?第 3 章 礦井系統(tǒng)與工程設(shè)計

【考點 1】立井單水平開拓

采用立井單水平開拓時，全井田只設(shè)一個開采水平。在井田中部開鑿主、副井筒，到開采水平位置后，施工井底車場、主要石門(當井底車場巷道直接與大巷相連時，無需主要石門)及大巷，然后進行采區(qū)準備。

這種開拓方式的巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，運輸環(huán)節(jié)少，通風(fēng)路線短，建井速度快，投產(chǎn)早。

但是上山階段的分帶回風(fēng)是下行風(fēng)，故應(yīng)注意巷道通風(fēng)，避免如瓦斯等有害氣體的聚積。

立井單水平開拓一般適用于礦層傾角小于 12°，地質(zhì)構(gòu)造簡單，礦層埋藏較深的礦井。

【考點 2】立井多水平開拓

當井田內(nèi)礦層垂直方向范圍較大時，可采用兩個或多個水平來開采整個井田，能較合理的兼顧淺部和深部的開采。

立井開拓的適應(yīng)性強，一般對沖積層厚、水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，多水平開采急斜以及煤層賦存深的礦井，一般應(yīng)采用立井開拓。

【考點 3】斜井開拓

斜井開拓是指主、副井筒均采用斜井的井田開拓方式。

斜井井筒的傾角由井巷布置和提升設(shè)備的要求確定，為便于井口工業(yè)場地及井底車場布置，如采用普通膠帶運輸斜井傾角一般不超過 16°，主副斜井的傾角宜大體一致。在井田內(nèi)礦層賦存不深、表土層無流沙層、水文地質(zhì)條件簡單、開采緩傾斜和中傾斜礦層條件下，采用斜井開拓方式具有較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。

【考點 4】平硐開拓

自地面利用水平巷道進入地下礦層的開拓方式，稱為平硐開拓。平硐開拓系統(tǒng)簡單，施工方便，在我國一些地形為山嶺和丘陵的礦區(qū)較為常見。

根據(jù)平硐與礦層走向的相對位置不同，分為走向平硐開拓、垂直走向平硐開拓。一般主平硐用于運煤和通風(fēng)等，副平硐用于運料、出矸、進風(fēng)、行人等。

【考點 5】礦井通風(fēng)方式

礦井通風(fēng)的基本任務(wù)是向礦井各作業(yè)點供給新鮮空氣，沖淡有毒有害氣體和粉塵，調(diào)節(jié)井下氣候，為井下人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的總稱。礦井通風(fēng)方式根據(jù)入排風(fēng)井布置方式可分為中央式、對角式、混合式、區(qū)域式。

礦井通風(fēng)方法按主要通風(fēng)機的安裝位置不同分為抽出式、壓入式及混合式三種。

串聯(lián)、并聯(lián)和角聯(lián)是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各分支的基本聯(lián)接形式。一般將僅由串聯(lián)和并聯(lián)組成的網(wǎng)路，稱為簡單通風(fēng)網(wǎng)路，包含多條角聯(lián)分支的網(wǎng)路，稱為復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)路。

【考點 6】中央式

入風(fēng)井和排風(fēng)井均布置在礦體(井田)的中央，根據(jù)入排風(fēng)井沿傾斜方向相對位置不同，又分為中央并列式和中央邊界式(中央分列式)。

中央并列式通風(fēng)可以充分利用主、副井和工業(yè)場地，通風(fēng)構(gòu)筑物集中，減少風(fēng)井施工的工作量，系統(tǒng)形成快;但風(fēng)路長度、風(fēng)壓或風(fēng)阻隨工作面位置變化大，易漏風(fēng)。

中央邊界式排風(fēng)井布置在井田上部邊界走向中部，中央邊界式通風(fēng)的優(yōu)缺點及適用條件介于中央并列式和對角式之間，適于井田走向長度較大、煤層賦存不深、傾角不大的礦井。

【考點 7】對角式

入排風(fēng)分別位于井田的兩翼。入風(fēng)井位于井田中央，排風(fēng)井位于井田兩翼(沿傾斜方向的淺部)，稱為兩翼對角式。

入排風(fēng)井分別位于井田的兩翼稱為單翼對角式。入風(fēng)井位于井田走向的中央，在各采區(qū)開掘一個不深的小排風(fēng)井，無總回風(fēng)巷，稱為分區(qū)對角式。

兩翼對角式通風(fēng)的風(fēng)路長度、風(fēng)壓或風(fēng)阻變化小，漏風(fēng)量少，通風(fēng)系統(tǒng)簡單、可靠;但一般排風(fēng)井數(shù)目較多，占用通風(fēng)設(shè)備多，形成通風(fēng)系統(tǒng)的工程量較大，時間較長，工業(yè)場地分散。

這種通風(fēng)方式多用于通風(fēng)要求很嚴格的礦井，如有害氣體涌出量大，礦體(煤層)易自燃的礦井，有害氣體有突出危險的礦井;還用于井田或礦體面積大的礦井，特別是井田或礦體走向長度大的礦井。

【考點 8】混合式

混合式指通風(fēng)方式由以上多種方式混合，如中央分列式一對角式混合，中央并列式一對角式混合等。

混合式設(shè)置的入排風(fēng)井的數(shù)量較多，系統(tǒng)復(fù)雜，通風(fēng)能力大，布置靈活。混合式通風(fēng)大多是生產(chǎn)礦井擴大井田開采范圍，礦井改擴建或合并所形成，應(yīng)用應(yīng)根據(jù)具體條件確定。

【考點 9】區(qū)域式

在井田的每一個生產(chǎn)區(qū)域開鑿入排風(fēng)井，分別構(gòu)成獨立的通風(fēng)系統(tǒng)。這種通風(fēng)方式各區(qū)域之間互不影響，便于風(fēng)量調(diào)節(jié);安全出口多，抗災(zāi)能力強;進回風(fēng)路線短，通風(fēng)阻力小。

但缺點是風(fēng)井和通風(fēng)機數(shù)量較多，場地分散，管理復(fù)雜。井田走向長、產(chǎn)量大、需要風(fēng)量大，有瓦斯突出的礦井可采用這種通風(fēng)方式。

【考點 10】井筒凈斷面設(shè)計

井筒凈斷面尺寸主要是根據(jù)提升容器的規(guī)格和數(shù)量、井筒裝備的類型和尺寸、井筒布置方式以及各種安全間隙來確定，并對通過井筒的風(fēng)速進行校核。

無論是罐籠井還是箕斗井，剛性設(shè)備還是柔性設(shè)備，井筒凈斷面尺寸的確定方法都基本相同。

【考點 11】井筒井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計

立井井壁的結(jié)構(gòu)主要有砌筑井壁、整體式現(xiàn)澆混凝土井壁、錨噴混凝土井壁和整體預(yù)制式、預(yù)制裝配式井壁以及復(fù)合井壁等幾種類型。

復(fù)合井壁多用于凍結(jié)法鑿井的永久性支護，也可用于具有膨脹性質(zhì)和較大地應(yīng)力的巖層中，解決由凍結(jié)壓力、膨脹壓力和溫度應(yīng)力等所引起的井壁破壞，達到防水、高強、可滑動三個方面的要求。

【考點 12】井筒裝備

井筒裝備是指安設(shè)在整個井深內(nèi)的空間結(jié)構(gòu)物，主要包括罐道、罐道梁、井底支承結(jié)構(gòu)、鋼絲繩罐道的拉緊裝置以及過卷裝置、托罐梁、梯子間、管路、電纜等。

罐道作為提升容器運行的導(dǎo)軌，其作用是消除提升容器運行過程中的橫向擺動，保證提升容器高速、安全運行，并阻止提升容器的墜落。井筒裝備按罐道結(jié)構(gòu)不同分為剛性裝備(剛性罐道)和柔性裝備(鋼絲繩罐道)兩種。

剛性裝備是指由罐道和罐道梁(或托架)組成的沿井筒深度安設(shè)而構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)體系。

除了罐道和罐道梁(簡稱罐梁)以外，還包括梯子間、管路、電纜、井口和井底金屬支承結(jié)構(gòu)，以及托管梁、電纜支架、過卷裝置等。

柔性裝備采用鋼絲繩作罐道，不需設(shè)置罐道梁。

鋼絲繩罐道主要包括：罐道鋼絲繩、防撞鋼絲繩、罐道繩的固定和拉緊裝置、提升容器上的導(dǎo)向裝置、井口和井底進出車水平的剛性罐道以及中間水平的穩(wěn)罐裝置等。

柔性裝備具有節(jié)省鋼材、節(jié)約投資;結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便;井內(nèi)無罐梁，通風(fēng)阻力小;繩罐道具有柔性，提升容器運行平穩(wěn)等優(yōu)點。

【考點 13】斜井提升

斜井提升主要采用串車、箕斗和膠帶輸送機三種提升方式。斜井串車提升可分為單鉤與雙鉤串車提升兩種。

單鉤串車提升生產(chǎn)能力小，但可用于多水平提升;

雙鉤串車提升生產(chǎn)能力較大，但只能用于單水平提升。斜井串車提升適用于傾角 25°以下的斜井井筒。

斜井箕斗提升適用于傾角 25°~30°的斜井井筒。通常情況下，采用箕斗提升時，另外需要設(shè)置一套串車提升，用于提升矸石、下放材料、升降人員等。

斜井膠帶運輸機提升為連續(xù)運輸，運輸量大，易實現(xiàn)自動化，主要適用于傾角小于 18°的斜井井筒。

【考點 14】常用礦物加工方法與主要用途