井田内的土地划分方案

(1)缓斜、倾斜和急倾斜煤层井田的划分

1)井田划分成阶段

一个井田的范围相当大,其走向长度可达数千米到万余米,倾向长度可达数千米。因此,必须将井田划分成若干更小的部分,才能按计划有序地进行开采。

①阶段的划分及特征

在井田范围内,沿着煤层的倾斜方向,按一定标高将煤层划分为若干平行于走向的长条部分,每个长条部分具有独立的生产系统,称为一个阶段。井田的走向长度即为阶段的走向长度,阶段上部边界与下部边界的垂直距离,称为阶段垂高。其值见表1.1,阶段的倾斜长度为阶段斜长,如图1.9所示。

表1.1　矿井阶段垂高

图1.9　井田划分为阶段和水平

J1、J2、J3—第一、二、三阶段;h—阶段斜长1—阶段运输大巷;2—阶段回风大巷

每个阶段都有独立的运输和通风系统。在阶段的下部边界开掘阶段运输大巷(兼作进风巷),在阶段上部边界开掘阶段回风大巷,为整个阶段服务。上一阶段采完后,该阶段的运输大巷作为下一阶段的回风大巷。

②水平与开采水平

水平是指沿煤层走向某一标高布置运输大巷或总回风巷的水平面,通常用标高(m)来表示,如图1.9中的±0 m、-150 m、-300 m等。在矿井生产中,为说明水平位置、顺序,相应地称为±0 m水平、-150 m水平、-300 m水平等,或称为第一水平、第二水平、第三水平等。通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平,称为开采水平。

一般来说,阶段与水平二者既有联系又有区别。其区别在于:阶段表示的是井田范围中的一部分,强调的是煤层开采范围和储量;而水平是指布置在某一标高水平面上的巷道,强调的是巷道布置。二者的联系是利用水平上的巷道开采阶段内的煤炭资源。

根据煤层赋存条件和井田范围的大小,一个井田可用一个水平开采,也可用两个或两个以上的水平开采,前者称为单水平开拓,后者称为多水平开拓。

单水平开拓如图1.10所示,井田分为两个阶段。+900 m水平以上的阶段,煤由上向下运输到开采水平,称为上山阶段;+900 m水平以下的阶段,煤由下向上运输到开采水平,称为下山阶段。这个开采水平既为上山阶段服务又为下山阶段服务,这种开拓方式称为单水平上下山开拓。单水平上下山开拓方式适用于开采倾角小于16°的煤层,倾斜长度不大的煤田。

图1.10　单水平上下山开拓

1—主井;2—副井;3—井底车场;4—阶段运输大巷;5—阶段回风大巷;6—回风井Ⅰ—上山阶段;Ⅱ—下山阶段

多水平开拓可分为多水平上山开拓、多水平上下山开拓和多水平混合式开拓。

多水平上山开拓,每个水平只为一个上山阶段服务。每个阶段开采的煤均向下运输到相应的水平,由各水平经主井提升至地面。这种开拓方式井巷工程量较大,一般用于开采急倾斜煤层的井田。

多水平上下山开拓,每个水平均为上下山两个阶段服务。这种开拓方式比多水平上山开拓减少了开采水平数目及井巷工程量,但增加了下山开采,一般用于煤层倾角较小、倾斜长度较大的井田。

多水平混合式开拓,在整个井田中,上部的某几个水平开采上山阶段,而最下一个水平开采上下山两个阶段。这种开拓方式既发挥了单一阶段布置方式的优点,又适当地减少了井巷工程量和运输量。当深部储量不多,单独设开采水平不合理,或最下一个阶段因地质情况复杂不能设置开采水平时,可采用这种开拓方式。

井田内水平和阶段的开采顺序,一般是先采上部水平和阶段,后采下部水平和阶段。这样做的优点是建井时间短、安全条件好。

2)阶段内的再划分

井田划分为阶段后,阶段的范围仍然较大,通常需要再划分,以适应开采技术的要求。阶段内的划分一般有采区式、分段式和带区式。(www.xing528.com)

①采区式

在阶段范围内,沿走向将阶段划分为若干具有独立生产系统的块段,每一块段称为采区,在图1.11中,井田沿倾向划分为3个阶段,每个阶段又沿走向划分为4个采区。采区的倾向长度与阶段斜长相等。按采区范围大小和开采技术条件的不同,采区走向长度从500～2 000 m不等。采区的斜长一般为600～1 000 m。确定采区边界时,要尽量利用自然条件作为采区边界,以减少煤柱损失和开采技术上的困难。

图1.11　采区式划分

J2、J3—第一、二、三阶段;C1、C2、C3、C4—第一、二、三、四采区;Q1、Q2、Q3—第一、二、三区段1—石门;2—回风巷;3—运输上山;4—轨道上山;5—工作面进风巷;6—工作面回风巷

在采区范围内,沿煤层倾斜方向将采区划分为若干长条部分,每一块长条部分称为区段。如图1.11所示,采区划分为3个区段,每个区段沿倾斜布置采煤工作面,工作面沿走向推进。每个区段下部边界开掘区段运输平巷,上部边界开掘区段回风平巷;各区段平巷通过采区运输上山、轨道上山与开采水平大巷连接,构成生产系统。

图1.12　分段式划分

J1、J2、J3—阶段;D1、D2、D3—分段

②分段式

在阶段范围内不划分采区,而是沿倾斜方向将煤层划分为若干平行于走向的长条带,每个长条带称为分段,每个分段沿倾斜布置一个采煤工作面,这种划分称为分段式。采煤工作面沿走向由井田中央向井田边界连续推进,或者由井田边界向井田中央连续推进,如图1.12所示。

各分段平巷通过主要上(下)山与开采水平大巷联系,构成生产系统。

与采区式相比,分段式减少了采区上(下)山及硐室工程量;采煤工作面可以连续推进,减少了搬家次数,生产系统简单;但是,分段式仅适用于地质构造简单、走向长度较小的井田。

③带区式

在阶段内沿煤层走向划分为若干具有独立生产系统的带区,带区内又划分成为若干倾斜分带,每个分带布置一个采煤工作面,如图1.13所示。分带内采煤工作面沿煤层倾斜推进,即由阶段的下部边界向阶段的上部边界推进,或者由阶段的上部边界向下部边界推进。一般由2～6个分带组成一个带区。

带区式布置工作面适用于倾斜长壁采煤法,巷道布置系统简单,比采区式布置巷道掘进工程量少,但分带工作面两侧倾斜回采巷道掘进困难、辅助运输不便。目前,我国大量应用的还是采区式,但在煤层倾角小于12°的条件下,带区式的应用正在扩大。

(2)近水平煤层井田的划分

开采近水平煤层,井田沿倾斜方向高差很小。通常沿煤层延展方向布置大巷,在大巷两侧划分成为具有独立生产系统的块段,这样的块段称为盘区或带区,如图1.14所示。盘区内巷道布置方式及生产系统与采区布置基本相同,带区则与阶段内的带区式布置基本相同。

图1.13　带区式划分

F1、F2、…、F7—带区;①、②—分带

图1.14　井田直接划分为盘区

P1、P2、P3、P4—第一、二、三、四盘区

采区、盘区、带区的开采顺序一般采用前进式,先开采井田中央井筒附近的采区或盘区、带区,以有利于减少初期工程量及初期投资,使矿井尽快投产。