第3章 井田开拓的基本问题.ppt

1、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 井田开拓的概念 第六节 开拓方式的概念及分类,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 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。

2、 一般情况下：煤田（矿区）井田（矿井）,第一节 煤田划分为井田,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,井田境界划分示意图,第一节 煤田划分为井田,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,第一节 煤田划分为井田,井田边界划分方法

3、 1垂直划分；2水平划分；3以断层为界,第一节 煤田划分为井田,图33近水平煤层井田边界划分方法,第一节 煤田划分为井田,图34矿界划分及分组与集中建井 1、2浅部分组建斜井；3深部集中建立井,第二节 矿井生产能力和服务年限,一、矿井储量 井田范围的大小，决定了矿井的储量和开采条件，是建设矿井的基本根据。矿井储量在第一章中讲过，可分为远景储量和工业储量两类，是确定矿井生产能力的重要因素。矿井设计必须以经过批准的精查地质报告中的工业储量作为设计的储量依据。 矿井的工业储量减去设计和开采损失，就是矿井的可采储量。可采储量占工业储量的百分比叫做采出率(曾称“回来率”)。采出率是煤矿开采的一个重要技术

4、指标，它应大于75以上。采出率太低，不但浪费了资源，而且减少矿井的服务年限。,第二节 矿井生产能力和服务年限,可采储量与工业储量的关系可用下式表示： ZK（ Zc P） c ZK可采储量，万t； Zc 工业储量，万t； P 永久煤柱(用于保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、铁路、建筑物和断层、防水等煤柱)损失量，万t； c采区设计采出率，薄煤层为0.85，中厚煤层为0.80，厚煤层为0.75,第二节 矿井生产能力和服务年限,二、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

5、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。,第二节 矿井生产能力和服务年限,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。,第二节 矿井生产能力和服务年限,矿井生产能力大小各有利弊： 大型矿井生产集中，机械化程度高，因此劳动生产率高，成本低，产量大，服务年限长，产量均衡稳定，是国民经济发展必须依靠的骨干。但装备复杂，初

6、期工程量大，建井周期长，占用投资多。 小型矿井装备简单，施工技术要求较低，初期工程量小，投资少，见煤快。但产量小，服务年限短，生产不稳定，劳动生产率低。,第二节 矿井生产能力和服务年限,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/AK Zk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。,第二节 矿井生产能力和服务年限,我国各类井型的矿井和水平设计服务

7、年限,第三节 井田再划分,煤田划分成井田后，可以布置一套完全独立的生产系统。但这套生产系统仍不可能把整个井田内的煤一下子全采出来，还需要一步一步，一块一块有计划，有步骤地开采。这就需要把井田进一步划分成若干宜于开采的较小部分，对每一个较小部分还可以根据情况再进一步划分为更小的区域，直到能满足开采工艺要求为止。这个工作叫井田再划分。,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。,第三节 井田再划分,井田划分阶段,第三节 井田再划分,一、井田划

8、分阶段 1阶段划分及特征 （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。,第三节 井田再划分,一个井田划分成几个阶段取决于每个阶段的垂高。阶段垂高直接影响矿井基建工程量、初期投资、建井工期及生产技术和经济合理性，是矿井开拓中的重要问题。阶段垂高的确定取决于煤层赋存特征、地质条件和开采技术条件。根据我国的开采技术条件现状，合理的阶段垂高范围是： 缓倾斜、倾斜煤层 150m250m 急倾斜煤层 100m150m,第三节 井田再划分,二、井田划分为盘区 当井田内煤层倾角很小，接近水平

9、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36。,第三节 井田再划分,图36 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,第三节 井田再划分,三、井田分区域划分 随着开采技术的发展和煤层埋深的增加，矿井开采强度越来越大，出现了许多特大型、巨大型矿井。国外已出现了年产量超过千万t的矿井。这些矿井井田范围广阔，可达上百平方公里，煤层沿走向长

10、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，有的矿井采用了分区域开采的办法，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37所示。,第三节 井田再划分,图37 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,第三节 井田再划分,四、阶段内再划分 1分区式 采区：将阶段沿煤层走向划分成若干块段，每个块段叫一个采区 区段：由于采区倾斜长度等于阶段倾斜长度，可达数百米甚至上千米，还需将采区沿倾斜方向划分成

11、若干条带，每个条带倾斜宽度用来布置一个采煤工作面。条带走向长度与采区走向长度相等。这些条带叫区段。,第三节 井田再划分,图38 阶段内分区布置 H阶段垂高；h阶段斜长,第三节 井田再划分,第三节 井田再划分,在采区内要开掘沿倾斜方向的巷道将阶段主运输平巷和回风平巷沟通构成生产系统为整个采区服务。这种倾斜巷道叫采区上（下）山。担负运煤任务的上（下）山叫运输上（下）山，担负运送材料、设备任务的叫轨道上（下）山。采区上（下）山可以沿煤层布置，也可以沿煤层底（或顶）板岩石布置。,图39 采区上山位置 （a）-双面上山；（b）-单面上山,第三节 井田再划分,2分带式布置 该划分方式是将整个阶段沿走向方向

12、划分成若干倾斜长条，沿走向宽度用来布置一个采煤工作面，工作面沿煤层倾斜方向推进。这种划分方式叫分带式布置，其采煤方法称为倾斜长壁采煤法。条带沿倾斜长度等于阶段斜长。,图310 阶段内分带布置,第三节 井田再划分,分带式布置的优缺点及适用条件： 优点：分带式布置省去了采区上（下）山及其生产环节，系统简单，运输环节少，井巷工程中小，建井工期短，煤柱损失小。 缺点：分段式布置斜巷掘进量大，特别是下山掘进时，如果煤层倾角较大和涌水量大时，掘进困难，效率低。此外，分带式布置辅助运输复杂，工作面沿倾斜方向推进对采煤机械稳定性要求高。 适用条件：根据目前的实际经验，分带式布置对煤层平缓（倾角1216），煤厚

13、不大（薄及中厚煤层）和地质构造简单的井田适应性也好。,第三节 井田再划分,3分段式 这种方式实际上就是将整个阶段看作一个采区，沿走向方向不再划分，而是沿倾斜方向划分为若干区段，每个分段（相当于采区内的区段）斜长用来布置一个工作面，走向长等于阶段走向长。整个阶段布置一套阶段上（下）山，其它回采巷道同区段巷道布置完全一样，见图311。,图311 阶段内分段布置 I、II阶段序号；1、2、3-分段序号,第三节 井田再划分,第三节 井田再划分,4整阶段布置 当井田走向、倾斜尺寸都较小时，可直接将井田沿倾斜方向划分成若干阶段，每个阶段宽度用来布置一个回采工作面。这样整个井田就相当于一个采区，其巷道布置方

14、式与采区相同。 这种布置方式生产系统简单、工程量小、投资省。但只适用于井田范围小、地质条件简单的矿井。目前许多乡镇小煤矿都采用此种布置方式。,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，不论是整个井田，还是阶段内、采空区内，对同一煤层，都应首先考虑使用下行开采顺序。,第四节 井田内开采顺序,二、煤层沿走向的开采顺序 1、前进式：在井田范围内，以井筒为基准，由井筒向边界依次推进的叫前进式。 2、后退式：反之,图312 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,第四节 井田内开采顺序,三、

15、连续式开采的概念 采用分段和整阶段布置时，工作面都是在阶段走向方向不停顿地连续推进，称为连续式开采。 连续式开采具有开采的准备工作量少，工作面可以连续推进较长的距离，搬家次数少等特点，对装备复杂的机械化工作面，其优点更为突出。但是，由于工作面连续推进，要求井田内没有或很少有地质变动，尤其是没有倾向断层，才能取得较好的技术经济效果。一般适用于煤层埋藏稳定，井田内无大的倾向断层的矿井，或走向较短的小型矿井。,第五节 巷道分类,实际生产中，常按巷道的空间特征和用途来分类，巷道按空间特征分有以下几种： 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

16、巷,第五节 巷道分类,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

17、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）。,第六节 开拓方式的概念及分类,（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

18、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。,第六节 开拓方式的概念及分类,（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。,第六节 开拓方式的概念及分类,开拓方式分类,第六节 开拓方式的概念及分类,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,第六节 开拓方式的概念及分类,二、确定井田开拓方式的原则 井田开拓所要解决的问题是，在一定的矿山地质和开采技术条件下，根据矿区总体设计的原则规定，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。 （