煤矿开采课件

煤矿开采的基本知识河南省济源煤业有限责任公司李永桢煤矿开采的基本一、煤田划分为井田二、矿井储量、生产能力及服务年限三、井田再划分四、井田内开采顺序五、矿井巷道分类及其布置(一)煤田的概念分布同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系区，称为煤田。(二)井田的概念划归一个矿井开采的那部分煤田，称为井田。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。一、煤田与井田(三)矿区和矿区开发的概念统一规划和开发的煤田或其一部分，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。一、煤田与井田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。二、煤田划分为井田(一)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对于一个矿井特别是机械化程度高的现代化大型矿井，要求井田有足够的储量和合理的服务年限。而中、小型矿井，储量可少些。随着开采技术的发展，当初设计时划分的范围，可能满足不了矿井长远发展要求。因此，井田划分时应划得大些，或在井田范围外留一备用区，为矿井发展留有余地。(一)划分原则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。我国煤矿生产实践表明，井田走向长度大些、倾斜长度小些，在技术经济上都较为有利。根据我国煤矿当前开采技术水平，井田走向长度应达到：大型＞8km7～15km中型＞4km4～7km小型1.5～5km二、煤田划分为井田+++++++++1+++++++++二一53三五4四2×××九八六6七++++×××××××××××××××××××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(3)充分利用自然条件划分井田为减少开采技术上的困难，降低煤柱损失，往往利用大断层、大褶曲、无煤带、河流、国家铁路、城镇等作为井田边界，如图2－1所示。二、煤田划分为井田图2－1二、煤田划分为井田(4)统筹兼顾，照顾全局浅部与深部矿井；新矿井与老矿井划分井田时，通常把煤层倾角较小，沿倾斜延展很宽的煤田，分为浅部和深部两部分。一般应先浅后深，先易后难，分别建井，这样可节省初期投资。浅部矿井井型及范围可比深部矿井小。当需要加大开发强度，必须在浅部、深部同时建井或浅部已有矿井开发需要在深部另建新井时，应考虑浅部矿井的发展余地，不使浅部矿井过早报废。总之，要全面规划，处理好浅部与深部矿井、新矿井与老矿井之间的关系，为矿区的建设和发展创造好条件。二、煤田划分为井田（5）留有余地当煤层开采厚度较大、开采条件好时，为了加快新区建设，节约初期投资，可先建中小型矿井，待中后期扩建或新建大型矿井。划分井田时，应适当将井田划分的大一些，或在井田范围外留一个后备区暂不建井，一备将来扩建发展。当需要加大开发强度，必须在浅部、深部同时建井，或浅部已有矿井开发，需在深部另建新井时，应考虑给浅部矿井的发展留有余地，不使浅部矿井过早报废。二、煤田划分为井田(6)直（折）线原则井田境界的划分应有利于矿井开采，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，尽量避免曲线，以利于矿井设计和生产管理。二、煤田划分为井田(二)划分井田境界的方法以划分原则为基础，用以下方法划分井田。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。二、煤田划分为井田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。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。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。(二)划分井田境界的方法——人为划分井田(1)垂直划分；(2)水平划分(3)按煤组划分二、煤田划分为井田1—垂直划分；2—水平划分；3—倾斜划分；4—以断层为界4图2-2人为划分井田境界1.垂直划分相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱，称为垂直划分。井田沿煤层走向方向的边界，一般采用沿倾斜线、勘探线或平行于勘探线的垂直面划分，如图2-2所示，一、二矿之间采用垂直划分。近水平煤层井田无论是沿走向、还是沿倾斜方向，都采用垂直划分法。二、煤田划分为井田二、煤田划分为井田2.水平划分以一定标高的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，这种方法称为水平划分。如图2—2中，三矿上下边界就分别以-300和-600等高线为界。这种方法多用于中倾斜煤层和急倾斜煤层井田上、下边界的划分。3.按煤组划分按煤层(组)间距的大小来划分矿界，即把煤层间距较小的相邻煤层划归一个矿开采，把煤层间距较大的煤层(组)划归另一矿开采。该方法多用于煤层或煤层组间距较大、煤层赋存浅的矿区。如图2-3所示，Ⅰ矿与Ⅱ矿即按煤组划分矿界并同时建井。人为划分法可保持井田境界的整齐划一，对巷道布置和开采工作有利，减少了矿井之间复杂的“压茬”关系。二、煤田划分为井田3.按煤组划分二、煤田划分为井田二、矿井储量(一)矿井储量概念及其分级分类1.矿井储量概念矿井储量是指在划定的井田范围内，根据勘探资料计算而得的煤炭储量，包括已被查明的煤层面积、厚度和煤的密度的乘积。储量=面积厚度容重它是进行矿井设计和生产建设的资源依据。二、矿井储量2.矿井储量分级根据勘探和地质研究程度，将煤炭储量按精确度依次分为A、B、C、D四级。其中，A、B级储量之和为高级储量；A、B、C级储量之和为工业储量；D四级储量称为远景储量。A级：勘探程度高高级储量B级：勘探程度较高C级：有一定勘探程度D级：初步了解(一)井矿储量概念及其分级分类3.矿井储量分类根据我国能源政策和煤炭资源状况，按当前开采技术条件，煤炭储量分类如下：矿井地质储量能利用储量(A+B+C+D)(平衡表内储量)暂不能利用储量(平衡表外储量)工业储量(A+B+C)远景储量(D)可采储量设计损失量矿井储量、生产能力及服务年限(二)矿井储量释有的词解关名1．矿井地质储量（Z）矿井地质储量包括平衡表内储量和平衡表外储量。平衡表内储量是指在当前技术条件下煤层的主要指标(如灰分含量、发热量等)和经济技术指标(如煤层的厚度、赋存条件等)都符合工业要求，可供开采的储量。平衡表外储量是指煤层的质量指标或经济技术指标不能满足当前工业要求，目前暂不能开采，但今后可能利用和开采的储量。矿井储量、生产能力及服务年限2．矿井工业储量（Zg）矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前即可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般列入平衡表内的A+B+C级储量，不包括作为远景的D级储量。缺煤地区一些煤层赋存不稳定、构造较复杂的煤田，达到高级储量（A、B级）的勘探工程量太大而井型又小，计算矿井工业储量（Zg）时可包括一部分D级储量。为便于地方小煤矿发展，计算其工业储量时也可包括一部分远景储量，均可取为A+B+C+0.5D。矿井储量、生产能力及服务年限3．矿区可采储量（Zk）矿井可采储量（Zk）是矿井设计的可以采出的储量，即式中P—保护工业广场、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量；C—采区采出率。厚煤层不低于75%；中厚煤层不低于80%；薄煤层不低于85%；地方煤矿不低于70%。新设计矿井时可按上述数据选取。CPZZgk矿井储量、生产能力及服务年限（一）矿井资源/储量以勘探地质报告为基础，矿井可行性研究和初步设计阶段的资源/储量分为：(1)矿井地质资源/储量：勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部。包括探明的内蕴经济的资源量331、控制的内蕴经济资源量332、推断的内蕴经济的资源量333。(2)矿井工业资源/储量：地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和112b、边际经济的基础储量2M11和2M22、地质资源量中推断的资源量333的大部。矿井储量、生产能力及服务年限(3)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、井田边界煤柱、地面建筑物煤柱等永久损失量后的资源/储量。(4)设计可采储量：矿井设计的可以采出的储量。由矿井设计矿井资源/储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区采出率。主要井巷煤柱不包括上、下山煤柱，该部分损失量属于采区开采损失。矿井储量、生产能力及服务年限（二）矿井资源/储量计算1.矿井工业资源/储量式中—矿井工业资源/储量；—探明的资源量中经济的基础储量；—控制的资源量中经济的基础储量；—探明的资源量中边界经济的基础储量；—控制的资源量中边际经济的基础储量；—推断的资源量；—可信度系数，取0.7～0.9。矿井储量、生产能力及服务年限kZZZZZZMMbbg333222112122111gZbZ111bZ122112MZ222MZ333Zk2.矿井设计资源/储量式中—矿井设计资源/储量；—等永久煤柱损失量之和。3.矿井设计可采储量式中—矿井设计可采储量—工业场地和主要井巷煤柱损失量之和；—采区采出率，厚煤层≥75％；中厚煤层≥80％；薄煤层≥85％。矿井储量、生产能力及服务年限CPZZsk2kZ2PC1PZZgssZ1P二、矿井生产能力(一)矿井生产能力一般是指矿井的设计生产能力。单位：万t/a。(二)矿井井型矿井井型是按矿井设计年生产能力大小划分的矿井类型。一般分大型、中型、小型矿井三种。大型矿井：生产能力为120、150、180、240、300、400、500、600万t/a及以上的矿井。中型矿井：生产能力为45、60、90万t/a。小型矿井：生产能力为9、15、21、30万t/a。矿井储量、生产能力及服务年限(三)大小井型的优缺点及井型发展趋势1.大型矿井优缺点(1)优点：产量大，装备水平高，生产集中、效率高、成本低、服务年限长，能够长期供应煤炭，是骨干矿井。(2)缺点：初期工程量大，施工技术要求高，需要较多的设备，建井期长，生产技术管理复杂。矿井储量、生产能力及服务年限2.小型矿井优缺点(1)优点：初期工程量和基建投资少，施工技术要求不太高，技术装备比较简单，上马快，建井期短，能较快地达到设计生产能力(2)缺点：生产分散，效率低，成本高，矿井服务年限短，要求较快的的矿井接替，占地较多。3.井型发展趋势向大型化方向发展；服务年限相对有所缩短。矿井储量、生产能力及服务年限(四)矿生产能力的井确定1.影响矿井生产能力的因素矿井生产能力主要根据矿井储量条件、地质条件、工艺与技术装备、开采能力和经济社会等因素确定。1)影响开采工艺的地质条件煤层倾角小、厚度大、赋存稳定、构造简单、顶底板岩性较好，瓦斯及水文条件简单，则开采工艺好，适于机械化开采，可建大型矿井。反之，宜建中小型矿井。矿井储量、生产能力及服务年限2)储量条件矿井生产能力应与其储量相适应，以保证矿井和水平有足够的服务年限。各类矿井和水平服务年限要求见表2-1。表2-1我国各类矿井和水平服务年限井型生产能力（万t/a）服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）倾角25°倾角25°~45°倾角45°大600及以上300、400、500120、150、180、24