(jīng)軌道上山9、采區(qū)下部車場7、運(yùn)輸大巷4至井底車場3，由副井2用罐籠提升到地面。
材料設(shè)備用礦車裝載經(jīng)副井2用罐籠下放至井底車場3，由電機(jī)車牽引經(jīng)運(yùn)輸大巷4拉到各采區(qū)，經(jīng)采區(qū)下部車場7、軌道上山9轉(zhuǎn)至各使用地點(diǎn)。
?、弁L(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流經(jīng)副井2進(jìn)入，經(jīng)井底車場3、運(yùn)輸大巷4、行人進(jìn)風(fēng)斜巷19、運(yùn)輸上山8、區(qū)段運(yùn)輸石門16進(jìn)入m1煤層的區(qū)段運(yùn)輸平巷10進(jìn)入m1煤層工作面。清洗工作面的污風(fēng)由區(qū)段回風(fēng)平巷11、區(qū)段回風(fēng)石門14、總回風(fēng)巷5經(jīng)回風(fēng)井由通風(fēng)機(jī)排到地面。
礦井開采一個(gè)水平保證礦井年產(chǎn)量，當(dāng)+100 m水平的產(chǎn)量遞減之前，應(yīng)及時(shí)延深主、副井至-100 m水平，按上述井巷開掘順序進(jìn)行第二水平的開拓和準(zhǔn)備，保證正常接替。
三、斜井開拓
斜井開拓是主副井筒均采用斜井的井田開拓方式。按井田內(nèi)劃分和階段內(nèi)的布置方式不同，斜井開拓可以有許多種類型。這里只介紹斜井單水平采區(qū)式開拓、斜井多水平分段式開拓(即片盤斜井開拓)及斜井盤區(qū)式開拓。
1. 斜井單水平采區(qū)式開拓
斜井單水平采區(qū)式開拓方式如圖2-16所示。井田沿傾斜方向劃分為兩個(gè)階段，每個(gè)階段沿走向劃分為若干個(gè)采區(qū)，每個(gè)采區(qū)沿傾向劃分為若干個(gè)區(qū)段。
圖2-16 斜井單水平采區(qū)式開拓
1-主井;2-副井;3-井底車場;4-水平運(yùn)輸大巷;5-副巷;6-采區(qū)運(yùn)輸上山;
7-采區(qū)軌道上山;8、15-區(qū)段運(yùn)輸平巷;9、16-區(qū)段回風(fēng)平巷;10、17-采煤工作面;
11-階段回風(fēng)大巷;12-回風(fēng)井;13-采區(qū)運(yùn)輸下山;14-采區(qū)軌道下山;18-專用回風(fēng)上山;
19-采區(qū)煤倉;20-井底煤倉;21-行人進(jìn)風(fēng)斜巷;22-回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷
井巷開掘順序：在井田走向中部，開掘一對(duì)斜井，主井1安裝帶式輸送機(jī)提升煤炭，副井2用作輔助提升。兩斜井相距30～40 m。當(dāng)主副井筒掘至煤層底板巖石預(yù)定位置時(shí)，開掘井底車場3，并向兩翼掘進(jìn)水平運(yùn)輸大巷4和副巷5。運(yùn)輸大巷在巖石中掘進(jìn)，距煤層底板垂直距離20 m，副巷沿煤層掘進(jìn)。當(dāng)掘到采區(qū)中部位置時(shí)，開掘采區(qū)下部車場通入煤層，并沿煤層掘進(jìn)采區(qū)運(yùn)輸上山6和軌道上山7。為加快礦井建設(shè)速度，在開掘主、副井的同時(shí)，可以在井田上部邊界開掘回風(fēng)井12。當(dāng)風(fēng)井掘至回風(fēng)水平后，即向兩翼開掘階段回風(fēng)大巷11，并在采區(qū)上部掘進(jìn)采區(qū)上部車場，貫通采區(qū)上山。然后就可以在區(qū)段內(nèi)掘進(jìn)區(qū)段運(yùn)輸平巷8，區(qū)段回風(fēng)平巷9及采煤工作面開切眼，并在開切眼內(nèi)安裝采煤設(shè)備。待一切準(zhǔn)備好后就可進(jìn)行回采工作。
為了保證礦井的連續(xù)生產(chǎn)，上一區(qū)段采煤工作面產(chǎn)量遞減之前，就要把接替區(qū)段回采巷道掘進(jìn)完畢，將工作面準(zhǔn)備好，以保證工作面正常接替。同理，前一個(gè)采區(qū)采完之前，應(yīng)將接替采區(qū)準(zhǔn)備好。
運(yùn)輸系統(tǒng)：工作面采出的煤經(jīng)區(qū)段運(yùn)輸平巷8采區(qū)運(yùn)輸上山6運(yùn)至采區(qū)煤倉19，然后在階段運(yùn)輸大巷裝入礦車，用電機(jī)車牽引經(jīng)運(yùn)輸大巷4到井底車場3，經(jīng)翻籠將煤卸入井底煤倉20，由斜井帶式輸送機(jī)提至地面。材料、設(shè)備由副井2下放至井底車場，采用電機(jī)車牽引材料車送至采區(qū)下部車場，經(jīng)軌道上山7，采區(qū)上或中部車場進(jìn)入?yún)^(qū)段回風(fēng)平巷9至工作面。
通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流經(jīng)副井進(jìn)入至井底車場，然后分別進(jìn)入運(yùn)輸大巷兩翼，經(jīng)采區(qū)車場行人進(jìn)風(fēng)斜巷21、采區(qū)運(yùn)輸上山6、區(qū)段運(yùn)輸平巷8、進(jìn)入采煤工作面。清洗工作面后的污風(fēng)，經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷9、回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷22、階段回風(fēng)大巷11、進(jìn)人回風(fēng)井12，由主要通風(fēng)機(jī)排出地面。在開拓下山階段時(shí)，在采區(qū)下山位置掘進(jìn)采區(qū)運(yùn)輸下山和軌道下山，并掘下山采區(qū)的上部車場，當(dāng)采區(qū)下山掘至采區(qū)下部邊界時(shí)，再掘區(qū)段運(yùn)輸平巷和區(qū)段回風(fēng)平巷及開切眼。然后在開切眼內(nèi)安裝采煤設(shè)備進(jìn)行回采。
采煤工作面采出的煤，經(jīng)區(qū)段運(yùn)輸平巷15、運(yùn)輸下山13運(yùn)至采區(qū)煤倉。在運(yùn)輸大巷裝車外運(yùn)。材料和設(shè)備經(jīng)運(yùn)輸大巷4、下山采區(qū)上部車場、軌道下山14、區(qū)段回風(fēng)平巷16到采煤工作面。
新鮮空氣經(jīng)運(yùn)輸大巷、輸送機(jī)下山、區(qū)段運(yùn)輸平巷進(jìn)人工作面，清洗工作面后的污風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)巷16、軌道下山14、回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷22、階段副巷5進(jìn)入為下山采區(qū)回風(fēng)而保留的專用回風(fēng)下山18、經(jīng)階段回風(fēng)大巷11、回風(fēng)井12排至地面。
這種開拓方式的優(yōu)點(diǎn)是：用一個(gè)開采水平開采整個(gè)井田，井巷和硐室工程量少，礦井基本建設(shè)投資少;水平服務(wù)年限長，可充分利用各種設(shè)備、設(shè)施和開拓巷道;上、下山采區(qū)可同時(shí)開采，有利于合理集中生產(chǎn);不需要延深井筒，有利于礦井穩(wěn)定生產(chǎn)。缺點(diǎn)是在礦井涌水量大、瓦斯等級(jí)高時(shí)，下山的通風(fēng)及排水較困難。因此，這種開拓方式一般適用于煤層傾角小，瓦斯含量小，涌水量不大，井田傾斜長度較短的井田。
2. 斜井多水平分段式開拓(片盤斜井開拓)
將井田沿傾斜按一定標(biāo)高劃分為若干個(gè)分段(又稱片盤)。自地面沿煤(巖)層傾斜開拓斜井，然后依次開采各個(gè)片盤的開拓方式，稱作片盤斜井開拓。圖2-17為一片盤斜井開拓方式。井田內(nèi)有一層緩斜可采煤層，沿傾斜分為若干個(gè)片盤，每個(gè)片盤沿傾斜布置一個(gè)采煤工作面，井田兩翼同時(shí)開采。
井巷掘進(jìn)順序：在井田走向中央沿煤層開掘一對(duì)斜井，直達(dá)第一片盤的下部邊界。斜井1為主井，用于運(yùn)煤和進(jìn)風(fēng);斜井2為副井，用于提升矸石，運(yùn)送材料和人員，兼作回風(fēng)。兩井筒相距30～40 m，用聯(lián)絡(luò)巷8聯(lián)通。在第一片盤下部20～30 m從井筒開掘第一片盤甩車場。
在第一片盤的下部邊界和上部邊界分別開掘第一片盤運(yùn)輸平巷3及回風(fēng)平巷5、副巷6，每隔一定距離掘聯(lián)絡(luò)巷10將運(yùn)輸平巷3與副巷6貫通。當(dāng)運(yùn)輸平巷3和回風(fēng)平巷5掘至井田邊界時(shí)，由運(yùn)輸平巷向回風(fēng)平巷掘一傾斜巷道使其連通，稱為開切眼，即工作面開始推進(jìn)的地方。在開切眼內(nèi)安裝采煤設(shè)備后，即可由井田邊界向井筒方向后退開采。
為了保證礦井連續(xù)生產(chǎn)，第一片盤未采完前就應(yīng)將斜井延深到第二片盤下部，并掘出第二片盤的全部巷道。一般情況下，第一片盤的運(yùn)輸平巷可作為第二片盤的回風(fēng)平巷，由上而下逐個(gè)開采各片盤。
圖2-17 片盤斜井開拓
1-主井;2-副井;3-第一分段運(yùn)輸平巷;4-第二分段運(yùn)輸平巷;5-第一分段回風(fēng)平巷;
6-副巷;7-井底水倉;8-聯(lián)絡(luò)巷;9-采煤工作面;10-聯(lián)絡(luò)巷;11-車場;12-主要通風(fēng)機(jī)
運(yùn)輸系統(tǒng)：工作面9采出的煤，由工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)出，經(jīng)副巷6聯(lián)絡(luò)巷10至片盤運(yùn)輸平巷并裝入礦車，由電機(jī)車或小絞車、無極繩，將礦車?yán)骄总噲?1，由主井1提升至地面。材料設(shè)備由副井2下放，經(jīng)片盤回風(fēng)巷5運(yùn)往工作面上口。當(dāng)?shù)V井產(chǎn)量不大，提升任務(wù)不重時(shí)，材料設(shè)備可由主井1運(yùn)入井下。
通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流由主井1進(jìn)入，經(jīng)兩翼運(yùn)輸平巷、聯(lián)絡(luò)巷8副巷6進(jìn)入工作面。清洗工作面后的污風(fēng)，從回風(fēng)巷5匯集到副井2由通風(fēng)機(jī)排出地面。為避免新鮮風(fēng)流與污風(fēng)摻混和風(fēng)流短路，需在進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)巷相交處設(shè)置風(fēng)橋。為避免運(yùn)輸平巷內(nèi)的新風(fēng)沿副井向上流動(dòng)，導(dǎo)致風(fēng)流短路，應(yīng)在副井內(nèi)安設(shè)風(fēng)門。
這種開拓方式的優(yōu)點(diǎn)是：巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，初期工程量小、投資少、建井期短;斜井沿煤層掘進(jìn)施工容易，還能補(bǔ)充地質(zhì)資料，進(jìn)一步了解煤層賦存情況;礦井技術(shù)裝備及生產(chǎn)管理比較簡單。其缺點(diǎn)是：礦井內(nèi)不能布置較多的工作面，礦井生產(chǎn)能力小;各片盤服務(wù)年限短，井筒需要經(jīng)常延深，容易出現(xiàn)掘進(jìn)與生產(chǎn)相互干擾;由于采用連續(xù)開采，遇到斷層、褶曲時(shí)很難保證礦井正常生產(chǎn)，對(duì)地質(zhì)變化適應(yīng)性差。因此，這種開拓方式一般適用于煤層埋藏穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，井田走向長度和傾斜寬度不大，煤層埋藏不深的小型礦井。
在煤層穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造簡單、開采條件好的井田，采用這種開拓方式也可建設(shè)中大型礦井，采用帶式輸送機(jī)或箕斗提升、綜合機(jī)械化采煤工藝。一般采用這種開拓方式時(shí)，井田走向長度應(yīng)小于1.5 km為宜，井田傾斜長度根據(jù)提升方式確定，斜井一段提升以不超過800m，兩段提升以不超過1 500 m為宜。
3. 斜井盤區(qū)式開拓
對(duì)于近水平煤層，由于全井田沿傾斜高差不大，一般可將井田劃分為盤區(qū)，采用斜井盤區(qū)式開拓，如圖2-18所示。這種開拓方式與斜井單水平采區(qū)式開拓的巷道系統(tǒng)及生產(chǎn)系統(tǒng)基本相似。不同之處在于：近水平煤層斜井盤區(qū)開拓的運(yùn)輸大巷和總回風(fēng)巷可以并列布置在井田傾斜的大致中央;近水平煤層的盤區(qū)上(下)山可以用盤區(qū)石門取代;盤區(qū)上(下)山或盤區(qū)石門的巷道施工、通風(fēng)、行人都比較方便，運(yùn)輸方式靈活，運(yùn)輸容易，運(yùn)輸距離不受限制等。
圖2-18 斜井盤區(qū)式開拓
1-主井;2-副井;3-井底車場;4-石門;5-運(yùn)輸大巷;6-回風(fēng)大巷;7-盤區(qū)運(yùn)輸巷;
8-盤區(qū)回風(fēng)巷;9-區(qū)段運(yùn)輸平巷;10-區(qū)段回風(fēng)平巷;11-初期回風(fēng)井;12-后期回風(fēng)井
四、平硐開拓
自地面利用水平巷道進(jìn)入地下煤層的開拓方式，稱為平硐開拓。這種開拓方式，在一些山嶺、丘陵地區(qū)較為常見。采用這種開拓方式時(shí)，井田內(nèi)的劃分方式、巷道布置與前面所述的立井、斜井開拓方式基本相同，其區(qū)別主要在于進(jìn)入煤層的方式不同。
平硐開拓方式，一般以一條平硐開拓井田，主平硐擔(dān)負(fù)運(yùn)煤、出矸、運(yùn)送物料、通風(fēng)、排水、敷設(shè)管道及電纜、行人等多項(xiàng)任務(wù);在井田上部開掘回風(fēng)平硐或回風(fēng)井，用于全井田回風(fēng)，如圖2-19所示。
平硐內(nèi)多采用礦車運(yùn)輸，也可采用強(qiáng)力帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。各采區(qū)采出的煤，在裝車站裝入礦車后，由電機(jī)車牽引經(jīng)主平硐直接運(yùn)出硐外。井下所用物料及設(shè)備裝入礦車(平板車或材料車)由電機(jī)車牽引從地面直接進(jìn)入平硐，到各采區(qū)下部車場，再經(jīng)軌道上山轉(zhuǎn)到各使用地點(diǎn)。地下涌水由各采區(qū)巷道流入平硐水溝中，自行流出地面。為排水方便，平硐必須有3‰～5‰的流水坡度。
根據(jù)地形條件與煤層賦存狀態(tài)的不同。按平硐與煤層走向的相對(duì)位置不同，平硐分為走向平硐、垂直平硐和斜交平硐;按照平硐所在標(biāo)高不同，平硐分為單平硐和階梯平硐。
1. 走向平硐
圖2-19所示為走向平硐開拓。平硐是沿煤層走向開掘，把煤層分為上、下山兩個(gè)階段，具有單翼井田開采的特點(diǎn)。
圖2-19 走向平硐開拓
1-主平硐;2-回風(fēng)井;3-回風(fēng)大巷;4-采區(qū)運(yùn)輸上山;
5-采區(qū)軌道上山;6-煤層;7-采區(qū)下部車場;8-平硐口
走向平硐開拓方式的優(yōu)點(diǎn)是平硐沿煤層掘進(jìn)，容易施工，建井期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好，還能補(bǔ)充煤層的地質(zhì)資料。缺點(diǎn)是煤層平硐維護(hù)困難，巷道維護(hù)時(shí)間長，具有單翼井田開采通風(fēng)、運(yùn)輸困難等，一般平硐口位置不易選擇。
2. 垂直或斜交走向平硐
圖2-20所示為垂直走向平硐。根據(jù)地形條件，平硐可由煤層頂板進(jìn)入或由煤層底板進(jìn)入煤層。平硐將井田沿走向分成兩部分，具有雙翼井田開拓特點(diǎn)。
圖2-20 垂直走向平硐開拓
1-主平硐;2-運(yùn)輸大巷;3-回風(fēng)石門;4-回風(fēng)平硐;5-回風(fēng)井
與走向平硐相比較，優(yōu)點(diǎn)是平硐易維護(hù)，具有雙翼井田開拓運(yùn)輸費(fèi)用低，巷道維護(hù)時(shí)間短，礦井生產(chǎn)能力大，通風(fēng)容易，便于管理等特點(diǎn)，且便于選擇平硐口的位置。缺點(diǎn)是巖石工程量大，建井期長，初期投資大等。
3. 階梯平硐
當(dāng)?shù)匦胃卟钶^大，主平硐水平以上煤層垂高過大時(shí)，可將主平硐水平以上煤層劃分為數(shù)個(gè)階段，每個(gè)階段各自布置平硐的開拓方式稱階梯平硐，如圖2-21所示。階梯平硐開拓方式的特點(diǎn)是：可分期建井，分期移交生產(chǎn)，便于通風(fēng)和運(yùn)輸;但地面生產(chǎn)系統(tǒng)分散、裝運(yùn)系統(tǒng)復(fù)雜、占用設(shè)備多、不易管理。這種開拓方式適用于上山部分過長，布置輔助水平有困難，地形條件適宜，工程地質(zhì)條件簡單的井田。
圖2-21 階梯平硐開拓
1、2、3-階梯平硐;4-集中溜煤眼;5、6、7-運(yùn)輸大巷
五、綜合開拓
對(duì)于地面地形和煤層賦存條件復(fù)雜的井田，如果主、副井筒均為一種井筒形式，可能會(huì)給井田開拓造成生產(chǎn)技術(shù)上的困難，或者在經(jīng)濟(jì)上不合理。在這種情況下，可以根據(jù)井田范圍內(nèi)的具體條件，主井和副井選擇不同形式的井筒，采用綜合開拓方式。
采用立井、斜井、平硐等任何兩種或兩種以上井筒(硐)形式開拓的方式稱為綜合開拓。三種井筒(硐)形式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)井田的具體條件，選擇能發(fā)揮其各自優(yōu)點(diǎn)的井筒形式是很有必要的，不應(yīng)局限于某種單一井筒(硐)形式。三種井筒(硐)形式能組合成斜井─立井、平硐─立井、平硐─斜井等多種方式。
1. 斜井─立井綜合開拓
按主副井的配置不同，有主斜井—副立井和主立井—副斜井兩種方式。
圖2-22所示為斜井─立井開拓方式。斜井作主井，主要是利用斜井可采用強(qiáng)力帶式輸送機(jī)、提升能力大及井筒易于延深的優(yōu)點(diǎn)，但是若采用斜井串車提升，因井筒較長則提升能力小、環(huán)節(jié)多，且礦井通風(fēng)困難。因此，用立井作副井提升方便、通風(fēng)容易。這種開拓方式吸取了立井、斜井各自的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)開發(fā)大型井田，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是合理的。主斜井與副立井相組合的綜合開拓方式，在條件適宜的情況下是建設(shè)特大型礦井的技術(shù)發(fā)展方向。
圖2-22 主斜井─副立井開拓
1-主斜井;2-副立井;3-第一水平主石門;4-第一水平一大巷;5-第一水平二大巷;
6-回風(fēng)斜井;7-暗斜井;8-第二水平運(yùn)輸大巷;9-第三水平運(yùn)輸大巷;lO-第三水平副立井
2. 平硐─立井綜合開拓
平硐—立井開拓按主、副井配置不同，有主平硐—副立井和主立井—副平硐兩種基本形式。
圖2-23所示為主平硐—副立井開拓方式。平硐垂直于煤層走向掘進(jìn)，開副立井作為進(jìn)風(fēng)、升降人員、提矸和深部煤層的輔助提升。平硐水平以下的煤經(jīng)暗斜井3提升到平硐水平，再經(jīng)平硐將煤轉(zhuǎn)運(yùn)到地面。這種開拓方式既發(fā)揮了平硐的優(yōu)越性，也利用了立井之長，解決了通風(fēng)困難和井田深部輔助提升問題。
圖2-23 主平硐—副立井開拓
1-主平硐;2-副立井;3-暗斜井;4-回風(fēng)小平硐;5-回風(fēng)井
3. 平硐─斜井綜合開拓
平硐—斜井開拓按主、副井配置不同，有主平硐—副斜井和主斜井—副平硐兩種基本形式。
圖2-24所示為主平硐─副斜井開拓方式。該井田內(nèi)有8號(hào)、9號(hào)兩層煤，煤層傾角2º ～5º，煤層埋藏較穩(wěn)定。主平硐沿+1 400 m標(biāo)高布置，擔(dān)負(fù)整個(gè)礦井井下運(yùn)輸、進(jìn)風(fēng)及排水等任務(wù);另掘斜井2和4用作回風(fēng)井，兼作安全出口。兩層煤用暗斜井3連通，8號(hào)煤層的煤通過溜煤眼溜到9號(hào)煤層后，由平硐外運(yùn)。
圖2-24 主平硐─副斜井開拓
1-主平硐;2-回風(fēng)斜井;3-暗斜井;4-回風(fēng)井
第三節(jié) 礦井巷道分類
為了采出煤炭，必須從地面向地下開掘一系列的井巷。根據(jù)不同的分類方法可以將井巷分為多種類型。按井巷空間位置可分為垂直巷道、水平巷道、傾斜巷道和硐室;按巷道的用途和服務(wù)范圍可分為開拓巷道、準(zhǔn)備巷道和回采巷道。
一、按空間位置分
1. 垂直(直立)巷道
(1)立(豎)井。有通達(dá)地面出口，是進(jìn)入地下的主要垂直巷道(圖2-25中1)，一般位于井田中部。擔(dān)負(fù)礦井主要提煤任務(wù)的稱為主井，擔(dān)負(fù)人員升降、下料和提矸等輔助提升任務(wù)的稱為副井。
(2)小井。它也有通達(dá)地面的出口，但斷面和深度都較小，一般在井田上部邊界地點(diǎn)，只作為地質(zhì)勘探或臨時(shí)提升以及通風(fēng)等用(圖2-25中2)。
(3)暗立井(盲立井)。沒有直接通達(dá)地面的出口的垂直巷道(圖2-25中3)。根據(jù)其所擔(dān)負(fù)的任務(wù)不同可分為主暗立井(下一水平的煤炭提升井)、副暗立井(下水平的矸石提升、物料及人員的升降等)、溜煤井(圖2-25中4)。
圖2-25 礦井井巷
1-立井;2-小風(fēng)井;3-暗立井;4-溜煤井;5-平硐;6-石門;
7-煤門;8-平巷;9-斜井;10-上山;11-下山
2. 水平巷道
(1)平硐。有一個(gè)通達(dá)地面的出口，是進(jìn)入地下的主要水平巷道(圖2-25中5)。一般除運(yùn)煤外，還兼作運(yùn)料、行人、通風(fēng)、供電和排水等用。若開掘兩條平硐，根據(jù)用途不同，也可分成主平硐和副平硐。
(2)平巷。沒有通達(dá)地面的出口，在地下的煤層中或巖層中沿其走向所開掘的水平(5°以下坡度)巷道。一般有集中運(yùn)輸平巷(圖2-25中8)、主要運(yùn)輸平巷(圖2-26中5)、區(qū)段運(yùn)輸與回風(fēng)平巷(圖2-26中20、21、23)等。
(3)石門。沒有通達(dá)地面的出口，在巖層中開掘的垂直或斜交于巖層走向的水平巷道。一般有聯(lián)絡(luò)石門(圖2-25中6)、運(yùn)輸石門(圖2-26中4、9)、回風(fēng)石門(圖2-26中7、17)等。
(4)煤門。沒有通達(dá)地面的出口，在煤層中開掘的垂直或斜交于煤層走向的水平巷道(圖2-25中7)。一般在厚煤層中較為常見。
3. 傾斜巷道
(1)斜井。有一個(gè)通達(dá)地面的出口，是進(jìn)入地下的主要傾斜巷道(圖2-25中9)。其用途與立井相同并有主、副井之分。
(2)上山。沒有通達(dá)地面的出口，且位于開采水平之上，沿煤層或巖層從主要運(yùn)輸大巷由下向上開掘的傾斜巷道。根據(jù)其服務(wù)范圍不同，可分為階段上山、采區(qū)上山等。根據(jù)其用途不同，可分為輸送機(jī)上山(圖2-26中14)和軌道上山(圖2-26中15)。有的采區(qū)布置有通風(fēng)或行人上山、集中溜煤上山等。
(3)下山。它的位置和開掘方向與上山相反。除溜煤下山、輸送機(jī)下山(圖2-26中27)是向上運(yùn)煤和軌道下山(圖2-26中28)是從上向下運(yùn)料以外，其它與上山相似。
(4)溜煤眼。專作溜煤用的小斜巷。
(5)開切眼。連接區(qū)段運(yùn)輸平巷和區(qū)段回風(fēng)平巷的斜巷(圖2-26中24)，準(zhǔn)備開采的采煤工作面。
4. 硐室
井下生產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)成，還必須設(shè)置一定的硐室。硐室實(shí)際上就是長度較小，斷面較大的特殊巷道。一般有變電所、水泵房、火藥庫、電機(jī)車庫、躲避所、井下調(diào)度室、候車室等。
圖2-26 礦井巷道系統(tǒng)
1-主井;2-副井;3-井底車場;4-主要運(yùn)輸石門;5-主要運(yùn)輸平巷;6-風(fēng)井;7-主要回風(fēng)石門;
8-主要回風(fēng)平巷;9-采區(qū)運(yùn)輸石門;10-采區(qū)下部裝煤車場;11-采區(qū)下部材料車場;
12-采區(qū)煤倉;13-行人進(jìn)風(fēng)巷;14-運(yùn)輸上山;15-軌道上山;16-上山絞車房;
17-采區(qū)回風(fēng)石門;18-采區(qū)上部車場;19-采區(qū)中部車場;20-區(qū)段運(yùn)輸平巷;
21-下區(qū)段回風(fēng)平巷;22-聯(lián)絡(luò)巷;23-區(qū)段回風(fēng)平巷;24-開切眼;25-回采工作面;
26-采空區(qū);27-運(yùn)輸下山;28-軌道下山;29-下山回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷;30-風(fēng)硐;
10’-下山采區(qū)上部裝煤車場;11’-下山采區(qū)上部運(yùn)料車場
二、按用途和服務(wù)范圍分
1. 開拓巷道
為全礦井或一個(gè)開采水平服務(wù)的巷道稱為開拓巷道。如井筒(或平硐)，井底車場、回風(fēng)井、主要石門、主要運(yùn)輸和回風(fēng)平巷等(圖2-26中的1～8)巷道為開拓巷道。
2. 準(zhǔn)備巷道
為一個(gè)采區(qū)或兩個(gè)以上的回采工作面服務(wù)的巷道稱為準(zhǔn)備巷道。如采區(qū)車場、采區(qū)煤倉、采區(qū)上(或下)山、區(qū)段集中平巷、區(qū)段集中石門等(圖2-25中的9～17、27、28、29、10′、11′)巷道為準(zhǔn)備巷道。
3. 回采巷道
為一個(gè)回采工作面服務(wù)的巷道稱回采巷道。如區(qū)段車場、區(qū)段運(yùn)輸和回風(fēng)平巷、工作面開切眼等(圖2-26中的18～24)巷道為回采巷道。
三、按巷道掘進(jìn)層位分
由于巷道掘進(jìn)層位不同，根據(jù)巷道掘進(jìn)斷面中巖石與煤層所占的比例可分為巖石巷道(簡稱巖巷)、煤層巷道(簡稱煤巷)和半煤巖巷。
在掘進(jìn)斷面中，巖石面積占4/5以上(包括4/5)的巷道，稱為巖石巷道。沿煤層掘進(jìn)的巷道，在掘進(jìn)斷面中煤層占4/5以上(包括4/5)時(shí)，稱該巷道為煤巷。當(dāng)巷道在薄煤層中掘進(jìn)時(shí)，為了保證巷道的高度和坡度不變，必定有部分巷道斷面位于巖層中，若巖層占掘進(jìn)工作面面積的1/5~4/5(不包括1/5和4/5)，則稱該巷道為半煤巖巷。
