03第二章井田开拓-采煤概论.ppt

第二章井田开拓,第一节煤田的划分,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。2.矿区和矿区开发开发煤田形成的社会区域，成为矿区。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。,铜川矿区的井田划分,舜耕山区,潘谢区,八公山区,井下生产系统示意图,二、井田划分的原则（合理尺寸、合理开发）1、要充分利用自然条件；2、要有合理的走向长度：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。,利用自然条件作为井田边界划分井田,三、井田人为境界的划分方法（一）垂直划分相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线两侧备留井的边界煤柱称为垂直划分。（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。（三）按煤组划分按煤层（组）间距的大小来划分矿界，把煤层间距较小的相信煤层划归一个矿井开采，把层间距较大的煤层煤层（组）划归另一个矿井开采。,井田边界划分方法1垂直划分；2水平划分；3以断层为界,第二节煤田划分为井田,第二节井田内再划分,一、井田划分阶段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。,井田划分为阶段和水平,（2）阶段的特征走向长度阶段的走向长度就是井田长度可达到数千米至上万米阶段垂高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米。实际现场统计达到米，现正在报批的新设计规范在原基础上提高到米。急倾斜煤层阶段垂高为米，近年来，也有逐步扩大的趋势。,阶段斜长阶段斜长一般为几百米至上千米随着强力胶带运输机和大型防爆绞车的大量应用，近年来，阶段斜长增长量很大每个阶段都有独立的运输和通风系统如：在阶段下部边界开掘阶段运输大巷（兼作进风巷），在阶段上部边界开掘阶段回风大巷，为整个阶段服务上阶段采完后，该阶段的运输大巷作为下一阶段的回风大巷。,2、水平和开采水平的概念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根据煤层赋存条件和井田范围，一个井田可用一个水平开采，也可用两个或两个以上的水平开采，前者称单水平开拓，后者称多水平开拓。,二、阶段内的再划分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块段，每一块段称为采区，如下图，井田沿倾向划分为3个阶段，每个阶段又沿走向划分为4个采区。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。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。,阶段划分为采区,采区划分为区段,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。分带内采煤工作面沿煤层倾斜推进。,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，在巷两边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及采区基本相同；带区则与阶段内带区布置基本相同。,近水平煤层的井田划分,第三节矿井储量、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1、按可行性评价阶段划分（1）概略研究储量（2）预可行性研究储量（3）可行性研究储量,第四节矿井储量、生产能力和服务年限,2、按经济意义划分（1）经济的储量（2）边际经济的储量（3）次边际经济的储量（4）内蕴经济的储量（5）经济意义未定的基础储量,第四节矿井储量、生产能力和服务年限,3、按地质可靠程度分（1）探明的储量（2）控制的储量（3）推断的储量（4）预测的储量,4、旧煤炭储量分级、分类（2003年以前）矿井地质储量（1）能利用储量（A+B+C+D）工业储量（A+B+C）a.可采储量b.设计损失量远景储量（D）（2）尚未利用的储量,第四节矿井储量、生产能力和服务年限,矿井地质储量,能利用储量,尚难利用储量,工业储量,远景储量,可采储量,设计损失量,旧煤炭储量的分级分类,（二）对煤炭资源采出率的规定,（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（万t/a）即：设计中规定矿井在单位时间（年或日）内采出的煤炭和其它矿产品的数量。矿井核定生产能力：矿井经过技术改造，核定后的生产能力，万t/a。井型：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。,井型划分如下：井型生产能力（万t/a）大型矿井：120、150、180、240、300、400、500及500以上（其中300万t/a及其以上又称特大型矿井）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：主要指瓦斯、通风、水文地质等。,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。四、矿井生产能力、服务年限与储量的关系T=ZK/AKZk矿井可采储量，万吨；T矿井设计服务年限，a；A矿井设计生产能力，万吨/a；K储量备用系数，1.31.5。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。,第五节井田开拓方式,一、井田开拓方式的概念井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。,二、井田开拓方式的分类1.按井筒形式分（1）立井开拓（2）斜井开拓（3）平硐开拓（4）综合开拓,2.按阶段内布置方式（1）采区式（2）分段式（3）带区式3.井筒形式+开采水平+阶段内布置方式4.在开拓方式的构成因素中，井筒形式占有着突出的地位，常以井筒形式为依据，把井田开拓方式分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓等几种方式。,三、确定井田开拓方式的原则1、多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井创造条件，集中，简单2、按规程完善通风条件，良好生产条件3、减少煤柱损失，提高回采率，减少维护量4、减少工程量，降低投资，减少建工工期5、新技术机械化、自动化的推广创条件6、考虑煤质、煤种,第六节斜井开拓,主、副井均为斜井的开拓方式，称斜井开拓。一、片盘斜井开拓（斜井多水平分段式开拓）片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。典型的片盘斜井如下图所示,其井下部分是一个下山采区。井田沿煤层倾向按标高划分为数个分段,每段相当于采区的一个区段,习惯上称为片盘,适于布置一个采煤工作面。1.井巷掘进顺序自地面向下沿煤层开一对斜井,直至第一片盘下20-30m,在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷,在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷（注：底板岩石巷道）,然后,经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼,即可开始第一片盘的回采。,第六节斜井开拓片盘斜井开拓煤层群,第六节斜井开拓,2.生产系统包括：运煤系统、通风系统、运料排矸系统对通风要求：主斜井用胶带运煤时，可兼作进风井，但V4m/s。胶带斜井不得兼作回风井。,第六节斜井开拓,3.优点：系统简单，工程量小，投资少，工期短，斜井沿煤层掘进易施工，能够补充地质资料，进一步了解煤层赋存情况。缺点：矿井内不能布置较多的工作面，矿井生产能力小；容易出现掘进与生产相互干扰，对地质变化适应性差。4.适用范围：适用于煤层埋藏稳定，地质构造简单，井田走向长度和倾斜宽度不大，煤层埋藏不深的小型矿井。,第六节斜井开拓,二、斜井单水平采区式开拓井田沿倾斜方向划分为两个阶段，每个阶段沿走向划分为若干个采区，每个采区沿倾向划分为若干个区段。与片盘斜井相比优点：矿井内能布置几个采区，不容易出现掘进与生产相互干扰，对地质变化适应性强。缺点：井巷工程量大，建井期长，系统复杂。,第六节斜井开拓,三、斜井盘区式开拓近水平煤层，一般采用盘区式布置。斜井盘区与斜井单水平采区式的区别在于斜井盘区的运输大巷和回风大巷可以并列布置在井田倾斜的大致中央。,第六节斜井开拓,四、斜井井筒层位选择、井筒装备及坡度（一）斜井井筒层位选择1.沿煤层布置适用于煤层赋存稳定，煤质坚硬及地质构造简单的矿井。2.沿煤层底板岩层布置斜井布置在煤层底板稳定的岩层中，岩层距煤层距离不小于1520m，一般用于开采倾角较大的煤层。3.穿层布置当斜井倾角与煤层倾角不一致时，可采用穿层布置，即斜井从煤层顶板或底板穿入煤层。,第七节立井开拓,一、立井单水平带区式开拓井田划分为两个阶段，阶段内带区式布置一般带区式布置多采用对拉工作面：两个工作面共有一条运输平巷（斜巷），两个工作面中的煤相向运输。1、井巷开掘顺序：2、生产系统：运输系统、通风系统3、优点：巷道布置及生产系统简单，运输环节少，通风线路短并有建井速度块、投产早。缺点：上山阶段的分带回风是下行风。适用于煤层倾角小于12，地质构造简单，煤层埋藏较深的矿井。,立井单水平带区式开拓,第七节立井开拓,第七节立井开拓,二、立井多水平采区式开拓1、井巷掘进顺序2、生产系统采煤系统采煤工作面出煤经区段运输平巷、区段石门、区段溜煤眼、采区运输上山、采区煤仓,在运输大巷装车,电机车牵引载煤列车至井底车场卸载后,由主井内安装的箕斗将原煤提至地面。排矸系统掘进巷道所出之矸石,则用矿车装运至井底车场,由副井内安装的罐笼提至地面。运料系统井下所需之物料、设备,由矿车(或材料车、平板车)装载,经副井罐笼下放至井底车场,由电机车拉至采区,转运至使用地点。通风系统矿井通风采用中央分列式(中央边界式),由副井进入的新鲜风流,经井底车场、主要运输大巷、采区车场、采区上山、区段石门、区段运输平巷,清洗采煤工作面后的污风经区段回风平巷、区段回风石门、采区上山至总回风道,再经回风石门,由边界风井排出地面。排水系统井下涌水经大巷水沟流人井底车场,汇入水仓,由水泵房的水泵,经副井井筒的管道排至地面。,第八节平硐开拓,平硐按与煤层走向的相对位置不同，平硐分为走向平硐、垂直走向平硐和斜交平硐；按平硐所在标高不同，平硐分为单平硐和阶梯平硐。一、走向平硐平硐沿煤层走向开掘，把煤层分为上、下山两个阶段，具有单翼井田开采的特点。二、垂直或斜交走向平硐根据地形条件，平硐可由煤层顶板进入或由煤层底板进入煤层。平硐将井田沿走向分成两部分，具有双翼井田开拓特点。三、阶梯平硐当地形高差较大，主平硐水平以上煤层垂高过大时，可将主平硐水平以上煤层划分为数个阶段，每个阶段各自布置平硐的开拓方式。,第八节平硐开拓,走向平硐开拓方式优点是平硐沿煤层掘进容易施工，建井期短，投资少，经济效果好；还能补充煤层的地质资料。缺点是煤层平硐维护困难；巷道维护时间长，具有单翼井田开采通风、运输困难等特点；一般平硐口位置不易选择。,走向平硐示意图,第八节平硐开拓,与走向平硐相比较，优点是平硐易维护，具有双翼井田开拓运输费用低，巷道维护时间短，矿井生产能力大，通风容易，便于管理等特点。缺点是岩石工程量大，建井期长，初期投资大等。有利于选择平硐口的位置。,垂直走向平硐开拓示意图,第八节平硐开拓,阶梯平硐开拓方式的特点是：可分期建井，分期移交生产，便于通风和运输；但地面生产系统分散、装运系统复杂、占用设备多、不易管理。这种开拓方式适用于上山部分过长，布置辅水平有困难，地形条件适宜，工程地质条件简单的井田。,阶梯平硐示意图,第九节井筒形式分析及选择,一、平峒开拓方式的优缺点及适用条件优点：1.开拓形式最简单、最有利；2.出煤不需提升转载，环节少，系统简单，设备少，地面设施简单（无井架、绞车房）；3.不需较大的井底车场及其硐室；4.施工速度快，建井快；5.无需排水设备，利于预防水灾。适用条件：地形条件合适、煤层赋存位置较高的山岭、丘陵、沟谷。,第九节井筒形式分析及选择,二、斜井开拓的优缺点和适用条件优点：（与立井相比）施工简单，工期短，井筒装备简单，投资少，掘进速度快。缺点：井筒斜度大，提升能力低，维护费用高，倾斜度大时，环节多，煤柱损失大。适用条件：埋藏不深，表层不厚，缓斜和倾斜煤层。,第九节井筒形式分析及选择,三、立井开拓的优缺点和适用条件优点：不受其他地质条件影响，适应能力强，提升速度快，能力大，可扩大断面，装备两套提升设备缺点：施工难度大，设备投资大、要求高。适用条件：煤层埋藏较深，表土层厚，瓦斯、水文情况复杂等条件。,第十节综合开拓,一、综合开拓的类型综合开拓：采用立井、斜井、平硐等任何两种以上井硐形式开拓的方式（一）斜井-立井综合开拓副斜井（强力带式输送机）主立井的开拓方式适合于大型矿井。,1-主斜井，2-副斜井，3-斜风井，4-新立井，5，6，7-运输大巷,第十节综合开拓,斜井作主井，主要是利用斜井可采用强力带式输送机，提升能力大及井筒易于延深的