煤矿开采基本理论及概念

砺苦谨信技精图强煤矿开采基本概念砺苦谨信技精图强主要内容一、煤田开发的概念二、井田内的划分三、矿井生产的概念四、中国煤矿井田开拓方式应用概况及发展五、煤矿超层越界界定与认定砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念•1.煤田开发的概念（1）煤田：同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤系分布区。煤田中的煤层数目、层间距和赋存特征各不相同。我国多数煤矿开采的是多煤层煤田。煤田富量煤田：面积大、储量丰富的煤田。限量煤田：面积小、储量少、由一个矿井开采。砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念（2）井田划归一个矿井开采的那部分煤田，称为井田。（3）矿区统一规划和开发的煤田或其一部分，称为矿区。矿区富量煤田划归一个矿区，如抚顺和平顶山矿区。富量煤田划分为几个矿区，如渭北煤田划分给铜川、韩城、浦白和澄合矿区。几个限量煤田组成一个矿区，如六盘水矿区等。砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念（4）矿区开发矿区根据储量、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。1）矿区煤田构成分类煤田构成分类实例单一煤田矿区平顶山煤田、抚顺煤田、徐州煤田等两个煤田矿区北票等矿区多个煤田矿区六盘水矿区等部分煤田矿区南桐矿区、松藻矿区、铜川矿区、韩城矿区等砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念2）矿区煤种分类矿区煤种分类矿区数量实例焦煤矿区重点煤矿28处晋城、潞安等烟煤矿区重点煤矿24处兖州、平顶山等无烟煤矿区重点煤矿11处阳泉、郑州、永城等褐煤矿区重点煤矿5处霍林河、小龙潭等砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念3）矿区建设规模矿区均衡生产的规模，应与矿区的均衡生产服务年限相适应。矿区规模划分设计生产能力（万t/a）亿吨级矿区神华集团、中煤集团、同煤集团特大型矿区1000-3000万t/a大型矿区500-1000万t/a中型矿区300-500万t/a小型矿区300万t/a矿区建设规模和生产服务年限对照表矿区建设规模（Mt/a）1510-158-105-83-51-3均衡生产服务年限/a908070706050砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念•2.煤层赋存特征（1）空间分布特征煤体一般为层状。似层状煤层：藕节状、串珠状、瓜滕状非层状煤层：鸡窝状、扁豆状NOTE：金属非金属矿体形态板状：两个方向延伸较大。板状矿体可分为矿脉（包括层状矿脉和切割矿脉）和矿层。等轴状：习惯叫块状，三度空间大致均衡延伸。按块度大小分别称矿瘤、矿巢、矿囊等。柱状：一个方向延伸很大，另外两个方向延伸较小。有柱状、筒状、管状等几种。●金属矿床以脉状及透镜状矿体较多。砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念•2.煤层赋存特征（2）煤层分类1）按煤层倾角分类近水平煤层8°缓倾斜煤层8°-25°中倾斜煤层25°-45°急倾斜煤层45°NOTE：金属非金属矿体按倾角划分可分为以下4①水平和微倾斜矿体倾角为00～50②缓倾斜矿体倾角为50～300③倾斜矿体倾角为300～550④急倾斜矿体倾角为550以上。砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念2）按煤层厚度分类极薄煤层0.3~0.5薄煤层0.51.3m中厚煤层1.3m~3.5m厚煤层3.5m~8.0m特厚煤层8.0mNOTE：矿体按厚度划分可分为以下5种：①极薄矿体厚度小于0.8m，②薄矿体厚度为0.8～5m③中厚矿体厚度为5～15m④厚矿体厚度为15～50m；⑤极厚矿体厚度在50m以上。砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念3）按煤层厚度稳定性分类稳定煤层厚度大于可采厚度，变化有一定规律。较稳定煤层厚度有一定变化，大部可采，局部不可采。不稳定煤层厚度变化很大，常分叉、尖灭、增厚、变薄，相当面积范围内不可采。极不稳定煤层厚度变化极大，常呈鸡窝状、煤包、断续分布，仅局部可采。NOTE：矿岩按稳固性一般分为5级①极不稳固的在没有支架或超前支架的支护情况下，顶板和侧帮都不能有暴露面；②不稳固的允许有不大的暴露面（50m2以内），但要随回采工作的推进立即支护；③中等稳固的允许有一定暴露面（50～200m2），随回采工作的推进可以不立即进行支护；④稳固的允许有较大暴露面（200～800m2），一般不用支护，在个别的地方要支护；⑤极稳固的允许有很大的暴露面（800m2以上），不须支护，长期不垮。砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念•3.矿井设计生产能力和井型矿井设计生产能力：是设计中规定的矿井在单位时间内采出的煤炭数量，以“Mt/a”表示。矿井井型：根据矿井设计生产能力不同划分的矿井类型。矿井井型的划分设计生产能力（Mt/a）特大型矿井3.0、4.0、5.0、6.0及以上大型矿井1.2、1.5、1.8、2.4中型矿井0.45、0.6、0.9小型矿井0.3及以下NOTE：矿井核定生产能力矿井实际生产能力砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念唯有煤矿是具有标准井型的砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念•4.煤田划分为井田•(1)划分原则1）井田的境界、储量及开采条件与矿井生产能力相适应。2）保证井田有合理的尺寸。井田尺寸是指井田范围内煤层的走向长度、倾斜长度、倾斜方向的水平投影宽度及井田面积。3）充分利用自然条件划分井田利用大断层、大褶曲、无煤带、河流、国家铁路、城镇等作为井田边界。4）直（折）线原则在不受地质条件限制时，一般应以直线或折线作为井田边界砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念•2.划分井田境界的方法1）按地质构造划分按大断层、大的褶曲轴、岩浆侵入区和无煤带等划分井田，这是优先考虑的方法。2）按煤层赋存形态划分为了便于不同矿井划分水平，通常按煤层赋存深浅划分，即按某一标高划分，有时按煤层的不同产状（如倾角），结合储量分布划分井田。3）按煤质、煤种分布划分在煤质和煤种变化较大的矿区，为了减少同一矿井开采煤质及煤种的类别，便于煤质管理，应尽可能考虑以煤质、煤种分界线划分井田境界。砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念•4）按地形地物界线划分对于需要井下留煤柱保护的河流、湖泊、水库、铁路和建筑物，可以考虑以保护煤柱为界划分。+++++++++1+++++++++二一53三五4四2×××九八六6七++++×××××××××××××××××××图井田划分1-河流；2-煤层露头；3-城镇；4-铁路；5-大断层；6-小煤窑;一、二、三—矿井砺苦谨信技精图强一、煤田开发的概念•5）人为划分井田不受自然和地质条件限制时，可以人为划定井田。(1)垂直划分；(2)水平划分；(3)按煤组划分41—垂直划分；2—水平划分；3—煤组划分；4—以断层为界图2-2人为划分井田境界砺苦谨信技精图强二、井田内的划分•1.井田划分为阶段和水平阶段：是在井田范围内平行走向按一定标高划分的一部分井田。注：每个阶段都必须有独立的运输和通风系统。开采水平：通常是指布置有井底车场和阶段运输大巷、并且承担全阶段运输任务的水平，有时简称为“水平”。或称运输水平、回风水平等。注：水平用标高来表示。砺苦谨信技精图强二、井田内的划分沿一定标高划分的一部分井田称为阶段。阶段下部布置运输大巷，上部布置回风大巷水平：一定标高的平面开采水平：运输大巷及井底车场所在的水平位置及所服务的开采范围。砺苦谨信技精图强二、井田内的划分•2.阶段内的划分通常有：采区式和带区式。•（1）采区区划分采区:在阶段或开采水平内，沿走向划分为具有独立生产系统的开采块段，称为采区。区段就是采区内沿倾斜方向划分的开采块段。1—阶段运输大巷；2—阶段回风大巷；3—采区运输上山；4—采区轨道上山；5—区段运输平巷；6—区段回风平巷。图采区式划分2332CAC1Cqq1q32JJC1J426A534C11采区划分为区段砺苦谨信技精图强二、井田内的划分•（2）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。分带内采煤工作面沿煤层倾斜推进。J1J2J3F1F4F5F2F3带区式划分图带区式划分①、②—分带J1，J2，J3—阶段；F1，F2，F3，F4，F5，F6—带区；砺苦谨信技精图强二、井田内的划分•（3）带区（盘区）在近水平煤层条件下，由于井田沿倾斜的高差较小，局部范围内煤层的走向又变化较大，井田很难以一定的标高为界划分为若干阶段，则要将井田直接划分为盘区、带区或分带。盘区就是近水平煤层的采区。图盘区式划分砺苦谨信技精图强二、井田内的划分根据煤层倾角条件，井田内的不同区域可分别划分为采区、盘区或带区。在我国新建的一批高产高效矿井中，一般布置三条大巷，一条运煤，一条辅助，第三条用于回风，大巷两侧不再划分采区、盘区或带区，而是直接布置工作面。砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念•1.矿井井巷的基本概念为进行地下开采的需要而开掘的井筒、巷道和硐室总称为矿山井巷。根据井巷长轴线与水平面的关系，矿山井巷可分为垂直巷道、水平巷道及倾斜巷道。图2-9矿山井巷1—立井；2—斜井；3—平硐；4—暗立井；5—溜井；6—石门；7—煤门；8—煤仓；9—上山；10—下山；11—风井；12—岩石平巷；13—煤层平巷砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念•（1）垂直巷道•巷道长轴线与水平面近似垂直的巷道称为垂直巷道。1）立井又称竖井。如主井；副井等。2）暗立井不与地面直接相通的直立巷道称为暗立井。专门用于井下溜煤的暗立井称为溜井。砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念•（2）水平巷道巷道的长轴线与水平面近似平行的巷道称为水平巷道。平硐：是地层中开凿的直通地面的水平巷道，作用类似于立井，有主平硐、副平硐、排水平硐和通风平硐等。大巷与平巷：是地层中开凿的、不直通地面、其长轴方向与煤层走向大致平行的水平巷道。常见平巷有运输大巷、回风大巷、区段平巷、石门等。石门与煤门：石门是岩层中开凿的、不直通地面、与煤层走向垂直或斜交的岩石平巷。按服务范围有主石门、采区石门等。砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念（3）倾斜巷道倾斜巷道的长轴线与水平面与水平面有一定夹角，如斜井、上山、下山和分带斜巷等。斜井：是地层中开凿的直通地面的倾斜巷道，作用类似于立井，分主斜井和副斜井。上山：位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜巷道下山：位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道按所在岩层层位分为煤层上下山和岩石上下山；按用途和作用分为轨道上下山和通风行人上下山。（4）硐室有专门用途、在井下开凿和建造的断面较大且长度较短的空间构筑物，如绞车房、水泵房、变电所和煤仓等。砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念•2.按巷道用途分类按其作用及服务范围不同，可分为开拓巷道、准备巷道及回采巷道。开拓巷道：为井田开拓而开掘的基本巷道，是为全矿井、一个开采水平或若干采区服务的巷道，服务年限较长，如主副井、主运输石门、阶段运输大巷、阶段回风大巷、风井等。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。这些井巷为全矿井或开采水平服务，服务期一般为10～30a以上。砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念准备巷道:为准备采区而掘进的主要巷道，如采区上山、下山、采区车场、采区硐室等，称为准备巷道。准备巷道是在采区范围内从已开掘好的开拓巷道通达区段的巷道，它的作用在于准备新采区，构成采区生产系统。准备巷道为采区服务，服务期一般为3～5a。回采巷道:形成采煤工作面及为其服务的巷道，如开切眼、区段运输平巷、区段回风平巷等，称为回采巷道。回采巷道的作用在于形成新的采煤工作面并进行生产。回采巷道为一个工作面服务，服务期一般较短。矿井开拓、准备和回采是矿井生产的基本环节，合理解决三者之间的关系，对矿井正常安全生产具有重大意义。砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念砺苦谨信技精图强砺苦谨信技精图强三、矿井生产的概念9241310227311523251522142120191968252318416172421261227212220图矿井巷道布置示意图1—主井；2—副井；3—