井田开拓.pdf

“ “ “ “ 第三篇 井 田 开 拓 第一章井田开拓方式设计 第一节立井开拓方式 立井开拓方式是利用垂直巷道作为主、 副井的一类开拓方式， 在我国得到广泛应用。 无论井田划分为阶段或盘区， 是单水平或多水平， 都可采用立井开拓方式。 一、 立井开拓方式示例 图 “ “ 为立井多水平上山开采的开拓方式示例， 井田为缓斜煤层， 可采煤层 层， 煤层赋存较深。井田沿倾斜分为两个阶段， 其阶段下部标高分别为 “ 9“5.6’7 “.“ 井筒方位角为 ““,5.*6 -56..7 ““’56.7 五、 主、 副井相对位置 在具体确定主、 副井位置时， 必须了解井底车场和地面生产系统布置原则以及防火 安全、 施工安装等各方面要求与规定， 尤其是主、 副井本身在功能上有那些特殊要求， 应 予以全面考虑。 平硐在工业场地内绝大多数为单一硐口， 其余硐口和小井多在山坡或山顶， 距离工 业场地较远， 主要根据开拓系统布置决定。 斜井或立井在同一工业场地内相对位置的一般位置关系如下 “ 斜井 根据 煤矿安全规程 ， 矿井各个出口之间的距离不得小于 ’*/。 上述规定系指岩柱最小尺寸。考虑到斜井井口经常设有人车站、 人车存车线、 空气 加热设备等， 使井筒断面增大， 而其具体尺寸和结构需等待施工图设计阶段最后确定， 故 在方案或初步设计阶段确定主、 副井坐标时， 一般使两个互相平行的主、 副井中线或提升 中线相距 ’. */。井筒底板多在同一斜面并与煤层平行以便缩短横贯长度， 如图 ’ “, 所示。 立井 主、 副井之间距离按规定同样不得小于 ’*/。设计时主、 副井实际距离远大于 ’*/， 因为考虑井上、 下生产流程能合理衔接以及井塔、 井架施工安装和设备布置需要， 主、 副 井中心距约变动于 .* “**/。 *’ 第二章井口位置和数量确定 图 “ “ 主副井相对位置 主、 副井采用单绳落地式提升绞车， 井架高度低， 井筒检查钻要求距离井筒不大于 ’， 所以经常取主、 副井中心距为 ’， 中间打一个检查钻供两个井筒使用。 近年来， 由于设计采用多绳提升机提升， 井架高度显著增加。为把提升机吊至提升 机大厅， 需要大型起重悬吊设备， 占用空间增加， 主、 副井间距逐步增大， 目前多数 * ’， 有的已达 ’。 主、 副井相对位置， 要根据井下运输大巷 （或石门） 及地面铁路专用线的方向、 位置和 选用的井底车场形式综合研究、 确定。 如果主、 副井均采用罐笼提升， 铁路可不受提升方位及井底车场进出车方向限制。 主、 副井应以井底车场和井上装卸罐笼及调车编组方便为准。 第三节井口标高及洪水位标高 矿井井口位置与标高是根据开拓方式与井筒提升方位， 结合地面场地合理布置进行 确定， 使井上下相互协调。确定井口标高应考虑以下几个方面 （） 满足矿井开拓要求， 使井下工程量最省， 井筒最短。 （） 井口标高的选择应有利于井口开凿。山区丘陵地带， 平硐硐口和斜井井口标高 的确定， 要考虑地表开挖不宜过高， 并应位于岩石或土质坚硬的部位， 使平硐硐口和斜井 井口顶部和明槽边坡稳定， 开口方便、 安全。 （） 井口标高的确定应兼顾地面生产系统布置， 场内外运输联系及场地平整的合理 第三篇井田开拓 性， 在许可范围内， 也可调整井口标高使之与场地竖向布置相适应。 （） 符合 煤矿安全规程 、煤炭工业矿井设计规范 中有关防洪、 排水的有关规定。 规程、 规范规定 煤矿安全规程（“） 第 “ 条规定 煤矿企业必须查清矿区及其附近的地面水 流系统的汇水、 渗漏情况、 疏水能力和有关水利工程的情况， 并掌握当地历年降水量和最 高洪水位资料， 建立疏水、 防水和排水系统。 “ 煤矿安全规程 第 “ 条规定 井口和工业场地内建筑物的高程， 必须高出当地 历年最高洪水位； 在山区还必须避开发生泥石流、 滑坡的地段。 井口及工业场地内建筑物的高程低于当地历年最高洪水位时， 必须修筑堤坝、 沟渠， 或采取其他防排水措施。 矿井设计中， 防洪设计的洪水流量及相应的最高洪水位应采用当地水文站 （或地 质报告） 的实测资料， 根据 （表 ’ “ ’ ） 的规定推算。 缺乏实测资料时， 应和有关部门配合深入实际进行调查， 按形态法或当地水利部门 的经验公式， 以及 （表 ’ “ ’ ） 的规定推算。 流域情况已有改变或有水利、 交通、 城镇等规划时， 应一并考虑其影响。 防洪设计标高应按设计频率的计算水位 （包括壅水和风浪袭击高度） 加安全高度 计算。安全高度在平原地区为 ； 山区为 。井口设计标高应按校核频率检验， 按二者的大值确定。 表 ’ “ ’ 防洪设计标准 序号企业规模及工程性质设计频率校核频率 大、 中型矿井井口** “小型矿井井口**“ 大、 中型矿井工业场地* 小型矿井工业场地* 注当观测洪水 （包括调查可靠有重现可能的历史洪水） 高于上述标准时， 应按观测洪水设计， 当观测洪水低于 防洪设计标准时， 应按防洪标准设计； “表中各类场地 （不包括井口及与井筒相连的通道口） 当工程量大或其它原因不能满足防洪设计标准要求 时， 应根据地形条件、 洪水情况制定安全防洪措施报主管部门审定。 矿井地面变电所、 通风机房、 主、 副井提升机房， 以及与矿井井筒相连的如风道、 人行 道等， 应按同类型矿井井口防洪标准采取防洪措施。其他建 （构） 筑物及场地， 位于平原内涝 地区， 填土困难， 经技术经济比较并报请上级主管部门批准后， 可适当降低防洪标准。 （） 洪水位 洪水位是确定井口标高的主要资料。我国水文站较少。多数河流的水文 第二章井口位置和数量确定 观测年代较短， 有些尚未设站观测。特别是矿区内中、 小河流的暴雨洪水综合观测资料更 感缺乏， 能够直接应用于工程上的不多。因此， 必须在煤田勘查的同时进行洪水调查。 矿井井口如果处于河流两岸阶地、 低洼易涝平原、 水库附近或紧靠堤坝边缘， 容易受 到洪水侵袭地区， 必须要求在勘探 （精查） 地质报告书中提出有关洪水位的详细资料， 包 括井田范围内的洪水淹没区、 井口处淹没水深、 洪水重现期以及洪水的形成条件， 并附有 历史洪水调查和进行形态观测的基础数据以及从邻近水文站、 气象站引用的资料。 如果矿井与水库、 堤坝临近， 还应收集包括水库、 堤坝的设计资料。其中有最大库 容、 正常库容、 死库容以及与各种库容相对应的水位标高、 溢洪道标高、 坝顶标高、 设计洪 水位、 校核洪水位和堤坝结构等。 矿井如果位于低洼易涝平原， 径流排泄不畅， 年雨量和短历时暴雨强度较大， 应着重 收集水文气象资料， 其中包括历年小时降雨量、 日降雨量和最大 日连续降雨量以及地 面土质植被种类、 渗入情况、 径流观测资料与河网渠系的排洪能力。 为了避免发生淹井事故， 确定井口标高时要根据矿井水文环境进行认真分析。因为 地质报告书提供的历史洪水位不可能完全符合矿井要求的防洪设计标准。 在缺乏水文资料地区， 设计洪水水位的推算有下列三种方法， 即水文调查法 （又称形 态法） 、 间接法 （经验公式法） 及暴雨径流法， 有些矿区人烟稀少， 很难取得资料， 也可以几 种方法并用互相补充。 设计时， 为了了解当地水文环境和气象特征， 一定要深入现场实地进行踏勘调查， 并 作洪痕访问， 认真核对原始资料。 （“） 内涝平原井口标高的确定 内涝平原一般面积较大， 沟渠坡度很小， 排洪能力低。 在选择井口标高时， 应尽量寻找地形较高之处， 并根据设计频率的暴雨量计算积水 深度， 适当采取提高井口和场地标高办法解决。如果用斜井开拓， 可加长井颈使井口位 于最大积水深度以上。但井颈支护、 人行通道、 风硐、 反风道、 热风道及管线出入口等凡 与井筒连通处均应按防洪要求统一考虑措施。 当内涝或洼地积水有可能浸入井下时， 可采用拦截疏导、 压实防渗、 填矸造田或建泵 站排出等措施， 并应结合当地农田水利规划统一考虑。 （） 水库或堤坝下游井口标高的确定 水库地区的防洪设计， 应符合下列规定 矿井场地应按水库修建后对河道水文要素、 岸坡稳定及河道泥沙冲刷的影响采取相 应措施 矿井位于水库下游， 当水库洪水设计频率低于矿井井口及场地洪水设计频率时， 应 与有关部门协商， 采取必要的措施。 第三篇井田开拓 第三章井田境界与水平划分 第一节井田境界 井田境界应根据已批准的矿区总体设计确定。除非精查勘探发现地质或其他开采 技术条件出现较大变化， 或者主要技术原则有所变更必须重调整之外， 一般不再修改。 对于需要调整井田境界， 由此引起井田储量增减较大， 需要重新研究生产能力的， 应把修 改方案报送原审批单位重新审查。 如为独立的井田或煤田边缘部分， 其境界常以最小可采厚度、 煤层露头及自然构造 为界。凡以勘探范围或最小可采厚度划定的井田境界， 需要充分注意发生外延扩大或缩 小的可能性。 一、 自然境界 有些自然地质构造破坏了煤层的连续性， 使煤层缺失， 如地表露头、 大型环状陷落以 及砾岩层的不整合侵蚀线， 均可形成天然境界。 另一些构造， 使煤层的连续性被切断， 但其两侧仍有开采价值， 仅在构造线附近使煤 层受到局部影响， 如落差大的断层、 火成岩溢出通道、 松散破碎带、 含有承压水裂隙等， 当 这些构造接近井田边界时， 最好以此为界。 有些地质变化虽未影响煤层的连续性， 但是对开采方法、 采区布置、 运输系统有较大 影响， 也应酌情作为井田境界或采区境界。如向背斜轴线、 煤层倾角、 煤质、 厚度或其他 “ 第三章井田境界与水平划分 开采技术条件有明显变化之处。 此外， 大的地面河流、 湖泊、 城镇、 铁路干线、 重要建筑或特殊的文物保护区需要留设 安全煤柱进行保护时， 亦应使井田境界与其相重合， 尽量减少煤柱损失。对于开采技术 尚待研究的区域， 最好使其处于井田走向两端或深部境界附近， 作为备用储量或远景发 展区。其中包括难于探明的火成岩活动区、 受断层组交错切割的破坏区、 结构异常复杂 的串珠状煤层群等。 对于地下水涌出量特大的富水区， 用强制排水人工降低水位极不经济时， 可以按地 下水静止水位作为深部境界。这在小煤矿和小型矿井经常可以见到。 对于容易受到来自顶、 底板承压含水层威胁的， 也应放到井田边界附近， 留待后期解 决。因为矿井常年开采， 连续进行排水疏干， 会使地下水静止水位下降， 可在一定程度上 减少后期开采威胁， 使困难得到缓和。 二、 人为境界 “ 勘探境界 根据 煤炭资源地质勘探规范 一九八年 （试行） 本规定， 储量计算的最大垂深一般 不超过 米， 只适于建小型井的地区不超过 米， 老矿区深部不超过 米。精查 阶段的储量计算范围， 应与所划定的井田边界一致。 此外， 沿井田走向或近水平煤层周围， 有时仍有少数非主要可采层向境界外扩展， 则 应分别不同情况决定 若井田外围控制孔证实， 扩展范围不大， 储量增加有限 （不超过全 井工业储量 ） 。该处地面不会征作建设用地， 后期也不影响井下开采， 可以暂按勘探 境界设计； 如果煤层较厚、 扩展范围较大， 对生产能力或井下开拓布署均有影响时， 则应 补充探查， 待完全清楚后再按合理的并田境界决定。 “ 技术境界 （） 井田浅部境界 ） 根据风化带深度 没有水害威胁的井田， 其浅部境界主要根据煤的工业价值确定。 动力煤均以风化带作为上部境界。风化带以上受温度、 湿度和水的机械作用产生物理风 化， 使煤遭到破坏， 有机质一部分被水溶解、 另一部分变为气体逸出， 硬度降低、 结构变松 甚至成粉末状， 发热量很低， 作燃料已失去价值。 但在缺煤地区， 用于解决生活用煤或有需要低热值燃料的用户， 可以适当提高开采 上限。若露头煤含稀有元素或腐植酸较高， 有综合利用价值时， 对露头煤的开采要全面 研究地面与井下关系， 作出统一规划。 ’ 第三篇井田开拓 ） 根据氧化带深度 对于炼焦、 化工用煤， 确定井田上部境界不但要考虑燃烧效果， 还要考虑化学工艺性质的改变。一般把较深处煤的物理性质变化不大， 而化学工艺性质 发生显著变化的地带叫作氧化带， 如图 “ “ 所示。 图 “ “ 氧化带深度 氧化带以上煤的焦油产率、 粘结性以及胶质层厚度急骤降低甚至消失， 故在计算炼 焦煤储量时， 氧化带以上应全部扣除。但处于风、 氧化带之间的煤， 仍然可作为动力燃料 使用。若矿井同时生产多种牌号煤或允许按一定数量混入炼焦煤时， 井田境界仍按风化 带确定。否则应以氧化带为界。 “） 根据防水煤柱 煤炭工业设计规范 规定， 在地面水体及松散含水层下采煤时， 必 须保留安全煤岩柱。安全煤岩柱的最小高度 （水体底面至回采上限） 根据以下情况确定 一般情况下 （特别在煤系地层无松散层覆盖或松散层全部为强含水层时； 在急倾 斜煤层或特大水体下开采时） ， 安全煤岩柱的最小高度必须等于导水裂缝带的最大高度， 并根据采厚和岩性情况， 另加 “’ 米的保护层厚度。 “当煤系地层上覆隔水性好的松散层或厚度较大的弱含水层时， 安全煤岩柱的最小 高度亦可等于冒落带的最大高度， 另加 米的保护层厚度， 但其最小高度不得小于 ’ 米。 在基岩含水层 （如砂岩、 石灰岩） 下采煤时， 当含水层与煤层之间的法线距离大于导 水裂缝带最大高度， 隔水层的隔水能力不受破坏时， 一般实行顶水采煤； 当含水层与煤层 之间的法线距离小于导水裂缝带最大高度， 隔水层的隔水能力受到破坏时， 应先疏降后 回采或边疏降边回采。当含水层紧接煤层时， 一般先疏干后回采。疏降措施可采取钻孔 疏降、 巷道疏降、 巷道和钻孔联合疏降、 先采深部后采浅部、 多矿井分区排水联合疏降等 综合方法。 ““ 第三章井田境界与水平划分 计算各类覆岩冒落带、 导水裂缝带最大高度， 可参照表 “ “ 所列的 煤炭工业设 计规范 中规定的经验公式。 目前， 在水体和厚含水砂层下面开采尚处于研究发展阶段。如何提高开采上限减少 煤炭损失保证矿井安全， 使井下涌水不致过大， 还要通过大量试验逐步取得经验， 设计时 应充分进行调查研究。对于没有类似开采经验的矿区， 必须经过安检部门批准后， 认真 进行试验。 开滦范各庄矿根据观测导水裂缝带高度， 得出适用于本矿缓倾斜煤层群、 厚含水冲 积层下开采必须的防水煤柱垂直高度计算公式 （ “ ） 。 “ （ ） （ “ ） 式中 防水煤柱垂高， 米； “ 导水裂缝带延展系数， 取 ； 多煤层中一次最大采高 （约为 ’ 米） ， 米； 安全系数， 取 *， 可在实践中修正； 测算误差， 约为 米。 表 “ “ 冒落带、 导水裂隙带最大高度经验公式 煤层倾角 （度） 岩石抗压强度 （公斤,厘米’） 岩石名称 顶板管 理方法 冒落带 （米） 导水裂隙带 （包括冒落带） （米） 注 * - ** - .**辉绿岩， 石灰岩、 硅质石英岩， 砾岩、 砂砾岩， 砂质页岩 等 全部 陷落 /（ - ） 0 **1 ’2 ’ ’ ’** - **砂质页岩、 泥质 砂岩、 页岩等 全部 陷落 /（ - ） 1 0 **1 2 3 4 ’** 风化岩石、 页岩、 泥质砂岩、 粘土岩、 第四系和第三系松 散层等 全部 陷落 /（ - ’） 0 ** 2 ’ - 3 ** - .**辉绿岩、 石灰岩， 硅质石英岩、 砾岩、 砂砾岩、 砂质页岩 等 全部陷 落 0 **56 6 3 4 **砂质页岩、 泥质 砂岩、 页 岩、 粘 土 岩、 风化岩石、 第三 系和第四系松散层 全部 陷落 / *0 0 **56 76 ’8 7 /冒落带最大高度， 米； 0导 水 裂 隙 带 最 大 高 度， 米； 累计采厚， 米； 分层层数， 层； 煤层厚度， 米； ’采煤工作面小阶段垂 高， 米 注 冒落带、 导水裂缝带最大高度， 对缓倾斜和倾斜煤层， 指从煤层顶面算起的法线方向高度； 对急倾斜煤层， 指从开采上限算起的垂线方向高度。 ’ 岩石抗压强度为饱和单轴极限强度。 第三篇井田开拓 对于降雨量比较小， 迳流条件好， 蒸发量大， 地下水补给来源有限的贫水干旱区， 如 地表没有水体， 开采后塌陷坑不积水或第四纪层地下水位很低， 动储量不大， 静储量较易 疏干的井田其浅部境界仍以风化带为界。 ） 根据小煤窑或浅部井田境界 新建井如位于矿区中、 深部， 浅部有生产矿井或新建 井境界内有小煤窑生产时， 应从全局进行统筹规划， 确定境界时要照顾到各方面的需要 和发展， 并应用境界煤柱予以分隔， 以保证各个矿井安全生产。 如果浅部矿井已经报废， 被水淹没， 为保证深部安全生产， 应根据实际情况沿煤层保 留一定宽度防水煤柱。 当煤层倾角不大 （小于 “） 时， 可按照公式 （ ） 计算防水煤柱宽度， 如图 。 图 防水煤柱 ’ ““ 拉 （ ） 式中 沿层煤柱宽度， 米； “ 煤柱下侧巷道最大跨度 （一般不大于 米） ， 米； 静水压力， 吨*米； 拉 煤的抗拉强度， 吨*米 。 若煤层倾角大于 “， 可按公式 （ ） 计算， 如图 所示。 ’ “ “ “ ,拉 “ “ 拉 （ ） 式中 “ 煤层容重， 吨*米 ； 其余符号与公式 （ ） 同。 如为多煤层矿井， 只须按最大水头与煤柱下侧巷道跨度最大尺寸进行试算， 选取数 值较大的作为防水煤柱。 但在浅部或煤层顶板其他煤层有报废小煤窑采空区充水时， 最安全的办法是在开采 “- 第三章井田境界与水平划分 前预先进行疏干、 降压， 待泄水后提高开采上限增加资源回收。因此需要收集小煤窑的 开采资料。 图 “ “ 煤层倾角大于 防水煤柱 ） 根据露天矿深部境界 浅部用露天开采， 深部用矿井开采时， 矿井与露天的境界划 分要考虑两种情况。 第一种 露天矿的服务年限大于矿井的服务年限， 应以露天的深部境界作为矿井的 浅部境界。在矿井报废前， 露天矿开采深度较小， 有足够的临时煤柱起隔离保护作用， 可 以保证矿井安全。但为了不使矿井冒落带破坏露天境界以内的煤层， 仍需保留较小的煤 柱。如果矿井用水砂充填开采时， 可在露天矿深部境界下面留 ’ 米水平煤柱， 若用分层 陷落法开采， 应按冒落带高度确定煤柱厚度， 避免露天矿采至境界线时发生挖掘机下陷 事故。 第二种 露天矿的服务年限小于矿井服务年限或露天矿已经采完报废形成深水湖 泊。矿井浅部境界应根据区域水文环境， 矿井水文地质与露天矿的现状进行综合研究， 如露天矿报废后积水不枯， 其浅部境界应按防水要求留设防水煤柱。具体方法见本部分 ） 根据防水煤柱部分。 如果露天坑内积水较深大量向矿井渗漏， 全部由矿井转排至地面不经济时， 应保持 露天矿排水系统继续工作。如果处于干旱地区， 露天坑内长期无积水， 年降雨量很小， 汛 期暴雨迳流量不大可以不作处理， 使矿井浅部境界尽量接近露天坑底， 增加资源回收。 若当地雨量比较集中， 短时间暴雨强度较大， 坑底能够形成瞬时充水时， 为保证深部矿井 安全， 应加强露天矿浅部迳流拦截， 引至大容量防渗储水池或在坑底增设暴雨泵站加大 排洪能力。其井田境界应根据排洪要求统一设计。 （） 井田深部境界 第三篇井田开拓 我国华北、 华东、 西北、 华中、 西南及东北南部古生代煤田较多， 不少矿区在煤系下部 赋存有巨厚的奥陶纪石灰岩， 如焦作、 峰峰、 开滦、 本溪等矿区厚度达 ““ ““ 米， 井陉、 淄博矿区厚达 ““ “““ 米， 其中喀斯特溶洞发育， 地下水异常丰富。在侵蚀基准面以 下， 随深度增加具有很高压力。如本溪、 开滦等矿区开采深度已达 ’““ “““ 米， 井下巷 道或钻孔的实测静水压力高达每平方米 ““ ““ 吨。随开采深度增加， 突水威胁增大。 过去井下缺水的渭北煤田， 开采深度下降到 *“ 米水平以下， 亦受到了地下水的威胁。 上述矿区在生产建设过程中已经多次发生水灾事故， 如淄博、 峰峰、 井陉、 肥城、 朝川、 淮 南等， 部分矿井下部煤层距离奥陶纪石灰岩仅 “ *“ 米。在研究类似条件矿井深部境 界时， 可按隔水层只发生弹性变形条件采用公式 （* , ） 计算近似的安全开采深度。 安- 拉 “ ““（* , ） 式中安 在静止水面以下的开采深度， 米； 拉 煤层底板隔水层的抗拉强度， 吨.米 ； “ 煤层底板隔水层厚度， 米； 巷道宽度或工作面最大控顶距约 * 米， 米； “ 隔水层岩石容重， 吨.米 *。 如果设计开采深度超过计算的安全深度， 应采取泄水降压措施保证安全。需要降低 水位 可按公式 （* , ） 计算 - 境, 安（* , ） 式中 需要降低的水位， 米； 境 由静止水面到井田深部境界垂深， 米； 安 按隔水层计算的安全深度， 米。 若降低水位有困难， 只有暂时舍弃靠近石灰岩层小于安全深度的一部分煤层， 作为 呆滞储量。 上面所指的安全深度是假定隔水层比较完整， 如果有断层、 褶曲应采取注浆加固措 施。 （*） 井田走向境界 由于牵涉到井田划分， 详见井田划分部分。下面扼要提出一些确定井田两翼境界应 该考虑的问题。 ） 确定井田两翼境界必须保证全井有合理的走向长度， 使开采水平保持适当的服务 年限。采用电机车运输的大型井或开采急倾斜煤层的中型井， 单翼长度可大于 公里。 ’* 第三章井田境界与水平划分 ） 煤层单位面积生产能力较高的井田， 有可能不要很大走向长度， 就有足够储量建 设特大型矿井。如果集中生产条件好， 大巷采用胶带输送机运输， 井田每翼长度以不超 过 “ 公里较适当， 并应把大巷布置成一直线。 若为水力采煤矿井， 根据 煤炭工业设计规范 ， 井田走向长度小于 米时， 主要 巷道宜采用无压水力运输； 走向长度大于 米时， 宜划分为采区， 主要巷道采用有压 水力运输。 ） 根据辅助生产系统的有效范围 风井 根据 煤炭工业设计规范 ， 矿井主要进回风巷的风速一般不大于 米’秒和矿井通 风的设计负压不宜过高， 大型矿井一般不超过 毫米水柱， 煤层易自然发火的矿井和 中小型矿井， 一般不超过 毫米水柱。 按生产井的实际阻力分配和目前通风设备的实际能力， 要求进回风主要大巷消耗的 阻力应严格控制在 毫米水柱以内。经过计算， 如风速不大于 米’秒， 一个专用排风 井的有效半径约为 公里左右。如一翼长度达 公里， 初期采用中央式或中央边界式通 风， 后期每翼增设一个排风井即可解决。故在确定井田走向境界时， 应在减少风井数量 同时， 充分发挥每个专用排风井的作用， 尽量缩短风路。 注砂井 根据 煤炭工业设汁规范 ， 注砂井服务范围决定于合理的充填倍线， 一般沿煤层走 向长度不超过 米。 除矿井浅部以外， 开采深度大于 米时， 根据现有注砂设备， 每个注砂井的有效半 径可达 公里左右。用山砂、 废页岩及破碎矸石等大颗粒充填材料时， 两个注砂井的距 离一般为 公里。若采用河砂、 风砂或其他细颗粒材料可以根据计算稍许增大， 但其延 展范围有限， 在设计时仍沿走向每 公里设置一套注砂系统 （包括钻孔注砂方式） 。 分区排水系统 分区排水经常与分区充填相联系。充填能力大的注砂井工作时用水量很大， 一般在 井下分区设置水泵房， 直接向地面充填储水池排水， 形成分区闭路循环。这对保证充填 系统正常工作有利。不然， 为使各注砂井水量平衡， 要在地面设置配水泵站、 储水池及排 水管进行调水。 如果地面要求向注砂井、 发电厂、 洗煤厂、 农田灌渠分区送水， 经过技术经济分析有 明显优点， 应使井田走向边界与分区排水系统相适应。 * 第三篇井田开拓 三、 煤柱尺寸 开拓设计常用煤柱参考尺寸， 见表 “ “ 。 表 “ “ 煤柱尺寸 煤柱种类煤柱宽度 （米）备注 勘探境界 可采境界 断层境界断层不含承压水 两井田之间各留 米 新建井与被淹矿井不定根据防水要求参照计算决定 火成岩体边界线参照变质区范围 断层作两矿井境界断层两侧各留 指不含承压水断层 露头线垂深不大于 丘陵山地， 覆盖层不含水 露天坑底 露天寿命 矿井寿命 露天寿命 ’ 矿井寿命 按冒落带高度 沿煤层大巷上下两侧 * 沿煤层两条大巷之间 沿煤层回风大巷两侧 沿煤层两条回风大巷之间 两条采区上山或下山之间 * 第二节水平划分 倾斜、 急倾斜煤层的开采总是由浅入深按预先划分的阶段逐渐向深部发展， 初期工 程量少， 建设快， 可以迅速投产发挥生产效果。因此， 除水平煤层采用单一水平开拓或因 防水需要留待后期开采的浅部水平之外， 已经成了井田开发的必然规律。在技术上由于 将井田划分为阶段不仅减少了人员、 材料、 煤炭的反向提升， 也有效地解决了采区倾斜运 输存在的实际困难。 但是， 阶段高度也不能过小， 否则储量少， 服务年限短， 造成接续紧张， 使全井阶段总 数增加， 后期工程量增大， 使经营效果下降。 设计时， 井田沿煤层倾斜划分阶段数量多少， 主要取决于井田倾斜长度和阶段高度 , 第三章井田境界与水平划分 的尺寸大小。 阶段尺寸一般以阶段垂高或阶段斜长表示， 并按标高注明。 井田开拓设计着重于选择开采水平的标高， 使其贯穿全部煤层。有利于开采。阶段 高度或斜长往往随煤层倾角与回风道标高不同而有较大变化。阶段斜长在一定程度上 受采区斜长控制。缓倾斜煤层或倾斜煤层的深部以及倾斜长度过大的局部块段， 往往采 用上下山或增设中间水平开采。而近水平煤层有时用一个水平开采几个阶段。 例如铁法小青立井， 根据煤层赋存情况在 ““ 水平北翼设置 条主要运输大巷， 每 条大巷开采 ’ 个阶段。 一、 水平划分原则 根据水平服务年限 根据 煤炭工业设计规范 规定， 为使每个开采水平有足够的储量保证服务年限， 可 按公式 （ ） 计算必须的阶段高度。 * “,- “’ （ ） 若一个水平开采两个阶段， 可用公式 （ ） 计算阶段垂高。 * “,- ’“’ （ ） 式中 阶段垂高， 米； 水平服务年限， 年； “ 矿井年产量， 吨； 储量备用系数， 可取 “； 阶段内煤层平均倾角， 度； 井田走向长度， 米； 阶段内煤层累计厚度， 米； “ 煤的容重， 吨.米 ， 可取 “； ’ 采区回采率， 可取 / /01； ’ 一个水平上、 下山开采时的阶段数。 近十几年来， 有些矿井由于井田走向短阶段高度小、 水平储量少， 造成水平眼务年限 过短， 延深频繁， 影响正常生产。如淮南矿务局的部分矿井， 一直不间断地进行水平延深 工作， 仍然不能满足生产接替需要， 被迫采用多水平生产。远有的矿井由于超产幅度过 大或开采损失较多或注销储量等原因， 实际水平服务年限较原设计成倍降低， 从表 /’ 第三篇井田开拓 “ 可见部分矿井水平服务年限下降情况。 表 “ “ “部分矿井水平服务年限下降情况 矿井名称淮南谢一矿辽源西安矿鹤岗兴安台开滦马家沟鸡西小恒山鸡西张新矿鸡西二道河子 设计生产能力 （万吨 年）’’ 第一水平设计服务年限 （年）*’““““ （“’ 水平） * *,““** 第一水平实际服务年限 （年）,*“-* 服务年限降低百分比 （.）,’,’,’ 为避免出现开拓延深与生产长期干扰的不利局面， 除在设计时适当选择延深方案形 成独立的施工系统以加快延深速度缩小其影响外， 有条件的可用加大阶段高度来解决。 目前有些开采缓倾斜煤层的矿井在设计新水平时， 已把阶段高度加大到 * “ 米以 上， 见表 “ “ 。 表 “ “ 部分矿井阶段高度变化对比 矿井名称开滦林西矿开滦唐山矿淮南新庄孜抚顺老虎台鸡西城子河鸡西小恒山平顶山一矿 平顶山五矿 设计生产能力 （万 吨年） *“*’“*’* 阶段高度 （米） 上水平’’’ 新水平*’““*’’ */ 根据煤层赋存条件及地质构造 煤层倾角不同对阶段高度影响较大。急倾斜煤层因受采动影响阶段不能太高， 否则 底板回风道难于维持， 采区上下行人、 运料、 溜煤都比较困难， 因此急倾斜煤层阶段垂高 一般比缓倾斜和倾斜煤层为小。水平或近水平煤层， 阶段高度的计算已无实际意义， 应 按水平运输大巷两侧盘区上、 下山长度决定水平开采范围的大小， 并要保证水平服务年 限。 盘区上、 下山长度根据 煤炭工业设计规范 规定， 采用盘区准备时， 盘区上山长度一 般不超过 ’ 米。盘区下山不宜超过 米。用盘区石门溜煤眼开采时， 盘区斜长可 按具体条件确定。 当近水平煤层层间距较大时， 也可以根据煤层赋存深度不同， 分组设置开采水平。 例如铁法矿区小明、 大隆、 小南、 小青与大兴等矿井第一水平均开采上煤组， 第二水平开 采下煤组。 有时利用地质构造划分阶段， 如向、 背斜轴及走向大断层或其他构造变化等。例如 *“ 第三章井田境界与水平划分 铁法大兴立井， 所有阶段几乎都是以断层线划分的。对于倾斜断层比较多的井田， 煤层 的连续性被切割， 沿走向形成许多自然分区， 各区的赋存深度不同， 在确定阶段高度时要 考虑能用最小的工程量贯穿所有自然区， 保证各分区通风、 运输方便有利开采。井筒附 近区域更应仔细研究。 “ 根据生产成本 合理的阶段高度应使吨煤成本低， 劳动生产率高。我国大多数矿井过去设计采用的 阶段高度偏小， 水平储量不足， 造成接替紧张， 增大了后期总工程量， 使管理复杂化。 一般阶段高度增大， 全井水平数目减少， 水平储量增加， 分摊到每吨煤的折旧费减 少。但阶段斜长过大又会使一部分生产经营费相应增加。因此， 必然存在一个经济上合 理的阶段高度。随着阶段高度增大而减少的费用有 井底车场及硐室、 大巷、 回风巷、 石 门与采区车场的掘凿费， 设备购置及安装费用等等。随阶段高度增大而增加的费用有 沿上山的运输费、 通风费、 提升费、 排水费及倾斜巷道的维护费， 此外还要增加初期投资 延长建设时间。 目前由于指标不完整， 设计中确定水平标高主要根据方案比较。在几个阶段高度不 同的方案中， 比较吨煤成本， 把费用最低， 生产效果最好的方案作为推荐方案。 “ 根据水平接替关系 在上一水平减产之前， 新水平即应作好准备。因此， 一个水平从投产起到减产为止 的时间必须大于新水平开拓准备需要的时间。 正常情况下大型井采区准备时间需要 “ ’ 年。井底车场、 石门及主要运输大巷 亦需 “ ’ 年， 延深井筒 年， 合计 年时间。 水平过渡时间有些矿井很长， 设计的减产时间有的接近 年。开拓延深与水平 过渡合计需 年时间。 所以， 每个矿井在确定水平高度时， 必须使开采时间大于开拓延深加上水平过渡所 需要的时间。即使急倾斜煤层水平服务年限允许小于 * 年， 也不能小于接替需要的时 间。 根据 煤炭工业设计规范 规定， 井田内的煤层划分为阶段或盘区时， 阶段垂高或盘 区上、 下山长度应根据煤层赋存条件、 生产技术水平和水平接替等因素综合考虑确定。 一般阶段垂高见表 。 当浅部老窑开采深度或风化带深度尚未全部探明时， 第一水平阶段垂高可适当增 大。 目前设计上采用的阶段高度从小型井数十米到大型井 ** 米以上， 主要决定于水平 ’’ 第三篇井田开拓 开采年限和煤层赋存条件。 表 “ “ 阶段垂高 煤层倾斜缓倾斜、 倾斜煤层急倾斜煤层 阶段高度 （米） ’ 七十年代以来部分新设计已经投产的大型矿井阶段高度， 见表 “ “ 。 表 “ “ 大型矿井阶段高度 矿井名称 井型 （万吨年） 煤层倾角 （度） 阶段高度 （米） 水平服务年限 （年） 备注 兴隆庄’ *’上下山开采 （生产井） 云岗’ ’（生产井） 大兴 ,* 潘集一井’ -* 潘集二井’’ 鲍店 ’上下山开采 平八矿- ’（生产井） 平一矿’* ’’’-上下山开采 （生产井） 老虎台 ’’’.（生产井） 范各庄- -’（生产井） 钱家营* 上下山开采 燕子山*’ 谢桥*- ’--.- 大雁一井, ’’ 大隆立井,/ ’-’上下山开采 （生产井） 红阳一井,’ *’-’’ 红阳二井,’ *’.（生产井） 辽源立井,’’*（生产井） 清河门, -’,-.上下山开采 （生产井） 平七矿, ,’*上下山开采 （生