煤礦開采學(xué)-井田開拓基本概念

1、煤礦開采學(xué)主講人：王開Tel-mail： 8/30/20221第二章 井田開拓的基本概念 8/30/20222主要內(nèi)容第一節(jié) 煤田劃分為井田第二節(jié) 礦井儲量、生產(chǎn)能力和服務(wù)年限第三節(jié) 開拓方式的概念和分類第四節(jié) 中國煤礦井田開拓概況及發(fā)展8/30/20223劃分的原則 井田范圍、儲量、煤層賦存及開采條件與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)； 保證井田有合理的尺寸； 充分利用自然等條件劃分井田； 合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井之間的關(guān)系。井田境界的劃分方法 垂直劃分； 水平劃分； 按煤組劃分 。第一節(jié) 煤田劃分為井田8/30/20224第二節(jié) 礦井儲量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限 一、礦井

2、儲量 (一)新煤炭儲量的分級分類按可行性評價階段分：概略研究、預(yù)可行性研究和可行性研究儲量；從經(jīng)濟意義上分：經(jīng)濟的、邊際經(jīng)濟的、次邊際經(jīng)濟的、內(nèi)蘊經(jīng)濟的和經(jīng)濟意義未定的基礎(chǔ)儲量；從地質(zhì)可靠程度上分：探明的、控制的、推斷的、預(yù)則的儲量（表2-1）。8/30/20225 表2-1 固定礦產(chǎn)資源/儲量分類表經(jīng)濟意義地質(zhì)可靠程度查明礦產(chǎn)資源潛在礦產(chǎn)資源探明的控制的推斷的經(jīng)濟的可釆儲量(111)基礎(chǔ)儲量(111b)預(yù)可釆儲量(121)預(yù)可釆儲量(122)基礎(chǔ)儲量(121b)基礎(chǔ)儲量(122b)邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量(2M11)基礎(chǔ)儲量(2M21)基礎(chǔ)儲量(2M22)次邊際經(jīng)濟的資源量(2S11)資源量(2S

3、21)資源量(2S22)內(nèi)蘊經(jīng)濟的資源量(331)資源量(332)資源量(333)資源量(334)?8/30/202261、探明的煤炭儲量分類1）可釆儲量(111)：探明的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量的可采部分。2)探明的(可研)基礎(chǔ)儲量(111b)： 同(111)的差別在于本類型是用未扣除設(shè)計，釆礦損失的數(shù)量表述的。3)預(yù)可釆儲量(121) ：同(111)的差別在于本類型只進行了預(yù)可行性矸究，估算的可釆儲量可信度高，可行性評價結(jié)果的可信度一般。4)探明的(預(yù)可研)基礎(chǔ)儲量(121b):同(121)的差別在于本類型是用未扣除設(shè)計，釆礦損夫的數(shù)量表述。8/30/202275)探明的(可研)邊際經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量(2M

4、11)：勘查工作程度己達到勘探階段的工作程度要求?？尚行匝芯勘砻?，當時開釆是不經(jīng)濟的，但接近盈虧邊界，估算的基礎(chǔ)儲量和可行性評價結(jié)果的可信度高。6)探明的(預(yù)可研)邊際經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量(2M21) ：同(2M11)的差別在于本類型只進行了預(yù)可行性研究，估算的基礎(chǔ)儲量可信度高，可行性評價結(jié)果的可信度一般。7)探明的(可研)次邊際經(jīng)濟資源量(2S11) ：勘查工作程度己達到勘探階段的工作程度要求?？尚行匝芯勘砻鳎敃r開釆是不經(jīng)濟的，必須大幅度提高礦產(chǎn)品價格或大幅度降低成本后，才能變成經(jīng)濟的。估算的資源量和可行性評價結(jié)果的可信度高。1、探明的煤炭儲量分類8/30/202288)探明的(預(yù)可研)次邊際經(jīng)濟

5、資源量(2S21):同(2S11)的差別在于本類型只進行了預(yù)可行性矸究，估算的資源量可信度高，可行性評價結(jié)果的可信度一般。9)探明的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量(331) ：勘查工作程度己達到勘探階段的工作程度要求。但未做可行性研究或預(yù)可行性研究，僅做了概略研究，經(jīng)濟意義介于經(jīng)濟的至次邊界經(jīng)濟的范圍內(nèi)，估算的資源量可信度高，可行性評價可信度低。1、探明的煤炭儲量分類8/30/202292、控制的煤炭儲量分類1)預(yù)可釆儲量(122) ：勘查工作程度己達詳查階段的工作程度要求，預(yù)可行性研究結(jié)果表明，當時開釆是經(jīng)濟的，估算的可釆儲量可信度高，可行性評價結(jié)果的可信度一般。2)控制的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量(122b) ：同(1

6、22)的差別在于本類型是用未扣除設(shè)計，釆礦損失的數(shù)量表述的。3)控制的邊際經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量(2M22) ：勘查工作程度己達到詳查階段的工作程度要求。預(yù)可行牲研究表明，當時開釆是不經(jīng)濟的，但接近盈虧邊界，估算的基礎(chǔ)儲量可信度較高，可行性評價結(jié)果的可信度一般。8/30/2022104)控制的次邊際經(jīng)濟資源量(2S22) ：勘查工作程度己達到詳查階段的工作程度要求。預(yù)可行牲研究表明，當時開釆是不經(jīng)濟的，需大幅度提高礦產(chǎn)品價格或大幅度降低成本后，才能變成經(jīng)濟的。估算的資源量可信度較高，可行性評價結(jié)果的可信度一般。5)控制的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量(332) ：勘查工作程度己達到詳查階段的工作程度要求。未做可行性研究

7、或預(yù)可行性研究，僅做了概略研究，經(jīng)濟意義介于經(jīng)濟的至次邊界經(jīng)濟的范圍內(nèi)，估算的資源量可信度較高，可行性評價可信度低。2、控制的煤炭儲量分類8/30/2022113、推斷的煤炭儲量及概念推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量(333) ：勘查工作程度己達到普查階段的工作程度要求。未做可行性研究或預(yù)可行性研究，僅做了概略研究，經(jīng)濟意義介于經(jīng)濟的至次邊界經(jīng)濟的范圍內(nèi)，估算的資源量可信度低，可行性評價可信度低。8/30/2022124、預(yù)測的資源量資源量(334)?勘查工作程度己達到預(yù)查階段的工作程度要求。在相應(yīng)的勘察工程控制范圍內(nèi)，對煤層層位、煤層厚度、煤類、煤質(zhì)、煤層產(chǎn)狀、構(gòu)造等均有所了解后，所估算的資源量。預(yù)測的

8、資源量屬于潛在煤炭資資源，有無經(jīng)濟意義尚不確定。8/30/2022135、礦井地質(zhì)資源量、工業(yè)資源量礦井地質(zhì)資源量:是指地質(zhì)勘查報告提供的查明煤炭資源的全部。礦井工業(yè)資源/儲量：是指地質(zhì)資源量經(jīng)可行性評價后，其經(jīng)濟意義在邊際經(jīng)濟及以上的基礎(chǔ)儲量及推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟的資源量乘以可信度系數(shù)之和。 Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k式中： Zg-礦井工業(yè)資源/儲量； K-可信度系數(shù)，取0.7-0.9。8/30/202214礦井設(shè)計資源/儲量：是指礦井工業(yè)資源/儲量減去設(shè)計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構(gòu)）筑物煤柱等永久煤柱損失量后的資源/儲量。 Zs =（Zg-P1

9、）式中：Zs-礦井設(shè)計資源/儲量 Zg-礦井工業(yè)資源/儲量 P1-斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構(gòu)）筑物煤柱等永久煤柱損失量之和。6、礦井設(shè)計資源/儲量8/30/202215礦井設(shè)計可采儲量：是指礦井設(shè)計資源/儲量減去工業(yè)場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以釆區(qū)采出率。 Zk =（Zs-P2）C式中：Zk-礦井設(shè)計可采儲量 P2-工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和； C采區(qū)采出率，%。 煤層 C薄煤層(M3.5m) 不小于0. 75 7、礦井設(shè)計可采儲量8/30/2022162003年之前采用的煤炭儲量分級分類1、儲量分級根據(jù)不同塊段煤層在質(zhì)情況和被查明程度分 級 級 級 級 高級儲量低級

10、儲量一、礦井儲量 (二)原煤炭儲量的分級分類第二節(jié) 礦井儲量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限 8/30/202217、礦井儲量分類 根據(jù)工業(yè)要求，開采技術(shù)條件及儲量被查明程度礦井儲量分為以下幾類：1）礦井地質(zhì)儲量2）能利用儲量（表內(nèi)）（+B+C+D ） 3）尚難利用儲量（表外）4）工業(yè)儲量(Zg)第二節(jié) 礦井儲量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限 8/30/202218工業(yè)儲量作為礦井設(shè)計和投資的儲量：一般：Zg=A+B+C 缺煤地區(qū)：Zg =A+B+C+0.5D5）遠景儲量(D)6）可采儲量(Zk)：礦井設(shè)計的可以采出的儲量。 Zk =（Zg-P）C式中：P永久煤柱損失； C采區(qū)采出率，%。有的可預(yù)知，有的不可預(yù)知。 7

11、）設(shè)計損失量(開采損失)：設(shè)計丟在地下的儲量。第二節(jié) 礦井儲量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限 8/30/202219二、礦井生產(chǎn)能力A礦井設(shè)計生產(chǎn)能力：是設(shè)計規(guī)定的礦井在單位時間內(nèi)采出的煤炭數(shù)量，Mt/a。是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)的主要指標。井型 ： 根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力不同，我國將礦井分為大、中、小三種類型，稱井型。三、服務(wù)年限T礦井服務(wù)年限：礦井從投產(chǎn)到報廢的整個服務(wù)期限。指按礦井可采儲量、設(shè)計生產(chǎn)能力，并考慮儲量備用系數(shù)計算出的礦井開采年限。第二節(jié) 礦井儲量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限 8/30/202220井型比較優(yōu)點缺點適用條件大型礦井小型礦井大型礦井小型礦井大型礦井小型礦井產(chǎn)量大初期工程量小初期工程量大產(chǎn)量小儲

12、量豐富儲量分散生產(chǎn)集中建井時間短建井時間長生產(chǎn)分散煤層賦存穩(wěn)定煤層賦存不穩(wěn)定裝備水平高施工技術(shù)簡單施工技術(shù)高裝備水平低構(gòu)造簡單構(gòu)造復(fù)雜效率高占用設(shè)備少占用設(shè)備多效率低開采條件好開采條件差成本低初期投資小初期投資大成本高賦存深賦存淺服務(wù)年限長生產(chǎn)管理簡單生產(chǎn)管理復(fù)雜服務(wù)年限短8/30/202221四、三者關(guān)系1、計算公式式中： T 礦井服務(wù)年限；K 儲量備用系數(shù)，地方小煤礦K1.3， 一般礦井設(shè)計 K1.4，地質(zhì)復(fù)雜的礦井及礦區(qū)總體設(shè)計K1.5 第二節(jié) 礦井儲量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限 8/30/2022222、考慮K的原因1）礦井增產(chǎn)2）意外儲量損失 i、煤層露頭降低； ii、斷層影響;只查出落差2

13、5m的斷層； iii、火成巖侵入； iv、火災(zāi)損失； v、小窯開采損失。3）人為損失 采出率達不到要求 由于上述原因，礦井產(chǎn)量增加，儲量減少，導(dǎo)致服務(wù)年限縮短，影響礦井的經(jīng)濟效益，為了保證可靠服務(wù)年限，必須考慮K。第二節(jié) 礦井儲量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限 8/30/2022233、要求A與T相適應(yīng)A大T大，A小T小。主要原因：1）充分發(fā)揮投資和工程效應(yīng)2）充分發(fā)揮外圍企業(yè)的作用3）均衡連續(xù)保證煤炭供應(yīng)大型礦井投資大，配套的企業(yè)規(guī)模大，均衡生產(chǎn)期長。我國要求大型礦井的服務(wù)年限要大于60年。第二節(jié) 礦井儲量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限 8/30/202224第三節(jié) 開拓方式的概念及分類井田開拓：從地面開掘一系列的

14、井巷進入煤層 。開拓方式：開拓巷道在井田內(nèi)的總體布置方式。 井硐的形式、數(shù)量和位置 立井開拓 水平的數(shù)目和標高 斜井開拓 布置井底車場和主要巷道 平硐開拓 階段內(nèi)的劃分 綜合開拓 確定采掘關(guān)系和開采程序 分區(qū)域開拓 進行礦井延深和技術(shù)改造 斜硐開拓主要內(nèi)容開拓方式8/30/202225井田開拓要解決的問題 確定井筒的形式、數(shù)目及其配置，合理選擇井筒及工業(yè)廣場的位置； 合理地確定開采水平數(shù)目和位置； 布置大巷及井底車場； 確定礦井開采程序，做好開采水平的接替； 進行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造。 第三節(jié) 開拓方式的概念和分類8/30/202226確定井田開拓方式的原則 貫徹執(zhí)行有關(guān)煤炭工業(yè)的

15、技術(shù)政策；要使生產(chǎn)系統(tǒng)完善，可靠，安全的條件下減少開拓工程量，尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)； 合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)； 貫徹執(zhí)行有關(guān)煤礦安全生產(chǎn)的規(guī)定； 適應(yīng)當前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為新技術(shù)，新工藝，發(fā)展采煤機械化、自動化創(chuàng)造條件； 根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其他有益礦物的綜合開采。第三節(jié) 開拓方式的概念和分類8/30/202227第三節(jié) 開拓方式的概念和分類井田開拓方式分類 按井筒（硐）形式立井開拓斜井開拓平硐開拓綜合開拓 按開采水平數(shù)目單水平開拓多水平開拓 按開采準備方式上山式開采上下山式開采混合式開采 按大巷布置方式

16、分煤層大巷集中大巷分組集中大巷8/30/202228a-立井單水平上下山，b-立井多水平上下山，c-立井多水平上山， d-立井多水平上下山混合式8/30/202229第四節(jié) 中國煤礦井田開拓概況及發(fā)展中國煤礦井田開拓方式應(yīng)用概況及發(fā)展 立井開拓目前主要在表土層較厚、含有流砂層、埋藏較深，或傾角較大地區(qū)采用，井型多為大型及特大型礦井； 斜井開拓氣能力與數(shù)量比重較小，但是隨著膠帶輸送機的發(fā)展，為礦井運輸連續(xù)化、大型化發(fā)展創(chuàng)造了重要條件，應(yīng)用數(shù)量逐漸增加； 平硐開拓具有明顯的優(yōu)越性，只要條件合適，一直是我國推薦采用的一種開拓形式，但是應(yīng)用受地形、地質(zhì)條件限制。8/30/202230第四節(jié) 中國煤礦井

17、田開拓概況及發(fā)展井田開拓的特征及有關(guān)參數(shù) 各種開拓方式的井田特征我國近水平、緩傾斜煤層的開采中，各種方式都得到廣泛應(yīng)用，但是在表土層厚度、礦井平均開采深度等方面，立井開拓明顯大于其他幾種開拓方式。 礦井生產(chǎn)能力礦井平均生產(chǎn)能力以綜合開拓最高，其次為立井開拓，最后是平硐和斜井。特大型礦井多數(shù)是以綜合開拓為主。8/30/202231 開采水平設(shè)置及水平垂高 50年代，開采水平垂高一般6080m，目前已提高到179m，并有進一步增加的趨勢。大型礦井水平垂高平均為193.71m;中、小型礦井平均垂高分別為170.8m和158.9m。 開采水平大巷布置開采水平大巷布置方式有：分煤層布置大巷、集中大巷、分組集中大巷等幾種。我國分組集中大巷應(yīng)用較為廣泛。近幾年來，有在煤層中布置大巷的發(fā)展趨勢，但是大部分礦井大巷布置在底板巖層中。第四節(jié) 中國煤礦井田開拓概況及發(fā)展8/30/202232我國煤礦井田開拓的發(fā)展方向 生產(chǎn)集中化礦井將形成一礦一井一面或二面的局面，降低開拓