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第一节 开拓方式

第一章 矿井开拓布局

  矿井开拓方式,根据井田的地形、地貌、走向、长度和倾斜宽度、煤层倾角、层间距离 、自燃发火期和当时的技术装备条件,在井筒形式上,黑龙江省曾采用过平硐、斜井和竖井 。在井筒与采区之间的巷道联络方式上,曾采用过片盘及片盘石门方式、中央石门分层大巷 和中央石门分组大巷采区石门方式、阶段分组集中大巷采区石门和阶段集中大巷采区石门方 式。
    一、平硐开拓方式
    适用于高山丘陵含煤地带,其主要优点在于开采上山煤层时,运输、通风、排水等生产 环节比较简单,设备少、容量小、能收到投资少、便于施工、出煤快的效果。
    民国初期1924年,穆棱煤矿在小碱场沟开矿初期,曾先开七处平硐,见煤后沿煤层掘平 巷,互相贯通,构成通风、运输系统,进行上山开采。
    东北沦陷时期,鸡西矿区恒山老一井,曾利用地形、先掘平硐开采上山煤,深部改由斜 井开拓。
    解放战争时期,1947年,双鸭山矿务局岭西矿六井,采用平硐开拓。
    中华人民共和国成立后,1958年,鸡西矿务局滴道矿九井、恒山九井,也先用平硐采上 山煤,深部改为斜井。由于自然条件限制,1950年后中直煤矿未采用平硐开拓方式。
    二、斜井
    一般适用于地表岩层(土层)覆盖较薄的浅部含煤地带,其主要优点在于能用最少的岩 巷工程量,较快的进入煤层,收到投资少、工期短、出煤快的效果。黑龙江省中直煤矿,是 在斜井群的基础上发展起来的。随着矿山设备性能的改进,斜井开拓方式的适用范围由浅到 深,井型由小变大,开拓方式也由单一煤层发展到煤层群。
    (一)单一煤层片盘开拓方式
    是最早出现的开拓方式。1933年,鹤岗煤矿公司在兴山五槽开了第一个片盘斜井①(① 片盘斜并,是井田走向长度不大,不划分采区,沿煤层底板开斜井,两侧分小阶段(片盘) 布置工作面的开拓方式。)。由于单一煤层开拓,掘进巷道几乎全是煤巷,岩石量很少,装 备比较
    简单。因此,在东北沦陷时期,日本侵略者在鹤岗的兴山、东山、南山、鸡西的恒山、 滴道、麻山、城子河等矿,仅用七八年时间,就开了80多处片盘斜井。原煤产量由1936年的 76万吨,迅速上升到1944年的600多万吨。中华人民共和国成立后,1958年“大跃进”时期, 鸡西、双鸭山、鹤岗矿务局和七台河新区,在器材不足条件下,动员群众,大开片盘斜井, 1959、1960年原煤产量成倍增长。
    (二)多煤层片盘石门开拓方式
    1950年后,随着开采深度的不断延伸,单一煤层片盘开拓方式,逐渐暴露一些缺点:一 是开采单一煤层,储量少,服务年限短。伪满遗留的矿井,刚恢复生产几年,就采完报废。 而邻近煤层又需另开新井,保证生产接续;二是由于各个煤层自成体系,几个煤层的开采程 序难以统一部署;三是由于地质不清,往往在开采的煤层上面又发现了新煤层,造成采下层 就破坏上层。要扭转开采程序,就影响生产任务。为了克服这种矛盾,在第一个五年计划期 间,鸡西、双鸭山矿务局开始利用原有井筒和生产设施,用片盘石门开拓邻近煤层。这一改 进,对延续老矿井的服务年限,起了很大作用。
    (三)多煤层集中大巷采区石门开拓方式
    1954年,鹤岗矿务局投产的大陆一斜井,以其井田走向较长,煤层又多,首次采用集中 大巷采区石门开拓方式,实行分区开采。
    (四)多煤层阶段石门分组大巷开拓方式
    1957年鹤岗矿务局投产的大陆二斜井,以其井田走向较短、倾斜较宽,煤层多而且厚, 首次采用这种开拓方式,实行分层组开采。
    (五)固定运输大巷上下山分区开拓方式
    随着生产的发展,矿井逐渐延深。以片盘斜井为主体,开发较早的鸡西矿区,在1961年 已有21处进入二段生产①(①二段是指通地面的一段井筒,因绞车提升长度到一定终深后, 开采深部需另开二段井筒的通称。),有的已进入三段生产。因此,在60年代中期,鸡西矿 务局开始矿井技术改造工作,将一部分小斜井合并为大中型斜井(或竖井),实行统一开拓 集中生产,以巩固、提高矿井生产能力,延长矿井服务年限。其中采用集中斜井、固定运输 大巷、上下山分区开拓方式的有以下3种类型:
    1、集中串车斜井①(①集中串车(箕斗、皮带)斜井,是小斜井群深部集中改造时,新 开集中斜井采用的几种提升方式。串车斜井是在倾角小于25度的斜井,采用两个以上矿车联 接的列车(简称串车)作为提升容器,定点摘挂,每升降一次需人工摘挂一次。箕斗斜井是 在倾角25—35度的斜井,采用固定容器(简称箕斗)定点自动装卸,往复运输,不需摘挂。 皮带斜井是在倾角小于17度的斜井,采用胶带承载(或兼牵引)钢丝绳牵引的输送机,向同 一方向连续运输,定点自动装卸。)。鸡西穆棱矿四井,原有3处片盘斜井,设计能力21万吨 /年。各井主要生产系统自成体系,地面运输受地形限制,设置2台绞车2台无极绳,环节较 多,系统复杂。1963年产煤10.8万吨,仅为设计能力的一半左右。1964—1966年,在铁路装 车点附近,新掘一条倾角25度的双轨井筒,和一条双轨运输大巷与原有各斜井贯通,采用上 、下山分区开采的方式,实现集中提升、集中运输、集中排水、集中暖风及分区排风。1968 年产煤18.5万吨,1975—1985年保持年产23万吨左右。
    2、集中箕斗斜井。鸡西城子河矿西部的一、五井,原为4处片盘斜井,设计能力30万吨 /年,已有3处进入二段。1965年10月到1978年5月,以原有一井作副井,另掘一条倾角35度 斜长884米井筒,取代原有片盘斜井的一、二段。又用双轨运输大巷贯通各井,进行上、下山 分区开采,实现了集中生产。年产原煤由1975年的31万吨,增加到1984年的55.9万吨。
    3、集中皮带斜井。鸡西恒山矿山南区的六、七、九井,原有4处片盘斜井,设计能力81 万吨/年,已有2处进入二段。1966年4月—1973年7月,以原有六井作副井,另掘一条倾角1 6度30分斜长900米井筒,用双轨运输大巷贯通各井,进行上、下山分区开采。集中生产后, 减少大型设备36台,容量2314千瓦,排水干管2600米,拆除地面轻轨线路7公里。原煤年产量 由八九十万吨提高到百万吨以上。
    在1975年后,各矿务局贯彻老矿挖潜、革新、改造方针过程中,狠抓了矿井集中生产的 技术改造工作。推广了箕斗斜井和钢丝绳胶带输送机斜井开拓方式,取得了明显的生产效益 。双鸭山七星矿和七台河新建矿,效益比较突出。七星矿皮带井实现集中生产后,矿井年生 产能力由117万吨扩大为180万吨,产量1980年达206万吨。1985年达251.4万吨。新建矿皮带 井,1982年末实现
    了集中生产,年生产能力由63万吨扩大为120万吨。1983年产量达108.7万吨。1985年达 147.7万吨。
    三、竖井
    竖井开拓方式,适用范围较广,不论煤层倾角大小,埋藏深浅,井型大小均可使用,在 开采深部煤层时,具有提升段数比斜井少的优点。但井筒施工,特别是井筒延深工艺,难度 较大,岩巷工程量较多,工期较长。
    黑龙江省采用竖井开拓方式,始于中华民国初期。1926年,穆棱煤矿在小碱场沟掘二处 小型竖井。井筒断面为矩形,第二竖井井深仅43.8米,生产能力15万吨/年左右。
    东北沦陷时期,未开竖井。
    中华人民共和国成立后,共兴建11处大中型竖井。其中有第一个五年计划期间苏联援建 的鹤岗矿务局东山竖井和兴安竖井。1959年后,国内自行设计的鸡西矿务局二道河子竖井、 张新竖井、双鸭山矿务局集贤竖井和“六五”计划期间投产的鹤岗矿务局峻德竖井。为接替 浅部片盘斜井,深部采用竖井开拓方式的5处。其中有第一个五年计划期间投产的鸡西矿务局 小恒山竖井、双鸭山矿务局岭西竖井、1970年后改扩建的鹤岗矿务局南山竖井、鸡西矿务局 滴道河北竖井和城子河竖井。
    由井筒到采区之间的巷道联络方式,除鹤岗兴安竖井投产初期,按照苏联设计在上部一 到五号煤层,曾采用中央石门分层大巷的开拓方式外,其余竖井有的采用中央石门分组大巷 采区石门的开拓方式,有的采用集中大巷采区石门的开拓方式,采区石门长度,也逐渐由12 0—150米,加大到300—350米。
    1975年后,在贯彻挖潜、革新、改造方针过程中,为了提高生产能力,在开拓方式上采 取以下技术措施:
    1.增加井筒。鹤岗矿务局兴安、南山、新一等矿,在延深第二或第三水平时①(①二、 三水平是指竖井开拓方式。按一定高度布置主要运输、回风巷道,由浅到深分作一水平、二 水平、三水平),为把设计能力由原来的150、150和114万吨/年,分别提高到210(二期36 0)、240和180万吨/年,除利用原有竖井外,又在工业广场新掘一个竖井,直达延深水平。 既不影响正常生产,又加快了工程进度,生产环节比较简化,效果较好。鸡西矿务局小恒山 竖井,在延深三水平时,为把设计能力81万吨/年,提高到240万吨/年,采用竖井与斜井混 合开拓方式。除利用原有竖井作副井外,由地面到三水平新掘一条斜井,安装2台1米宽钢丝 绳胶带输送机,接力运煤。既避免了竖井井筒延深掘凿基盘火成岩,又充分利用了原工业广 场。但副井需经过竖井和暗斜井,多一个环节。双鸭山矿务局为把集贤竖井设计能力由60万 吨/年,提高到120万吨/年,也采用了混合开拓方式。
    2.采用上下山同时开采的开拓方式,加大水平阶段高度。鸡西矿务局小恒山竖井,过去 采用分水平上山采区的开拓方式,水平阶段高度150米,水平服务年限32年,1980年后,为了 大幅度提高矿井生产能力,在同一水平同时布置上山采区和下山采区的开拓方式,把水平阶 段高度加大到310米,水平服务年限延长到43年,水平延深工程相对减少80%左右。鸡西矿务 局城子河、二道河子等竖井均采用了这种方式。
    3.采用多水平同时开拓方式。鹤岗矿务局兴安竖井。1980年后,为了把设计能力由210 万吨/年提高到360万吨/年,采用第二、第三水平同时生产的开拓方式,为给两个水平同时 生产创造条件,在二水平增加了岩石大巷,作为三水平上部煤层的回风大巷。在南北两翼布 置二条边界石门,作为二水平边界采区的运输石门,及三水平的总回风石门。