第三节 矿井巷道及生产系统

一、矿井巷道

矿井开采需要在地下煤岩层中开凿大量的井巷和硐室。这些井巷种类很多，按其所处空间位置和形状，可分为垂直巷道、倾斜巷道和水平巷道。

1．垂直巷道

立井——有直接通达地面出口的垂直巷道，又称竖井。立井一般位于井田中部，担负全矿煤炭提升任务的叫主立井，担负人员升降和材料、设备、矸石等辅助提升任务的为副立井。

暗立井——没有直接通达地面出口的立井，装有提升设备，也有主、副暗立井之分。暗立井通常用作上下两个水平之间的联系，即将下水平的煤炭通过主暗井提升到上一个水平，将上一个水平中的材料、设备和人员等转运到下水平。

溜井——担负自上而下溜放煤炭任务的暗井。

2．倾斜巷道

斜井——有直接出口通达地面的倾斜巷道。主要担负全矿井下煤炭提升任务的斜井叫主斜井；只担负矿井通风、行人、运料等辅助提升任务的斜井叫副斜井；主要作回风（兼作安全出口），一般布置在井田浅部的斜井叫通风斜井。

暗斜井——没有直接通达地面的出口且用作相邻的上下水平联系的倾斜巷道。其任务是将下部水平的煤炭运到上部水平，将上部水平的材料、设备等运到下部水平。暗斜井和斜井一样，也有主、副井之分。

上山——没有直接出口通往地面，位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜巷道。其任务是从上向下运送煤炭、矸石，从下向上运送材料、设备、人员等。上山中安设输送机运煤的称为运输上山，铺轨并由绞车运输物料的称轨道上山，专为通风（兼行人）的上山称为通风上山。服务于采区的上山叫作采区上山，服务于阶段的称主要（或阶段）上山。

下山——位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。其任务是从下向上运煤、矸石等，从上向下运材料、设备，其他与上山相同。

3．水平巷道

平硐——有出口直接通到地表的水平巷道。一般以一条主平硐担负全矿运煤、出矸、运材料、运设备、进风、排水、供电和行人等任务。专作通风用的平硐称为通风平硐。

石门——和地层走向垂直或斜交的水平岩石巷道。服务于全阶段、一个采区、一个区段的石门，分别称为阶段石门（又称主石门或集中石门）、采区石门、区段石门。作运输用的石门称运输石门，通风用的石门称为通风石门（都指主要用途），如阶段运输石门、采区回风石门等。

煤门——开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。煤门的长度取决于煤层的厚度，只有在厚煤层中才有必要掘进煤门。

平巷——没有出口直接通达地表，沿煤层走向开掘的水平巷道。开掘在岩层中的称为岩巷，开掘在煤层中的称为煤巷。根据平巷的用途，可将平巷分为运输平巷、通风（进风或回风）平巷等。按平巷服务范围，将为全阶段、分段、区段服务的平巷分别称为阶段平巷（习惯上也称阶段大巷）、分段平巷、区段平巷等。

4．硐室

硐室——专门用在井下建造的断面较大或长度较短的空间构筑物，如绞车房、水泵房、变电所和煤仓等。

根据巷道服务范围及其用途，矿井巷道又可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道3类。

开拓巷道——全矿井或为一个开采水平服务的巷道。主、副井和风井、井底车场、主要石门、阶段运输和回风大巷、采区回风石门和采区运输石门等，以及掘进这些巷道的辅助巷道都属于开拓巷道。

准备巷道——采区，为一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道。采区上（下）山、区段集中巷、区段石门、采区车场等都属于准备巷道。

回采巷道——形成采煤工作面及为其服务的巷道。采煤工作面的开切眼、区段运输平巷和区段回风平巷属于回采巷道。

开拓巷道的作用在于形成新的或扩展原有的阶段或开采水平，为构成矿井完整的生产系统奠定基础。准备巷道的作用在于准备新的采区，以便构成采区的生产系统。为采煤工作面服务的巷道的作用在于切割出新的采煤工作面并进行生产。

二、矿井生产系统

矿井生产系统是指在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、人员安全进出、材料设备上下井、矸石出运、供电、供气、供水等巷道线路及其设施的总称，是矿井安全生产的基本前提和保证。每一个矿井都必须按照有关规定和要求，建立安全、通畅、运行可靠、能力充足的生产系统。矿井生产系统包括井下生产系统、地面生产系统和其他生产系统。

1．井下生产系统

（1）运煤系统

从采煤工作面破落下的煤炭—区段运输平巷—采区运输上山—采区煤仓—采区下部车场—阶段运输大巷—主要运输石门—井底车场—主井提升到地面。

（2）通风系统

新鲜风流—副井—井底车场—主要运输石门—阶段运输大巷—采区下部材料车场—采区轨道上山—采区中部车场—区段运输平巷—采煤工作面。清洗工作面后，污风—区段回风平巷—采区回风石门—回风大巷—回风石门—回风井排入大气。

（3）运料排矸系统

采煤工作面所需材料和设备由副井—井底车场—主要运输石门—阶段运输大巷—采区运输石门—采区下部材料车场—采区轨道上山—区段回风平巷—采煤工作面。采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石，用矿车经由与运料系统相反的方向运至地面。

（4）排水系统

采掘工作面积水，由区段运输平巷、采区上山（或下山）排到采区下部车场，经水平运输大巷、主要运输石门等巷道的排水沟，自流到井底车场水仓。其他地点的积水排到水平大巷后，自流到井底水仓。集中到井底水仓的矿井积水，由中央水泵房排到地面。

（5）动力供应系统

包括井下电力供应系统和压缩空气供应系统。

通过敷设在副井中的高压电缆，矿井地面变电所向井下井底车场的中央变电所供6kV、10kV或更高电压等级的高压电，通过敷设在运输大巷和运输上山帮上的电缆，由中央变电所向各采区变电所供电，采区变电所则将输送来的高压电降压或不降压供给采煤工作面和掘进工作面的用电设备。

采掘工作面风动工具所需要的压缩空气，则由地面或井下压风机房经管道输送至各工作面用气地点。

2．地面生产系统

地面生产系统的主要任务是煤炭经过运输提升到地面后的加工和外运，还要完成矸石排放，动力供给，材料、设备供应等工作。地面生产系统涉及的具体内容通常包括地面提升系统、运输系统、排矸系统、选煤系统和管道线路系统。此外，还有变电所、压风机房、锅炉房、机修厂、坑木加工厂、矿灯房、浴室及行政福利大楼等专用建筑物。对于水采矿井，地面还需设置高压泵房、脱水楼和煤泥沉淀池等。

（1）地面生产系统类型

①无加工设备的地面生产系统。这种生产系统适用于原煤不需要进行加工，或拟送往中央选煤厂去加工的煤矿。原煤提升到地面以后，经由煤仓或贮煤场直接装车外运。

②设有选矸设备的地面生产系统。这种生产系统适用于对原煤只要选去大块矸石的煤矿，或者在生产焦煤的煤矿中，由于大块矸石较多，而选煤厂又离矿较远，为了避免矸石运输的浪费和减轻选煤厂的负担，在矿井地面设置选矸装置。

③设有筛分厂的地面生产系统。这种生产系统适用于生产动力煤和民用煤的煤矿。原煤提升到地面后，需要按照用户对煤质与粒度的要求进行选矸和筛分，不同粒度的煤分别装车外运。

④设有选煤厂的地面生产系统。这种生产系统适用于产量较大、煤质符合洗选要求的矿井。

（2）地面排矸运料系统

矿井在建设和生产期间，由于掘进和回采，都要使用或补充大量的材料，更换和维修各种机电设备，同时还有大量的矸石运出矿井，特别是开采薄煤层时，矸石的排出量有时可达矿井年产量的20%以上。

①矸石场的选址及类型。由于矸石易散发灰尘，有的还有自然发火危险，在选择矸石场地时，一般选择在工业场地、居民区的下风方向，并且地形上有利于堆放矸石，尽量不占或少占良田。当矸石有自燃可能时，矸石场地的边缘距压风机房、进风井口不小于80m，距坑木场不小于50m，距居住区一般不小于700m。

矸石不得堆放在水源上游和河床上。能自燃的矸石，不能堆放在煤层露头、表土下10m以内有煤层的地面上或采空区可能塌陷而影响到井下的范围内。

矸石场按照矸石的堆积形式可以分为平堆矸石场和高堆矸石场两种。当地面工业场地及其附近地形起伏不平且矸石无自然发火危险时，可利用矸石将场地附近的洼地、山谷填平覆土还田，这种堆放矸石的方式称平堆矸石场。这种矸石场的缺点是地形变化大，机械设备需要经常移动，工作起来不方便。目前采用较广泛的是高堆矸石场，这种矸石场堆积矸石的高度一般为25～30m，矸石堆积的自然坡角为40°～45°，高堆矸石场的布置紧凑，设备简单，但矸石场的占地面积大，且矸石堆附近灰尘较多。

②材料、设备的运输。矿井正常生产期间，需要及时供应各种材料、设备，维修各种机电设备。这些物料主要是经由副井上下。因此，材料、设备的运输系统都必须以副井为中心。一般由副井井口至木材加工场、机修厂和材料库等，都铺有运输窄轨铁路。运往井下的材料设备装在矿车或材料车上，由电机车牵引到井口，再通过副井送到井下。井下待修的机电设备，也装在矿车或平板车上，由副井提升到地面，由电机车牵引送往机修厂。

（3）地面管线系统

为了保证矿井生产、生活的需要，地面工业场地内还需设上下水道、热力管道、压缩空气管道、地下电缆、瓦斯抽放管路、灌浆管路等。这些管道线路布置是否合理，对矿井生产、生活、美化环境都有一定影响，在进行管线布置时应予以考虑。

3．其他生产系统

矿井建设和生产期间，矿井还需要建立安全、避灾、供水、通信等系统。具体包括瓦斯抽采系统、安全监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等。