采矿学(第20章煤田开发)

第二十章煤田开发（coalfieldexploitation）第一节煤田和矿区开发（coalfieldandminingareaexploitation）1、煤田：同一地地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。面积由几十到数百平方公里。2、矿区：统一规划和开发的煤田或其一部分。3、井田：划规一个矿井开采的部分煤田。4、矿区开发：根据煤层赋存条件、煤炭储量、煤炭要求量、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。二、矿区开发类型（一）矿区煤田构成分类1、单一煤田矿区，例：平顶山煤田、抚顺煤田、徐州煤田等。2、两个煤田矿区，例：北票、扎賚诺尔等矿区。3、多个煤田矿区，例：六盘水矿区。4、部分煤田矿区，例：南桐矿区、松藻矿区、铜川矿区、韩城矿区等。（二）矿区煤种分类：1、焦煤矿区：重点煤矿28处，如晋城、潞安等。2、烟煤矿区：重点煤矿24处，如兖州、平顶山等。3、无烟煤矿区：重点煤矿11处，如阳泉、郑州等。4、褐煤矿区：重点煤矿5处，如霍林河、小龙潭等（三）矿区规模（miningareacapacity）矿区规模：矿区均衡生产时期的生产能力。按矿区设计生产能力（万t/a）划分为：•特大型矿区：10003000万t/a，重点煤矿15处，占14.4%•大型矿区：5001000万t/a，重点煤矿18处,占17.3%•中型矿区：300500万t/a，重点煤矿19处,占18.3%•小型矿区：300万t/a，重点煤矿52处，占50%（四）矿区开发类型1、地下开发的矿区重点煤矿104处，地下开发91处，占87.5%（1）立井开拓为主的矿区：占地下开总数的26.4%，生产能力占37.9%（2）斜井开拓为主的矿区：占地下开发总数的38.5%，生产能力占27.9%(3)平硐开拓为主的矿区：占总数的10.58%，生产能力占4%（4）综合开拓为主的矿区：占总数的23.0%，生产能力占29.2%2、露天开发矿区露天矿：平朔、准格尔、霍林河、新疆南部等14处，设计能力4300万t/a，占总设计能力的8.5%。3、地下与露天联合开发矿区10处，占总矿区数的9.6%，生产能力占14.8%（1）地下为主露天为辅的矿区：抚顺、阜新、鹤岗、石炭井（2）露天为主地下为辅的矿区：哈密矿区。三、矿区规模与服务年限矿区建设规模（万t/a）1000及以上800及以上500及以上300及以上100及以上100及以下均衡生产年限（a）100以上90以上70以上50以上40以上301、国家政策矿区规模与服务年限2、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。四、矿区总体设计与建设顺序(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1、矿区开发可行性研究内容：八个部分及一个总述l矿区概况及建设条件-资源、开采条件l矿区开发与建设-矿区规模、井田划分、能力、年限l用户与产品-加工厂l矿区地面设施与总布置-服务设施l矿区外部协作配套工程-交通、通讯、电力l综合利用与环境保护-l技术经济分析与主要经济指标l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2、矿区总体设计矿区总体设计的内容规模、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（二）矿区建设顺序矿区建设顺序：以已批准的矿区总体设计为依据。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；建井数目多时应分批建设。第二节煤田和矿区开发（coalfieldandminingareaexploitation）煤田划分为井田徐州局：2064km2，开采史116年。抚顺局：露天566km2，地采460km2一、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。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+++++++++1+++++++++二一53三五4四2×××九八六6七++++×××××××××××××××××××2、与矿区开发强度相适应的矿井数目和井田范围矿井储量和开采范围要合理要保证井田要有合理的走向长度小型矿井井田走向＞1.5km中型矿井井田走向＞4km大型矿井井田走向715km3、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：褐煤7m3/t，烟煤10m3/t建成新井与改护建4、留有余地1）为矿井将来挖潜改造留有余地。2）留后备区，范各庄矿：毕各庄区。可采煤层M大，开采条件好，可先建中小型，后改建大型井。阳泉一矿：7尺煤、丈八煤，40万t／75年166万t／78年。8时，不宜分上、下组建井。煤层大的集中建井5、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6、安全经济效果好二、人为划分井田的方法1、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划分；中倾斜煤层：及水平划分；急倾斜煤层：及水平划分；人为划分井田境界1-垂直划分，2-水平划分，3-倾斜划分II一矿矿矿二三12+0--300600+++++++++++++++×××××-+0--600300+++II+++二矿四矿三矿近水平煤层垂直划分123mmm++++第三节矿井储量、年产量和服务年限一、矿井储量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２、矿井储量分类矿井地质储量•能利用储量（表内）（Ａ＋B+C+D）•尚难利用储量（表外）能利用储量：工业储量一般Zg=（Ａ＋B+C）远景储量（D）工业储量：可采储量设计损失量（开采损失）工业储量（Zg）—能够作为矿井设计和投资的储量一般Zg=A+B+C缺煤地区Zg=A+B+C+0.5D可采储量（Zk）—矿井设计的可以采出的储量设计损失（开采损失）—设计丢在地下的储量。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，%。采区采出率的规定煤层C薄煤层不小于0.85中煤层不小于0.8厚煤层不小于0.75二、矿井生产能力A1、矿井生产能力：矿井设计的年生产能力，万t/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。一般分为：特大型矿井：300、400、500、600万t/a及以上；大型矿井：120、150、180、240万t/a；中型矿井：45、60、90万t/a；小型矿井：30万t/a以下。3、影响矿井生产能力的因素矿井地质条件；开采技术水平；国家需煤情况。4、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。定A的步骤：（1）定采面的单产AF综采：150500万t／a普采：100150万t／a炮采：2030万t／a（2）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、N1－采面数（3）定采区生产能力：AC＝N1．AF（4）定矿井同采采区数N2：一个水平保证年产量。矿井A＝N2．AC＝N1N2AF一矿一面时：N1＝N2＝1确定矿井生产能力的方法2）辅助环节能力：－配套运、提能力：（1.31.5）A，不限A。旧井技改环节改造。3）储量基础4）安全－保证。5）经济条件吨煤成本最低确定矿井生产能力的方法煤炭工业设计矿井设计规范中储量A与服务年限T的关系A（万t/a）T/a第一水平服务年限/aα＜25α=25～45α45≥600300～500120～24045～909～308070605040353025——2520——2015三、矿井服务年限T（servicelife）lZk一定，矿井的设计生产能力A要和服务年限T在数学上成反比要求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ZkA．KT=煤炭工业设计矿井设计规范中储量A与服务年限T的关系A（万t/a）T/a第一水平服务年限/aα＜25α=25～45α45≥600300～500120～24045～909～308070605040353025——2520——2015矿井总的生产时间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—矿井服务年限（矿井均衡生产的时间）；t3—矿井产量递增时间，a。K－储量备用系数地方小煤矿K＝1.3矿井设计K＝1.4矿区总体设计K＝1.5考虑K的原因：（1）矿井增产（2）意外储量损失i、煤层露头降低；ii、断层影响：只查出落差25m的断层；iii、火成岩侵入；iv、火灾损失；v、小窑开采损失。（3）人为损失采出率达不到要求A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井田尺寸矿井A（万t/a）T（a）淮南潘一号井兴隆庄鲍店钱家营顾桥30030030040010001469468616070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1、A型大型化：T缩短；2、生产高度集中：一矿一面，二面、多面。第四节井田开拓的基本概念（minefielddevelopment）Concept:l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。l井田开拓方式：开拓巷道在井田内的总体布置方式。（开拓、准备和回采巷道）l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。一、井田开拓方式及分类(一)按井筒（硐）形式分:立井方式、斜井方式、平硐方式、综合方式（二）按开采水平数分：单水平、多水平（三）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，分组中设集中大巷井田开拓方式及分类（四）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。a-立井单水平上下山，b-立井多水平上下山，c-立井单水平上山，d-立井多水平上下山混合式1234512345123512345(a)(b)(d)(c)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二、确定井田开拓方式的原则l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