煤矿开拓方式和特点研究

煤矿开拓方式和特点研究

梁晓宇

黑龙江龙煤矿业工程设计研究院有限公司黑龙江省鹤岗市154100

摘要：煤炭资源在我国一次性能源结构中有着不可或缺的作用。改革开放以来，我国煤炭产量和消费量一直居于世界首位，2005年煤炭产量达21.9亿吨，2006年煤炭产量已达23.8亿吨。随着国民经济的快速增长，煤炭需求量将会进一步增大。据预测，2020年我国煤炭消费需求将达到48亿吨。据中国煤炭工业协会预计，煤炭作为我国主体能源的地位在今后50年内不会改变。

关键词：煤矿；开拓方式；特点

引言

近年来，我国新建了一批安全高效大型及特大型矿井，其中部分矿井开拓部署方式极具特色，通过这些创新的开拓部署，给矿井建设带来了技术革新和示范效果，创立了一系列优秀工程项目。比如郭家河煤矿，采用“主、副斜井+进、回风立井”这种开拓方式，取得了显著的技术经济效益。

1矿井开拓方式及特点

1.1平硐开拓

利用水平巷道由地面进入地下，再通过掘进巷道达到煤层的开拓方式成为平硐开拓。平硐开拓是矿井开拓方式中最为简单的，适用于山丘、河流等地形变化较大的区域。平硐具有巷道工程量少、投资成本较低、施工方便、建井周期短以及井下运输系统简单等优势。北方地区地势相对较为平坦，平硐开拓应用较少，但在南方地区应用广泛。平硐开拓方式运输能力大。通常在主平硐内安设轨道，利用矿车完成运煤、运料以及出矸等任务。当矿井的生产能力较大时，一般采用主副平硐的方式进行掘进和采煤，根据分配的职能不同，完成不同的任务。目前，主平硐运输一般采用带式输送机，副平硐采用无轨胶轮车进行辅助运输。

1.2斜井开拓

利用倾斜巷道作为矿井的主要井筒，由地面进入地下，通过掘进巷道达到煤层的开拓方式称为斜井开拓。斜井开拓方式适用多种地形条件:井田内煤层埋藏不深，表土层较薄，地表中不含流沙层和富含水层的，开采倾斜和缓倾斜煤层的矿井。斜井开拓主要分为片盘斜井开拓和集中斜井开拓。片盘斜井开拓适用于浅部中小型井田的开采。井筒采用轨道矿车提升运输的方式，矿井生产能力小、服务年限短、不利于持续开采的矿井。集中斜井开拓适用于井田范围大、资源储量多、生产规模大的矿井。斜井井筒沿煤层布置，掘进较为简单。但是，斜井开拓方式维护较困难，对于瓦斯、火灾的防治难度较大。

2主要研究内容

在手动操作的基础上并接一套遥控装置，通过遥控器可以控制电气设备列车移动装置的动作，实现远程操作的功能。遥控系统由发射器、接收器和中央处理组成，通过操作各按钮，产生相应编码，再通过专用的集成电路产生调制波，经过发射管、天线向巷道内发射信号。发出的无线电信号对远方的机构进行控制，接收机通电后，通过控制器接收遥控发送器的信号，内置解码器输出信号启动开停信号，开闭电磁阀，通过电磁阀的开停，达到前中后三段电气设备列车的分步移动，达到电气设备列车的遥控移动目的。实现远控首先要对电源进行设计，电源必须防爆，符合煤矿规定:从电气设备列车所带照明综合保护变压器上取一个24V电源作为接收装置的电源，方便、省事，节约了新增电源的成本;遥控器则选用本安型带充电功能的;实现遥控信号在巷道中的可靠传输、防止遥控器的误动作、提高容错性能是研究的主要课题，通过控制电磁阀的通断，实现液压系统的控制。

3斜井开拓

3.1斜井开拓的优点

斜井开拓的优点是相对于立井而言斜井的井筒掘井简单，装备、井底车场、地面设施都较立井简单，而且在掘井的过程中速度较快，建井的周期比较短，这样就可以比立井早出煤，在初期的建设投资也会比立井要少一些。如果能在设计上沿着煤层布置斜井则一方面在建井期间就可以生产煤炭，另一方面一边生产一边还可以补充地下地质资料以便于后期的大规模开采。斜井对于井下运输的自动化与连续化的实现较易实现，斜井的提升力不会受井筒深浅而有所限制，对于特大矿井而言以斜井为宜。而且斜井延深起来更加方便，这样就可以在必要时绕开对矿井的生产面的干扰。

3.2斜井开拓的缺点

斜井开拓缺点是同等的深度情况下，斜井要比立井的井筒长，故此掘井的工程量大大增加，布设的管道、线信缆也随之相应增加。斜井在提升的时候电耗较大，钢丝绳的磨损非常严重，所以提升所需的费用与维护费用都较高。斜井的有时还需要多段动力进行转换提升，这种情况下对设备要求就较复杂，不但占用设备多而且配备的人员还较多。一旦斜井穿过流砂层或者含水层就会给施工及以后的运营造成困难。在斜井的掘井过程中如果遇到不稳定的岩层不但掘井过程会极为困难，而且以后升降井过程中也会遇到许多意想不到的困难。因此，不稳定岩层应避免使用斜井。如果错误地将斜井布于煤层则煤柱的损失会很大，并且极为不利于井下安全。斜井比较适宜应用于煤层浅、表层土埋深浅而且地下水文地质简单的矿井，也较为适宜于普通凿井法的煤层区。当井田范围较大、煤层埋藏条件较好、储量比较丰富时，一般采用集中斜井开拓；当地质条件复杂，井田范围小，煤层埋藏浅，或地质勘探程度低，国家又急需煤炭时，可考虑采用片盘斜井。但随着强力胶带输送机和钢丝绳胶带输送机的发展，胶带斜井开采深度和提升能力大大增加，其使用范围必将进一步扩大。

4综合开拓

4.1主斜井副立井综合开拓

大型矿井以胶带斜井作主井，在技术上和经济上均很优越，但副斜井的辅助提升则较困难，通风、排水均不利，而立井作副井恰好弥补了这方面的不足。于是就可用斜井作主井，以立井作副井，采用主斜井副立井的开拓方式实现大型矿井的综合开拓。这种开拓方式充分发挥了立井和斜井开拓的优越性：胶带输送机主井提升能力大，效率高，易于自动控制；井底车场布置简单，便于新水平延深和多水平同时生产；主斜井施工速度快，建井工期较短，煤炭可直入地面煤仓或选煤厂；在副立井中架设管线，长度短，下放人员、设备、材料速度快，通风排水均较优越。

4.2主立井副斜井综合开拓

中、小型矿井采这种开拓方式时，主井井简短，提升速度快且能力大，通风排水也较有利，井田浅部开掘副斜井施工较方便，掘进速度较快，且可节约立井井简的开掘工程量和基建投资。

4.3主平硐副立（斜）井综合开拓

这种开拓方式只需掘一条主平硐，其回风井筒可以采用平硐，斜井或立井。对于某些瓦斯涌出量大，井下需要的风量很大，长平硐的通风阻力大，难以保证矿井通风需要，条件合适时，可以开掘通风用的立井（或斜井）。这种开拓方式充分利用了平硐运输，排水等系统简单和立井井简短，通风好等优点。

结语

过对矿井开拓方式进行分析探讨，阐述平硐开拓、斜井开拓以及立井开拓的适用条件及优点，并分析青岗坪煤矿的开拓方式。采用合理有效的矿井开拓方式，有利于提升煤矿企业的经济效益。

参考文献

［1］赵正军，杨海鹏．郭家沟煤矿工业场地位置及井田开拓方式选择［J］．煤炭工程，2012，44(12):17－19．

［2］张忠文．肖家洼煤矿工业场地位置及开拓方式设计方案［J］．煤炭工程，2014，46(10):74－77．

［3］郭志伟．龙山煤矿工业场地位置选择及井田开拓方案设计［J］．煤炭工程，2014，46(9):15－16，19．

［4］白锦胜．麻家梁矿井设计思路及特点［J］．煤炭工程，2015，47(6):1－3．

［5］国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局．煤矿安全规程［M］，北京:煤炭工业出版社，2011．

［6］GB50215—2005，煤炭工业矿井设计规范［S］．

［7］张荣立，何国纬，李铎．采矿工程设计手册［M］．北京:煤炭工业出版社，2003．