采矿学(第20章煤田开发)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/9/21,*,*,第二十章 煤田开发,（coal field exploitation）,第一节 煤田和矿区开发,（coal field and mining area exploitation）,1、,煤田,：同一地地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。,面积由几十到数百平方公里。,2、,矿区,：统一规划和开发的煤田或其一部分。,3、,井田,：划规一个矿井开采的部分煤田。,2021/9/21,1,4、矿区开发：,根据煤层赋存条件、煤炭储量、煤炭要求量、投资环境等情况，确定矿区规模、井田划分、井田开拓方式（矿井或露天）、矿井建设顺序、辅助附属企业的建设，以及外部协作条件等全面规划及其建设过程。,2021/9/21,2,二、矿区开发类型,（一）矿区煤田构成分类,1、单一煤田矿区，例：平顶山煤田、抚顺煤田、徐州煤田等。,2、两个煤田矿区，例：北票、扎賚诺尔等矿区。,3、多个煤田矿区，例：六盘水矿区。,4、部分煤田矿区，例：南桐矿区、松藻矿区、铜川矿区、韩城矿区等。,2021/9/21,3,（二）矿区煤种分类：,1、焦煤矿区：重点煤矿28处，如晋城、潞安等。,2、烟煤矿区：重点煤矿24处，如兖州、平顶山等。,3、无烟煤矿区：重点煤矿11处，如阳泉、郑州等。,4、褐煤矿区：重点煤矿5处，如霍林河、小龙潭等,2021/9/21,4,（三）矿区规模（,mining area capacity,）,矿区规模：,矿区均衡生产时期的生产能力。,按矿区设计生产能力（万t/a）划分为：,特大型矿区：1000,3000万t/a，重点煤矿15处，占14.4%,大型矿区：500,1000万t/a，重点煤矿18处,占17.3%,中型矿区：300,500万t/a，重点煤矿19处,占18.3%,小型矿区：,300万t/a，重点煤矿52处，占50%,2021/9/21,5,（四）矿区开发类型,1、地下开发的矿区,重点煤矿,104,处，地下开发,91,处，占,87.5%,（1）立井开拓为主的矿区：占地下开总数的26.4%，生产能力占37.9%,（2）斜井开拓为主的矿区：占地下开发总数的38.5%，生产能力占27.9%,(3)平硐开拓为主的矿区：占总数的10.58%，生产能力占4%,（4）综合开拓为主的矿区：占总数的23.0%，生产能力占29.2%,2021/9/21,6,2、露天开发矿区,露天矿：平朔、准格尔、霍林河、新疆南部等14处，设计能力4300万t/a，占总设计能力的8.5%。,3、地下与露天联合开发矿区10处，占总矿区数的9.6%，生产能力占14.8%,（1）地下为主露天为辅的矿区：抚顺、阜新、鹤岗、石炭井,（,2,）露天为主地下为辅的矿区：哈密矿区。,2021/9/21,7,三、矿区规模与服务年限,矿区建设规模（万t/a）,1000及以上,800及,以上,500及,以上,300及,以上,100及,以上,100及,以下,均衡生产年限（a）,100以上,90以上,70以上,50以上,40以上,30,1,、国家政策,矿区规模与服务年限,2021/9/21,8,2、矿区建设规模的依据,1）资源：富量煤田、地质条件简单，宜建大型矿区，限量煤田，地质条件复杂，宜建小型矿区。,2）开发条件：地理位置、交通、动力来源及用户等。,3）国家需求：国家对煤炭数量、煤种、煤质等要求。,4）投资效果：投资少，工期短，效益好，投资回收期短的宜建大型矿区；反之建小型矿区。,2021/9/21,9,四、矿区总体设计与建设顺序,(一)矿区总体设计,矿区总体设计,矿区详查地质报告,矿区总体设计计划任务书,矿区开发可行性研究,2021/9/21,10,1、矿区开发可行性研究,内容：八个部分及一个总述,l,矿区概况及建设条件-资源、开采条件,l,矿区开发与建设-矿区规模、井田划分、能力、年限,l,用户与产品-加工厂,矿区地面设施与总布置-服务设施,l,矿区外部协作配套工程-交通、通讯、电力,l,综合利用与环境保护-,l,技术经济分析与主要经济指标,l,矿区建设可行性综合评价,总述：概述、矿区建设综合评价、问题与建议,2021/9/21,11,2、矿区总体设计,矿区总体设计的内容,规模、方式、井田划分、建矿顺序、工程及工程顺序、,产品加工工艺、运输、供电、通讯、供水与排水、服务设施、综合开采与利用,（二）矿区建设顺序,矿区建设顺序：以已批准的矿区总体设计为依据。,矿区建设顺序：先浅后深；先小后大；先平硐（斜井）后立井；先易后难；先急需后一般；先改（扩）建后新建；建井数目多时应分批建设。,2021/9/21,12,第二节,煤田和矿区开发,（coal field and mining area exploitation）,煤田划分为井田,徐州局：2064km,2,，开采史116年。,抚顺局：露天,566km,2,，地采,460km,2,2021/9/21,13,一、井田划分原则,1、充分利用自然条件,1）利用大的河流、湖泊、国铁、桥梁等；,2）地质构造：大的断层、褶曲向、背斜轴线；,3）煤层倾角急剧变化地带；,4）不同煤质和煤种分布规律，分提分运；,5）地形、地物、便于外接国铁；,6）层间距。,2021/9/21,14,按自然条件划分井田边界,1-河流，2-露头，3-城镇，4-铁路，5-大断层,2021/9/21,15,2,、与矿区开发强度相适应的矿井数目和井田范围,矿井储量和开采范围要合理,要保证井田要有合理的走向长度,小型矿井井田走向 1.5 km,中型矿井井田走向 4 km,大型矿井井田走向,7,15 km,2021/9/21,16,3、照顾全局,与相邻井田、生产矿井与建新井、浅部井与深部井、地下矿井与露天矿井,露天矿经济剥采比：褐煤7m,3,/t，烟煤10m,3,/t,建成新井与改护建,2021/9/21,17,4、留有余地,1）为矿井将来挖潜改造留有余地。,2）留后备区，范各庄矿：毕各庄区。,可采煤层,M大，开采条件好，可先建中小型，后改建大型井。,阳泉一矿：7尺煤、丈八煤，40万t7 5年,166万t78年。,8,时，不宜分上、下组建井。,煤层,大的集中建井,2021/9/21,18,5、直（折）线原则,不受地质条件限制的条件下，人为用直线或折线划分井田边界,6,、安全经济效果好,2021/9/21,19,二、人为划分井田的方法,1、,划分：相邻矿井以某垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱。,2、水平划分：以一定标高的煤层底板等高线为界，并沿此留边界煤柱。,3、煤组划分：将煤层间距较小的相邻煤层划分为一个矿开采。,4、应用：,8,时,划分；,中倾斜煤层：,及水平划分；,急倾斜煤层：,及水平划分；,2021/9/21,20,人为划分井田境界,1-垂直划分，2-水平划分，3-倾斜划分,2021/9/21,21,近水平煤层垂直划分,2021/9/21,22,第三节,矿井储量、年产量和服务年限,一、矿井储量,1、储量,分级,级、级、级、级,高级储量（工业储量）：级+级+级,远景储量：级,2021/9/21,23,、,矿井储量分类,矿井地质储量,能利用,储量,（表内）（B+C +D）,尚难利用,储量,（表外）,能利用,储量：,工业,储量 一般Zg=,（B+C）,远景储量（D）,工业,储量：,可采储量,设计损失量（开采损失）,2021/9/21,24,工业储量（Zg）能够作为矿井设计和投资的储量 一般 Z,g,=A+B+C 缺煤地区Zg=A+B+C+0.5D可采储量（Z,k,）矿井设计的可以采出的储量设计损失（开采损失）设计丢在地下的储量。有的可预知，有的不可预知。Z,k,=（Z,g,-P）C,P,永久煤柱损失；,C,采区采出率，,%,。,2021/9/21,25,采区采出率的规定,煤层 C,薄煤层 不小于 0.85,中煤层 不小于0.8,厚煤层,不小于,0.75,2021/9/21,26,二、矿井生产能力A,1、矿井生产能力：矿井设计的年生产能力，万t /a；,2、矿井井型：按矿井设计年生产能力大小划分的矿井类型。一般分为：,特大型矿井：300、400、500、600万t/a及以上；,大型矿井：120、150、180、240万t/a；,中型矿井：45、60、90万t/a；,小型矿井：30万t/a以下。,2021/9/21,27,3、影响矿井生产能力的因素,矿井地质条件；,开采技术水平；,国家需煤情况。,2021/9/21,28,4、确定矿井生产能力的方法,1,）地质条件及开采技术：矿井开采条件所能保证的原煤生产能力，主要指同时正常生产的采区生产能力之总和。,定,A,的步骤：,（,1,）定采面的,单产,A,F,综采：,150,500,万,t,a,普采：,100,150,万,t,a,炮采：,20,30,万,t,a,2021/9/21,29,（2）定同,采工作面数,：符合开采程序，确保安全,一矿一面、二面、多面、N,1,采面数,（3）定采区生产能力：,A,C,N,1,A,F,（4）定矿井同采采区数N,2,：一个水平保证年产量。,矿井 AN,2,A,C,N,1,N,2,A,F,一矿一面 时：N,1,N,2,1,确定矿井生产能力的方法,2021/9/21,30,2）辅助环节能力：配套,运、提能力：（1.3,1.5）A，不限A。,旧井技改,环节改造。,3）,储量,基础,4）安全 保证。,5,）经济条件,吨煤成本最低,确定矿井生产能力的方法,2021/9/21,31,煤炭工业设计矿井设计规范中储量,A,与服务年限,T,的关系,A（万t/a）,T/a,第一水平服务年限/a,25,=2545,45,600,300500,120240,4590,930,80,70,60,50,40,35,30,25,25,20,20,15,2021/9/21,32,三、矿井服务年限T（service life）,l,Z,k,一定，矿井的设计生产能力A要和服务年限T在数学上,成反比,要求A与T相适应：A大T大，A小T小,大型矿井投资大，T,；配套的企业规模大，T,；均衡生产期长，T,。,我国要求大型矿井的服务年限,要大于60年,Z,k,AK,T=,2021/9/21,33,煤炭工业设计矿井设计规范中储量,A,与服务年限,T,的关系,A（万t/a）,T/a,第一水平服务年限/a,25,=2545,45,600,300500,120240,4590,930,80,70,60,50,40,35,30,25,25,20,20,15,2021/9/21,34,矿井总的生产时间T为：,T=t,1,+t,2,+t,3,t,1,矿井开始生产到达产的产量递增期，a；,大型井3a；中型井2a；小型井1a,t,2,矿井服务年限（矿井均衡生产的时间）；,t,3,矿井产量递增时间，a。,K 储量备用系数,地方小煤矿K1.3,矿井设计 K1.4,矿区总体设计,K,1.5,2021/9/21,35,考虑K的原因：,（1）矿井增产,（2）意外储量损失,i、煤层露头降低；,ii、断层影响：只查出落差,25m的断层；,iii、火成岩侵入；,iv、火灾损失；,v、小窑开采损失。,（3）人为损失,采出率达不到要求,2021/9/21,36,A,与,Z,要相适应,限量煤田，,Z,一定，只能选,A,与,T,相适应。,富量煤田，先定A，再定T,Z,井田尺寸,矿井,A（万t/a）,T（a）,淮南潘一号井兴隆庄,鲍店,钱家营,顾桥,300,300,300,400,1000,146,94,68,61,60,70,2021/9/21,37,国外矿井的服务年限T,设备更新周期缩短，矿井T缩短，,A、T的技术发展趋势,1、A型大型化：T缩短；,2,、生产高度集中：一矿一面，二面、多面。,2021/9/21,38,第四节 井田开拓的基本概念（mine field development）,Concept:,l,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开掘工程