煤矿开采的基本概念.ppt

第二章煤矿开采的基本概念 第一节煤田划分为井田第二节矿井储量 生产能力及服务年限第三节井田再划分第四节井田内开采顺序第五节矿井巷道分类及其布置 第一节煤田划分为井田 一 煤田的概念同一地质时期形成 并大致连续发育的含煤岩系分布区 称为煤田 二 井田的概念划归一个矿井开采的那部分煤田 称为井田 一 煤田与井田 三 矿区和矿区开发的概念统一规划和开发的煤田或其一部分 称为矿区 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 一 煤田与井田 第一节煤田划分为井田 二 煤田划分为井田 一 划分原则 1 井田的境界 储量及开采条件与矿井生产能力相适应对于一个矿井特别是机械化程度高的现代化大型矿井 要求井田有足够的储量和合理的服务年限 而中 小型矿井 储量可少些 随着开采技术的发展 当初设计时划分的范围 可能满足不了矿井长远发展要求 因此 井田划分时应划得大些 或在井田范围外留一备用区 为矿井发展留有余地 第一节煤田划分为井田 一 划分原则2 保证井田有合理的尺寸井田尺寸是指井田范围内煤层的走向长度 倾斜长度 倾斜方向的水平投影宽度及井田面积 我国煤矿生产实践表明 井田走向长度大些 倾斜长度小些 在技术经济上都较为有利 根据我国煤矿当前开采技术水平 井田走向长度应达到 大型 8km7 15km中型 4km4 7km小型1 5 5km 二 煤田划分为井田 第一节煤田划分为井田 1 河流 2 煤层露头 3 城镇 4 铁路 5 大断层 6 小煤窑 一 二 三 矿井 一 划分原则 3 充分利用自然条件划分井田为减少开采技术上的困难 降低煤柱损失 往往利用大断层 大褶曲 无煤带 河流 国家铁路 城镇等作为井田边界 如图2 1所示 二 煤田划分为井田 图2 1 第一节煤田划分为井田 二 煤田划分为井田 一 划分原则 4 统筹兼顾 照顾全局浅部与深部矿井 新矿井与老矿井划分井田时 通常把煤层倾角较小 沿倾斜延展很宽的煤田 分为浅部和深部两部分 一般应先浅后深 先易后难 分别建井 这样可节省初期投资 浅部矿井井型及范围可比深部矿井小 当需要加大开发强度 必须在浅部 深部同时建井或浅部已有矿井开发需要在深部另建新井时 应考虑浅部矿井的发展余地 不使浅部矿井过早报废 总之 要全面规划 处理好浅部与深部矿井 新矿井与老矿井之间的关系 为矿区的建设和发展创造好条件 第一节煤田划分为井田 二 煤田划分为井田 一 划分原则 5 留有余地当煤层开采厚度较大 开采条件好时 为了加快新区建设 节约初期投资 可先建中小型矿井 待中后期扩建或新建大型矿井 划分井田时 应适当将井田划分的大一些 或在井田范围外留一个后备区暂不建井 一备将来扩建发展 当需要加大开发强度 必须在浅部 深部同时建井 或浅部已有矿井开发 需在深部另建新井时 应考虑给浅部矿井的发展留有余地 不使浅部矿井过早报废 第一节煤田划分为井田 二 煤田划分为井田 一 划分原则 6 直 折 线原则井田境界的划分应有利于矿井开采 在不受地质条件限制时 一般应以直线或折线作为井田边界 尽量避免曲线 以利于矿井设计和生产管理 第一节煤田划分为井田 二 煤田划分为井田 二 划分井田境界的方法以划分原则为基础 用以下方法划分井田 1 按地质构造划分按大断层 大的褶曲轴 岩浆侵入区和无煤带等划分井田 这是优先考虑的方法 2 按煤层赋存形态划分为了便于不同矿井划分水平 通常按煤层赋存深浅划分 即按某一标高划分 有时按煤层的不同产状 如倾角 结合储量分布划分井田 第一节煤田划分为井田 二 煤田划分为井田 二 划分井田境界的方法3 按煤质 煤种分布划分在煤质和煤种变化较大的矿区 为了减少同一矿井开采煤质及煤种的类别 便于煤质管理 应尽可能考虑以煤质 煤种分界线划分井田境界 4 按地形地物界线划分对于需要井下留煤柱保护的河流 湖泊 水库 铁路和建筑物 可以考虑以保护煤柱为界划分 5 人为划分井田不受自然和地质条件限制时 可以人为划定井田 第一节煤田划分为井田 二 划分井田境界的方法 人为划分井田 1 垂直划分 2 水平划分 3 按煤组划分 二 煤田划分为井田 第一节煤田划分为井田 1 垂直划分 2 水平划分 3 倾斜划分 4 以断层为界 4 图2 2人为划分井田境界 二 划分井田境界的方法 人为划分井田1 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 井田沿煤层走向方向的边界 一般采用沿倾斜线 勘探线或平行于勘探线的垂直面划分 如图2 2所示 一 二矿之间采用垂直划分 近水平煤层井田无论是沿走向 还是沿倾斜方向 都采用垂直划分法 二 煤田划分为井田 第一节煤田划分为井田 二 煤田划分为井田 二 划分井田境界的方法 人为划分井田2 水平划分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 这种方法称为水平划分 如图2 2中 三矿上下边界就分别以 300和 600等高线为界 这种方法多用于中倾斜煤层和急倾斜煤层井田上 下边界的划分 第一节煤田划分为井田 二 划分井田境界的方法 人为划分井田3 按煤组划分按煤层 组 间距的大小来划分矿界 即把煤层间距较小的相邻煤层划归一个矿开采 把煤层间距较大的煤层 组 划归另一矿开采 该方法多用于煤层或煤层组间距较大 煤层赋存浅的矿区 如图2 3所示 矿与 矿即按煤组划分矿界并同时建井 人为划分法可保持井田境界的整齐划一 对巷道布置和开采工作有利 减少了矿井之间复杂的 压茬 关系 二 煤田划分为井田 第一节煤田划分为井田 二 划分井田境界的方法 人为划分井田3 按煤组划分 二 煤田划分为井田 第一节煤田划分为井田 一 矿井储量 1994年版 一 矿井储量概念及其分级分类1 矿井储量概念矿井储量是指在划定的井田范围内 根据勘探资料计算而得的煤炭储量 包括已被查明的煤层面积 厚度和煤的密度的乘积 储量 面积 厚度 容重它是进行矿井设计和生产建设的资源依据 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 一 矿井储量 1994年版 一 矿井储量概念及其分级分类2 矿井储量分级根据勘探和地质研究程度 将煤炭储量按精确度依次分为A B C D四级 其中 A B级储量之和为高级储量 A B C级储量之和为工业储量 D四级储量称为远景储量 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 一 矿井储量 1994年版 一 矿井储量概念及其分级分类3 矿井储量分类根据我国能源政策和煤炭资源状况 按当前开采技术条件 煤炭储量分类如下 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 一 矿井储量 1994年版 二 矿井储量的有关名词解释1 矿井地质储量 Z 矿井地质储量包括平衡表内储量和平衡表外储量 平衡表内储量是指在当前技术条件下煤层的主要指标 如灰分含量 发热量等 和经济技术指标 如煤层的厚度 赋存条件等 都符合工业要求 可供开采的储量 平衡表外储量是指煤层的质量指标或经济技术指标不能满足当前工业要求 目前暂不能开采 但今后可能利用和开采的储量 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 一 矿井储量 1994年版 二 矿井储量的有关名词解释2 矿井工业储量 Zg 矿井工业储量是指在井田范围内 经过地质勘探 煤层厚度和质量均合乎开采要求 地质构造比较清楚 目前即可供利用的可列入平衡表内的储量 矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据 一般列入平衡表内的A B C级储量 不包括作为远景的D级储量 缺煤地区一些煤层赋存不稳定 构造较复杂的煤田 达到高级储量 A B级 的勘探工程量太大而井型又小 计算矿井工业储量 Zg 时可包括一部分D级储量 为便于地方小煤矿发展 计算其工业储量时也可包括一部分远景储量 均可取为A B C 0 5D 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 一 矿井储量 1994年版 二 矿井储量的有关名词解释3 矿区可采储量 Zk 矿井可采储量 Zk 是矿井设计的可以采出的储量 即式中P 保护工业广场 井筒 井田境界 河流 湖泊 建筑物等留置的永久煤柱损失量 C 采区采出率 厚煤层不低于75 中厚煤层不低于80 薄煤层不低于85 地方煤矿不低于70 新设计矿井时可按上述数据选取 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井资源 储量 2005年版 一 矿井资源 储量以勘探地质报告为基础 矿井可行性研究和初步设计阶段的资源 储量分为 1 矿井地质资源 储量 勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部 包括探明的内蕴经济的资源量331 控制的内蕴经济资源量332 推断的内蕴经济的资源量333 2 矿井工业资源 储量 地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332 经分类得出的经济的基础储量111b和112b 边际经济的基础储量2M11和2M22 地质资源量中推断的资源量333的大部 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 一 矿井资源 储量 3 矿井设计资源 储量 矿井工业资源 储量减去设计计算的断层煤柱 防水煤柱 井田边界煤柱 地面建筑物煤柱等永久损失量后的资源 储量 4 设计可采储量 矿井设计的可以采出的储量 由矿井设计矿井资源 储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区采出率 主要井巷煤柱不包括上 下山煤柱 该部分损失量属于采区开采损失 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井资源 储量 2005年版 二 矿井资源 储量 2005年版 二 矿井资源 储量计算1 矿井工业资源 储量式中 矿井工业资源 储量 探明的资源量中经济的基础储量 控制的资源量中经济的基础储量 探明的资源量中边界经济的基础储量 控制的资源量中边际经济的基础储量 推断的资源量 可信度系数 取0 7 0 9 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井资源 储量 2005年版 2 矿井设计资源 储量式中 矿井设计资源 储量 等永久煤柱损失量之和 3 矿井设计可采储量式中 矿井设计可采储量 工业场地和主要井巷煤柱损失量之和 采区采出率 厚煤层 75 中厚煤层 80 薄煤层 85 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井生产能力 一 矿井生产能力一般是指矿井的设计生产能力 单位 万t a 二 矿井井型矿井井型是按矿井设计年生产能力大小划分的矿井类型 一般分大型 中型 小型矿井三种 大型矿井 生产能力为120 150 180 240 300 400 500 600万t a及以上的矿井 中型矿井 生产能力为45 60 90万t a 小型矿井 生产能力为9 15 21 30万t a 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井生产能力 三 大小井型的优缺点及井型发展趋势1 大型矿井优缺点 1 优点 产量大 装备水平高 生产集中 效率高 成本低 服务年限长 能够长期供应煤炭 是骨干矿井 2 缺点 初期工程量大 施工技术要求高 需要较多的设备 建井期长 生产技术管理复杂 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井生产能力 三 大小井型的优缺点及井型发展趋势2 小型矿井优缺点 1 优点 初期工程量和基建投资少 施工技术要求不太高 技术装备比较简单 上马快 建井期短 能较快地达到设计生产能力 2 缺点 生产分散 效率低 成本高 矿井服务年限短 要求较快的的矿井接替 占地较多 3 井型发展趋势向大型化方向发展 服务年限相对有所缩短 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井生产能力 四 矿井生产能力的确定1 影响矿井生产能力的因素矿井生产能力主要根据矿井储量条件 地质条件 工艺与技术装备 开采能力和经济社会等因素确定 1 影响开采工艺的地质条件煤层倾角小 厚度大 赋存稳定 构造简单 顶底板岩性较好 瓦斯及水文条件简单 则开采工艺好 适于机械化开采 可建大型矿井 反之 宜建中小型矿井 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井生产能力 四 矿井生产能力的确定1 影响矿井生产能力的因素2 储量条件矿井生产能力应与其储量相适应 以保证矿井和水平有足够的服务年限 各类矿井和水平服务年限要求见表2 1 表2 1我国各类矿井和水平服务年限 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井生产能力 四 矿井生产能力的确定1 影响矿井生产能力的因素3 采煤工艺与技术装备水平采煤工艺的技术层次与装备技术水平及其合理应用程度 决定工作面单产高低和矿井开采强度 4 矿井经济和社会因素煤矿生产必须重视经济效果 在确定矿井生产能力时 应以原煤成本最低为准则 国家对煤炭资源配置及市场需求 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井生产能力 四 矿井生产能力的确定2 确定矿井的生产能力的方法 1 确定采煤工作面的生产能力 根据煤层赋存情况 顶底板岩石性质 选用采煤工艺和设备 相应的采煤工作面长度和推进度 即可计算出采煤工作面的生产能力 2 确定采区生产能力 根据采区巷道布置类型 运输及通风条件 采煤工作面接替等因素 可确定采区内同时生产的采煤工作面数目 从而定出采区生产能力 3 确定同时生产的采区数目 为实现合理集中生产 一般以开采一个水平来保证矿井的设计能力 因此 矿井同时生产的采区数 就是一个水平内同时生产的采区个数 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 二 矿井生产能力 五 矿井开采能力矿井开采能力是具体矿井煤层地质条件下 一定的开采布置和采掘工艺所能保证的稳定的采煤能力 取决于矿井内同时生产的采煤工作面的生产能力 个数和掘进出煤 六 矿井辅助生产环节能力影响和制约矿井生产能力的矿井辅助生产环节主要有提升 运输 辅助 通风 供电和排水等环节 这些环节的能力要满足矿井设计能力要求 并要有一定的富裕能力 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 三 矿井服务年限 一 矿井服务年限的表达式矿井可采储量 设计生产能力A和矿井服务年限T三者之间的关系为 式中 K 矿井储量备用系数 矿井设计一般取1 3 1 5 确定井型时考虑储量备用系数k的原因是 矿井各生产环节有一定的储备能力 矿井投产后可能超产 局部地质条件变化 如煤层露头降低 小于25m的断层 小窑开采深度加深等 使储量减少 有的矿井由于技术原因 使采出率降低 从而减少了储量 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 三 矿井服务年限 二 矿井服务年限的含意通常情况下 我国新建矿井移交生产的标准是达到设计生产能力的60 从开始生产至达到设计生产能力的时间称产量递增时期 t1 大型矿井为3a 中型矿井为2a 小型矿井为1a 以后为正常生产时期 t2 在矿井采完以前有一段时间 t3 产量逐渐下降 最后结束 因此一个矿井的总生产时间为以上三个时间之和 矿井服务年限应指矿井均衡生产的时期 即t2 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 三 矿井服务年限 三 矿井A T Z的协调关系矿井A T Z的协调关系是 第一 在富量煤田中 可先选定A 再确定与之相匹配的T 然后再求出必须的Z 从而定合理的井田尺寸 第二 在限量煤田中 Z一定 只能选择一个较合理的A与T与之相适应 在具体矿井设计中 为寻求矿井合理的A T Z的关系 要提出若干个方案进行技术经济比较 从中选择较合理的方案 在具体矿井设计中 为求得合理的矿井生产能力和服务年限 往往提出几个方案进行技术经济比较 从中选择合理的方案 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 三 矿井服务年限 四 矿井实际服务年限缩短的原因 1 矿井增产 因矿井各生产环节设计时就有一定的富裕能力 投产后多要超过设计生产能力 2 地质损失增加 涉及煤层露头风化带降低 煤层变薄 岩浆岩入侵等 这些都会使储量降低 3 采出率降低 受地质构造和采矿技术影响 实际采出率达不到设计要求 第二节矿井储量 生产能力及服务年限 一 井田划分为阶段和水平 一 阶段概念沿一定标高划分的一部分井田称为阶段 即在井田范围内 沿煤层倾斜方向 按一定标高将煤层划分为若干个平行于走向的长条形煤带 每个长条形煤带称为一个阶段 如图2 4所示 第三节井田再划分 图2 4井田划分为阶段 一 井田划分为阶段和水平 二 水平的概念阶段运输大巷及井底车场所在的水平位置及服务的开采范围 称为开采水平 也简称 水平 水平常用标高表示 如图中2 4的 150 0 150等 在生产中 为说明水平位置 开采顺序 相应地称其为 0水平 150水平等 或称为第一水平 第二水平等 或称运输水平 回风水平等 第三节井田再划分 第三节井田再划分 一 井田划分为阶段和水平 阶段 沿一定标高划分的一部分井田 即在井田范围内 沿煤层倾斜方向按一定的标高 把井田划分为若干长条形 每一个长条形叫一个阶段 沿一定标高划分的一部分井田称为阶段 阶段下部布置运输大巷 上部布置回风大巷水平 一定标高的平面开采水平 运输大巷及井底车场所在的水平位置及所服务的开采范围 一 井田划分为阶段和水平 第三节井田再划分 二 阶段内的再划分 阶段内的划分通常有 采区式和带区式 一 采区式划分1 采区概念在阶段或开采水平内 沿走向划分为具有独立生产系统的开采块段 称为采区 图2 5中 井田沿倾斜划分为3个阶段 每个阶段沿走向划分为4个采区 1 阶段运输大巷 2 阶段回风大巷 3 采区运输上山 4 采区轨道上山 5 区段运输平巷 6 区段回风平巷 图2 5采区式划分 第三节井田再划分 二 阶段内的再划分 一 采区式划分2 区段概念在采区内 若采用走向长壁采煤法 则要沿煤层倾斜方向将采区划分为若干长条形煤带 每个长条形煤带称为区段 即区段就是采区内沿倾斜方向划分的开采块段 3 采区参数采区走向长度为 600 3000m 采区的斜长 阶段的斜长 600 1200m 区段的走向长度 采区的走向长度区段的倾斜长度 采煤工作面长度 第三节井田再划分 二 阶段内的再划分 二 带区式划分1 采区的概念在阶段内沿煤层走向划分为若干个具有独立生产系统的条带 称为带区 带区内又划分为若干个倾斜分带 每个分带布置一个采煤工作面 如图2 6所示 图2 6带区式划分 分带J1 J2 J3 阶段 F1 F2 F3 F4 F5 F6 带区 第三节井田再划分 二 阶段内的再划分 二 带区式划分2 带区式参数一个带区一般由2 5个分带组成 分带的倾斜长度 阶段斜长 分带的走向长度 采煤工作面长度 3 带区式巷道布置特点分带布置采煤工作面适用于倾斜长壁采煤法 巷道布置系统简单 比采区式布置巷道掘进工程量小 但分带两侧倾斜回采巷道掘进困难 辅助运输不方便 第三节井田再划分 二 阶段内的再划分 三 井田直接划分为盘区 或带区 开采近水平煤层时 煤层沿倾斜高差较小 这时 很难将井田划分为以一定标高为界的阶段 则需要将井田直接划分为盘区 或带区 通常 根据煤层延展方向布置大巷 在大巷两侧划分为具有独立生产系统的若干块段 每一块段称为盘区 如图2 7所示 盘区内巷道布置方式及生产系统与采区基本相同 若划分为带区 则与阶段内的带区式基本相同 第三节井田再划分 一 确定开采顺序应考虑的因素 井田划分后 采区 盘区或带区间需要按照一定的顺序开采 煤层间 阶段间和区段间也需要按照一定的顺序开采 确定开采顺序应当考虑以下因素 1 初期工程量 井巷的掘进及维护工程量 2 开采水平 阶段 采区 盘区或带区及采煤工作面间的正常接替 3 开采影响关系 采掘干扰程度和灾害防治等 第四节井田内开采顺序 第四节井田内开采顺序 一 开采顺序分类沿井田走向方向 井田内采区 盘区或带区间的开采顺序分前进式和后退式两种开采顺序 二 采区 盘区或带区间开采顺序 图2 8井田内开采顺序示意图 二 采区 盘区或带区间开采顺序 二 开采顺序概念1 前进式开采顺序自井筒或主平硐附近向井田边界方向依次开采各采区 盘区或带区的开采顺序称为采区 盘区或带区前进式开采顺序 如图2 8所示 采用前进式开采顺序就是要先采井筒附近的和采区 后采井田边界附近的和采区 2 后退式开采顺序自井田边界向井筒方向依次开采各采区 盘区或带区的开采顺序称为采区 盘区或带区后退式开采顺序 如图2 8所示 采用后退式开采顺序就是要先采井田边界附近的和采区 后采井筒附近的和采区 第四节井田内开采顺序 二 采区 盘区或带区间开采顺序 三 开采顺序的特点1 前进式开采顺序的特点采区 盘区或带区间采用的前进式开采顺序有利于减少矿井建设的初期工程量和初期投资 缩短建井期 使矿井能够尽快投产 采用前进式开采顺序 先投产的采区 盘区或带区生产与大巷向井田边界方向的延伸同时进行 有一定的采掘相互影响 特别是煤层大巷维护 在一侧采空或两侧采空的状态下 维护相对困难 维护费用较高 次投产的采区 盘区或带区通风时 新鲜风流要先通过已采侧的大巷 风量有一定泄漏 2 后退式开采顺序的特点采区 盘区或带区间采用后退式开采顺序的特点与前进式相反 从便于运输大巷和总回风巷的维护 采后密闭 减少漏风 避免采掘干扰 回收大巷煤柱来考虑 采用后退式有利 第四节井田内开采顺序 二 采区 盘区或带区间开采顺序 四 开采顺序选择由于矿井地质和开采技术条件不同 这两类因素在不同条件下表现出来的重要程度也不同 在具体的矿井条件下 应根据主要影响因素确定 减少初期工程量和投资 尽快投产 早出煤 早见效对于建设和生产的矿井来说是至关重要的 采区 盘区或带区间采用前进式开采顺序 在一个开采水平既服务于上山阶段 又服务于下山阶段时 对于大巷已经开掘完毕的下山阶段 可以采用采区 盘区或带区间后退式开采顺序 第四节井田内开采顺序 三 采区 盘区或带区内工作面开采顺序 一 开采顺序分类采区 盘区或带区内工作面的开采顺序也分为前进式和后退式两种基本开采顺序 二 开采顺序概念1 后退式工作面从采区或盘区边界向采区运煤上山或向盘区主要运煤巷道方向推进的开采顺序称为工作面后退式开采顺序 在带区布置的条件下 采煤工作面后退式开采顺序就是分带工作面从分带上边界或下边界向运输大巷方向推进的开采顺序 第四节井田内开采顺序 一 开采顺序概念2 前进式采煤工作面背向采区运煤上山或背向盘区主要运煤巷道方向推进的开采顺序称为工作面前进式开采顺序 在带区布置的条件下 采煤工作面前进式开采顺序就是分带工作面背向运输大巷方向推进的开采顺序 3 往复式在同一煤层中的上下区段工作面或带区内的相邻工作面分别采用前进式和后退式开采顺序时 则称这种开采顺序为工作面往复式开采顺序 三 采区 盘区或带区内工作面开采顺序 第四节井田内开采顺序 三 采区 盘区或带区内工作面开采顺序 三 开采顺序的特点采煤工作面的前进式与后退式开采顺序的主要区别是回采巷道是否预先掘出 1 后退式开采顺序的特点如图2 8所示 采区中左侧的工作面由采区边界向上山方向推进 采用了后退式开采顺序 后退式开采顺序所需的回采巷道要预先掘出 通过掘巷可以预先探明煤层的赋存情况 生产期间没有采掘相互影响 回采巷道易维护 漏风少 是我国煤矿最常用的一种工作面开采顺序 第四节井田内开采顺序 三 采区 盘区或带区内工作面开采顺序 三 开采顺序的特点2 前进式开采顺序的特点如图2 8所示 采区中右侧的工作面由采区上山附近向采区边界方向推进 采用了前进式开采顺序 前进式开采顺序所需的回采巷道不需要预先掘出 可以减少巷道的掘进工程量 但不能预先探明煤层的赋存情况 形成和维护回采巷道需要采取专门的护巷技术 形成回采巷道和采煤工作面同时进行 相互影响大 由于新鲜风流要经过维护在采空区的回采巷道才能到达工作面 因此 易漏风 这种工作面开采顺序目前在我国煤矿采用较少 第四节井田内开采顺序 四 区段间开采顺序 一 开采顺序概念和分类先采标高高的区段 后采标高低的区段称为区段间下行开采顺序 反之 先采标高低的区段 后采标高高的区段称为区段间上行开采顺序 如图2 8所示 C1采区中的三个区段间采用了下行开采顺序 先采Q1区段 然后采Q2区段 最后采Q3区段 第四节井田内开采顺序 二 开采顺序特点和选择区段间采用下行开采顺序有利于区段内煤层保持稳定 特别是在煤层倾角较大的情况下 对于上山采区来说 区段间采用下行开采顺序有利于减少风流在上山中的泄漏 对于下山采区来说 区段间采用上行开采顺序有利于泄水 般情况下我国煤矿采区或盘区内区段间采用下行开采顺序 近水平煤层条件下 区段间也可以采用上行开采顺序 四 区段间开采顺序 第四节井田内开采顺序 五 阶段间开采顺序 一 开采顺序概念和分类先采标高高的阶段 后采标高低的阶段称为阶段间下行开采顺序 反之 先采标高低的阶段 后采标高高的阶段称为阶段间上行开采顺序 如图2 8所示 阶段间采用了下行开采顺序 先采阶段 然后开采阶段 最后开采阶段 第四节井田内开采顺序 五 阶段间开采顺序 二 开采顺序特点和选择阶段间采用下行开采顺序可以减少建井初期工程量和初期资金投入 缩短建井期 并且有利于阶段内煤层保持稳定 一般情况下我国煤矿阶段间采用下行开采顺序 近水平煤层条件下 上下山阶段往往可以同时开采 在煤层倾角较小 或先采下阶段有利于排放上阶段矿井水的情况下 也可以采用阶段间上行开采顺序 第四节井田内开采顺序 六 煤层间 厚煤层分层间及煤组间开采顺序 一 开采顺序概念和分类煤层间 厚煤层分层间及煤组间先采标高高的煤层 分层或煤组 后采标高低的煤层 分层或煤组称为下行开采顺序 反之 则称为上行开采顺序 第四节井田内开采顺序 六 煤层间 厚煤层分层间及煤组间开采顺序 二 开采顺序一般原则及上行开采的适用按下行式开采顺序是开采方法的一般技术原则 也是生产矿井常用的开采顺序 如图2 8所示 各工作面采用垮落法处理采空区 井田内先采煤层 后采煤层 用水沙充填采煤法分层开采厚煤层时 厚煤层各分层间要采用上行式开采顺序 以保证后采的各分层工作面的顶板总是完整的实体煤 而不是松散的充填材料 采用垮落法处理采空区 先采下部的煤层不破坏上部煤层的完整性和连续性 且能给矿井带来较大经济效益 或在安全上和技术上优越时 煤层间或煤组间也可以采用上行开采顺序 第四节井田内开采顺序 一 按巷道空间特征分类 为进行地下开采的需要而开掘的井筒 巷道和硐室总称为矿山井巷 根据井巷长轴线与水平面的关系 矿山井巷可分为垂直巷道 水平巷道及倾斜巷道 如图2 9所示 第五节矿井巷道分类及其布置 图2 9矿山井巷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 一 按巷道空间特征分类 一 垂直巷道巷道长轴线与水平面近似垂直的巷道称为垂直巷道 1 立井服务于地下开采 在地层中开凿的直通地面的竖直巷道 又称竖井 专门或主要用于提升煤炭的立井叫主井 主要用于提升物料设备 升降人员等辅助工作的立井叫副井等 2 暗立井不与地面直接相通的直立巷道称为暗立井 专门用于井下溜煤的暗立井称为溜井 第五节矿井巷道分类及其布置 一 按巷道空间特征分类 二 水平巷道巷道的长轴线与水平面近似平行的巷道称为水平巷道 1 平硐服务于地下开采 在地层中开凿的直通地面的水平巷道 称为平硐 它也分为主平硐 副平硐 通风平硐等 2 大巷与平巷平巷是指与地面不直接相通的水平巷道 其长轴方向与煤层走向平行的巷道 为整个开采水平或阶段服务的平巷称为大巷 如阶段运输大巷 布置在煤层内的平巷称为煤层平巷 布置在岩石中的平巷称为岩石平巷 为采煤工作面服务的煤层平巷称为运输或回风平巷 第五节矿井巷道分类及其布置 一 按巷道空间特征分类 二 水平巷道3 石门与煤门与地面不直接相通的水平巷道 其长轴线与煤层走向正交或斜交的岩石水平巷道 称为石门 连接井底车场和大巷 为开采水平服务的石门称为主石门 为采区服务的石门称采区石门 在厚煤层内 与煤层走向正交或斜交的水平巷道 称为煤门 第五节矿井巷道分类及其布置 一 按巷道空间特征分类 三 倾斜巷道巷道长轴线与水平面有明显坡度的巷道称为倾斜巷道 1 斜井服务于地下开采 在地层中开凿的直通地面的倾斜巷道 其作用与立井 平硐相同 2 斜巷不直通地面 长度较短的倾斜巷道 用以行人 通风 运输等 第五节矿井巷道分类及其布置 一 按巷道空间特征分类 三 倾斜巷道3 上山与下山位于开采水平以上 为本水平或采区服务的倾斜巷道 称为上山 反之称为下山 为一个采区服务的上山称为采区上山 为一个采区服务的下山称为采区下山 上山用于开采一个开采水平以上的煤层 下山用于开采一个开采水平以下的煤层 为开采水平或辅助水平服务的上 下 山 称为主要上 下 山 采区上山又分为运输上山 轨道上山 通风行人上山等 第五节矿井巷道分类及其布置 二 按巷道用途分类 图2 10所示的巷道系统 按其作用及服务范围不同 可分为开拓巷道 准备巷道及回采巷道 图2 10矿井巷道布置示意图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 10 采区下部车场 11 采区下部材料车场 12 采区煤仓 13 行人进风巷 14 采区运输上山 15 采区轨道上山 16 上山绞车房 17 采区回风石门 18 采区上部车场 19 采区中部车场 第五节矿井巷道分类及其布置 二 按巷道用途分类 一 开拓巷道为井田开拓而开掘的基本巷道 如井筒 井底车场 主要石门 运输大巷 回风大巷 主要风井等 称为开拓巷道 开拓巷道是自地面到采区的通路 它的作用在于构成或扩大原有开采水平 形成全矿生产系统的主体框架 这些井巷为全矿井或开采水平服务 服务期一般为10 30a以上 第五节矿井巷道分类及其布置 二 按巷道用途分类 二 准备巷道为准备采区而掘进的主要巷道 如采区上山 下山 采区车场 采区硐室等 称为准备巷道 准备巷道是在采区范围内从已开掘好的开拓巷道通达区段的巷道 它的作用在于准备新采区 构成采区生产系统 准备巷道为采区服务 服务期一般为3 5a 第五节矿井巷道分类及其布置 二 按巷道用途分类 三 回采巷道形成采煤工作面及为其服务的巷道 如开切眼 区段运输平巷 区段回风平巷等 称为回采巷道 回采巷道的作用在于形成新的采煤工作面并进行生产 回采巷道为一个工作面服务 服务期一般较短 矿井开拓 准备和回采是矿井生产的基本环节 合理解决三者之间的关系 对矿井正常安全生产具有重大意义 第五节矿井巷道分类及其布置 三 矿井巷道布置及生产系统 一 巷道布置矿井巷道布置因地质条件 井型和设备 采煤方法的不同各有特点 图2 10表示走向长壁采煤法的井巷布置系统 1 巷道布置原则要尽快构通风路 2 要尽量平行作业 第五节矿井巷道分类及其布置 三 矿井巷道布置及生产系统 一 巷道布置2 巷道掘进顺序图2 10所示巷道开掘顺序如下 首先自地面开凿主井1 副井2 进入井下 当井筒开凿到第一阶段下部边界开采水平标高时 即构通主副井风路 再开凿井底车场3 主要运输石门4 然后向井田两翼掘进开采水平运输大巷5 直到采区运输石门位置后 由运输大巷5开掘采区运输石门9通至煤层 达到预定位置后 开掘采区下部车场10 采区下部材料车场11 采区煤仓12 行人进风巷13 然后 沿煤层自下而上掘进采区运输上山14和轨道上山15 第五节矿井巷道分类及其布置 三 矿井巷道布置及生产系统 一 巷道布置2 巷道掘进顺序与此同时 开掘风井6 回风石门7 回风大巷8 向煤层开掘采区回风石门17 采区上部车场18 绞车房16 与采区运输上山14及轨道上山15联通 当形成通风回路后 即可自采区上山向采区两翼掘进第一区段的区段运输平巷22 区段回风平巷23 下区段回风平巷20和联络巷21 当区段平巷掘到采区边界后 即可掘进开切眼24 形成采煤工作面 同时开掘必需的硐室 安装机电设备和进行必要的准备工作后 即可开始采煤 第五节矿井巷道分类及其布置 三 矿井巷道布置及生产系统 二 矿井主要生产系统1 运煤系统自采煤工作面25采下的煤 经区段运输平巷22 采区运输上山14 到采区煤仓12 在采区下部车场10内装车 经开采水平运输大巷5 主要运输石门4 到达井底车场3 由主井1提升到地面 上述运煤系统可简单表示为 采煤工作面25采下的煤 22 14 12 10 5 4 3 1地面 第五节矿井巷道分类及其布置 三 矿井巷道布置及生产系统 二 矿井主要生产系统2 通风系统新鲜风流从地面经副井2进入井下 经井底车场3 主要运输石门4 运输大巷5 采区运输石门9 采区下部材料车场11 采区轨道上山15 采区中部车场19 下区段回风平巷20 联络巷21 区段运输平巷22 进入采煤工作面25 清洗工作面后 污浊风流经区段回风平巷23 采区回风石门17 回风大巷8 回风石门7 从风井6排出井外 矿井通风系统可简单表示为 新风 2 3 3 4 5 9 11 15 19 20 21 22 25 污风 采煤工作面25 23 17 8 7 6排出井外 第五节矿井巷道分类及其布置 三 矿井巷道布置及生产系统 二 矿井主要生产系统3 运料排矸系统采煤工作面所需材料 设备 用矿车由副井2下放到井底车场3 经主要运输石门4 运输大巷5 采区运输石门9 采区下部材料车场11 由轨道上山15提升经上部车场18到区段回风平巷23 再运到采煤工作面25 采煤工作面回收的材料 设备和掘进工作面运出的矸石 沿运料系统相反的方向运送至地面 上述过程可简单表示为 材料 设备等经2 3 4 5 9 11 15 18 23 25 采煤工作面回收材料 设备和掘进工作面的矸石用矿车经与运料系统相反方向运至地面 第五节矿井巷道分类及其布置 三 矿井巷道布置及生产系统 二 矿井主要生产系统4 排水系统排水系统一般与进风风流方向相反 由工作面25 经由区段运输平巷22 采区轨道上山15 采区下部材料车场11 采区石门9 开采水平大巷5和主要运输石门4等巷道的一侧的水沟 自流到井底车场水仓 再由水泵房的排水泵通过副井的排水管道排至地面 上述过程可简单表示为 工作面25的水 22 15 11 9 5 4 3 2 地面 第五节矿井巷道分类及其布置 一 中国煤矿井田开拓方式应用概况及发展 一 立井开拓立井开拓在我国50年代 其能力 数量比重均占首位 分别占61 5 和63 2 目前立井开拓主要在表土层较厚 含有流砂层 埋藏较深 或倾角较大地区采用 井型多为大型及特大型矿井 1995年立井开拓其能力与数量比重分别占37 11 和29 22 二 斜井开拓50年代我国的斜井开拓能力与数量比重较小 比重仅为25 1 和24 3 在各开拓方式中居第二位 随着胶带输送机的发展 为矿井向运输连续化 大型化发展创造了重要条件 应用数量比重逐渐增加 1995年斜井开拓能力 数量比重分别达26 04 和39 57 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展 一 中国煤矿井田开拓方式应用概况及发展 三 平硐开拓平硐开拓具有明显的优越性 只要条件合适 一直是我国推荐采用的一种重要形式 但由于受地形 地质条件限制 我国应用比例始终不高 50年代其能力 数量比重分别占8 6 和7 7 直到1995年也只占8 22 和10 18 主要集中在西南地区及华北 西北部分地区 四 综合开拓综合开拓在50年代应用较少 随着矿井开拓延深 技术改造发展 其应用比重也呈发展趋势 特别是主斜井 副立井综合开拓在深部开采 技术改造矿井中得到较广泛的应用 1995年综合开拓能力 数量比重已分别达28 63 和21 04 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展 二 井田开拓的特征及有关参数 一 各种开拓方式的井田特征1 表土层方面我国矿井的各种开拓方式均获得广泛应用 但在表土层厚度 矿井平均开采深度等方面具有明显差异 立井开拓矿井 其表土层平均厚度 平均开采深度均相应明显大于其他几种开拓方式 立井开拓在这方面具有很强的适应性 国有重点煤矿平均开采深度已达428 83m 立井开拓平均开采深度则为522 4m 目前开采深度在800m以上的矿井有25处以上 大多为立井开拓 全国重点煤矿表土层平均厚度为25 30m 而立井开拓平均表土层厚度为75 84m 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展 二 井田开拓的特征及有关参数 一 各种开拓方式的井田特征2 井田尺寸方面我国矿井井田尺寸在50年代一般偏小 特别是华东地区 由于南方缺煤 开采强度较大 大型矿井井田走向长度有的仅3000 5000m 最新统计表明 国有重点煤矿 特大型 大 中 小型井田平均走向程度分别为9 21km 7 7km 5 95km 4 2km与设计规范基本一致 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展 二 井田开拓的特征及有关参数 二 矿井生产能力国有重点煤矿矿井平均生产能力近几年有了很大提高 1977年时平均为53 08万t a 1995年提高到77 68万t a 提高了34 6 其中大型及特大型矿井 其能力 数量比重已分别达到57 02 和23 21 并有进一步发展的趋势 结合矿井开拓方式来看 矿井平均生产能力以综合开拓为最高 平均为105 74万t a 其次为立井开拓98 69万t a 平硐 斜井分别为62 67万t a 51 13万t a 特大型矿井数量也以综合开拓为最多 共13处以上 其次为立井开拓9处以上 斜井与平硐开拓分别为3处和1处以上 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展 二 井田开拓的特征及有关参数 三 开采水平设置及水平垂高各种矿井开拓广泛采用单水平或多水平开拓 根据438处矿井 其中不包括片盘斜井 的统计 单水平开拓的矿井有84处占19 18 其能力合计为81 82Mt a占20 23 单水平大多在井田倾斜尺寸较小 倾角较小等条件采用 50年代 开采水平垂高一般60 80m 目前已提高到平均179m 并有进一步增大的趋势 根据310处矿井的统计 大型矿井的水平垂高最大 平均193 71m 而中 小型矿井平均垂高分别为170 8m和158 19m 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展 二 井田开拓的特征及有关参数 四 开采水平大巷布置开采水平大巷布置方式有 分煤层布置大巷 集中大巷 分组集中大巷等几种 国有重点煤矿大部分开采两组以上煤层 据468处矿井统计 开采两组以上煤层的为365处 占77 99 我国分组集中布置大巷应用较为广泛 近几年来 有在煤层中布置大巷的发展趋势 但大部分矿井大巷仍布置在底板岩层中 根据325处矿井统计 有275处采用岩石大巷 42处为煤层大巷 而只有8处为煤岩混合大巷 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展 三 我国煤矿井田开拓的发展方向 随着科学技术的进步和煤炭生产发展的要求 井田开拓朝着生产集中化 矿井大型化 运输连续化 系统简单化方向发展 这将使煤矿的技术面貌发生根本性的变化 一 生产集中化在现代化 高产高效矿井的建设过程中 将形成一批高产高效的一矿一井一面或二面的现代化矿井 降低开拓及生产巷道掘进率 简化生产系统 使矿井生产朝着高度集中 简单可靠的方向发展 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展 二 矿井大型化主要是增大矿井生产能力 以及相应加大水平垂高及采区尺寸等 我国西部的一些煤矿多为人为境界 邻近井田适合旧井田开发的 可以利用老井设施建设大型矿井 东部老矿区的一些煤矿 浅部分散开发 进入深部开采以后采用集中开采 可以加大开发强度 简化生产环节 大同 兖州 潞安 晋城 铁法等老矿区 神木府谷 离柳 乡宁 灵武等新矿区 都有条件建设3 00Mt a以上的特大型矿井 三 我国煤矿井田开拓的发展方向 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展 三 我国煤矿井田开拓的发展方向 三 运输连续化随着生产集中化和矿井大型化 设备功率和能力加大及日产万吨以上工作面出现 要求煤炭运输从工作面 或井底 实现不间断连续的胶带运输机运输 以保证生产能力的充分发挥 因此 斜井开拓 主斜副立井开拓将得到进一步的发展 并推广应用各种辅助运输设备 如卡轨车 齿轨车 单轨吊等 使辅助运输简单化和连续化 第六节中国煤矿井田开拓改革及发展