矿井开拓延深与技术改造.pdf

采矿学电子教案采矿学电子教案采矿学电子教案采矿学电子教案 能源科学与工程学院能源科学与工程学院能源科学与工程学院能源科学与工程学院 采矿系采矿系采矿系采矿系2003200320032003年年年年3 3 3 3月月月月 第二十四章 矿井开拓延深与技术改造第二十四章 矿井开拓延深与技术改造 开拓延深开拓延深向深部发展向深部发展 技术改造技术改造用新技术、新工艺、新装备、用新技术、新工艺、新装备、 新材料对原有的生产系统、设备、工艺等新材料对原有的生产系统、设备、工艺等 进行更新和改造。进行更新和改造。 生产矿井新水平开拓延深的特点生产矿井新水平开拓延深的特点 井巷工程量大，大体接近新建矿井；井巷工程量大，大体接近新建矿井； 可以充分利用原有井巷和设备；可以充分利用原有井巷和设备； 施工技术和管理复杂，边生产，边延深，施工技术和管理复杂，边生产，边延深， 施工与生产在运、提、通风方面相互干扰；施工与生产在运、提、通风方面相互干扰； 工期长，一般要工期长，一般要5 ∼ ∼ 8年（延深年（延深3 ∼ ∼ 5年，年， 过渡过渡2 ∼ ∼ 3年）；年）； 能更好地适应开采煤层特点，改进矿井能更好地适应开采煤层特点，改进矿井 开拓、准备巷道布置，有可能扩大生产能力开拓、准备巷道布置，有可能扩大生产能力 一、矿井开拓延深方一、矿井开拓延深方式式用应用用应用概况概况 矿井延深方式矿井延深方式 直接延深；直接延深； 暗井延深；暗井延深； 直接延深与暗井延深；直接延深与暗井延深； 新开一个井筒延深一个井筒；新开一个井筒延深一个井筒； 深部新开立井或斜井深部新开立井或斜井 （一）（一）直直接延深（原有接延深（原有主主、、副立副立井井或斜或斜井）井） 特点特点 可充分利用原有设备和设施，掘进及投资少；可充分利用原有设备和设施，掘进及投资少； 提升统一，运转环节少，工程量较少；提升统一，运转环节少，工程量较少； 生产与延深相互干扰；生产与延深相互干扰； 主井接井时，（破保护岩柱或保护盘、安罐道梁等）技术要求主井接井时，（破保护岩柱或保护盘、安罐道梁等）技术要求 严格，矿井要短期停产。严格，矿井要短期停产。 延深两个井筒，组织施工复杂；延深两个井筒，组织施工复杂； 掘进一些辅助巷道，临时工程以后难用；掘进一些辅助巷道，临时工程以后难用； 提升高度增加，需更换设备。提升高度增加，需更换设备。 2 m 1 m 12 3 5 3 5 Ⅰ Ⅱ mm1 2 18 Ⅰ Ⅱ 1 2 3 直直接延深适用接延深适用 井筒延深不受地质、水文条件的限制；井筒延深不受地质、水文条件的限制； 断面和提升设备能满足新水平提升要求断面和提升设备能满足新水平提升要求 或更换提升设备后直接延深合理。或更换提升设备后直接延深合理。 20世纪世纪70年代前在开滦、淮南、徐州应用多，年代前在开滦、淮南、徐州应用多， 淮南谢二、谢三，徐州大黄山、权台井筒淮南谢二、谢三，徐州大黄山、权台井筒直直 接延深接延深至至二水平二水平 南票三家子、水城大河边井筒南票三家子、水城大河边井筒直直接延深接延深至三至三 水平水平 抚顺老虎台井筒抚顺老虎台井筒直直接延深接延深至至五五水平水平 （二）（二）暗暗井延深井延深 原主、副井不再延深，用暗立井或斜井延深。原主、副井不再延深，用暗立井或斜井延深。 2 m 1 m 12 3 Ⅰ Ⅱ 特点特点 生产与延深互不干挠；生产与延深互不干挠； 延深施工容易；延深施工容易； 暗井位置、方向、倾角、提升方式不受暗井位置、方向、倾角、提升方式不受 原有井筒限制，而按下水平开采有利布置；原有井筒限制，而按下水平开采有利布置； 增加了一些工程量暗井车场增加了一些工程量暗井车场 增加了运输环节；增加了运输环节； 暗暗井延深适用井延深适用 受地质及水文地质条件限制，原井筒不宜直受地质及水文地质条件限制，原井筒不宜直 接延深；接延深； 原有提升设备不能满足新水平需要，又无法原有提升设备不能满足新水平需要，又无法 更换；更换； 或原有井筒延深在经济上不合理；或原有井筒延深在经济上不合理； 中倾斜、急斜煤层矿井，井筒不能直接延深，中倾斜、急斜煤层矿井，井筒不能直接延深， 采用暗立井延深；采用暗立井延深； 平硐开拓矿井，生产水平以下的阶段无法用平硐开拓矿井，生产水平以下的阶段无法用 平硐开拓时，用暗立（或斜）井开拓新水平；平硐开拓时，用暗立（或斜）井开拓新水平； 暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水层影暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水层影 响响 - 112 - 312 7 8 第四水平 第三水平 第二水平 第一水平 1 3 2 4 5 - 370 - 428 - 544 - 602 - 480 - 660 35.5 6 暗暗井延深井延深 铜川王家凹，一水平立井，二、三水平暗斜铜川王家凹，一水平立井，二、三水平暗斜 井延深井延深 盘江火铺一水平平硐、二水平水平暗斜井延盘江火铺一水平平硐、二水平水平暗斜井延 深深 新庄孜五水平暗立井延深新庄孜五水平暗立井延深 （（三三））直直接延深接延深结结合暗合暗井延深井延深 直接延深原有的主井井筒或副井井筒，不直直接延深原有的主井井筒或副井井筒，不直 接延深的副井井筒或主井井筒采用暗井延深，接延深的副井井筒或主井井筒采用暗井延深， 特点和适用条件介于直接延深和暗井延深之特点和适用条件介于直接延深和暗井延深之 间。间。 2 m 1 m 12 3 Ⅰ Ⅱ 2 m 1 m 12 3 Ⅰ Ⅱ 徐州新河淮南谢一，主立井直接延深，副井徐州新河淮南谢一，主立井直接延深，副井 暗斜井延深暗斜井延深 西山官地、邢台显得旺二水平主斜井直接延西山官地、邢台显得旺二水平主斜井直接延 深，副井暗斜井延深深，副井暗斜井延深 新庄孜二水平副立井直接延深，主井暗斜井新庄孜二水平副立井直接延深，主井暗斜井 延深延深 （四）新开一（四）新开一个个井井筒筒，延深一，延深一个个井井筒筒 采深采深加加大大后后，原，原主副主副井提井提升升、通风、通风满足不满足不了了 2 m 1 m 1 2 3 Ⅰ Ⅱ 4 特点特点 对生产干对生产干挠小挠小，可大，可大副度副度提提高高矿井生产能矿井生产能力力；； 需增加需增加改造地面生产系统的工程量，改造地面生产系统的工程量， 基基建工程与建工程与投资投资大。大。 新开一新开一个个井井筒筒，延深一，延深一个个井井筒筒适用适用 需要提高矿井生产能力，结合矿井改护建的需要提高矿井生产能力，结合矿井改护建的 大型矿井大型矿井 20世世80年代后，凿井技术发展，并需改护建，年代后，凿井技术发展，并需改护建， 增加能力增加能力 平四矿、徐州旗山新开主立井，延深副立井平四矿、徐州旗山新开主立井，延深副立井 新汶协庄、孙村新开副立井，暗井延深主井新汶协庄、孙村新开副立井，暗井延深主井 新开一新开一个个井井筒筒，延深一，延深一个个井井筒筒 平一矿平一矿 152 4 12 - 185 - 25 3 （（五五）深部新开）深部新开立立井井或斜或斜井井 开采浅部的中小型矿井不单独向深部延深，开采浅部的中小型矿井不单独向深部延深， 深部众矿井合并后集中延深深部众矿井合并后集中延深 特点特点深部众矿井合并后集中延深深部众矿井合并后集中延深 深部新开立井或斜井适用浅部井型小、分深部新开立井或斜井适用浅部井型小、分 散，装备落后，深部储量丰富，并要改护建散，装备落后，深部储量丰富，并要改护建 的矿井。的矿井。 淮南毕家岗一水平（淮南毕家岗一水平（- 90m）共建）共建7对小斜井，对小斜井， 二水平延深新开一对斜井二水平延深新开一对斜井 阜新平安矿浅部片盘斜井群，深部新开立井阜新平安矿浅部片盘斜井群，深部新开立井 二、矿井开拓延深方二、矿井开拓延深方式式的的确定确定 （一）开拓延深方（一）开拓延深方式式确定确定原原则则 充分利用现有井巷、设备和设施；充分利用现有井巷、设备和设施； 生产系统简单、缩短新旧生产水平同采生产系统简单、缩短新旧生产水平同采 的时间；的时间； 保持或扩大原有生产能力；保持或扩大原有生产能力； 采用新技术，新工艺和新设备；采用新技术，新工艺和新设备； 三三、新、新旧旧生产水平过渡生产水平过渡时时期的技术期的技术措措施施 生产水平过渡时期过渡生产水平过渡时期过渡2 ∼ ∼ 3年年 上上开采水平开开采水平开始减始减产产至至结束结束 ∼ ∼ 下下一开采水一开采水 平平投投产产至至全全部接部接替替 生产水平过渡时期生产水平过渡时期 2 ∼ ∼ 3年或年或3 ∼ ∼ 4年年 在过渡时期内上下两水平同时生产，增加了在过渡时期内上下两水平同时生产，增加了 提升、通风、排水的复杂性提升、通风、排水的复杂性 （一）提（一）提升升 直接延深原有井筒（箕斗）的矿井，须采取直接延深原有井筒（箕斗）的矿井，须采取 通过通过式式箕斗箕斗 特点特点 启闭上水平箕斗装载煤仓闸门的下部框架改启闭上水平箕斗装载煤仓闸门的下部框架改 为可伸缩的悬臂为可伸缩的悬臂 伸出伸出提上水平煤提上水平煤 缩回缩回提下水平煤提下水平煤 两个水平分班出煤，同时加大两个水平煤仓两个水平分班出煤，同时加大两个水平煤仓 容量。容量。 通过通过式式箕斗箕斗 优优点点提升系统单一，不增加提升工作量；提升系统单一，不增加提升工作量； 缺缺点点每更换水平提煤时，调整钢丝绳长度；每更换水平提煤时，调整钢丝绳长度； 扩大容量煤仓；提升机为大型设备，检修困扩大容量煤仓；提升机为大型设备，检修困 难。难。 使用水平过渡期短使用水平过渡期短 上上水平开采水平开采下下山山采采区区 特点特点 上水平开始减产时，靠井筒附近开采上水平开始减产时，靠井筒附近开采1∼ ∼2个下个下 山采区，集中于上水平出煤，称“剃头下山采区，集中于上水平出煤，称“剃头下 山”。山”。 主要生产转入下水平后，原下山采区改为上主要生产转入下水平后，原下山采区改为上 山采区开采，集中下水平出煤。山采区开采，集中下水平出煤。 优优点点缓和水平接替，利于矿井延深。缓和水平接替，利于矿井延深。 缺缺点点采区提升更换方向，重新布置车场。采区提升更换方向，重新布置车场。 使使用用煤层煤层αα16 ，水平接替紧，采用此法。，水平接替紧，采用此法。 主主井在新水平井在新水平集中集中出出煤煤，，经经溜溜井井放放煤煤 到到新水平新水平 优优点点提升系统简单，提升机运转条件好。提升系统简单，提升机运转条件好。 缺缺点点多开溜井，增加提升费用。多开溜井，增加提升费用。 使使用用水平过渡期短，可用此法水平过渡期短，可用此法 利用利用副副井提一部分井提一部分煤煤 优优点点不增加设备。不增加设备。 缺缺点点改造地面系统。改造地面系统。 （二）通风（二）通风 要要求求上下上下两个两个开采水平开采水平独独立立通风；通风； 维护原（上）水平采区上山（岩石上山维护原（上）水平采区上山（岩石上山 为好）为新水平回风道。为好）为新水平回风道。 利用上水平运输大巷的配风巷为新水平回利用上水平运输大巷的配风巷为新水平回 风道。风道。 分组集中大巷布置时，新水平通风利用原分组集中大巷布置时，新水平通风利用原 水平上煤组分组集中大巷。水平上煤组分组集中大巷。 2 m 1 m 1 2 3 Ⅰ Ⅱ 4 4 mm （（三三））排排水水 一段排水。上水平的水涌入下水平水仓，一段排水。上水平的水涌入下水平水仓， 集中排到地面。集中排到地面。 两段独立排水。两个水平各有排水系统。两段独立排水。两个水平各有排水系统。 两段接力排水。下水平的水排至上水平，两段接力排水。下水平的水排至上水平， 后统一排到地面。后统一排到地面。 两段联合排水。上下水平共用一套管路，两段联合排水。上下水平共用一套管路， 设三通阀控制，上下水平各有水泵，上下水设三通阀控制，上下水平各有水泵，上下水 平均可排水。平均可排水。 排排水水 据井下涌水大小、水平过渡期长短、设备情据井下涌水大小、水平过渡期长短、设备情 况等因素，选定排水方式。上述的一段排水况等因素，选定排水方式。上述的一段排水 两段接力排水方法和下水平的水排至上水平，两段接力排水方法和下水平的水排至上水平， 后统一排到地面的方法应用较多。后统一排到地面的方法应用较多。 第二第二节节 矿井技术改造矿井技术改造 Concept 矿井技术改造矿井技术改造 利用矿井原有的基础和设施，用现利用矿井原有的基础和设施，用现 代新技术、新工艺、新装备、新材料对原有的生产代新技术、新工艺、新装备、新材料对原有的生产 系统、设备、工艺等进行更新和改造。系统、设备、工艺等进行更新和改造。 矿井技术改造的目的矿井技术改造的目的 扩大矿井生产能力扩大矿井生产能力 一、矿井改一、矿井改扩扩建建 矿井改扩建是对储量丰富、开采条件好、已经达到矿井改扩建是对储量丰富、开采条件好、已经达到 和超过设计生产能力的矿井进行的技术改造。和超过设计生产能力的矿井进行的技术改造。 （一）矿井改（一）矿井改扩扩建的建的基基本本条件条件 足够的煤炭储量足够的煤炭储量 开采条件（煤层赋存、地质构造）合适开采条件（煤层赋存、地质构造）合适 有增产潜力（原生产系统、设施）有增产潜力（原生产系统、设施） （二）矿井改（二）矿井改扩扩建方建方式式 矿井合理集中生产矿井合理集中生产 矿井开拓系统技术改造矿井开拓系统技术改造 矿井生产系统技术改造矿井生产系统技术改造 二、矿井二、矿井合合理理集中集中生产生产 生产生产集中集中化化 指生产手段和劳动力在时间和指生产手段和劳动力在时间和 空间上的集中，在单位时间及较小空间上，空间上的集中，在单位时间及较小空间上， 用最少的劳动消耗，取得最大的产量和最佳用最少的劳动消耗，取得最大的产量和最佳 经济效果。经济效果。 生产集中化的途径矿井合并、扩大井田范生产集中化的途径矿井合并、扩大井田范 围、提高开采强度围、提高开采强度 矿井矿井合合并并 相邻井田在向深部发展中合并相邻井田在向深部发展中合并 片盘斜井群合并，我国曾将片盘斜井群合并，我国曾将94处合并为处合并为31处处 富力矿上部富力矿上部7对片盘斜井，深部集中开拓，对片盘斜井，深部集中开拓，A 由由108万万t/a→→189万万t/a→→200万万t/a 新旧矿井合并新旧矿井合并 淮北局，原淮北局，原26对矿井，现为对矿井，现为9个矿井个矿井 扩扩大井大井田范围田范围 毕各庄井田不再建矿，划归范各庄矿井田毕各庄井田不再建矿，划归范各庄矿井田 -480 2 -900 -800 -700 -700 -600 -500 -400 -300 -200 3 1 -120 5 7 - 310 6 毕各庄区 4 矿井矿井单独集中单独集中改造改造 加大水平垂高、采区尺寸、工作面长度和工作面连加大水平垂高、采区尺寸、工作面长度和工作面连 续推进长度、提高单产续推进长度、提高单产 水平水平集中集中 一个水平保矿井产量（一个水平保矿井产量（αα16 时，上下时，上下 山开采）山开采） 采采区区集中集中 适当加大采区走向长度；联合布置采区；适当加大采区走向长度；联合布置采区； 综采采区一面保产，普采、炮采采区综采采区一面保产，普采、炮采采区 两面保两面保 产。产。 采面采面集中集中 提高提高A的关键。的关键。 一矿一区一面，一矿一区两面，一矿一区一面，一矿一区两面， 跨上下山或石门开采，倾斜长壁跨上下山或石门开采，倾斜长壁 三三、改、改扩扩建矿井的开拓系统改造建矿井的开拓系统改造 由单一井筒（硐）开拓形式改造为综合由单一井筒（硐）开拓形式改造为综合 开拓形式开拓形式 原平硐开拓，延深新水平时增立井或斜井原平硐开拓，延深新水平时增立井或斜井 原斜井开拓，延深新水平时新增立井（多作副原斜井开拓，延深新水平时新增立井（多作副 立井）立井） 原立井开拓，延深新水平时新增斜井（多作主原立井开拓，延深新水平时新增斜井（多作主 斜井）斜井） 综合开拓形式矿井的开拓系统改造综合开拓形式矿井的开拓系统改造 立井箕斗提升改造为斜井胶带提升（主斜副立立井箕斗提升改造为斜井胶带提升（主斜副立）） 四、矿井生产系统的技术改造四、矿井生产系统的技术改造 改造矿井生产系统的薄弱环节改造矿井生产系统的薄弱环节 矿井井下生产系统包括提升、运输、通风、矿井井下生产系统包括提升、运输、通风、 排水、动力供应排水、动力供应 （一）矿井提（一）矿井提升升系统改造系统改造 技术措施技术措施 普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带；普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带； 加大箕斗容量；加大箕斗容量； 罐笼改为箕斗；罐笼改为箕斗； 斜井箕斗或串车改为胶带机；斜井箕斗或串车改为胶带机； 绞车由单机拖动改为双机拖动；绞车由单机拖动改为双机拖动； 加大提升速度，缩短一次提升时间；加大提升速度，缩短一次提升时间； 增加井筒数，加大提升能力。增加井筒数，加大提升能力。 （二）矿井运（二）矿井运输输系统改造系统改造 运输系统环节包括大巷、采区、井底车场、运输系统环节包括大巷、采区、井底车场、 辅助提升。辅助提升。 大巷运输改造技术措施大巷运输改造技术措施 改固定矿车为底卸式矿车；改固定矿车为底卸式矿车； 普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带；普通胶带改为钢丝绳牵引胶带或强力胶带； 辅运环节改造措施辅运环节改造措施 辅助运输采用新设备如单轨吊、卡轨车、辅助运输采用新设备如单轨吊、卡轨车、 齿轨车齿轨车 井底车场及煤仓改造。井底车场及煤仓改造。 （（三三）矿井通风系统技术改造）矿井通风系统技术改造 扩大风量、调整全矿通风系统扩大风量、调整全矿通风系统 改造、更新通风设备改造、更新通风设备 双主扇并联运转；换高效风机；采用大功率双主扇并联运转；换高效风机；采用大功率 离心式风机；更换主扇；改变叶片等。离心式风机；更换主扇；改变叶片等。 （四）（四）排排水系统改造。水系统改造。 水仓、水泵和管路水仓、水泵和管路 （（五五））供电供电系统技术改造系统技术改造 增加增加容容量量 增加增加线线路路 升高升高电压电压 （六）地面系统改造。（六）地面系统改造。