煤矿开采学-井田开拓基本概念

1、煤矿开采学主讲人：王开Tel-mail： 8/30/20221第二章 井田开拓的基本概念 8/30/20222主要内容第一节 煤田划分为井田第二节 矿井储量、生产能力和服务年限第三节 开拓方式的概念和分类第四节 中国煤矿井田开拓概况及发展8/30/20223划分的原则 井田范围、储量、煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应； 保证井田有合理的尺寸； 充分利用自然等条件划分井田； 合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系。井田境界的划分方法 垂直划分； 水平划分； 按煤组划分 。第一节 煤田划分为井田8/30/20224第二节 矿井储量、年产量和服务年限 一、矿井

2、储量 (一)新煤炭储量的分级分类按可行性评价阶段分：概略研究、预可行性研究和可行性研究储量；从经济意义上分：经济的、边际经济的、次边际经济的、内蕴经济的和经济意义未定的基础储量；从地质可靠程度上分：探明的、控制的、推断的、预则的储量（表2-1）。8/30/20225 表2-1 固定矿产资源/储量分类表经济意义地质可靠程度查明矿产资源潜在矿产资源探明的控制的推断的经济的可釆储量(111)基础储量(111b)预可釆储量(121)预可釆储量(122)基础储量(121b)基础储量(122b)边际经济的基础储量(2M11)基础储量(2M21)基础储量(2M22)次边际经济的资源量(2S11)资源量(2S

3、21)资源量(2S22)内蕴经济的资源量(331)资源量(332)资源量(333)资源量(334)?8/30/202261、探明的煤炭储量分类1）可釆储量(111)：探明的经济基础储量的可采部分。2)探明的(可研)基础储量(111b)： 同(111)的差别在于本类型是用未扣除设计，釆矿损失的数量表述的。3)预可釆储量(121) ：同(111)的差别在于本类型只进行了预可行性矸究，估算的可釆储量可信度高，可行性评价结果的可信度一般。4)探明的(预可研)基础储量(121b):同(121)的差别在于本类型是用未扣除设计，釆矿损夫的数量表述。8/30/202275)探明的(可研)边际经济基础储量(2M

4、11)：勘查工作程度己达到勘探阶段的工作程度要求。可行性研究表明，当时开釆是不经济的，但接近盈亏边界，估算的基础储量和可行性评价结果的可信度高。6)探明的(预可研)边际经济基础储量(2M21) ：同(2M11)的差别在于本类型只进行了预可行性研究，估算的基础储量可信度高，可行性评价结果的可信度一般。7)探明的(可研)次边际经济资源量(2S11) ：勘查工作程度己达到勘探阶段的工作程度要求。可行性研究表明，当时开釆是不经济的，必须大幅度提高矿产品价格或大幅度降低成本后，才能变成经济的。估算的资源量和可行性评价结果的可信度高。1、探明的煤炭储量分类8/30/202288)探明的(预可研)次边际经济

5、资源量(2S21):同(2S11)的差别在于本类型只进行了预可行性矸究，估算的资源量可信度高，可行性评价结果的可信度一般。9)探明的内蕴经济资源量(331) ：勘查工作程度己达到勘探阶段的工作程度要求。但未做可行性研究或预可行性研究，仅做了概略研究，经济意义介于经济的至次边界经济的范围内，估算的资源量可信度高，可行性评价可信度低。1、探明的煤炭储量分类8/30/202292、控制的煤炭储量分类1)预可釆储量(122) ：勘查工作程度己达详查阶段的工作程度要求，预可行性研究结果表明，当时开釆是经济的，估算的可釆储量可信度高，可行性评价结果的可信度一般。2)控制的经济基础储量(122b) ：同(1

6、22)的差别在于本类型是用未扣除设计，釆矿损失的数量表述的。3)控制的边际经济基础储量(2M22) ：勘查工作程度己达到详查阶段的工作程度要求。预可行牲研究表明，当时开釆是不经济的，但接近盈亏边界，估算的基础储量可信度较高，可行性评价结果的可信度一般。8/30/2022104)控制的次边际经济资源量(2S22) ：勘查工作程度己达到详查阶段的工作程度要求。预可行牲研究表明，当时开釆是不经济的，需大幅度提高矿产品价格或大幅度降低成本后，才能变成经济的。估算的资源量可信度较高，可行性评价结果的可信度一般。5)控制的内蕴经济资源量(332) ：勘查工作程度己达到详查阶段的工作程度要求。未做可行性研究

7、或预可行性研究，仅做了概略研究，经济意义介于经济的至次边界经济的范围内，估算的资源量可信度较高，可行性评价可信度低。2、控制的煤炭储量分类8/30/2022113、推断的煤炭储量及概念推断的内蕴经济资源量(333) ：勘查工作程度己达到普查阶段的工作程度要求。未做可行性研究或预可行性研究，仅做了概略研究，经济意义介于经济的至次边界经济的范围内，估算的资源量可信度低，可行性评价可信度低。8/30/2022124、预测的资源量资源量(334)?勘查工作程度己达到预查阶段的工作程度要求。在相应的勘察工程控制范围内，对煤层层位、煤层厚度、煤类、煤质、煤层产状、构造等均有所了解后，所估算的资源量。预测的

8、资源量属于潜在煤炭资资源，有无经济意义尚不确定。8/30/2022135、矿井地质资源量、工业资源量矿井地质资源量:是指地质勘查报告提供的查明煤炭资源的全部。矿井工业资源/储量：是指地质资源量经可行性评价后，其经济意义在边际经济及以上的基础储量及推断的内蕴经济的资源量乘以可信度系数之和。 Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k式中： Zg-矿井工业资源/储量； K-可信度系数，取0.7-0.9。8/30/202214矿井设计资源/储量：是指矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量后的资源/储量。 Zs =（Zg-P1

9、）式中：Zs-矿井设计资源/储量 Zg-矿井工业资源/储量 P1-断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量之和。6、矿井设计资源/储量8/30/202215矿井设计可采储量：是指矿井设计资源/储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以釆区采出率。 Zk =（Zs-P2）C式中：Zk-矿井设计可采储量 P2-工业场地和主要井巷煤柱损失量之和； C采区采出率，%。 煤层 C薄煤层(M3.5m) 不小于0. 75 7、矿井设计可采储量8/30/2022162003年之前采用的煤炭储量分级分类1、储量分级根据不同块段煤层在质情况和被查明程度分 级 级 级 级 高级储量低级

10、储量一、矿井储量 (二)原煤炭储量的分级分类第二节 矿井储量、年产量和服务年限 8/30/202217、矿井储量分类 根据工业要求，开采技术条件及储量被查明程度矿井储量分为以下几类：1）矿井地质储量2）能利用储量（表内）（+B+C+D ） 3）尚难利用储量（表外）4）工业储量(Zg)第二节 矿井储量、年产量和服务年限 8/30/202218工业储量作为矿井设计和投资的储量：一般：Zg=A+B+C 缺煤地区：Zg =A+B+C+0.5D5）远景储量(D)6）可采储量(Zk)：矿井设计的可以采出的储量。 Zk =（Zg-P）C式中：P永久煤柱损失； C采区采出率，%。有的可预知，有的不可预知。 7

11、）设计损失量(开采损失)：设计丢在地下的储量。第二节 矿井储量、年产量和服务年限 8/30/202219二、矿井生产能力A矿井设计生产能力：是设计规定的矿井在单位时间内采出的煤炭数量，Mt/a。是煤矿建设和生产的主要指标。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。三、服务年限T矿井服务年限：矿井从投产到报废的整个服务期限。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。第二节 矿井储量、年产量和服务年限 8/30/202220井型比较优点缺点适用条件大型矿井小型矿井大型矿井小型矿井大型矿井小型矿井产量大初期工程量小初期工程量大产量小储

12、量丰富储量分散生产集中建井时间短建井时间长生产分散煤层赋存稳定煤层赋存不稳定装备水平高施工技术简单施工技术高装备水平低构造简单构造复杂效率高占用设备少占用设备多效率低开采条件好开采条件差成本低初期投资小初期投资大成本高赋存深赋存浅服务年限长生产管理简单生产管理复杂服务年限短8/30/202221四、三者关系1、计算公式式中： T 矿井服务年限；K 储量备用系数，地方小煤矿K1.3， 一般矿井设计 K1.4，地质复杂的矿井及矿区总体设计K1.5 第二节 矿井储量、年产量和服务年限 8/30/2022222、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2

13、5m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 由于上述原因，矿井产量增加，储量减少，导致服务年限缩短，影响矿井的经济效益，为了保证可靠服务年限，必须考虑K。第二节 矿井储量、年产量和服务年限 8/30/2022233、要求A与T相适应A大T大，A小T小。主要原因：1）充分发挥投资和工程效应2）充分发挥外围企业的作用3）均衡连续保证煤炭供应大型矿井投资大，配套的企业规模大，均衡生产期长。我国要求大型矿井的服务年限要大于60年。第二节 矿井储量、年产量和服务年限 8/30/202224第三节 开拓方式的概念及分类井田开拓：从地面开掘一系列的

14、井巷进入煤层 。开拓方式：开拓巷道在井田内的总体布置方式。 井硐的形式、数量和位置 立井开拓 水平的数目和标高 斜井开拓 布置井底车场和主要巷道 平硐开拓 阶段内的划分 综合开拓 确定采掘关系和开采程序 分区域开拓 进行矿井延深和技术改造 斜硐开拓主要内容开拓方式8/30/202225井田开拓要解决的问题 确定井筒的形式、数目及其配置，合理选择井筒及工业广场的位置； 合理地确定开采水平数目和位置； 布置大巷及井底车场； 确定矿井开采程序，做好开采水平的接替； 进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。 第三节 开拓方式的概念和分类8/30/202226确定井田开拓方式的原则 贯彻执行有关煤炭工业的

15、技术政策；要使生产系统完善，可靠，安全的条件下减少开拓工程量，尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设； 合理集中开拓部署，简化生产系统； 贯彻执行有关煤矿安全生产的规定； 适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为新技术，新工艺，发展采煤机械化、自动化创造条件； 根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的综合开采。第三节 开拓方式的概念和分类8/30/202227第三节 开拓方式的概念和分类井田开拓方式分类 按井筒（硐）形式立井开拓斜井开拓平硐开拓综合开拓 按开采水平数目单水平开拓多水平开拓 按开采准备方式上山式开采上下山式开采混合式开采 按大巷布置方式

16、分煤层大巷集中大巷分组集中大巷8/30/202228a-立井单水平上下山，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第四节 中国煤矿井田开拓概况及发展中国煤矿井田开拓方式应用概况及发展 立井开拓目前主要在表土层较厚、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； 斜井开拓气能力与数量比重较小，但是随着胶带输送机的发展，为矿井运输连续化、大型化发展创造了重要条件，应用数量逐渐增加； 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开拓形式，但是应用受地形、地质条件限制。8/30/202230第四节 中国煤矿井

17、田开拓概况及发展井田开拓的特征及有关参数 各种开拓方式的井田特征我国近水平、缓倾斜煤层的开采中，各种方式都得到广泛应用，但是在表土层厚度、矿井平均开采深度等方面，立井开拓明显大于其他几种开拓方式。 矿井生产能力矿井平均生产能力以综合开拓最高，其次为立井开拓，最后是平硐和斜井。特大型矿井多数是以综合开拓为主。8/30/202231 开采水平设置及水平垂高 50年代，开采水平垂高一般6080m，目前已提高到179m，并有进一步增加的趋势。大型矿井水平垂高平均为193.71m;中、小型矿井平均垂高分别为170.8m和158.9m。 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。我国分组集中大巷应用较为广泛。近几年来，有在煤层中布置大巷的发展趋势，但是大部分矿井大巷布置在底板岩层中。第四节 中国煤矿井田开拓概况及发展8/30/202232我国煤矿井田开拓的发展方向 生产集中化矿井将形成一矿一井一面或二面的局面，降低开拓