采矿学基本知识

第01-1页第一篇井田开拓第一章井井田田开开拓拓基基本本知知识识矿井生产概况一、基本概念1.煤田在地质历史发展的过程中，含碳物质沉积形成的基本连续的大面积含煤地带称为煤田。（山西八大煤田）(煤的形成与形成有价值煤田的条件----录像)山西煤田分布：第01-2页六大煤田名称（面积，单位：104km2）：大同(0.19)、宁武(0.38)、河东(1.6)、西山(0.18)、沁水(4)、霍西(0.68)。其中大同、宁武两个煤田，都兼有石炭二叠纪和侏罗纪的煤系，因此它们成为“双纪’’煤田。还有几个“煤产地”，浑源煤产地(0.041)、繁峙煤产地、五台煤产地(0.0049)、垣曲煤产地、平陆煤产地。山西省有119个县，其中94个县有煤炭资源，91个县有煤矿。2.矿区和矿区开发开发煤田形成的社会区域，称为矿区。矿区根据储量、赋存条件、煤炭市场需求量和投资环境等情况，确定矿区规模、划分井田，规划井田开采方式，规划矿井或露天矿建顺序，确定矿区附属企业的类别、数目和生产规模，建设过程等，总称为矿区开发。3.井田在矿区内，划归给一个矿井开采的那一部分煤田。（沁源县煤矿分布图）二、矿井巷道为了进行矿井开采，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。（一）按空间位置和形状可分为：(p.6)1.垂直巷道－立井、暗立井、溜井2．倾斜巷道－斜井、暗斜井、上山、下山、开切眼(p.7)3．水平巷道－平硐、石门、煤门、平巷、开切眼(p.7)（二）按服务范围及其用途可分为1.开拓巷道:为全矿井或一个开采水平服务的巷道。例如运输大巷、回风大巷、井底车场,主井，副井，回风井，主石门，采区回风石门，采取运输石门，回风石门。2.准备巷道:为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道。例如采区上山、采区车场，区段集中巷，区段石门。3.回采巷道:形成采煤工作面并为其服务的巷道。例如区段平巷、开切眼等。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第01-3页区，构成完整的采取生产系统。回采巷道的作用在于切割出新的工作面进行生产。三、矿井生产系统（一）井下生产系统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，是矿井安全生产的前提和保证。包括：1、运煤系统：------2、通风系统：------3、运料排矸系统：-------4、排水系统：-------5、动力供应系统：-------井下生产系统示意图(p.8)(轨道上山进风，运输上山回风)此图和P.105之图7-3、P.143之图87-4一起，非常重要，（1）巷道名称；（2）通风构筑物；（3）生产系统（主要是运煤、运料、通第01-4页风系统）。输送机上山进风、轨道上山回风的缺点：风流方向和运煤方向相反，容易引起煤尘飞扬，使风流和工作面风流中煤尘浓度增大；煤炭在运输过程中释放瓦斯，使进风流和工作面风流中瓦斯浓度升高；输送机上山内电气设备多，散热量大，使进风流和工作面的温度升高；轨道上山下部车场内安设风门，由于此处矿车来往频繁，风门易被撞坏，造成风流短路。轨道上山进风、输送机上山回风，则可避免上述不足，但需要在轨道上山的上部和中部甩车场安置风门，而且风门数量较多，运料、行人时容易造成风流短路，通风管理比较复杂。（二）地面生产系统1.地面生产系统类型（1）无加工设备的地面生产系统（2）设有选矸设备的地面生产系统（3）设有筛分厂的地面生产系统（4）设有洗选厂的地面生产系统2.地面排矸运料系统3.地面管线系统：上下水管道、热力管道、压缩空气管道、地下电缆、瓦斯抽放管路、灌浆管路。第01-5页第二节煤田划分为井田一、井田划分的原则1、要充分利用自然条件：既相对减少煤柱损失，提高煤炭采出率，又减少了给开采带来的技术难度，还有利于保护地面设施。2、要有合理的走向长度：走向长度过短，难以保证各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限，造成矿井生产接替紧张；或者在这种情况下为保证各个水平的合理服务年限使阶段高度加大，将给矿井生产带来困难。井田走向长度过长，又给矿井通风、井下运输带来困难。井型井田走向长度（m）：小型矿井≥1500m；中型矿井≥4000m；大型矿井≥7000m。3、要处理好相邻井田的关系；4、要为矿井的发展留有余地；5、要有良好的安全经济效果：划分井田时，要力求使矿井有合理的开拓方式和采煤方法，便于选择井口位置和地面工业场地，有利于保护生态平衡，使井巷工程量小、投资省、建井期短、生产作业环境好、安全可靠，为煤矿企业取得最大的经济效益和社会效益打下良好的基础。利用自然条件划分井田二、井田人为境界的划分方法（一）垂直划分一二三四五六七八九第01-6页相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线两侧各留井田的边界煤柱，称为垂直划分。近水平煤层无论沿走向还是沿倾向，都采用垂直划分。（二）水平划分以一定标高煤层底板等高线为界，并沿该煤层底板等高线留置边界煤柱，这种方法称作水平划分。这种方法多用于划分倾斜和急斜煤层以及倾角较大的缓斜煤层井田的上下部边界。（三）按煤组划分井田边界划分方法1－垂直划分；2－水平划分；3－以断层为界划分按煤层（组）间距的大小来划分矿界，把煤层间距较小的煤层划归一个矿井开采，把层间距较大的煤层（组）划归另一个矿井开采。第三节井田内再划分一、井田划分为阶段1．阶段划分及特征（1）阶段概念：在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高把煤层划分为若干个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，称之为一个阶段。一矿二矿三矿123第01-7页井田划分为阶段和水平（2）阶段的特征①阶段走向长度:阶段走向长度就是井田长度。②阶段垂直高度:阶段上部边界至下部边界的垂高距离。缓倾斜煤层、倾斜煤层：原设计规范规定为１５０～２５０米；新设计规范规定为２００～３５０米。急倾斜煤层阶段垂高为１００～１５０米。③阶段斜长：阶段的倾斜长度。2、水平和开采水平的概念在阶段的分界面上，由水平巷道组成的巷道面叫“水平”。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“开采水平”简称“水平”。阶段与水平联系和区别：阶段——井田一部分，强调开采范围和储量，水平——强调巷道布置。二者联系是用水平上的巷道开采阶段内的煤炭资源。单水平开拓适用于倾角较小﹙小于16°﹚，倾斜长度不打的煤田。多水平开拓分为多水平上山开拓，多水平上下山开拓和多水平混合开拓。多水平上山开拓井巷工程量较大，一般适用于急斜煤层的井田。多水平上山开拓适用于煤层倾角较小，倾斜长度较大的井田。多水平混合式开拓适用于当深部储量不够，单独设开采水平不合理，或最后一个阶段因地质情况复杂不能设置开采水平。二、阶段内的在划分1.采区式划分在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干个具有独立生产系统的J1J2J3二水平-300-150三水平1+0_一水平2+150第01-8页块段，每一块段称为采区。阶段划分为采区在采区范围内，沿煤层倾斜方向将采区划分为若干个长条部分，每一块长条部分称为区段。采区划分为区段2.分段式划分在阶段范围内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。26A534C112332CAC1Cqq1q32JJC1J4第01-9页（分段式的例子：过去的是片盘斜井，P.29；现在的是沁源通州集团留神峪煤矿、潞安漳村矿）3.带区式划分在阶段内沿煤层走向划分为若干个具有独立生产系统的带区，带区内又划分成为若干个倾斜分带，每个分带布置一个采煤工作面。分带内布置倾斜长壁工作面，工作面沿煤层走向布置、沿倾斜推进。分段式与采区式相比，减少了采区上下山及硐室的工程量；采煤工作面可以连续推进，减少了搬家次数，生产系统简单。分带布置工作面适用于倾斜长壁采煤法，巷道布置系统简单，适用于煤层倾角小于12°的情况。三、近水平煤层的井田划分近水平煤层，井田沿倾斜方向高差很小。通常沿煤层延展方向布置大巷，在大巷两侧划分为具有独立生产系统的块段，这样的块段称为盘区或带区。盘区内巷道布置及生产系统与采区基本相同；带区则与阶段内带区式布置基本相同。J1J2J3F1F4F5F2F3带区式划分J1J2J3D1D2D3分段式划分J1J2J3C1C2C3Q1Q2Q3采区式划分第01-10页（山西各大煤矿，基本为近水平煤层，盘区式划分，例子见沁源黄土坡煤矿）第四节矿井储量、生产能力和服务年限一、矿井储量指井田内可采煤层的全部储量（一）煤炭储量的分级分类（2003年的新标准）1、按可行性评价阶段划分：概略研究、预可行性研究、可行性研究储量；2、按经济意义划分：经济的、边际经济的、次边际经济的、经济意义未定的基础储量；3、按地质可靠程度分：探明的、控制的、推断的、预测的储量。原煤炭储量的分级分类：（p.19末及p.20首的图）可采储量的计算:ZK=(ZG-P)*CZK－矿井可采储量，万吨；ZG－矿井工业储量，万吨；P－全矿煤柱损失及构造地质损失，万吨；C－采区设计回采率。（二）对煤炭资源采出率不得低于下述的规定值：（三）储量损失1.设计损失：根据煤层赋存条件、所采用的采煤方法以及保证开采安全的需要，在设计中规定永远遗留在地下的一部分储量。（1）全矿总损失（2）采区损失（3）采煤工作面损失2.实际损失:指在开采过程中实际发生的损失二、矿井生产能力（一）矿井生产能力矿井设计生产能力：设计中规定矿井在单位时间内采出的煤炭和其它矿产品的数量（万t/a）。矿井核定生产能力：矿井经过技术改造，核定后的生产能力，70%水力93%75%厚95%80％中厚97%85％薄煤层工作面采区地点第01-11页万t/a。井型：矿井设计年产量，也称矿井设计生产能力，是矿井的重要技术经济指标。根据矿井设计生产能力不同，我国将矿井分为大、中、小三种类型，称井型。井型划分井型生产能力（万t/a）大型矿井：120、150、180、240、300、400、500及500以上（≥300称为特大型矿井）中型矿井：45、60、90。小型矿井：9、15、21、30。（二）矿井生产能力的确定1.井田储量：井田储量是确定矿井生产能力的一个重要因素。通常，储量越大，生产能力应越大。2.开采条件：可采煤层的层数、层间距离、煤层厚度及稳定程度、煤层倾角、地层的褶曲等。3.技术装备水平：决定矿井生产能力的最主要因素是采掘技术和机械装备。4.安全生产条件：主要指水、火、瓦斯、煤尘、顶板等地质条件。三、矿井服务年限矿井服务年限是指按矿井可采储量、设计生产能力，并考虑储量备用系数计算出的矿井开采年限。T=ZK/AKT－矿井设计服务年限，a；ZK－矿井可采储量，万吨；A－矿井设计生产能力，万吨/a；K－储量备用系数，1.3～1.5。储量备用系数是为保证矿井有可靠服务年限而在计算时对储量采用的富裕系数。计算出的矿井开采年限应满足设计规范的规定。设计规范对矿井及第一水平的服务年限规定如下：第01-12页（P.22表1-2）