第三章 井田开拓的基本问题

第三章井田开拓的基本问题第1页，共58页，2023年，2月20日，星期三第2页，共58页，2023年，2月20日，星期三第3页，共58页，2023年，2月20日，星期三第4页，共58页，2023年，2月20日，星期三第5页，共58页，2023年，2月20日，星期三第6页，共58页，2023年，2月20日，星期三第7页，共58页，2023年，2月20日，星期三煤炭资源开发程序1）煤炭资源开发阶段地质勘探阶段：找矿→普查→详查→精查←探矿权设计阶段：矿区规划（可研→规划）→矿井设计（矿井设计可研→初步设计→矿井施工设计）→安全专篇

资源许可证（省级地质矿产局）→可研审批（省煤炭工业管理局）→设计审批→安全专篇审批（省煤炭安全生产监督管理局）

→建设许可证→施工阶段：矿山建设→井巷工程→地面工程→安装工程→矿井建设验收（省煤炭和安监部门联合验收））→生产许可证生产阶段：第8页，共58页，2023年，2月20日，星期三3矿井设计需要解决的主要问题井田划分（确定井田边界）；矿井储量计算；矿井地质条件分析与评价矿井生产能力确定（储量、生产能力、服务年限）；井田内划分；矿井开拓（井峒形式、井底车场、阶段大巷、相关主要技术参数）；采煤方法（采区巷道布置、采煤工艺）矿井通风矿井提升运输矿井排水矿井供电矿井安全矿井环保第9页，共58页，2023年，2月20日，星期三4矿井主要生产系统井下生产系统矿井开拓系统矿井煤炭开采系统矿井通风系统矿井提升运输系统矿井（给）排水系统矿井供电系统矿井压气系统矿井安全保障系统矿井地面生产系统煤炭地面运输与洗、选运系统矿井通风机地面供电系统地面绞车地面压气设备维修（机修厂）地面材料供应系统第10页，共58页，2023年，2月20日，星期三矿井开采理论与技术——

研究在特定的地质及开采系统、开采技术条件下的安全高效采煤方法；主要包括采区巷道布置（优化）、设备选型、采煤工艺、劳动组织，安全技术等。矿山地质——保障、先行矿山测量——眼睛矿井开拓与开采——核心（井巷工程、采矿学、采煤工艺）矿井通风与安全——“天”（矿井通风与安全、事故案例分析、应急救援）矿山机、电、控制——装备与动力（矿山机械、矿山供电等）矿山压力及其控制——技术支持（理论力学、材料力学、弹塑性力学、岩体力学）矿山环保——矿山环境（开采损害与保护）第11页，共58页，2023年，2月20日，星期三采矿系统的基本特点复杂的巨型动态系统；类型众多；形态各异；条件多变且采前未能完全确知的天然资源；应用着多层次、多样化且正在变动着的开采技术；开采工作受多种因素影响，存在着对采矿规律的不同认识，多种技术方案和发展途径的不同选择。因此，煤矿开采系统的正确建立、合理运行和优化调整及煤矿开采技术问题的妥善解决，运用已有的煤矿生产经验，技术发展和科研成果，探索尚未认识的煤矿开采新规律，做出合理的分析与抉择，具有与其他工程技术不同的特点。第12页，共58页，2023年，2月20日，星期三本章主要内容第三章井田开拓的基本问题第一节煤田划分为井田第二节矿井储、年产量和服务年限第三节井田再划分第四节井田内的开采顺序第五节巷道分类第六节开拓方式的概念及分类第13页，共58页，2023年，2月20日，星期三在一个井田范围内，主要巷道的总体布置及其有关参数的确定叫井田开拓掘进顺序第14页，共58页，2023年，2月20日，星期三第一节煤田划分为井田

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。第15页，共58页，2023年，2月20日，星期三第16页，共58页，2023年，2月20日，星期三第17页，共58页，2023年，2月20日，星期三第一节煤田划分为井田

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.矿区和矿区开发由于行政或经济上的原因，往往将邻近几个井田划归为一个行政机构管理，统一规划和开发，称为矿区3.井田在矿区内，划归给一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。一般情况下：煤田->矿区－>井田（矿井）第18页，共58页，2023年，2月20日，星期三一、划分的原则1．井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应2．保证井田有合理的尺寸3．充分利用自然等条件划分井田4．合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系第19页，共58页，2023年，2月20日，星期三第20页，共58页，2023年，2月20日，星期三二、井田境界的划分方法（一）垂直划分：相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱，称为垂直划分。（二）水平划分：以一定标高的水平面为界，即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。第21页，共58页，2023年，2月20日，星期三井田边界划分方法1－垂直划分；2－水平划分；3－以断层为界第22页，共58页，2023年，2月20日，星期三二、井田境界的划分方法（一）垂直划分：相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱，称为垂直划分。（二）水平划分：以一定标高的水平面为界，即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。（三）按煤组划分

（四）以自然边界（如断层等）划分第23页，共58页，2023年，2月20日，星期三矿界划分及分组与集中建井A浅部分组建斜井B深部集中建立井第24页，共58页，2023年，2月20日，星期三第二节矿井生产能力和服务年限一、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。第25页，共58页，2023年，2月20日，星期三井型划分如下：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）（Mt）中型矿井：

45、60、90。小型矿井：

9、

15、

21、

30。第26页，共58页，2023年，2月20日，星期三二、矿井服务年限一个矿井从投产到报废的开采年限称为矿井的服务年限。三、矿井生产能力、服务年限与储量的关系

T=ZK/(AK)Zk－矿井设计可采储量，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，1.3～1.5。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27页，共58页，2023年，2月20日，星期三第28页，共58页，2023年，2月20日，星期三第三节井田再划分一、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。第29页，共58页，2023年，2月20日，星期三井田划分为阶段示意图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-阶段序号，h1、h2、

h3-阶段斜长，H1、

H2、

H3-阶段垂高第30页，共58页，2023年，2月20日，星期三第三节井田再划分一、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。（2）开采水平：布置有井底车场和主要运输大巷，并担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平

。一个开采水平可只为一个阶段服务，也可以为该水平上下两个阶段服务。第31页，共58页，2023年，2月20日，星期三井田划分为阶段示意图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-阶段序号，h1、h2、

h3-阶段斜长，H1、

H2、

H3-阶段垂高第32页，共58页，2023年，2月20日，星期三第33页，共58页，2023年，2月20日，星期三1234第34页，共58页，2023年，2月20日，星期三二、井田划分为盘区当井田内煤层倾角很小，接近水平时，由于煤层沿倾斜方向高差很小，没有必要再按标高划分阶段。这时，可沿煤层主要延展方向布置主要大巷，将井田分为两翼，然后以大巷为轴将两翼分成若干适宜开采的块段，每个块段叫一个盘区。每个盘区通过盘区石门与主要大巷相连构成相对独立的生产系统，见图3—6。图3—6井田划分盘区1—主斜井；2—副斜井；3—主要石门；4—主要运输巷；5、6--盘区运输平巷；7—盘区边界；8—井田边界第35页，共58页，2023年，2月20日，星期三三、井田分区域划分井田范围很大的特大型、巨大型矿井，井田面积可达上百平方公里，煤层沿走向长可达数十公里。这就势必造成井下运输距离、通风线路、管线敷设过长，给生产和管理带来困难。为此，可以采用分区域开采的办法，就是将整个井田划分成若干个区域，每个区域相当于一个小井田，进一步划分成阶段、盘区等。每个区域开凿辅助提升井和风井为本区域服务。在井田中央开凿集中提升井为整个井田服务，如图3—7所示。图3—7分区域建井的井田划分示意图1—主斜井；2—副斜井；3—分区界线；4—阶段界线第36页，共58页，2023年，2月20日，星期三四、阶段内再划分1．分区式上（下）山区段：区段回风平巷、区段运输平巷图3—8阶段内分区布置H—阶段垂高；h—阶段斜长第37页，共58页，2023年，2月20日，星期三采区上山位置（a）双翼采区上山(b)单翼采区上山第38页，共58页，2023年，2月20日，星期三四、阶段内再划分2．分带式布置图3—10阶段内分带布置I、II—阶段序号；1、2、3…--分段带号第39页，共58页，2023年，2月20日，星期三四、阶段内再划分3．分段式图3—11阶段内分段布置I、II—阶段序号；1、2、3…--分段序号第40页，共58页，2023年，2月20日，星期三四、阶段内再划分4．整阶段布置第41页，共58页，2023年，2月20日，星期三第四节井田内开采顺序一、煤层沿倾斜的开采顺序1、下行开采2、上行开采说明：一般地，不论是首先整个井田，还是阶段内、采区内，对同一煤层，都应考虑使用下行开采顺序。第42页，共58页，2023年，2月20日，星期三二、煤层沿走向的开采顺序1、前进式2、后退式图3—12阶段内的开采顺序1、2、3、4—采区开采序号；（a）--采区前进式开采顺序；（b）--采区后退式开采顺序第43页，共58页，2023年，2月20日，星期三连续式开采第44页，共58页，2023年，2月20日，星期三第五节巷道分类按空间位置和形状可分为：

1.

垂直巷道－立井、暗立井、溜井

2．倾斜巷道－斜井、暗斜井、上山、下山

3．水平巷道－平硐、石门、煤门、平巷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—煤层平巷第45页，共58页，2023年，2月20日，星期三第五节巷道分类矿井巷道按其在生产中的重要性还可以作以下分类：开拓巷道为全矿井、一个开采水平或阶段服务的巷道，如井筒、井底车场、阶段（或水平）运输大巷和回风大巷等。准备巷道为整个采区服务的巷道，如采区上（下）山、采区上下车场、采区石门等。回采巷道为工作面采煤直接服务的巷道，如区段上、下平巷和开切眼等。第46页，共58页，2023年，2月20日，星期三1－立井，2－斜井，3－平硐，4－暗立井，5－溜井，6－石门9－上山，10－下山，11－风井，12－岩石平巷，13－煤层平巷第47页，共58页，2023年，2月20日，星期三第六节开拓方式的概念及分类开拓方式：在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式。开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。一、井田开拓方式分类井田开拓方式种类很多，一般可按下列特征分类。：（一）按井筒（硐）形式按井筒（硐）形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓。

（二）按开采水平数目按开采水平数目可分为：单水平开拓（井田内只设1个开采水平）；多水平开拓（井田内设2个及2个以上开采水平）。

第48页，共58页，2023年，2月20日，星期三（三）按开采准备方式按开采准备方式可分为上山式、上下山式及混合式。（１）上山式开采开采水平只开采上山阶段，阶段内一般采用采区式准备。（2）上下山式开采开采水平分别开采上山阶段及下山阶段，阶段内采用采区式准备或带区式准备；近水平煤层，开采水平分别开采井田上山部分及下山部分，采用盘区式或带区式准备。

(3）上山及上下山混合式开采上述方式的结合应用。注:开采水平标高以下的采区称下山采区,采区内布置采区下山等准备巷道,采出的煤通过下山,由下往上运至开采水平,反之则称为上山采区.第49页，共58页，2023年，2月20日，星期三（三）按开采准备方式按开采准备方式可分为上山式、上下山式及混合式。（１）上山式开采开采水平只开采上山阶段，阶段内一般采用采区式准备。（2）上下山式开采开采水平分别开采上山阶段及下山阶段，阶段内采用采区式准备或带区式准备；近水平煤层，开采水平分别开采井田上山部分及下山部分，采用盘区式或带区式准备。

(3）上山及上下山混合式开采上述方式的结合应用。（四）按开采水平大巷布置方式（1）分煤层大巷，即在每个煤层设大巷；（2）集中大巷，在煤层群集中设置大巷，通过采区石门与各煤层联系；（3）分组集中大巷，即对煤层群分组，分组中设集中大巷。第50页，共58页，2023年，2月20日，星期三开拓方式分类第51页，共58页，2023年，2月20日，星期三立井开拓方式(a)立井单水平上下山式；(b)立井多水平上下山式；(c)立井多水平上山式；(d)立井多水平上山及上下山式混合式1—主井；2—副井；3—井底车场；4—主要石门；5—开采水平运输大巷第52页，共58页，2023年，2月20日，星期三二、井田开拓方式应正确解决下列问题：（1）确定井筒的形式、数目及其配置，合理选择井筒及工业场地的位置。（2）合理地确定开采水平数目和位置。（3）布置大巷及井底车场。（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替。（5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。第53