第二章 井田开拓方式
第一节 井田开拓概念
一、井田开拓方式的概念
井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。
矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。
二、井田开拓方式的分类
1. 按井筒形式
（1）立井 （2）斜井 （3）平硐 （4）综合 2. 按阶段内布置方式
（1）采区式 （2）分段式 （3）带区式 3. 井筒形式+开采水平+阶段内布置方式
三、确定井田开拓方式的原则
1. 合理确定矿井生产能力，井田范围，进行井田内的划分，确定井田开拓方式，井筒数目及位置；
2. 选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式； 3. 确定井筒延伸方式及井田开采顺序； 基本原则：
（1）多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井创造条件，集中，简单； （2）按《规程》完善通风条件，良好生产条件； （3）减少煤柱损失，减少巷道维护量，提高矿井采出率； （4）减少工程量，降低投资，减少建工工期； （5）新技术机械化、自动化的推广创条件； （6）考虑煤质、煤种区别。
第二节 斜井开拓
主、副井均为斜井的开拓方式，称斜井开拓。
一、片盘斜井开拓（斜井多水平分段式开拓）
片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。典型的片盘斜井如下图所示, 其井下部分有一个下山采区。井田沿煤层倾向按标高划分为若干个分段, 每段相当于采区的一个区段, 倾斜长度适于布置一个采煤工作面。（习惯上称为片盘）。
1. 井巷掘进顺序
自地面向下沿煤层开一对斜井，直至第一片盘下20~30m，在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷，在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷，然后，经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼，即可开始第一片盘的回采。
2. 生产系统：采煤系统、运矸系统、通风系统。
3. 优点：系统简单，工程量小，投资少，工期短，斜井可沿煤层掘进施工便利，能够进一步了解煤层赋存情况。
缺点：矿井内不能布置较多的工作面，矿井生产能力小；容易出现掘进与生产相互干扰，对地质变化适应性差。
4. 适用范围：适用于煤层埋藏稳定，地质构造简单，井田走向长度和倾斜宽度不大，煤层埋藏不深的小型矿井。
（目前工作面单产能力提高，片盘斜井可建成大型矿井）
二、斜井单水平采区式开拓
井田沿倾斜方向划分为两个阶段，每个阶段沿走向划分为若干个采区，每个采区沿倾向划分为若干个区段。
1. 井巷开掘顺序：
2. 生产系统：采煤系统、运输系统、通风系统。
3. 优缺点及适用范围：矿井基本建设投资少；可充分利用各种设备、设施和开拓巷道；有利于合理集中生产；有利于矿井稳定生产。缺点：矿井涌水量大、瓦斯等级高时，下山的通风及排水较困难。适用于煤层倾角小，瓦斯含量小，涌水量不大，井田倾斜长度较短的井田。
三、斜井盘区式开拓
近水平煤层，一般采用盘区式布置。斜井盘区与斜井单水平采区式的区别在于斜井盘区的运输大巷和回风大巷可以并列布置在井田倾斜的大致中央。
四、斜井井筒层位选择，井筒装备及坡度
（一）斜井井筒层位选择 1. 沿煤层布置
适用于煤层赋存稳定，煤质坚硬及地质构造简单的矿井。 2. 沿煤层底板岩层布置
斜井布置在煤层底板稳定的岩层中，岩层距煤层距离不小于15~20m 。一般用于开采倾角较大的煤层。
3. 穿层布置
当煤层倾角较大或较小时，斜井可采用穿层布置。 （1）顶板穿层斜井
生产能力的影响，见表2－1。
表2－1 各种斜井提升方式的适应条件
第三节 立井开拓
立井开拓——主、副井均为立井的开拓方式。 一、立井单水平带区式开拓
一般带区式布置多采用对拉工作面：两个工作面共有一条运输平巷（斜巷），两个工作面中的煤相向运输。
1、井
巷开掘顺序：
2、生产系统：
运输系统、通风系统。
3、优点：巷道布置及生产系统简单，运输环节少，通风线路短并有建井速度块、投产早。缺点是上山阶段的分带回风是下行风。适用于煤层倾角小于12°，地质构造简单，煤层埋藏较深的矿井。
二、立井多水平采区式开拓 1、井巷掘进顺序
2、生产系统
采煤系统——采煤工作面出煤经区段运输平巷、区段石门、区段溜煤眼、采区运输上山、采区煤仓, 在运输大巷装车, 电机车牵引载煤列车至井底车场卸载后, 由主井内安装的箕斗将原煤提至地面。
排矸系统——掘进巷道所出之矸石, 则用矿车装运至井底车场, 由副井内安装的罐笼提至地面。
运料系统——井下所需之物料、设备, 由矿车 (或材料车、平板车) 装载, 经副井罐笼下放至井底车场, 由电机车拉至采区, 转运至使用地点。
通风系统——矿井通风采用中央分列式(中央边界式), 由副井进入的新鲜风流, 经井底车场、主要运输大巷、采区车场、采区上山、区段石门、区段运输平巷, 清洗采煤工作面后的污风经区段回风平巷、区段回风石门、采区上山至总回风道, 再经回风石门, 由边界风井排出地面。
排水系统——井下涌水经大巷水沟流人井底车场水仓, 利用水泵房的水泵, 经副井井筒的管道排至地面。
三、立井井筒装备
采用立井开拓时，一般装备两个井筒。井筒断面根据提升容器、井筒装备及通风要求而定。
表2－2 立井井筒装备
第四节 平硐开拓
平硐开拓是最简单最有利的开拓方式。但必须有适合平硐开采的煤层赋存条件。在一些地形为山岭或丘陵的矿区可采用平硐开拓。平硐开拓可有走向平硐、垂直走向平硐及阶梯平硐等方式。
一、走向平硐
1、特点：沿煤层走向开掘，把煤层分为上、下山两个阶段，具有单翼井田开拓的特点。
2、优缺点：优点是平硐沿煤层掘进，容易施工，建井期短，投资少，经济效果好，还能补充煤层的地质资料。缺点是煤层平硐维护困难，巷道维护时间长，具有单翼井田开采通风、运输困难，一般平硐口位置不易选择。
二、垂直或斜交走向平硐
1、特点：平硐将井田沿走向分成两部分，具有双翼井田开拓特点。
2、优缺点：优点是平硐易维护，运输费用低，巷道维护时间短，矿井生产能力大，通风容易，便于管理，便于选择平硐口位置。缺点是岩石工程量大，建井期长，初期投资大等。
(a ) (b )
1－主平硐；2－运输大巷；3－回风石门；4－回风平硐；5－回风井
三、阶梯平硐——当地形高差大，主平硐水平以上煤层垂高过大时，可将主平硐水平以上煤层划分为数个阶段，每个阶段各自布置平硐的开拓方式。
特点：可分期建井，分期移交生产，便于通风和运输；但地面生产系统分散、装运系统复杂、占用设备多、不易管理。
第五节 井筒（硐）形式分析及选择
一、平峒开拓方式的优缺点及适用条件 优点：
1. 开拓形式最简单、最有利；
2. 出煤不需提升转载，环节少，系统简单，设备少，地面设施简单（无井架、绞车房）；
3. 不需较大的井底车场及其硐室； 4. 施工速度快，建井快； 5. 无需排水设备，利于预防水灾。
适用条件：地形条件合适、煤层赋存位置较高的山岭、丘陵、沟谷。 二、斜井开拓的优缺点和适用条件
优点：（与立井相比）施工简单，工期短，井筒装备简单，投资少，掘进速度快。 缺点：井筒斜度大，提升能力低，维护费用高，倾斜度大时，环节多，煤柱损失大。 适用条件：埋藏不深，表层不厚，缓斜和倾斜煤层。 三、立井开拓的优缺点和适用条件
优点：不受其他地质条件影响，适应能力强，提升速度快，能力大，可扩大断面，装备两套提升设备
缺点：施工难度大，设备投资大、要求高。
适用条件：煤层埋藏较深，表土层厚，瓦斯、水文情况复杂等条件。
第六节 综合开拓
一、 综合开拓的类型
综合开拓：矿井主、副井分别采用立井、斜井、平硐等任何两种以上井硐形式开拓井田的方式。
（一） 斜井-立井综合开拓
副斜井（强力带式输送机）主立井的开拓方式适合于大型矿井。
（二）平硐－立井综合开拓
平硐垂直于煤层走向掘进，开副立井作为进风、升降人员、提矸和深部煤层的辅助提升。
主要是利用立井的优点，解决通风困难和井田深部辅助提升问题。 （三）平硐－斜井综合开拓
二、 综合开拓的适应条件
对于地面形式和煤层赋存条件复杂的井田，如果主、副井筒均为一种形式，可能会给井田开拓造成生产技术上的困难，或者是经济上不合理。在这种情况下可采用综合开拓的方式。
5－采煤工作面；6－煤层露头；7－分区境界；8－井田边界；
No2、No3、No4、No5－分区副立井
1、条件
走向24km ，倾斜16km ，面积250 km2 煤厚2～3.5m ，倾角3～5°, 埋深250～1300m 2、开拓方式
5个分区，每个区域生产能力200万t/a，各分区布置一对立井，为各分区进、回风和辅助运输。
井田中部设置两个集中斜井，统一出煤。
第二章 井田开拓方式
第一节 井田开拓概念
一、井田开拓方式的概念
井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。
矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。
二、井田开拓方式的分类
1. 按井筒形式
（1）立井 （2）斜井 （3）平硐 （4）综合 2. 按阶段内布置方式
（1）采区式 （2）分段式 （3）带区式 3. 井筒形式+开采水平+阶段内布置方式
三、确定井田开拓方式的原则
1. 合理确定矿井生产能力，井田范围，进行井田内的划分，确定井田开拓方式，井筒数目及位置；
2. 选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式； 3. 确定井筒延伸方式及井田开采顺序； 基本原则：
（1）多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井创造条件，集中，简单； （2）按《规程》完善通风条件，良好生产条件； （3）减少煤柱损失，减少巷道维护量，提高矿井采出率； （4）减少工程量，降低投资，减少建工工期； （5）新技术机械化、自动化的推广创条件； （6）考虑煤质、煤种区别。
第二节 斜井开拓
主、副井均为斜井的开拓方式，称斜井开拓。
一、片盘斜井开拓（斜井多水平分段式开拓）
片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。典型的片盘斜井如下图所示, 其井下部分有一个下山采区。井田沿煤层倾向按标高划分为若干个分段, 每段相当于采区的一个区段, 倾斜长度适于布置一个采煤工作面。（习惯上称为片盘）。
1. 井巷掘进顺序
自地面向下沿煤层开一对斜井，直至第一片盘下20~30m，在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷，在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷，然后，经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼，即可开始第一片盘的回采。
2. 生产系统：采煤系统、运矸系统、通风系统。
3. 优点：系统简单，工程量小，投资少，工期短，斜井可沿煤层掘进施工便利，能够进一步了解煤层赋存情况。
缺点：矿井内不能布置较多的工作面，矿井生产能力小；容易出现掘进与生产相互干扰，对地质变化适应性差。
4. 适用范围：适用于煤层埋藏稳定，地质构造简单，井田走向长度和倾斜宽度不大，煤层埋藏不深的小型矿井。
（目前工作面单产能力提高，片盘斜井可建成大型矿井）
二、斜井单水平采区式开拓
井田沿倾斜方向划分为两个阶段，每个阶段沿走向划分为若干个采区，每个采区沿倾向划分为若干个区段。
1. 井巷开掘顺序：
2. 生产系统：采煤系统、运输系统、通风系统。
3. 优缺点及适用范围：矿井基本建设投资少；可充分利用各种设备、设施和开拓巷道；有利于合理集中生产；有利于矿井稳定生产。缺点：矿井涌水量大、瓦斯等级高时，下山的通风及排水较困难。适用于煤层倾角小，瓦斯含量小，涌水量不大，井田倾斜长度较短的井田。
三、斜井盘区式开拓
近水平煤层，一般采用盘区式布置。斜井盘区与斜井单水平采区式的区别在于斜井盘区的运输大巷和回风大巷可以并列布置在井田倾斜的大致中央。
四、斜井井筒层位选择，井筒装备及坡度
（一）斜井井筒层位选择 1. 沿煤层布置
适用于煤层赋存稳定，煤质坚硬及地质构造简单的矿井。 2. 沿煤层底板岩层布置
斜井布置在煤层底板稳定的岩层中，岩层距煤层距离不小于15~20m 。一般用于开采倾角较大的煤层。
3. 穿层布置
当煤层倾角较大或较小时，斜井可采用穿层布置。 （1）顶板穿层斜井
生产能力的影响，见表2－1。
表2－1 各种斜井提升方式的适应条件
第三节 立井开拓
立井开拓——主、副井均为立井的开拓方式。 一、立井单水平带区式开拓
一般带区式布置多采用对拉工作面：两个工作面共有一条运输平巷（斜巷），两个工作面中的煤相向运输。
1、井
巷开掘顺序：
2、生产系统：
运输系统、通风系统。
3、优点：巷道布置及生产系统简单，运输环节少，通风线路短并有建井速度块、投产早。缺点是上山阶段的分带回风是下行风。适用于煤层倾角小于12°，地质构造简单，煤层埋藏较深的矿井。
二、立井多水平采区式开拓 1、井巷掘进顺序
2、生产系统
采煤系统——采煤工作面出煤经区段运输平巷、区段石门、区段溜煤眼、采区运输上山、采区煤仓, 在运输大巷装车, 电机车牵引载煤列车至井底车场卸载后, 由主井内安装的箕斗将原煤提至地面。
排矸系统——掘进巷道所出之矸石, 则用矿车装运至井底车场, 由副井内安装的罐笼提至地面。
运料系统——井下所需之物料、设备, 由矿车 (或材料车、平板车) 装载, 经副井罐笼下放至井底车场, 由电机车拉至采区, 转运至使用地点。
通风系统——矿井通风采用中央分列式(中央边界式), 由副井进入的新鲜风流, 经井底车场、主要运输大巷、采区车场、采区上山、区段石门、区段运输平巷, 清洗采煤工作面后的污风经区段回风平巷、区段回风石门、采区上山至总回风道, 再经回风石门, 由边界风井排出地面。
排水系统——井下涌水经大巷水沟流人井底车场水仓, 利用水泵房的水泵, 经副井井筒的管道排至地面。
三、立井井筒装备
采用立井开拓时，一般装备两个井筒。井筒断面根据提升容器、井筒装备及通风要求而定。
表2－2 立井井筒装备
第四节 平硐开拓
平硐开拓是最简单最有利的开拓方式。但必须有适合平硐开采的煤层赋存条件。在一些地形为山岭或丘陵的矿区可采用平硐开拓。平硐开拓可有走向平硐、垂直走向平硐及阶梯平硐等方式。
一、走向平硐
1、特点：沿煤层走向开掘，把煤层分为上、下山两个阶段，具有单翼井田开拓的特点。
2、优缺点：优点是平硐沿煤层掘进，容易施工，建井期短，投资少，经济效果好，还能补充煤层的地质资料。缺点是煤层平硐维护困难，巷道维护时间长，具有单翼井田开采通风、运输困难，一般平硐口位置不易选择。
二、垂直或斜交走向平硐
1、特点：平硐将井田沿走向分成两部分，具有双翼井田开拓特点。
2、优缺点：优点是平硐易维护，运输费用低，巷道维护时间短，矿井生产能力大，通风容易，便于管理，便于选择平硐口位置。缺点是岩石工程量大，建井期长，初期投资大等。
(a ) (b )
1－主平硐；2－运输大巷；3－回风石门；4－回风平硐；5－回风井
三、阶梯平硐——当地形高差大，主平硐水平以上煤层垂高过大时，可将主平硐水平以上煤层划分为数个阶段，每个阶段各自布置平硐的开拓方式。
特点：可分期建井，分期移交生产，便于通风和运输；但地面生产系统分散、装运系统复杂、占用设备多、不易管理。
第五节 井筒（硐）形式分析及选择
一、平峒开拓方式的优缺点及适用条件 优点：
1. 开拓形式最简单、最有利；
2. 出煤不需提升转载，环节少，系统简单，设备少，地面设施简单（无井架、绞车房）；
3. 不需较大的井底车场及其硐室； 4. 施工速度快，建井快； 5. 无需排水设备，利于预防水灾。
适用条件：地形条件合适、煤层赋存位置较高的山岭、丘陵、沟谷。 二、斜井开拓的优缺点和适用条件
优点：（与立井相比）施工简单，工期短，井筒装备简单，投资少，掘进速度快。 缺点：井筒斜度大，提升能力低，维护费用高，倾斜度大时，环节多，煤柱损失大。 适用条件：埋藏不深，表层不厚，缓斜和倾斜煤层。 三、立井开拓的优缺点和适用条件
优点：不受其他地质条件影响，适应能力强，提升速度快，能力大，可扩大断面，装备两套提升设备
缺点：施工难度大，设备投资大、要求高。
适用条件：煤层埋藏较深，表土层厚，瓦斯、水文情况复杂等条件。
第六节 综合开拓
一、 综合开拓的类型
综合开拓：矿井主、副井分别采用立井、斜井、平硐等任何两种以上井硐形式开拓井田的方式。
（一） 斜井-立井综合开拓
副斜井（强力带式输送机）主立井的开拓方式适合于大型矿井。
（二）平硐－立井综合开拓
平硐垂直于煤层走向掘进，开副立井作为进风、升降人员、提矸和深部煤层的辅助提升。
主要是利用立井的优点，解决通风困难和井田深部辅助提升问题。 （三）平硐－斜井综合开拓
二、 综合开拓的适应条件
对于地面形式和煤层赋存条件复杂的井田，如果主、副井筒均为一种形式，可能会给井田开拓造成生产技术上的困难，或者是经济上不合理。在这种情况下可采用综合开拓的方式。
5－采煤工作面；6－煤层露头；7－分区境界；8－井田边界；
No2、No3、No4、No5－分区副立井
1、条件
走向24km ，倾斜16km ，面积250 km2 煤厚2～3.5m ，倾角3～5°, 埋深250～1300m 2、开拓方式
5个分区，每个区域生产能力200万t/a，各分区布置一对立井，为各分区进、回风和辅助运输。
井田中部设置两个集中斜井，统一出煤。