14-第十四章井田开拓的基本概念.

中国矿业大学矿业工程学院主讲：万志军教授2第十四章井田开拓的基本概念第一节煤田和矿区开发第二节煤田划分为井田第三节矿井储量、生产能力和服务年限第四节井田开拓的基本概念3一、基本概念二、矿区规模与服务年限三、矿区总体设计与建设顺序第一节煤田和矿区开发4一、基本概念1.煤田：同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。2.矿区：统一规划和开发的煤田或其一部分。3.井田：划归一个矿井开采的那部分煤田。4.矿区开发：根据煤层赋存条件、煤炭储量、煤炭需求量、投资环境等情况，确定矿区规模、井田划分、井田开拓方式（矿井或露天）、矿井建设顺序、辅助附属企业的建设，以及外部协作条件等全面规划及其建设过程。5二、矿区规模与服务年限1.国家政策矿区规模与服务年限矿区建设规模(Mt/a）均衡生产年限/a10及以上100以上8及以上90以上5及以上70以上3及以上50以上1及以上40以上1及以下3062.矿区建设规模的依据1）资源：富量煤田、地质条件简单，宜建大型矿区；限量煤田、地质条件复杂，宜建小型矿区。2）开发条件：地理位置、交通、动力来源及用户等。3）国家需求：国家对煤炭数量、煤种、煤质等要求。4）投资效果：投资少，工期短，效益好，投资回收期短的宜建大型矿区；反之建小型矿区。7(一)矿区总体设计矿区总体设计矿区详查地质报告矿区总体设计计划任务书矿区开发可行性研究三.矿区总体设计与建设顺序8(二)矿区总体设计的内容规模、开采方式、井田划分、建矿顺序、工程及工程顺序、产品加工工艺、运输、供电、通讯、供水与排水、服务设施、综合开采与利用。9矿区开发可行性研究（八个部分及一个总述）1)矿区概况及建设条件—资源、开采条件；2)矿区开发与建设—矿区规模、井田划分、生产能力、服务年限；3)用户与产品—加工厂；4)矿区地面设施与总布置—服务设施；105)矿区外部协作配套工程—交通、通讯、电力；6)综合利用与环境保护；7)技术经济分析与主要经济指标；8)矿区建设可行性综合评价；总述：概述、矿区建设综合评价、问题与建议。11(三)矿区建设顺序矿区建设依据：已批准的矿区总体设计。矿区建设顺序先浅后深；先小后大；先平硐（斜井）后立井；先易后难；先急需后一般；先改（扩）建后新建；建井数目多时分批建设。12一、井田划分原则二、人为划分井田的方法第二节煤田划分为井田13一、井田划分原则1、充分利用自然条件1）利用大的河流、湖泊、国铁、桥梁等；2）地质构造：大的断层、褶曲向、背斜轴线；3）煤层倾角急剧变化地带；4）不同煤质和煤种分布规律，分提分运；5）地形、地物、便于外接国铁；6）层间距。14+++++++++1+++++++++二一53三五4四2×××九八六6七++++×××××××××××××××××××按自然条件划分井田边界1-河流，2-露头，3-城镇，4-铁路，5-大断层，6-小煤矿153、要有合理的尺寸和足够的储量要有合理的形状、尺寸和足够的储量；要保证井田有合理的走向长度。井型与走向长度的关系小型矿井1.5km中型矿井4km大型矿井8km特大型矿井20km2、与矿井的生产能力相适应生产能力大的矿井，服务年限应长些。164、统筹兼顾，照顾全局与相邻井田、生产矿井与建新井、浅部井与深部井、地下矿井与露天矿井。露天矿经济剥采比。新建井与改扩建。175、留有余地可采煤层总厚大，开采条件好，可先建中小型，后改建大型井。留后备区，范各庄矿：毕各庄区。6、直（折）线原则不受地质条件限制的条件下，人为用直线或折线划分井田边界。18二、人为划分井田的方法1、垂直划分：相邻矿井以某垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱。2、水平划分：以一定标高的煤层底板等高线为界，并沿此留边界煤柱。3、煤组划分：将煤层间距较小的相邻煤层划分为一个矿开采。4、应用8时，垂直划分；中倾斜煤层：垂直及水平划分；急倾斜煤层：垂直及水平划分。19123mmm++++近水平煤层垂直划分20II一矿矿矿二三12+0--300600+++++++++++++++×××××-+0--600300+++II+++二矿四矿三矿人为划分井田境界1-垂直划分，2-水平划分，3-倾斜划分21一、矿井储量（原分类）二、矿井储量（新分类）三、矿井生产能力第三节矿井储量、年产量和服务年限22一、矿井储量（原分类）1、储量分级Ａ级、Ｂ级、Ｃ级、Ｄ级高级储量（工业储量）：Ａ级+Ｂ级+Ｃ级远景储量：Ｄ级232、矿井储量分类1）矿井地质储量能利用储量（平衡表内储量）（Ａ＋B+C+D）尚难利用储量（平衡表外储量）2）能利用储量：工业储量一般Zg=（Ａ＋B+C）远景储量（D）3）工业储量：可采储量（Zk）设计损失量（开采损失）243、矿井储量1）工业储量Zg：能够作为矿井设计和投资的储量。一般地，Zg=A+B+C缺煤地区：Zg=A+B+C+0.5D2）可采储量Zk：矿井设计的可以采出的储量。3）设计损失(开采损失)：设计时预计丢在地下的储量，有的可预知，有的不可预知。Zk=（Zg-P）CP—永久煤柱损失；C—采区采出率，%。254、采区采出率煤层厚度与采区采出率的关系煤层类别采出率C薄煤层不小于0.85中厚煤层不小于0.8厚煤层不小于0.7526二、矿井储量（新分类）矿井工业资源/储量Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333kk取0.7-0.9。地质资源量探明的资源量331控制的资源量332推断的资源量333经济的基础储量111b边际经济的基础储量2M11次边际经济的基础资源量2S11经济的基础储量122b边际经济的基础储量2M22次边际经济的基础储量2S22333k工业资源/储量27第1位数字(经济意义)：1-经济的；2M-边际经济的；2S-次边际经济的；3-内蕴经济的。第2位数字(可行性评价阶段)：1-可行性研究；2-预可行性研究；3-概略研究。第3位数字(地质可靠程度)：1-探明的；2-控制的；3-推断的；4-预测的。b-未扣除设计、采矿损失的可采储量。28二、矿井储量（新分类）1、矿井设计资源/储量：矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量。Zs=（Zg-P1）2、矿井设计可采储量：矿井设计资源/储量减去工业场地和主要井巷煤柱后乘以采区采出率。Zk=（Zs-P2）·C29三、矿井生产能力1、矿井生产能力：矿井设计的年生产能力，Mt/a。2、矿井井型：按矿井设计年生产能力大小划分的矿井类型。分为：矿井井型的划分设计生产能力（Mt/a）大型矿井1.2、1.5、1.8、2.43.0、4.0、5.0、6.0及以上中型矿井0.45、0.6、0.9小型矿井0.3及以下303、影响矿井生产能力的因素储量条件；矿井地质条件；开采技术水平与装备条件；矿山经济及社会因素；国家需煤情况。314、确定矿井生产能力的方法1）地质条件及开采技术：矿井开采条件所能保证的原煤生产能力，主要指同时正常生产的采区生产能力之总和。确定矿井生产能力的步骤：（1）确定采面的单产A0综采：1.510.0Mt/a普采：1.01.5Mt/a炮采：0.20.3Mt/a32（2）确定同采工作面数：符合开采程序，确保安全。一矿一面、二面、多面。（3）确定采区生产能力式中：n为采面数；K1为采面影响系数；K2为掘进出煤系数。（4）确定矿井同采采区数N：一个水平保证年产量。矿井A＝NAB＝N一矿一面时：N＝n＝1nioiBAkkA121nioiBAkkA12133Zk一定，矿井的设计生产能力A和服务年限T成反比；要求A与T相适应：A大T大，A小T小；大型矿井投资大，T；配套的企业规模大，T；均衡生产期长，T。我国要求大型矿井的服务年限要大于60年。KAZTk34矿井设计规范中储量A与服务年限T的关系A(Mt/a)T(a)第一水平服务年限(a)α＜25°α=25~45°α25°≥6.07035——3.0-5.06030——1.2-2.4502520150.45-0.94020151535矿井总的生产时间（实际服务年限）T为：T=t1+t2+t3t1—矿井开始生产到达产的产量递增期，a；大型井—3a；中型井—2a；小型井—1at2—矿井均衡生产时间；t3—矿井产量递减时间，a；K为储量备用系数。小煤矿K＝1.3；矿井设计K＝1.4；矿区总体设计K＝1.5。36考虑K的原因（1）矿井增产（2）意外储量损失煤层露头降低；断层影响：只查出落差25m的断层；火成岩侵入；火灾损失；小窑开采损失。（3）人为损失采出率达不到要求。37A与Z要相适应限量煤田，Z一定，只能选A与T相适应。富量煤田，先定A，再定T→Z→井田尺寸。国外矿井的服务年限T设备更新周期缩短，矿井T缩短；A、T的技术发展趋势：A大型化，T缩短；生产高度集中：一矿一面，二面。38一、概念二、井田开拓方式及分类二、确定井田开拓方式的原则第四节井田开拓的基本概念39一、概念1、井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。2、井田开拓方式：开拓巷道在井田内的总体布置方式。3、开拓系统：开拓巷道的形式、数目、位置及其相互联系和配合，总称开拓系统。40二、井田开拓方式及分类1、按井筒（硐）形式分为：立井开拓、斜井开拓、平硐开拓（斜硐开拓）、综合开拓。2、按开采水平数分为：单水平、多水平。3、按开采水平大巷布置方式：分煤层大巷：每个煤层设大巷；集中大巷：煤层群集中设大巷→采区石门→煤层分组集中大巷：煤层群分组，分组中设集中大巷414、按准备方式分上山式，上下山式，混合式上山式开采—开采水平只开采上山阶段，阶段内设采区或分带。上下山式开采—开采水平既采上山阶段，又采下山阶段。上山阶段：采区，或分带下山阶段：采区，或分带上山及上下山混合式开采－上述方法综合应用。421234512345123512345(a)(b)(d)(c)a-立井单水平上下山，b-立井多水平上下山，c-立井多水平上山，d-立井多水平上下山混合式43井田开拓方式及分类图开拓方式分类综合平硐开拓方式斜井立井分组集中大巷上山及上下山混合式多水平集中大巷分煤层大巷上山式上下山式单水平44井田开拓解决的基本问题：井筒（硐）形式、数目、位置阶段数目开采水平数目、位置大巷数目、位置井底车场形式采区或带区或盘区划分开拓延深、技术改造通风、运输和供电三、确定井田开拓方式的原则