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煤矿开采学讲义矿井开拓延深及技术改造 5-11 第五章 矿井开拓延深及技术改造 开拓延深向深部发展 技术改造用新技术、新工艺、新装备、新材料对原有的生产系统、设备、工艺等进行更新和改造。 第一节 矿井开拓延深 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； 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，施工与生产在运、提、通风方面相互干扰； 工期长，一般要5 8年（延深3 5年，过渡2 3年）； 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 一、矿井延深的原则和要求 （一）提前做好准备工作、加强管理 （1）地质资料（2）资金来源（3）落实队伍（4）加强管理 （二）保证或扩大矿井生产能力 矿井开拓延深时应结合矿井发展的长远规划，仔细研究煤层地质条件的变化和各生产环节之间的配合，保证维持矿井已有的生产能力，有需要和可能时，结合开拓延深进行技术改造，提高矿井生产集中化水平，力求扩大矿井生产能力。 （三）充分、合理地利用现有井巷设施 新水平开拓延深应充分利用现有井巷以及提升、运输、通风、排水等大型设备，力求减少开拓延深的工程量和费用。 （四）积极采用新技术、新工艺和新设备 在新水平开拓延深时，应选择先进的采掘技术，选用高效能的机械装备，使新水平技术经济效果有明显的提高。 （五）尽可能缩短新、旧水平同时生产时间 二、矿井开拓延深方案 矿井延深方式一般有 直接延深； 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； 深部新开立井或斜井 （一）直接延深原有井筒 图5-1-1 直接延深 特点 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； 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），技术要求严格，矿井要短期停产。 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； 提升高度增加，需更换提升设备。 直接延深适用 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或更换提升设备后直接延深合理。 实例20世纪70年代前在开滦、淮南、徐州应用多，淮南谢二、谢三，徐州大黄山、权台井筒直接延深至二水平；南票三家子、水城大河边井筒直接延深至三水平；抚顺老虎台井筒直接延深至五水平。 （二）暗井延深原有井筒不再延深，利用暗立井或暗斜井开拓深部水平。 图5-1-2 暗井延深 特点 生产与延深互不干挠； 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； 延深施工容易，但增加了一些工程量暗井车场； 原有井筒提升能力不降低，但增加了运输环节。 适用条件 （1）受地质条件限制，因技术、经济、安全等原因，原井筒不宜直接延深； 延深原有井筒不安全； 原有井筒延深在经济上不合理； 倾斜、急斜煤层矿井，井筒不能直接延深，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时，用暗立（斜）井开拓新水平； （2）原有提升设备不能满足新水平需要，又无法更换； （3）暗井延深多采用暗斜井延深，受富含水层影响 图5-1-3 暗立井延深示例 实例铜川王家凹，一水平立井，二、三水平暗斜井延深 盘江火铺一水平平硐、二水平水平暗斜井延深 新庄孜五水平暗立井延深 （三）直接延深一个井筒，新打一个暗井 这种延深方式是直接延深原来的主井或副井，另一井筒采用暗井延深，介于直接延深和暗井延深方式之间。 图5-1-4 直接延深与暗井延深结合 优点延深与生产相互干扰少，施工方便。 缺点增加了暗井车场，总的基建工程投资大；两段提升，增加了运输环节与设备。 适用主井或副井提升能力不均衡，需打暗井满足新水平需要的特殊情形。 实例徐州新河淮南谢一，主立井直接延深，副井暗斜井延深 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 新庄孜二水平副立井直接延深，主井暗斜井延深 （四）新开一个井筒，延深一个井筒 采深加大后，原主副井提升、通风满足不了新水平要求，从地面新开一个主井（或副井）筒通达延深水平，另外用暗井延深或直接延深副井（或主井）。 图5-1-5 新开井与直接延深结合 优点延深与生产相互干扰少，能大幅度增加矿井生产能力； 缺点增加了井底车场工程量，还需要改造地面生产系统，总的基建工程投资大。 适用适用于结合矿井改扩建的大型矿井或要求分运分提不同煤种的大型矿井。 对于大型矿井，采用这种方案主要是为增加副井提升能力及通风断面，才新打立井。 对采用平酮开拓的矿井，工业场地附近有条件布置井筒时，可另打新立井或新斜井以开拓平硐水平以下的煤层。 实例平四矿、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 图5-1-6 平一矿延深实例 （五）几个矿井联合开拓延深（资源整合） 开采浅部的中小型矿井不单独向深部延深，深部多个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、分散，装备落后，深部储量丰富，并要改扩建或实行资源整合的矿井。 实例淮南毕家岗一水平（-90m）共建7对小斜井，二水平延深新开一对斜井 阜新平安矿浅部片盘斜井群，深部新开立井集中开采 三、生产水平过渡时期的技术措施 矿井的某一个开采水平开始减产直到结束，其下一个开采水平投产到全部接替生产，是矿井生产水平的过渡时期。 生产水平过渡时期 23年或34年 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。 （一）生产水平过渡时期的提升 （1）利用通过式箕斗两个水平同时出煤（箕斗提升） 通过式箕斗 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 伸出提上水平煤 缩回提下水平煤 两个水平分班出煤，同时加大两个水平煤仓容量。 优点提升系统单一，不增加提升工作量； 缺点每次更换水平提煤时，需调整钢丝绳长度；提升机为大型设备，检修困难。 使用水平过渡期短。 （2）将上水平的煤经溜井放到下水平，在新水平集中提煤。 优点提升系统简单，提升机运转条件好。 缺点多开溜井，增加提升费用。 使用水平过渡期短，可用此法 （3）上水平利用下山采区过渡 特点 上水平开始减产时，靠井筒附近开采12个下山采区，集中于上水平出煤，称“剃头下山”。 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。 优点缓和水平接替，利于矿井延深。 缺点采区提升更换方向，重新布置车场。 使用煤层a16，水平接替紧，采用此法。 （4）利用副井提升部分煤炭 优点不增加设备。 缺点改造地面系统。 （二）生产水平过渡时期的通风 生产水平过渡时期，是矿井塌方管理的关键。要保证上水平的进风和下水平的回风互不干扰，关键在于合理安排好下水平的回风系统。 采取的办法可分为 （1）维护上水平的采区上山为下水平的相应采区回风； （2）利用上水平运输大巷的配风巷作为过渡时期下水平的回风巷； （3）采用分组集中大巷的矿井，可利用上水平上部分组集中大巷为下水平上煤组回风。 （三）生产水平过渡时期的排水 （1）一段排水，上水平的涌水集中下水平水仓，排至地面； （2）两段分别排水，两个水平分别设置排水系统排至地面； （3）两段接力排水，下水平的水排到上水平水仓，然后上水平集中排至地面； （4）两段联合排水，上下两个水平的排水管路联成一套系统，设三通阀门控制，上下水平均可利用，排水至地面。 第二节 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。 矿井技术改造的目的扩大矿井生产能力、改变落后的技术面貌、改善安全生产条件、提高矿井经济效益及资源利用率。 矿井技术改造内容矿井改扩建、矿井独立技术改造 一、矿井改扩建（改变设计/生产能力） 矿井改扩建是对储量丰富、开采条件好的矿井进行的技术改造，提高生产能力。 改建生产能力在原基础上提高一个标准设计档次； 扩建生产能力在原基础上提高二个及以上标准设计档次； 1、矿井改扩建的基本条件 足够的煤炭储量 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） 符合有关部门规划及相关产业政策 2、主要方式 （一）直接扩大井田范围及能力（扩能、扩界） （二）相邻矿井合并改造（整合） 二、矿井独立技术改造（设计/生产能力不变） 1、主要井筒（含装备）改造 由单一井筒（硐）开拓形式改造为综合开拓形式 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（多作副立井） 原立井开拓，延深新水平时新增斜井（多作主斜井） 立井箕斗提升改造为斜井胶带提升（主斜副立） 2、合理集中生产 生产集约化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，用最少的劳动消耗，取得最大的产量和最佳的经济效果。 （一）水平集中 一是减少水平数目；二是开采水平内实现集中开拓。 水平合理集中生产，简化了巷道布置和生产系统，减少了初期的井巷工程量，便于生产管理，可取得很好的效果。 （二）采区集中 提高采区生产能力，尽可能减少矿井内同时生产的采区数目，同时应适当加大采区走向长度，增加采区的可采储量和服务年限，减少采煤工作面搬迁次数，实现采区稳产和高产。 （三）工作面集中 提高采煤工作面的单产水平，尽可能减少矿井、采区内同采工作面的数目。（实现一井一面） 3、矿井主要生产系统的技术改造 （一）地面生产系统的改造 主要是改善地面线路，优化地面运输和改造装载系统及地面主要设施的集中布置，提高外运能力。 （二）矿井提升系统的改造 1、改装箕斗加大容量； 2、罐笼提升改为箕斗提升； 3、斜井串车提升改为箕斗提升或带式输送机运输； 4、提升绞车由单机拖动改为双机拖动； 5、加大提升速度或减少辅助时间； 6、缩短一次提升时间和增加每日的提升时间； 7、增加井筒数目，增加提升设备等。 （三）大巷运输系统的改造 1、增加机车或矿车的数目； 2、单机牵引改双机牵引； 3、加大机车粘着重量和矿车容积； 4、将固定式矿车改为3t、5t容量的底卸式矿车； 5、采用带式输送机连续运输； 6、改换或增加电机，加快带式输送机运行速度等。 （四）井底车场的改造及设置井底缓冲煤仓 增加通过线或复线、设置新卸载线路等通过车场通过能力。 （五）辅助运输环节的改造 采用单轨吊车、卡轨车以及齿轨车等新型辅助运输设备。 （六）通风系统的改造 1、双通风机并联运转； 2、更换高效主要通风机； 3、改用大功率通风机； 4、改装叶片形状； 5、离心式更换高效转子； 6、优化系统，增加并联风路； 7、改集中通风为分区式通风；8、修整和扩大巷道断面； 9、开掘新风井，缩短通风风路长度； 10、利用提升的箕斗井兼作风井等。 （七）排水系统的改造 主要是简化排水系统，缩短排水管路，对两水平同时生产的矿井，改分水平排水为集中排水；下山开采涌水量较大时，改各采区单独排水为设置排水大巷集中排水或从地面打钻孔到采区实现直接排水。 习题 1、选择延深方案的原则及要求是什么 2、试述矿井技术改造意义其内容包括哪几个方面 3、什么是矿井开拓延深矿井开拓延深方式有哪些 4、水平过渡时期的措施有哪些 5、矿井改扩建的基本条件是什么矿井改扩建的方式有哪几类