煤矿开采学第1章-煤矿开采基本概念

第一章煤矿开采的基本概念煤

矿

开

采

学太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系17.06.20202.1

煤田开发的概念煤田：

在地质历史发展过程中，同一地质时期形成并由大致连续发育的

含煤岩系分布区称为煤田。简单的讲，就是同一地质时期形成，并大致连

续发育的含煤岩系分布区。煤田范围很大，面积可达数百或数千平方公里，储量从数亿吨到数

百、数千亿吨。大煤田可由几个矿区开发；较小煤田可由一个矿区开发；也可有一个矿区开发数个小煤田(相当小)。矿区：统一规划和开发的煤田或其一部分，开发煤田形成的社会组合。一般一个矿区开发一个煤田(矿务局，矿业集团公司)。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

22煤矿开采的基本概念年代地层单位、地质年代单位及其代号同位素年酚值/Ma地壳运动生物演化字市)代算纪

(

系

)世

(

统

)植物动

物显生宙P₁新生代界)K第四纪(系)Q全新世(统)Qh222.565137195230258350400440500570喜马拉雅运动阶段被子植物繁猛::

………。无料椎动物继续演化发展更新世(统)Qp第三纪系)民新第三纪(系)

N上新世(统)N中新世(统)N老第三纪(系)

E渐新世(统)E₂始新世(统)E,古新世(统)E,中生显M₂白星纪(系)K晚白垩世(统)K₂燕山运动阶段爬行动物繁盛早白垩世(统)K侏罗纪(系)J晚侏罗世(统)J;裸子植物答峰中侏罗世(统)J早侏罗世(统)J三叠纪(系)T晚三叠世(统)T,印支运动阶段中三叠世(统)T₂早三叠世(统)T古生代界P晚古生代霁二登纪(系)P晚二叠世(统)P₂海西运动阶段两柄动物繁盛早二叠世(坑)P₁石炭纪(系)C晚石炭世(境)C₂中石炭世(统)C孢子植物繁塞早石炭世(统)C₁泥盆纪(系)D晚泥盆世(统)D₂中泥盆世(统)D₂早泥盆世(统)D,早古生代界志留纪(系)S晚志留世(统)S₂加里东运动阶段海生无脊椎动物繁嘴中志留世(统)S₂早志窗世(统)S藻类及菌类植物繁感奥陶纪(系)O晚奥陶世(统)O中奥商世(统)O₂早奥陶世(统)O寒武纪(系)∈晚寒武世(统)∈,中寒武世(统)∈2早寒武世(统)∈隐生重主c元古代界户晚震旦纪(系)Z晚震旦世(统)Z,80010001900250038004500晋宁动动吕梁运动五台运动阜平运动地壳形成早震旦世(统)Z中早太古代(界)Ar生命开始出现地球初始阶段的天文时期冥古代(界)三个主要聚煤时期石炭二叠纪侏罗白垩纪第三纪太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

34600地球形成表

1

-

2

地

质

年

代

表实)压

温

力

度覆盖层加厚褐煤高

温

高

压煤的形成泥

炭

化

阶

段生物作用化学作用地壳下沉隔绝空气太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系腐烂分解泥炭层植物

遗

体煤化阶段无烟

煤高温高压烟煤17.06.202042煤矿开采的基本概念根据地质构造带为界，全国划分为五个聚煤区：1.华北聚煤区：包括山西、

山东、河北、河南、甘肃、

陕西、

内蒙古

大部、江苏北部、辽宁和吉林南部。资源量占全国量的53%。2.西北聚煤区：包括新疆、青海、宁夏、

内蒙古西部。其煤炭资源量

占

全

国

3

3

%

。3.东北聚煤区：包括辽宁、吉林、黑龙江、

内蒙古东部。其煤炭资源量占

全

国

8

%

。4.华南聚煤区：包括贵州、广西、广东、海南、湖南、湖北、重庆、江

西、福建、江苏和安徽南部、

四川和云南大部。其煤炭资源量占全国5

.

9%。5.滇藏聚煤区：包括西藏、青海南部、

四川和云南西部。煤炭资源量

占全国0

.

1%。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

5

尔特大(O

同

山兴隆

神

木

●

东

荫

○天津

渤

海黄陵

四峪峰

壁

尧济

汶

坊子西

O安

坚马巩县登量郑州

永城

徐州淮

北淄阳新博◎峰泉洛

安县西霍汾城房韩乡咀

山山轩太平武石海

勃

湾滦南票开(京室县

北花园

八小峪翁下准呼

和胜头东包华北(石炭二叠纪)聚煤区平庄

阜新崔

家

沟

晋

城

焦

作

矫

宁

东

滕北彬县

铜川蒲白登

合

◎P

新

密

大

屯

枣

庄离

石西山

D

南庄

龙鸟达

●银川复請远镇华

亭石炭井平

顶

山北票山西自北向南主要分

布六大煤田：大同、宁武、河东、西山、沁水、霍西六大煤田。*

其中大同、宁武两个

煤田，都兼有石炭二

叠纪和侏罗纪的煤系，因此它们成为“双

石虫

纪’’煤田。还有几个“煤产地”,

浑源煤产地、繁峙煤

产地、五台煤产地、垣曲煤产地、平陆煤

产地。我省有119个县，

其中94个县有煤炭资

源，

91个县有煤矿。州

-矿业工程学院-采矿工程系

7山

西

省

煤

炭

资

源

及

开

发

概

况

图1:200万乙餐两城ss2煤矿开采的基本概念井田井田(矿田)

—

划归

一

个矿井开采的

一

部分煤田或全部煤田。井田范围走向长度

倾向水平投影(宽度)17.06.2020太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

8井田划分原则1、

充分利用自然等条件划分井田；2、

井田范围、储量和开采条件要与矿井生产能力相适应；

3、

保证井田有合理的尺寸；4、

合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系。井田边界划分方法1

—

垂直划分；

2—水平划分；

3

—

以断层为界17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

92煤矿开采的基本概念井型

:根据矿井设计生产能力不同，将矿井划分的类型，称为井型。

井型分大、

中、小三种。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。井型小型矿井中型矿井大型矿井特大型矿井矿井生产能力和井型井田走向长度

(m)≥1500≥4000≥7000≥10.0-15.017.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

102煤矿开采的基本概念矿井生产能力和服务年限矿井储量：

井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量

计算标准的全部储量。矿井生产能力：

又称为矿井年产量，是指矿井在一年内生产煤炭的数

量，单位为万t/a

或Mt

/a。矿井服务年限：

矿井从投产到报废的开采年限。T=Zx/A*KZk—

矿井可采储量，

Mt;T一矿井设计服务年限，

a;A一矿井设计生产能力，

Mt/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。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

112煤矿开采的基本概念井

型矿

井

设

计

生

产能

力

(

M

t

/

a

)矿井设计服务年

限

(

a

)第

一

开

采

水

平

设

计

服

务

年

限煤层倾角<25°煤层倾角25°-45°煤层倾角>45°特

大6

.

0

及

以

上7035————3.0-5.06030————大1.2、1.51.8、2.450252015中0.45、0.6、0.940201512小0.09、0.15、0.21、0.30各省自定17.06.2020太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

12新建矿井设计服务年限2煤矿开采的基本概念2.2矿山井巷名称和井田内划分2.2.1

矿山井巷名称矿山井巷1一立井；2一斜井；3—平硐；4—暗立井；5—溜井；6一石门；7—煤门；8一煤仓；9一上山道；10一下山道；11一风井；12—岩石平巷；13一煤层平巷17.06.2020太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

13矿山井巷：

为进行采矿，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。井巷按倾角分类：垂直巷道倾斜巷道水平巷道1、

垂直巷道立

井：有直接通达地面出口的垂直巷道，

一般位于井田中部。暗立井：没有直接通达地面出口的立井，装有提升设备。溜

井：担负自上而下溜放煤炭或矸石任务的暗井。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

142煤矿开采的基本概念2、

倾斜巷道斜

井：有直接出口通达地面的倾斜巷道。暗斜井：

没有直接通达地面的出口、用作相邻的上下水平联系的斜巷。上

山：无直接出口通地面，位于开采水平以上，为本水平或采区服务的斜

巷

。下

山：位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。3、

水平巷道平硐：有出口直接通到地表的水平巷道称为平硐。石门：和煤层走向正交或斜交的水平岩石巷道。煤门：开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。平巷：没有出口直接通达地表，沿煤层走向开掘的水平巷道。硐室：空间三个轴线长度相差不大且又不直通地面的地下巷道，如绞车

房、变电所、煤仓等。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

152煤矿开采的基本概念2.2.2

井田内划分1、

井田划分为阶段和水平阶段：

在井田范围内，沿着煤层的倾斜方向，按一定标高把煤层划分为若

干个平行于走向的长条部分，每个长条部分称为一个阶段，具有独立的生产系统。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

162煤矿开采的基本概念2煤矿开采的基本概念阶段的走向长度：

即为井田走向长度。阶段垂高：阶段上部边界与下部边界的垂直距离，

一般为100～250m。

阶段斜长：阶段的倾斜长度。I

阶段Ⅱ阶段I

阶段17.06.20201

区

段I

阶

段Ⅱ阶段太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

171区段2区段3

区

段2

区

段3区段Ⅱ阶段水平：

常指某一标高的水平面。表示：标高、开采顺序及用途1)±0、

-200、

-500水平等2)矿井生产中，表示开采顺序，又称第一水平、第二水平....

3)矿井生产中，常把运输大巷所在的水平称运输水平；

回风大

巷所在的水平称回风水平。开采水平(简称水平):

布置有主要运输大巷和井底车场、并担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平。广义的水平：

布置大巷的某一标高的水平面，既包括一个水平，又

包括所服务的阶段。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

182煤矿开采的基本概念2.2.2

井田内划分2、

阶段内再划分(1)采区式划分沿走向把阶段划分为若

干个具有独立生产系统的块

段。采区倾向长度与阶段斜

长相等。采区走向长度一般由500m

到2000m。采区斜长一般为600～1000m

。

在采区范围

内，沿煤层倾向将采区划分为若干区段。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

192煤矿开采的基本概念(2)分段式划分在阶段范围内不划分采区，而是沿

倾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

沿斜长布置一个采煤工作面。与采区式相比，减少了采区上、

下山及相关硐室工程量，采煤工作面

可以连续推进，减少了工作面搬家次

数，生产系统简单。分段式划分适用于地质构造简单、

走向长度较小的井田，我国很少采图1-6

分段式划分J₁

、J₂

、Jg—阶

段；Fr、F₂

、F₃—

分

段

；1—阶段运输大巷；2—风并；3—主要运输上山；4—主要轨道上山；5—分段运输平卷；6—分段回风平巷17.06.2020太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系202煤矿开采的基本概念用

。(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。采煤

工作面沿煤层倾向推进(仰斜或俯

斜

)

。适用于倾斜长壁采煤法，巷道

布置简单，

比采区式布置掘进工程

量少，但分带工作面两侧倾斜回采

巷道(分带巷道)掘进困难、辅助

运输不方便。在煤层倾角较小(<12°)的条件下，带区式的应用正在扩大。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

212煤矿开采的基本概念J1

、J2

、J3——阶段；F1

、F2…F6——

带区；①②—一分带第_

阶段

第二阶段

第三阶段阶段内再划分1.

采

区

式2.

分段式3.

带

区

式17.06.2020太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

22阶段内分区布置H—

阶段垂高；

h—阶段斜长2煤矿开采的基本概念J1D3采

区

式

划

分分段

式

划

分J3J3DTTJ2又

C2

Q2QTC

3J2区段采

区采

区C

12.2.2

井田内划分3、

井田直接划分为盘区或带区近水平煤层，落差小，可直

接划分为盘区或带区。盘区内巷

道布置及生产系统与采区布置基

本相同；带区布置时，与阶段内

的带区式布置基本相同。采区、盘区、带区等的开采顺

序一般采用前进式，从井田中央

向边界，先采井田中央井筒附近

的煤，有利于减少初期工程量及

初期投资，矿井尽快投产。17.06.2020

太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

23围

1-8

井田直接划分为盘区P₁

、Pz、Ps、P;~-

第一

、二、三、四盘

区2煤矿开采的基本概念4、

井田划分为分区域特大型矿井井田范围广阔，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，采用了多井筒分区域开拓。17.06.2020

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242煤矿开采的基本概念采区式

分

段

式

带区式采区式

盘区式。

带区式走向长壁倾斜长壁近水平阶

段盘

区分区域17.06.2020太原理工大学-矿业工程学院-采矿工程系

252煤矿开采的基本概念井田划分井

田1

主

井

、

2

副

井

、

3

井

底

车

场

、

4

主

要

运

输

石

门

、

5

运

输

大

巷

、

6

风

井

、

7

回

风

石

门

、

8

回

风

大

巷

、

9

采

区

运输石门、1

0采区下部车场、1

1

采区

下

部

材

料

车

场、1

2

采区

煤

仓、1

3

行

人

进

风

巷、1

4

运

输

上山、1

5

轨道

上

山

、

1

6

上

山

绞

车

房

、

1

7

采

区

回

风

石

门

、

1

8

采

区

上

部

车

场

、

1

9

采

区

中

部

车

场

、

2

0

区

段

运

输

平

巷

、21下阶段回风平

巷、

2

2

联络

巷、

2

3区

段回风

平

巷、

2

4

开

切眼、

2

5回采

工

作

面17.06.2020