煤矿开采方法前三篇

第一章井田开拓根本知识第一节煤层地质及矿井生产概况一、煤田根本概念〔一〕煤田和矿区1.煤田在地质历史开展过程中，由含炭物质沉积而形成并大致连续分布的含煤地带称为煤田。煤田的围很大，面积可由数百平方米到数千万平方米，储量从树亿吨到数百亿吨。面积大储量丰富的称为“富量煤田〞；储量小限于一个矿井开采的煤田称为“限量煤田〞。我国有很多较大的煤田，如神府-煤田、鄂尔多斯煤田、煤田、的渭北煤田、煤田、乌鲁木齐煤田、六盘水煤田、煤田等。2.矿区统一规划和开发煤田或其一局部形成的社会区域，称为矿区。根据国民经济开展需要，利用地质构造、自然条件或煤田的沉积不连续，或按勘探时期先后，可以将一个大煤田划归给几个矿区开发；较小的煤田也可以作为一个矿区来开发；也有一个大矿区开发几个小煤田的情况。图1-1煤田分布图1—舜耕山区；2—八公山区；3—集—桥区矿区开发煤田的三个区，三个区均分布在淮河两岸〔图1-1〕。矿区的老区是舜耕山区和八公山区，两区被鸭背埠断层分开，分别由九龙岗矿、大通矿、郢孜一矿、二矿和家集一、二、三矿及新庄孜矿、毕家岗矿、咀孜矿、孔集矿开采；淮岸为矿区新区，目前正在开发集、桥区，其中集一、二、三矿及桥矿均已投产，集矿正在建立中，并方案建立四矿及其他矿井。由此可见，一个矿区由很多矿井组成，以便有方案、有步骤、合理地开发整个矿区。为了配合矿井的建立和生产，还要建立一系列辅助企业、交通运输与民用企业，以及其他有关的企业和市政建立。〔二〕井田煤田的围很大，还必须把煤田划分为井田〔矿田〕。划归给一个矿井〔或露天〕开采的那一局部煤田，称为井田。矿井井田围大小、矿井生产能力和效劳年限确实定，是矿区总体设计中必须解决好的关键问题之一。井田围，是指井田沿煤层走向的长度和倾向的水平投影宽度。在把煤田划分为井田时，应根据矿区总体设计任务书的要求，结合煤层的赋存条件、地质构造、开采技术条件，保证各井田都有合理的尺寸和边界，使煤田得到合理的开发。根据我国目前开采技术条件，一般小型矿井的走向长度不小于1500m；中型矿井不小于4000m；大型矿井不小于7000m。〔三〕矿井生产能力矿井生产能力亦称井型，一般是指矿井的设计能力，以万t/a〔或Mt/a〕表示。有些矿井进展技术改造后，需要对矿井各生产系统的能力重新核定，核定后的综合生产能力，称为核定生产能力。矿井的年产量，是指每年实际生产出来的煤炭量，其数值常常不同于矿井生产能力，而每年的产量也常不一样。根据矿井设计生产能力不同，我国把矿井分为大、中、小三种类型，称为井型。大型矿井：生产能力为1.20Mt/a、1.50Mt/a、1.80Mt/a、2.40Mt/a、3.00Mt/a、4.00Mt/a、5.00Mt/a和5.00Mt/a以上的矿井。3.00Mt/a及其以上的矿井也称为特大矿井。中型矿井：生产能力为45万t/a、60万t/a、90万t/a的矿井。小型矿井：生产能力为9万t/a、15万t/a、21万t/a和30万t/a的矿井。我国原有的国有重点煤矿多为大、中型煤矿；地方煤矿多为中、小型煤矿。矿井井型的大小直接关系到基建规模和投资的多少，影响到整个矿井生产时期的技术经济面貌，所以应正确确定井型的大小。〔四〕露天开采和地下开采的概念从敞露的地表直接采出有用矿物的方法，叫露天开采。当煤层厚度到达一定值，直接出露于地表，或其覆盖层较薄、剥采比合理，就可以考虑采用露天开采。露天开采与地下开采在进入矿体的方式、生产组织、采掘运输工艺等方面截然不同，它需要先将覆盖在矿体之上的表土或岩石剥离掉〔如图1-2〕。图1-2露天开采示意图露天开采一般机械化程度高、产量大、劳动效率高、本钱底、工作比拟平安；但由于受气候条件影响较大，需采用大型设备和进展大量基建剥离，基建投资较大。只有覆盖层较薄、煤层厚度较大时采用。受资源条件限制，我国露天开采产量比重较小。露天开采是采矿工业的开展方向之一。凡煤田浅部有露天开采条件的，应根据经济合理剥采比并适当考虑开展可能划定露天开采边界。剥采比，是指每采一吨煤需要剥离多少立方米的岩石量。最大经济合理剥采比，就是按该剥采比开采的煤炭本钱不大于用地下开采的煤炭本钱。它是确定露天煤矿开采境界的主要依据。煤矿地下开采，也称为井工开采。它需要从地表向地下开掘一系列巷道进入煤层，建立完整的生产系统，才能进展回采。由于是地下作业，工作空间受到限制，采掘工作地点不断移动和交替，并且受到地下水、火、瓦斯、煤尘及围岩塌落的威胁。因此，地下开采要比露天开采复杂和困难。二、矿井巷道在地下开采中，为了建立矿井提升、运输、通风、排水、动力供给等需要开掘的井巷和硐室统称为矿山井巷。按其倾角分为三大类：直立巷道、水平巷道和倾斜巷道，如图1-3。图1-3矿山井巷1—立井；2—斜井；3—平硐；4—暗立井；5—溜井；6—石门；7—煤层平巷；8—煤仓；9—上山；10—下山；11—风巷；12—岩石平巷1.直立巷道巷道的长轴线与水平面垂直，如立井、暗井、溜井等。立井：与地面直接相通的直立巷道，又称为竖井。主要用于提升煤炭的叫做主井；主要用于提升矸石、下放材料、升降人员等辅助提升的叫做副井。另外，还有一些专门或主要用于通风、排水、充填等工作的立井，均按其主要任务来命名。暗立井：与地面没有直接出口的直立巷道，又称为盲立井或盲竖井。其用途与立井一样。溜井：与地面不直接相通，专门用于溜放煤炭的暗立井。在采区，高度不大、直径小的叫做溜煤眼。2.水平巷道巷道长轴线与水平面近似平行，如平硐、平巷、石门等。平硐：与地面直接相通的水平巷道。作用类似立井，有主平硐、副平硐、排水平硐、通风平硐等。但平硐由于通过量大，不必铺设排水管道等，对于中小型矿井可不设副平硐。平巷与大巷：与地面不直接相通的水平巷道。其长轴线与煤层走向大致平行，为开采水平效劳的平巷通常称为大巷，如运输大巷、通风大巷。布置在煤层的平巷称为煤层平巷；布置在岩石的平巷称为岩石平巷。效劳于工作面的煤层平巷，称为运输或轨道平巷〔顺槽〕。石门与煤门：其长轴线与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。位于岩石的称为石门；位于煤层的称为煤门。效劳于开采水平的石门叫做主石门；效劳于采区的石门叫做采区石门；效劳于区段的石门叫做区段石门。3.倾斜巷道巷道长轴线与水平面成一定夹角，如斜井、上下山、斜巷等。斜井：与地面直接相通的倾斜巷道。作用与立井、平硐一样。分为主斜井、副斜井。与地面没有直接出口的斜井称为暗斜井〔或斜溜井〕。上山与下山：效劳于一个采〔盘〕区的倾斜巷道，称为采〔盘〕区上山或下山。位于水平运输大巷以上称为上山；反之称为下山。运输煤炭的称为运输上山或下山；作为辅助运输的称为轨道上山或下山。上山开采煤炭由上向下运输，具有反向运输；下山开采煤炭由下向上运输，是正向运输。另外，还有专门用于通风、行人的上下山。主要上下山：为一个开采水平效劳的倾斜巷道。主要用于阶段采用分段式划分的条件。也可分为主要运输上下山和主要轨道上下山。硐室：与地面不直接相通，长、宽、高相差不大的地下特殊用途巷道。如绞车房、变电所、煤仓等。三、矿井生产系统〔一〕矿井生产系统矿井生产系统是指煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、动力供给等生产系统。由于地质条件、井型和设备不同而各有特点。以图1-4为例，简要说明矿井生产系统的主要容。图1-4矿井生产系统示意图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—采区下部车场底板绕道；11—采区下部材料车场；12—采区煤仓；13—行人进风巷；14—运输上山；15—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；20—区段运输平巷；21—下区段回风平巷；22—联络巷；23—区段回风平巷；24—开切眼；25—采煤工作面矿井巷道开掘顺序如下：首先自地面开凿主井1、副井2进入地下；当井筒开凿到第一阶段下部边界开采水平标高时，即开凿井底车场3、主要运输石门4，然后向井田两翼掘进开采水平阶段运输大巷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通达煤层；到达预定位置后，开掘采区下部车场11；然后，沿煤层自下而上掘进采区运输上山14和轨道上山15。与此同时自风井6、回风石门7，开掘回风大巷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连通。当形成通风回路后，即可自采区上山向两翼掘进第一区段的区段运输平巷20、区段回风平巷23、下区段回风平巷21，当这些巷道掘到采区边界后，即可掘进开切眼24形成工作面。安装好机电设备和进展必要的准备工作后，即可开场采煤。采煤工作面25向采区上山后退回采，与此同时需要适时地开掘第二区段的回采平巷，保证采煤工作面正常接替。矿井主要生产系统如下：1.运煤系统从工作面25采落的煤炭，经区段运输平巷20、采区运输上山14到采区煤仓12，在下部车场10装车，经水平运输大巷5、主要运输石门4，运到井底车场3，由主井1提升到地面。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、采区下部车场11、轨道上山15、中部车场19、运输平巷20进入工作面25。清洗工作面后，污风经区段回风平巷23、采区回风石门17、回风大巷8、回风石门7，从风井6排入大气。3.运料排矸系统采煤工作面所需材料和设备，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、采区下部车场11，由采区轨道上山15提升到区段回风平巷23，再运到采煤工作面5。采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石，用矿车经由与运料系统相反的方向运至地面。4.排水系统采掘工作面涌水，经由区段平巷、采区上山排到采区下部车场，经水平运输大巷、主要运输大巷、主要运输石门等巷道排水沟，自流到井底车场水仓，由中央水泵房排到地面。5.动力供给系统包括井下电力供给系统和压缩空气供给系统。〔二〕矿井开拓、采区准备和工作面准备根据巷道的作用和效劳围不同，可将矿山井巷分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三种类型。开拓巷道：效劳于全矿井、一个水平或假设干个采区的巷道叫做开拓巷道。如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷〔或总回风道〕、主要风井。开拓巷道是为全矿井或阶段效劳的，效劳年限比拟长，一般在10～30年。准备巷道：效劳于一个采区或数个区段的巷道叫做准备巷道。如采区上下山、采区车场、采区硐室。准备巷道是为全采区效劳的，效劳年限一般为3～5年。回采巷道：效劳于采煤工作面的巷道叫做回采巷道。如区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼〔形成初始采场的巷道〕。回采巷道效劳年限较短，一般在0.5～1.0年。开拓巷道的作用在于形成新的或扩展原有的阶段或开采水平，为构成矿井完整的生产系统奠定根底。准备巷道的作用在于准备新的采区，以构成采区的生产系统。回采巷道的作用在于准备出新的采煤工作面并进展生产。开拓、准备、回采是矿井生产建立中严密相关的三个主要程序，解决好三者之间的关系，对保证矿井正常生产具有重要意义。第二节煤田划分为井田一、井田划分原则井田划分是确定矿区建立规模与矿区布局的根底，也是合理开发煤炭资源，取得稳定开展和较好经济效益的重要条件，煤田划分为井田应遵循以下原则。〔一〕充分利用自然条件划分井田煤田划分为井田时，应尽可能利用大断层等自然条件作为井田边界，或利用河流、铁路、城镇下面留设的平安煤柱作为井田边界。如图1-5所示。图1-5利用自然条件作为井田边界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、四、五、六、七、八、九—划分矿井在地形复杂地区，划定的井田围要便于选择合理的井筒位置及布置工业场地。对于煤层煤质、牌号变化较大的地区，如果需要，也可以考虑不同煤质、牌号按区域划分井田。〔二〕保证井田有合理的尺寸井田围必须与矿井生产能力相适应，保证矿井有足够的储量和合理的尺寸，特别是要使井田有合理的走向长度。一般情况下，井田走向长度应大于倾斜长度，以便于安排井下生产，如井田走向长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和效劳年限，造成水平接替紧；假设为了保证矿井各个开采水平有足够的储量和效劳年限，必然要加大水平垂高，这样会给矿井生产带来困难。如走向长度过大，又会给通风和运输带来困难。因此，在矿井生产能力一定的情况下，井田走向长度过短，将降低矿井的经济效益。根据我国目前开采技术条件，一般小型矿井的走向长度不小于1500m；中型矿井不小于4000m；大型矿井不小于7000m。〔三〕合理规划矿井开采围，处理好相邻矿井之间的关系划分井田边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两局部。一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资，同时防止浅、深部矿井形成复杂的压茬关系。浅部矿井井型及围可比深部矿井小。当需加大开发强度，必须在浅、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开展留有余地，不使浅部矿井过早地报废。〔四〕为矿井开展留有余地划分井田时，应充分考虑煤层赋存条件、技术开展趋势等因素，适当将井田划得大一些或者是为矿井留一个后备区，为矿井的开展留有适当的余地。二、井田的划分方法〔一〕垂直划分相邻矿井以*一垂直面为界，沿境界限各留井田边界煤柱，称为垂直划分。井田沿走向两端，一般采用沿倾斜线、勘探线或平行勘探线的垂直面划分，如图1-6所示。一、二矿之间及三矿左翼边界。近水平煤层井田无论是沿走向还是沿倾向，都采用垂直划分法，如图1-7所示。〔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设边界煤柱，这种方法称为水平划分，如图1-6所示。三矿井田上部及下部边界就是分别以-300m和-600m等高线为界的，这种方法多用于划分倾斜和急倾斜煤层以及倾角较大的缓斜煤层井田的上下部边界。图1-6井田境界划分方法1—垂直划分；2—水平划分；3—以断层为界图1-7近水平煤层井田境界划分方法〔三〕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井开采，把层间距较大的煤层〔组〕划归另一个矿井开采，这种方法一般用于煤层或煤组间距较大、煤层赋存浅的矿区，如图1-8中的Ⅰ矿与Ⅱ矿即为按煤组划分矿界并且同时建井。另外，矿界还可以按地质构造条件来划分，例如以断层为矿界，各矿沿断层线留矿界煤柱。如图1-8中，Ⅲ矿与Ⅰ、Ⅱ矿的矿界，如图1-6中二、三矿右翼边界。图1-8矿界划分及分组与集中建井1、2—浅局部组建斜井；3—深部集中建井第三节井田再划分煤田划分为井田后，井田的围仍然很大。其走向长度可达数千米甚至万余米，斜长可达数千米。还需将井田进一步划分为假设干更小的局部，才能有方案地进展开采。一、井田划分为阶段和水平1.阶段在井田围，沿着煤层的倾斜方向，按一定标高把煤层划分为假设干个平行于走向的长条局部，每个长条局部叫做阶段，如图1-9。每个阶段均有独立的生产系统。在阶段下部布置运输大巷，在阶段上部布置回风大巷。2.水平广泛意义上讲，水平是具有*一标高的水平面。水平用标高来表示，如图1-9中的±0m、-150m、-300m等。在矿井实际生产中，为了说明水平的位置、顺序，相应的称其为±0水平、-150水平、-300水平等；也可称为第一水平、第二水平、第三水平等。在矿井中，通常将布置有井底车场、阶段运输大巷的水平，称为“开采水平〞，简称为“水平〞。井田阶段和水平的开采顺序是：一般先采上部阶段和水平，后采下部阶段和水平。这样做建井时间短，生产条件好。图1-9井田划分为阶段和水平J1，J2，J3—第一、二、三阶段；h—阶段斜长；l1，L2，L3—第一、二、三水平1—阶段运输大巷；2—阶段回风大巷二、阶段再划分井田划分为阶段后，阶段的围仍然很大，要再划分到开采根本单元，以适应开采技术的要求。按阶段准备方式，阶段的划分一般有三种方式：即采区式、分段式、带区式。1.采区式划分在阶段围，沿煤层走向划分为假设干个具有独立生产系统的块段，每一块段称为采区，图1-10中，沿倾向划分为3个阶段，在每个阶段沿走向划分为4个采区。采区围：其斜长与阶段斜长相等，走向长度取决于开采工艺。斜长一般为600～1000m，走向长度一般为500～2000m。假设要采用走向长壁采煤法，还要沿倾向将采区划分为假设干个长条局部，每一个长条局部叫做区段。如图1-10中A，采区划分为3个区段，每个区段斜长布置一个工作面，工作面沿走向推进。通常把上山〔或下山〕布置在采区走向中央，使其形成双翼采区。每个区段下部边界布置区段运输平巷，上部边界布置区段回风平巷；各区段平巷通过采区运输上山〔或下山〕、轨道上山〔或下山〕与开采水平大巷连接，构成生产系统。图1-10采区划分J1，J2，J3—第一、二、三阶段；C1，C2，C3，C4—第一、二、三、四采区；Q1，Q2，Q3—第一、二、三区段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2.分段式划分在阶段围，沿倾向把煤层划分为假设干个平行于走向的长条局部，每个长条局部称为分段，每个分段斜长布置一个工作面，这种划分称为分段式。分段围：走向长度与阶段走向长度相等，斜长为布置一个工作面的长度。采煤工作面沿走向由井田中央向边界连续推进，或由井田边界向井田中央推进，如图1-11所示。分段平巷通过主要上〔下〕山与开采水平大巷联系，构成生产系统。分段式划分与采区式划分相比，减少了采区上〔下〕山及硐室工程量；采煤工作面可以连续推进，减少了搬家次数，生产系统简单。但是，分段式划分仅适用于地质构造简单、走向长度较短的井田。因此，分段式划分应用上受到限制，在我国很少使用。3.带区式划分在阶段围沿煤层的走向划分为假设干个具有独立生产系统的倾斜条带，每个条带叫做一个带区，带区又划分为假设干个倾斜分带，每个分带布置一个采煤工作面〔或对拉形式〕，如图1-12所示。分带，工作面沿煤层倾斜〔仰斜或俯斜〕推进，既由阶段下部边界向上边界或者由阶段上部边界向下部边界推进。一般2～6个分带组成一个带区。分带布置工作面适用于倾斜长壁采煤法，巷道布置系统简单，比采区式布置掘进工作量小，但分带工作面两侧分带斜巷掘进困难、辅助运输困难。目前，我国大量应用的是采区式。在煤层倾角小于120的条件下，带区式的应用正在扩大。图1-11分段式划分图1-12带区式划分J1，J2，J3—阶段；D1、D2、D3—分段；J1，J2，J3—阶段；1—阶段运输大巷；2—风井；3、4—主要运输上山；F1,F2,…F6—带区；5—分段运输平巷；6—分段回风平巷①②—分带三、井田直接划分为盘区或带区开采近水平煤层时，由于煤层倾角很小，井田沿倾向的高差很小，这时不再划分为阶段，而是将井田直接划分为盘区或带区。通常，在近水平煤层中，沿煤层主要延展方向布置大巷，在大巷两侧划分成假设干个具有独立生产系统的块段，每个块段称为盘区或带区，如图1-13所示。盘区巷道布置方式及生产系统与采区布置一样；划分为带区时，则与阶段的带区式布置根本一样。图1.13井田直接划分为盘区P1，P2，P3，P4—第一、二、三、四盘区采区、盘区、带区的开采顺序一般采用前进式，即从井田中央块段向边界块段顺序开采。如果在中小型矿井中，井田的走向长度较短，为了减少巷道的采动影响，也可采用采区、盘区、带区后退式开采，即从井田边界块段向中央块段顺序开采。。第四节矿井储量、生产能力和效劳年限一、矿井储量〔一〕矿井储量分级分类2003年3月1日起，按国家现行标准"固体资源／储量分类"〔GB／T17766〕及"煤、泥炭地质勘查规"〔DZ／T0215〕划分矿井资源／储量类型，计算“矿井地质资源／储量〞、“矿井工业资源／储量〞、“矿井设计资源／储量〞和“矿井设计开采储量〞。依照该规，煤炭储量按可行性评价阶段分为概略研究、预可行性研究和可行性研究储量；从经济意义上分为经济的、边经济的、蕴经济的和经济意义未定的根底储量；从地质可靠程度上分为探明的、控制的、推断的、预测的储量，如表1-1。表1-1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预测的经济的可采储量〔111〕———根底储量〔111b〕预可采储量〔121〕预可采储量〔122〕根底储量〔121b〕根底储量〔122b〕边经济的根底储量〔2M11〕——根底储量〔2M21〕根底储量〔2M22〕次边经济的资源量〔2S11〕——资源量〔2S21〕资源量〔2S22〕蕴经济的资源量〔331〕资源量〔332〕资源量〔333〕资源量〔334〕？说明：表中所用编码〔111～334〕：第1位数表示经济意义：即1＝经济的，2M＝边经济的，2S＝次边经济的，3＝蕴经济的；？＝经济意义未定的；第2位数表示可行性评价阶段：即1＝可行性研究，2＝预可行性研究，3＝概略研究；第3位数表示地质可靠程度：即1＝探明的，2＝控制的，3＝推断的，4＝预测的，b＝未扣除设计、采矿损失的可采储量。煤炭资源量估算指标见表1-2所示：表1-2煤炭资源量估算指标表炼焦用煤长焰煤、不粘煤弱粘煤、贫煤无烟煤褐煤煤层厚度〔m〕井采倾角＞250≥0.7≥0.8≥1.5250～450≥0.6≥0.7≥1.4＞450≥0.5≥0.6≥1.3露天开采≥1.0≥1.5最高灰分Ad(%)40最高硫分St.d(%)3最低发热量Qnet.d(MJ/kg)—17.022.115.71.矿井预可行性研究资源/储量类型及计算〔以详查地质报告为根底〕〔1〕矿井地质资源量：详查地质报告提供的查明煤炭资源的全部。包括控制的蕴经济的资源量332、推断的蕴经济的资源量333。〔2〕矿井工业资源/储量:地质资源量中控制的资源量332，经分类得出的经济的根底储量122b、边际经济的根底储量2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业资源量/储量。矿井工业资源/储量依据表1-1和表1-2的分类原则和指标，对控制的资源量进展预可行性综合评价和经济意义分类；对推断的资源量作资源量可靠性评价后乘以可信度系数。见矿井工业资源/储量归类框架：经济根底储量122b控制的资源量332边际经济的根底储量2M22边际经济的根底储量2S22工业资源/储量地质资源量推断的资源量333333k注：k-可行度系数，取0.7～0.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，k值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定的矿井，k值取0.7。矿井工业资源/储量按下式计算：矿井工业资源/储量=122b+2M22+333k〔1-1〕〔3〕矿井设计资源量/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，称矿井设计资源/储量。〔4〕矿井设计可采储量：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采区回采率，为矿井设计可采储量。2.矿井预可行性研究资源/储量类型及计算〔以勘探地质报告为根底〕〔1〕矿井地质资源量：勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部。包括探明的蕴经济的资源量331、控制的蕴经济的资源量332、推断的蕴经济的资源量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根底储量121b和122b、边际经济的根底储量2M21和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业资源量/储量。矿井工业资源/储量依据表1-1和表1-2的分类原则和指标，对探明的和控制的资源量进展预可行性综合评价和经济意义分类；对推断的资源量作资源量可靠性评价后乘以可信度系数。见矿井工业资源/储量归类框架：经济根底储量121b探明的资源量331边际经济的根底储量2M21次边际经济的根底储量2S21经济根底储量122b地质资源量控制的资源量332边际经济的根底储量2M22次边际经济的根底储量2S22工业资源/储量推断的资源量333333k矿井工业资源/储量按下式计算：矿井工业资源/储量=121b+122b+2M21+2M22+333k〔1-2〕〔3〕矿井设计资源量/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，称矿井设计资源/储量。〔4〕矿井设计可采储量：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采区回采率，为矿井设计可采储量。3.矿井可行性研究资源/储量类型及计算〔以勘探地质报告为根底〕〔1〕矿井地质资源量：勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部。包括探明的蕴经济的资源量331、控制的蕴经济的资源量332、推断的蕴经济的资源量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根底储量111b和122b、边际经济的根底储量2M21和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业资源量/储量。矿井工业资源/储量依据表1-1和表1-2的分类原则和指标，对探明的和控制的资源量进展预可行性综合评价和经济意义分类；对推断的资源量作资源量可靠性评价后乘以可信度系数。见矿井工业资源/储量归类框架：经济根底储量111b探明的资源量331边际经济的根底储量2M11次边际经济的根底储量2S11经济根底储量122b地质资源量控制的资源量332边际经济的根底储量2M22边际经济的根底储量2S22工业资源/储量推断的资源量333333k矿井工业资源/储量按下式计算：矿井工业资源/储量=111b+122b+2M11+2M22+333k〔1-3〕〔3〕矿井设计资源量/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，称矿井设计资源/储量。〔4〕矿井设计可采储量：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采区回采率，为矿井设计可采储量。为了便于学习理解，能够换算新旧煤炭储量分级和储量分类，有必要将2003年之前采用的煤炭储量分级和储量分类方法简介如下：1.储量分级2003年之前采用的储量分级，是根据煤田的地质勘探程度和研究程度，分为A、B、C、D四级。A、B级称为高级储量，C、D级称为低级储量。储量级别越高，说明煤层地质情况被查明的程度越高，储量的可靠性越高。2.储量分类储量分类则是根据当时的能源政策和煤炭资源状况，按当时的开采技术水平和煤炭储量被查明的程度，将矿井储量分为：可采储量工业储量〔A+B+C〕能利用储量〔A+B+C+D〕设计损失量矿井地质储量远景储量〔D〕尚难利用储量〔1〕矿井地质储量矿井地质储量，是指矿井技术边界围的全部煤炭的储量。包括能利用的储量和尚难利用的储量。〔2〕能利用的储量又称平衡表储量，是指煤层的赋存情况及煤质符合当前矿井开采技术经济条件，且在目前技术条件下可以开采的储量。包括工业储量和远景储量。〔3〕尚难利用储量又称平衡表外储量，是指由于煤层灰分高、厚度薄、地质条件复杂，在目前技术条件下暂时不能开采的储量。但是随着科学的开展，开采技术提高，今后有可能开采和利用。确定能利用储量和尚难利用储量界限的最根本条件，是煤层的厚度和灰分。国家确定了对煤层最低可采厚度和最高灰分的要求。在缺煤地区，为了满足当地工业用煤和民用煤的需要，充分合理地利用煤炭资源，在确定能利用储量及尚难利用储量的边界时，对煤层最低开采厚度和最高灰分的要求可以放宽，制定适合本地区的标准，经上级有关部门批准后执行。〔4〕工业储量指能利用储量中的A+B+C级储量总和。小型矿井可按能利用储量中的A+B+C+0.5D计算。工业储量可直接作为矿井设计和投资的依据。〔5〕远景储量指能利用储量中的D级储量。由于被查明的程度不够，有待于今后做进一步勘查提高储量级别。〔6〕可采储量指能利用储量中可以采出的那一局部储量。其计算式为ZK=(ZG-P)C(1-4)式中：ZK—可采储量，万t；ZG—工业储量，万t；P—全矿性煤柱损失及构造地质和水文地质损失，万t；C—设计采出率〔二〕对煤炭采出率的规定采区采出率：薄煤层不小于85%，中厚煤层不小于80%，厚煤层不小于75%；水力采煤的采区采出率：厚煤层、中厚煤层、薄煤层分别是70%、75%和80%。采煤工作面采出率：薄煤层不小于97%，中厚煤层不小于95%，厚煤层不小于93%。(三)储量损失在开采过程中，由于各种原因，不可能把全部储量开采出来，而要损失掉一局部储量，这局部损失为储量损失。储量损失分为设计损失和实际损失两局部。1.设计损失根据煤层赋存条件、所采用的采煤方法以及保证开采平安的需要，在设计中规定永远遗留在地下的一局部储量为设计损失。设计损失如下：(1)全矿性损失。包括矿界隔离煤柱、工业广场煤柱、井筒煤柱、建筑物下水体下及铁路下的煤柱、防水煤柱及长期使用的巷道煤柱；由于地质构造复杂及水文地质条件复杂不能开采的损失；采区设计损失。(2)采区损失。包括采煤工作面的设计损失与采煤方法有关的损失。(3)采煤工作面损失。包括面积损失、厚度损失和落煤损失。面积损失是指在开采过程中，局部地段不能开采所造成的损失；厚度损失是指在采煤工作面上遗留顶煤或底煤，厚煤层分层开采时留设过多的煤皮假顶所造成的损失等；落煤损失是指工作面在开采过程中遗留在采煤工作面或巷道中的浮煤。2.实际损失指在开采过程中实际发生的煤量损失，根据其发生的围，也可分为采煤工作面损失、采区损失和全矿井损失。由于管理和技术等方面的影响，储量实际损失往往大于合理的设计损失。其中，但凡符合设计规定的煤炭损失均为合理损失；但凡设计上没有规定或生产过程中不应有的煤炭损失均为不合理损失。不合理损失主要包括：1)违反开采顺序所造成的损失(1)先采下层煤或下分层，破坏了上层煤或上分层所造成的损失。(2)先采下水平或下阶段，破坏了上水平或上阶段所造成的损失。2)不按设计规定开采所造成的损失(1)超过设计规定尺寸留设煤柱的煤量。(2)超过设计规定厚度留设的煤皮的煤量。(3)超过设计规定的落煤损失量。(4)乱采巷道煤柱造成的损失煤量。3)采用不合理的巷道布置所造成的损失4)采用非正规的采煤方法所造成的损失5)井下水灾所造成的损失(1)采区或巷道被水淹没后，不能再进展开采的煤量。(2)在被淹采区或巷道下部的邻近煤层，因受上部水的威胁，不能开采的煤量。6)井下火灾所造成的损失(1)在火区已被燃烧掉的煤量。(2)由于火灾不能开采的煤量。7)巷道或工作面冒顶所造成的损失(1)巷道或工作面冒顶后，必须重开巷道或开切眼从而损失在新开巷道与冒顶区间的煤量。(2)采区巷道冒顶后，造成行人、通风困难，由于经济上或技术上的不合理没有必要另开巷道，从而损失的煤量。8)在矿区或采区，按技术经济条件完全可以开采而未能采出的煤量二、矿井生产能力矿井生产能力是煤矿生产建立的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌，是井田开拓的一个主要参数，也是井田开拓方式的重要依据之一。大型矿井的产量大、装备水平高、生产集中、效率高、效劳年限长，能较长时间的供给煤炭，是我国煤炭工业的骨干。但是大型矿井的初期工程量大，施工技术要求高，需要较多的设备，特别是现代化的先进设备和重型设备，建井工期较长，生产技术管理也比拟复杂。小型矿井的初期工程量和基建投资比拟少，施工技术要求不太高，技术装备比拟简单，建井期短，能较快地到达设计能力。但其生产比拟分散、效率低，矿井效劳年限较短，而且占地相对较多。矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建立条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，依照投资少、出煤快、经济效益好的原则合理确定。1.井田储量矿井设计生产能力应与其储量相适应，以保证有足够的矿井和水平效劳年限。因此，井田储量是确定矿井设计生产能力的一个重要因素。通常，井田储量越大，矿井生产能力越大；反之，则矿井生产能力应小。我国对各类井型的矿井和水平的设计效劳年限要求如表1-3所列。表1-3我国各类井型的矿井和第一水平设计效劳年限矿井设计生产能力／Ma.t-1矿井设计效劳年限／a第一开采水平设计效劳年限煤层倾角＜25○煤层倾角25○～45○煤层倾角＞45○6.00及以上7035——3.00～5.006030——1.20～2.40502520150.45～0.9040201515扩建后的矿井设计效劳年限为:见表1-4。表1-4扩建后的矿井设计效劳年限矿井设计生产能力／Ma.t-1矿井设计效劳年限／a6.00及以上603.00～5.00501.20～2.40400.45～0.90302.地质与开采条件地质与开采条件是确定矿井设计生产能力的根本条件。煤层赋存稳定、构造简单、开采条件好，则为采用先进工艺、技术、设备以及建立现代化大型矿井提供了客观条件。根据我国矿区生产建立实践和经历，对于煤田围大，储量丰富、地质构造简单、煤层生产能力大、开采技术条件好的矿区，宜建立大型矿井，如神府矿区。对于煤层赋存深、构造较简单、资源丰富、冲积层厚且含水丰富，井筒需用特殊施工法时，为扩大井田开采围，减少开凿井筒数目，降低吨煤投资，也宜建大型矿井，如兖州矿区、开滦矿区等。对于地形地貌复杂、构造简单、资源丰富、煤层生产能力较大的矿区，因井筒、工业场地的选择和布置比拟困难，井田围也宜划得大些，以建立大型矿井为宜，如古交矿区等。对于地质构造比拟复杂、储量不很丰富、煤层生产能力不大或储量较丰富，但多为薄煤层、开采条件较差的矿区，宜建立中小型矿井。此外，煤层瓦斯涌出量、煤与瓦斯突出与否、冲击地压、涌水量与突出威胁及自然发火因素均制约着矿井设计生产能力，设计时必须综合考虑这些不利因素。为了实现生产集中化，提高经营效益，减少初期工程量和基建投资，并及早投产，根据地质和开采条件，一般以一个开采水平保证矿井设计能力，且每翼同时生产的采区数目一般不宜超过2个。目前，现代化矿井已大多实现一矿一井一面〔或两面〕的高度集中生产。3.技术装备水平技术装备是提高矿井生产能力的技术手段，因此，决定矿井生产能力最主要的因素是采掘技术和机械装备。对新矿井设计来说，是根据矿井生产能力的需要选用适宜的技术装备水平，一般不成为限制生产能力的因素。但如果设备供给条件限制，则有可能按限定的设备能力来确定矿井生产能力。新设计矿井的各生产环节都有30%～50%的富裕能力，足以保证矿井开采的要求。当煤层条件较好，或因采用了新技术、新工艺，采煤工作面单产和采区生产能力有了大幅度的提高，增加矿井产量受到原有生产环节能力限制时，则可进展矿井改建或扩建，改造生产环节，保证矿井有较高的综合生产能力。煤炭工业的开展历史，在一定意义上讲，也是采掘技术和机械准备的开展历史。各种自然因素对生产能力的限制，将随着技术和设备的不断开展而日益减少，采掘机械的革新是提高矿井生产能力的核心。4.平安生产条件主要指瓦斯、通风、水文地质等因素的影响。如矿井的瓦斯涌出量大，所需风量大，则通风能力成为限制井型的因素。生产矿井有不少因通风能力缺乏而改造通风系统，以满足矿井增产需要。涌水量很大时，为了减少矿井排水的年限，可适当加大开采强度，缩短开采年限。恶劣的自然条件对采区生产有极大的影响，势必限制了矿井生产能力的提高。在上述四个方面中，储量是根底，开采能力是关键。对开采能力估计过高，矿井投产后，长期达不到设计生产能力；对开采能力估计过低，矿井投产后，迅速突破设计能力。技术装备水平是主导因素，必须不断提高机械设计制造水平。平安生产条件必须保证，可以采取多种措施，如果需要风量大，可以增大巷道断面，增开巷道，实行分区通风。因此，矿井生产必须根据具体情况，进展综合比拟后才确定。科学地确定矿井井型，要具体分析，尽量选择有利于加快矿区建立的井型方案。做到该大则大，该小则小，实行大、中、小相结合的方针。一方面，择优技术大型矿井；另一方面，在条件适宜的地方多建立中小型矿井。三、矿井效劳年限矿井效劳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矿井效劳年限。一般来说，矿井效劳年限一定要与矿井的生产能力相适应，即各类井型都有适宜的效劳年限。矿井储量Zk,矿井设计生产能力A和效劳年限T三者之间的关系为：T=式中Zk—矿井可采储量，万t；T—矿井设计效劳年限，a；A—矿井设计生产能力，万t／a；K—矿井储量备用系数，一般取1.3～1.5。储量备用系数是为保证矿井有可靠的效劳年限而在计算时对储量采用的富裕系数。考虑储量备用系数的原因是：矿井生产环节有一定的储藏能力，矿井投产后，产量迅速提高；局部地质条件变化，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。为保证有合理的效劳年限，确定井型时，必须考虑储量备用系数。矿井效劳年限参照表1-3。矿井设计生产能力及效劳年限大小，表达矿井开采强度的大小，不只是影响一个矿井的开采技术经济效果，而且影响整个矿区。如果矿井设计生产能力确定过小，矿井效劳年限可能过长，将使大量煤炭积压不能满足对煤炭的需求；相反，如果矿井设计生产能力确定过大，可能会造成矿井长期达不到设计产量，或生产分散、接替紧，以致效劳年限过短，矿井很快报废，进而影响其他工业的协调开展。当井型一定时，其效劳年限必须与之相适应，才能获得很好的技术经济效果。一般来说，井型大的矿井，基建工程量大，准备水平高，根本建立投资多，吨煤投资高，为了发挥投资的效果，矿井的效劳年限就应长一些。小型矿井的准备水平低，投资少，效劳年限可以短一些。对于缺煤地区，为了加大煤炭资源开发强度，矿井效劳年限可适当短一些。随着煤炭开采技术的进步，煤炭科学技术更新步伐加快，设备更新周期逐步缩短，矿井效劳年限有缩短的趋势。我国兴隆庄、东滩、大兴、三号等矿井，年生产能力为3.00～5.00Mt，效劳年限为81～139a，而英国、美国、德国的一些矿井，年生产能力为3.00～11.00Mt，效劳年限为25～45a。在具体矿井设计中，为求得合理的矿井生产能力和效劳年限，往往提出几个方案进展技术经济比拟，从中选择合理的方案。复习思考题1.解释矿区、煤田和井田的概念。2.煤田划分为井田要考虑哪些主要因素？3.井田境界的划分方法有哪几种？4.绘图说明阶段和水平的概念。5.阶段是如何再进展划分的？6.确定矿井效劳年限时为什么考虑储量备用系数？第二章井田开拓在煤矿建井过程中，合理确定矿井生产能力，井田围，进展井田的划分，确定井田开拓方式，井筒数目及位置；选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式；确定井筒延深方式及井田开采顺序等。这些问题关系到矿井生产系统的总体部署，既影响着矿井建立时期的技术经济指标，又将影响到整个矿井生产时期的技术面貌和经济效益。因此，对矿井开拓方式的选择要综合考虑各种因素的影响。第一节井田开拓概述一、井田开拓的概念及分类〔一〕井田开拓的概念由地表进入煤层为开采水平效劳所进展的井巷布置和开掘工程称为井田开拓。由于不同条件下的煤层赋存状态、地质构造、水文地质、地形及技术水平、经济状况的不同，矿井的开拓方式也是各种各样的。矿井开拓方式是矿井井筒形式、开采水平数目及阶段的布置方式的总称。〔二〕井田开拓的分类井田开拓方式按井筒形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓四类；按开采水平数目可分为单水平开拓和多水平开拓两类；按阶段的布置方式可分为采区式、分段式和带区式三类。井田开拓方式的概念是井筒形式、开采水平数目和阶段的布置方式的组合。如“立井—单水平—采区式〞、“斜井—多水平—分段式"及"平硐—单水平—带区式〞等。在开拓方式的构成因素中，主副井筒形式占有着突出的地位，因此常以主副井筒形式为依据，把井田开拓方式分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓等几种方式。二、确定开拓方式的原则井田开拓所解决的主要问题是：合理确定矿井生产能力，井田围，进展井田的划分，确定井田开拓方式，井筒数目及位置；选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式；确定井筒延深方式及井田开采顺序等。这些问题关系到矿井生产系统的总体部署，既影响着矿井建立时期的技术经济指标，又将影响到整个矿井生产时期的技术面貌和经济效益。因此，对矿井开拓方式的选择要综合考虑各种因素的影响。煤矿开采工作包括开拓与采煤两个程序，两个程序具区别又有密切的联系。开拓的主要工作是在矿田围，从地面向地下开拓巷道和硐室等，进入煤体，以便有方案的生产。井田开拓是通过一系列的巷道来实现的。这些巷道的型式、数量、位置以及在时间和空间上的联系，成为开拓系统。按照矿井开采设计所进展的巷道开掘工作成为开拓工程。开拓系统是矿井开拓的总体布置，根据总体布置在规划的开采单位或采区开掘一系列的巷道以便实现采煤程序。这些巷道的型式、数量、位置以及在时间上和空间上的联系，成为采煤系统。按照采煤系统进展的采掘工作称为准备与回采。开拓系统与采煤系统组成了全矿开采系统。全矿开采系统包括自井筒起直到回采工作面的全部技术布置。矿井开拓的根本问题是：论证矿田的合理尺寸、年产量及效劳年限的关系；选择井筒形式及位置；研究合理的阶段斜长或水平垂高以及阶段的布置与准备；确定合理的矿井开拓系统和开采顺序。这些问题并不是孤立存在的，在这些问题之间具有非常密切的技术与经济关系，有时互相依赖，有时互相制约，因此，在解决实际问题时，对于所遇到的有关技术与经济方面的许多矛盾，必须根据具体情况，使各项有关因素统一为合理的数量关系。确定井田开拓方式应遵循以下几项原则：〔1〕贯彻执行我国煤炭工业技术政策、法律法规，适应煤炭工业现代化开展的要求，合理集中开拓部署，建立完整而尽可能简单的生产系统。〔2〕严格执行"煤矿平安规程"等规定，建立完善的通风系统，创造良好的生产条件，为平安生产和提高劳动生产率创造条件。〔3〕井巷布置和开采顺序安排要尽量减少煤柱损失，以提高煤炭资源采出率；减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。〔4〕尽可能减少开拓工程量，尤其是要减少矿井初期工程量，以降低矿井的初期投资，缩短建井工期。第二节平硐开拓利用水平巷道从地面进入煤体的开拓方式称为平硐开拓。井田的划分及巷道布置等与斜井、立井开拓方式根本一样。根据地形条件与煤层赋存状态的不同。按平硐与煤层走向的相对位置不同，平硐分为走向平硐、垂直平硐和斜交平硐；按照平硐所在标高不同，平硐分为单平硐和阶梯平硐。一、走向平硐图2—1所示为走向平硐开拓。平硐是沿煤层走向开掘，把煤层分为上、下山两个阶段，具有单翼井田开采的特点。走向平硐开拓方式的优点是平硐沿煤层掘进，容易施工，建井期短，投资少，经济效果好，还能补充煤层的地质资料。缺点是煤层平硐维护困难，巷道维护时间长，具有单翼井田开采通风、运输困难等，一般平硐口位置不易选择。图2—1走向平硐1—主平硐；2—地形等高线；3—煤层底板等高线；4—煤层露头线二、垂直或斜交走向平硐与煤层走向垂直或斜交的平硐称为垂直或斜交平硐。图2—2所示为垂直平硐。根据地形条件，平硐可由煤层顶板进入或由煤层底板进入煤层。平硐将井田沿走向分成两局部，具有双翼井田开拓特点。图2—2垂直走向平硐1—主平硐；2—运输大巷；3—回风大巷；4—回风石门；5—回风井与走向平硐相比拟，其优点是平硐易维护，具有双翼井田开拓运输费用低，巷道维护时间短，矿井生产能力大，通风容易，便于管理等特点，且便于选择平硐口的位置。缺点是岩石工程量大，建井期长，初期投资大等。三、阶梯平硐当地形高差较大，主平硐水平以上煤层垂高过大时，可将主平硐水平以上煤层划分为数个阶段，每个阶段各自布置平硐的开拓方式称阶梯平硐，如图2—3所示。阶梯平硐开拓方式的特点是：可分期建井，分期移交生产，便于通风和运输；但地面生产系统分散、装运系统复杂、占用设备多、不易管理。这种开拓方式适用于上山局部过长，布置辅助水平有困难，地形条件适宜，工程地质条件简单的井田。图2—3阶梯平硐开拓1、2、3—阶梯平硐；4—集中溜煤眼；5、6、7—运输大巷四、平硐开拓的注意问题采用平硐开拓时,一般以一条主平硐开拓井田,担负运煤、出矸、运料、通风、排水、敷设管缆及行人等任务；而在井田上部回风水平开回风平硐或回风井(斜井或立井)。当地形条件允许和生产建立所需要,且又不增加过多的工程量时,可以在主平硐、回风平硐之外,另掘排水、排矸等专用平硐。平硐的断面应能满足运输、通风、行人、敷设管缆的要求。在南方一些矿区,平硐穿过富含岩溶水的石灰岩层(如长兴组、茅口组石灰岩、奥纪石灰岩),为防止夏季暴雨、井下涌水量突然猛增,造成井下水灾,平硐的水沟断面应能满足矿井最大涌水量时的泄水要求。为利于流水和行车,平硐的坡度一般取3‰-5‰。一些地方小煤矿采用非标准矿车,矿车运行的阻力系数较大,为便于重车向外运行,平硐的坡度可以适当增大。采用平硐开拓时,一般井下煤、矸列车直接拉出硐外,在地面工业场地处理。*些生产,能力大的平硐,根据需要,也可以在平硐靠近硐口处设置硐口车场,并从硐口车场以斜井连通地面,井下煤车在硐口车场卸载,再经斜井以胶带输送机运至地面煤仓,而矸石车仍经平硐运出硐外处理,物料仍经平硐运人。由于硐口车场只起转运煤的作用,其线路〔巷道〕和硐室都很简单。第三节斜井开拓主、副井筒均为斜井的开拓方式称为斜井开拓。斜井开拓方式在我国煤矿中应用较广，半数以上的矿井是斜井开拓。按井田划分和阶段的布置方式不同，斜井开拓可以有许多种方式。这里只介绍斜井多水平分段式开拓〔即片盘斜井开拓〕和斜井多水平采区式开拓。一、斜井采区式开拓斜井多水平采区式开拓如图2—4所示。井田为缓倾斜煤层，有两层可采煤层，埋藏较浅。井田沿倾斜划分为两个阶段，阶段下部标高分别为-100m、-280m，设两个开采水平，每个阶段划分为假设干采区。井巷开掘顺序：在井田走向中部，开掘一对斜井，主井1、副斜井2均位于最下一个可采煤层的底板岩石中。当副斜井掘至+80m回风水平后，开掘辅助车场3及总回风道4，与此同时在井田上部边界另掘风井5，并以石门与总回风道相联。斜井掘到-100m第一水平后，开掘井底车场6，并在最下部的可采煤层底板岩石中掘主要运输大巷7，待其掘至采区中部后，掘采区车场8、采区运输上山9和轨道上山10。然后从采区上山分别掘进区段运输石门12和区段回风石门15，最后掘进m1区段运输平巷13、m1区段回风平巷16及开切眼，并在开切眼安装采煤设备。待一切准备好后就可进展回采工作。运输系统：工作面17采出的煤，由工作面刮板输送机运出，经m1区段运输平巷13胶带输送机、区段运输石门12胶带输送机、由溜煤眼溜至运输上山9胶带输送机到采区煤仓；在煤仓下部运输大巷7装入矿车，由电机车将矿车拉到井底车场6装入井底煤仓，最后由主井1胶带输送机提升至地面。材料设备由副井2下放，经运输大巷7、采区下部车场8、采区轨道上山10、采区回风石门15、m1区段回风平巷16运至采煤工作面。通风系统：新鲜风流由副斜井2进入，经井底车场6、运输大巷7、采区轨道上山10、区段运输石门12、m1区段运输平巷13进入工作面。清洗工作面后的污风，从m1区段回风平巷16、区段回风石门15、运输上山9、总回风道4聚集到回风井5由通风机排出地面。图2—4斜井多水平采区式开拓1—主斜井；2—副斜井；3—+80m辅助车场；4—+80m总回风道；5—边界风井；6—井底车场；7—-100m运输大巷；8—采区下部车场；9—采区运输上山；10—采区轨道上山；11—m4区段运输平巷；12—区段运输石门；13—m1区段运输平巷；14—m4区段回风平巷；15—区段回风石门；16—m1区段回风平巷；17—采煤工作面；18—-280m运输大巷二、斜井盘区式开拓将井田沿倾斜按一定标高划分为假设干个分段(又称片盘)。自地面沿煤〔岩〕层倾斜开拓斜井，然后依次开采各个片盘的开拓方式，称作片盘斜井开拓。图2—5为一片盘斜井开拓方式。井田有一层缓斜可采煤层，沿倾斜分为假设干个片盘，每个片盘沿倾斜布置一个采煤工作面，井田两翼同时开采。井巷掘进顺序：在井田走向中央沿煤层开掘一对斜井，直达第一片盘的下部边界。斜井1为主井，用于运煤和进风；斜井2为副井，用于提升矸石，运送材料和人员，兼作回风。两井筒相距30～40m，用联络巷8联通。在第一片盘下部20～30m从井筒开掘第一片盘甩车场。在第一片盘的下部和上部边界分别开掘第一片盘运输平巷3、副巷6及回风平巷5，每隔一定距离掘联络巷10将运输平巷3与副巷6贯穿。当运输平巷3和回风平巷5掘至井田边界时，由运输平巷向回风平巷掘一倾斜巷道使其连通，称为开切眼。在开切眼安装采煤设备后，即可由井田边界向井筒方向后退开采。为了保证矿井连续生产，第一片盘未采完前就应将斜井延深到第二片盘下部，并掘出第二片盘的全部巷道。一般情况下，第一片盘的运输平巷可作为第二片盘的回风平巷，由上而下逐个开采各片盘。运输系统：工作面9采出的煤，由工作面刮板输送机运出，经副巷6联络巷10至片盘运输平巷并装入矿车，由电机车或小绞车、无极绳，将矿车拉到井底车场11，由主井1提升至地面。材料设备由副井2下放，经片盘回风巷5运往工作面上口。当矿井产量不大，提升任务不重时，材料设备可由主井1运入井下。图2—5片盘斜井开拓1—主井；2—副井；3—第一分段运输平巷；4—第二分段运输平巷；5—第一分段回风平巷；6—副巷；7—井底水仓；8—联络巷；9—采煤工作面；10—联络巷；11—车场；12—主要通风机通风系统：新鲜风流由主井1进入，经两翼运输平巷、联络巷8副巷6进入工作面。清洗工作面后的污风，从回风巷5聚集到副井2由通风机排出地面。为防止新风与污风掺混和风流短路，需在进风与回风巷相交处设置风桥。为防止运输平巷的新风沿副井向上流动，导致风流短路，应在副井安设风门。生产系统:综上所述,片盘斜井的根本特点：井田沿倾斜划分片盘,每片盘整段回采,沿走向不分采区,从井田边界向井筒方向连续推进(回采)。片盘煤层的开采能力不大,每一片盘的效劳年限不长,上下片盘生产接续频繁。因此一般设计以一对斜井开拓,一个井筒,采用单钩串车提升,井底车场可较简易。由于受开采能力和提升能力的限制,片盘斜井一般为小型矿井。片盘斜井的井筒一般沿煤层真倾向向下掘进。煤层倾角较大时,为减小井筒倾角,也可沿煤层伪斜方向掘进,但这样保护井筒煤柱也要伪斜留设,使得工作面不好收作。当开采厚煤层或多煤层时,井筒也可布置在底板岩层中,而以片盘石门连通各煤层。当矿区浅部以片盘斜井群开发时,可以联合相距较近的几个片盘斜井,在地面以窄轨相互连结,共用一套地面工业设施。三、斜井井筒的选择、井筒装备及坡度1.斜井井筒层位选择采用斜井开拓时，根据井田地质地形条件和煤层赋存情况，斜井可沿煤层、岩层或穿层布置。沿煤层斜井的主要优点是施工技术简单，建井速度快，联络巷工程量少，初期投资少，且能补充地质资料，在建立期还能生产一局部煤炭。主要缺点是井筒容易受采动影响，维护困难，保护煤柱损失大；当煤层有自然发火性，不利于矿井防火；井筒坡度受煤层顶底板起伏影响，不利于井筒提升。为使井筒易于维护且保持斜井坡度的一致，沿煤层斜井一般适用于煤层赋存稳定，煤质坚硬及地质构造简单的矿井。当不适应开掘煤层斜井时，可将斜井布置在煤层底板稳定的岩层中，距煤层底板垂直距离一般不小于15～20m。这种方式的斜井有利于井筒维护，容易保持斜井的坡度一致。但岩石工程量大，施工技术复杂，建井工期长。当斜井倾角与煤层倾角不一致时，可采用穿层布置，即斜井从煤层顶板或底板穿入煤层。从顶板穿入煤层的斜井称为顶板穿岩斜井，如图2—6〔a〕所示，一般适用于开采煤层倾角较小及近水平煤层。从煤层底板穿入煤层的斜井称为底板穿岩斜井，如图2—6〔b〕所示，一般适用于开采倾角较大的煤层。图2—6穿岩斜井1—主井；2—副井；3—井底车场；4—运输大巷；5—井底煤仓；6—回风大巷；7—副井井底车场；8—回风井当煤层埋藏不深、倾角不大、井田倾斜长度较小，因施工技术和装备条件等原因不宜采用立井开拓时，或采用斜井开拓，但受地貌和地面布置限制井筒无法与煤层倾斜方向一致时，可使用斜井井筒倾斜方向与煤层倾斜方向相反布置，如图2—7〔a〕所示，这种方式称反斜井。与上述两种穿岩斜井相比拟，反斜井的井筒较短，但要向井田深部开展时，往往需用暗斜井开拓，增加了提升段数和运输环节。故采用反斜井时，反斜井以下煤层斜长不宜过大，开采水平数目不宜多。当煤层倾角较大，采用底板穿岩斜井受到地形条件限制时，可采用“折返式〞斜井，如图2—7〔b〕所示。图2—7反斜井和折返式斜井1—主井；2—副井；3—井底车场；4—运输大巷；5—井底煤仓；6—反斜井2.井筒装备及坡度斜井井筒装备由提升方式而定，提升方式又受井筒倾角和矿井生产能力的影响，见表2—1。表2—1各种斜井提升方式的适应条件斜井倾角矿井年产量/万t．a-1提升方式＜170＞60带式输送机＜25015～60串车250～35015～90箕斗＜150＜60无极绳斜井辅助运输还可采用单轨吊、无轨胶轮车及卡轨电机车等运输方式。斜井的布置方式:根据矿井地形、地质、煤层赋存情况和采用的提升方式的不同,斜井井筒可沿岩层、煤层或穿层布置。沿煤层开斜井具有施工较易、掘进较快、初期投资较省、掘进出煤可满足建井期间用煤的需要、且可获得补充地质资料等优点；但井筒维护比拟困难,保护井筒的煤柱损失较大,当煤层有自然发火倾向时,对防火和处理井下火灾不利；如煤层沿倾向有波状起伏或断层切割,将造成井筒倾角急剧变化,不利于矿井提升。因此,一般只在开采煤层不厚、地质构造简单、围岩稳固,效劳年限不长的小型矿井时,才考虑采用沿煤层斜井。在一般情况下,斜井井筒应布置在煤层(组)下部稳定的底板岩层中,距煤层的法线距离一般不小于15～20m,井筒方向与煤层倾向根本一致。当煤层倾角与要求的井简倾角不一致时,可以采用穿层(岩)斜井。开采近水平煤层时,斜井从顶板穿人。如煤层倾角较大,可以采用底板穿岩斜井,如图2-8所示。图2－8底板穿岩斜井由于井筒倾角较煤层倾角小,虽然斜井开场位于煤系底板,而当井筒以原定坡度向下延深时,是逐步由煤组的底部穿向顶部,而且愈下愈远,不便于井底车场和大巷布置,保护井筒的煤柱损失也将增加,故这种斜井井筒延伸深度较小。当煤层倾角较大时,可以在煤组底板岩层按伪斜方向布置斜井。由于井筒穿过各水平时逐步偏离井田中央,使上下水平两翼井田长度不均,可能给两翼配合生产增加困难。另外,也增加了井筒的长度。因此这种布置方式,也较少采用。当煤层赋存不深,倾角不太大,井田沿煤层倾向尺寸小,因施工技术和装备条件等原因不便采用立井,而采用沿煤层布置斜井时,又受到井上下条件限制,这时可以采用反斜井,即井筒方向与煤层方向相反,如图2-9所示。图2－9反斜井开拓这种方式和上述穿层斜井比拟,井筒到达煤层的距离较短,但如要向深部延深井筒,则它离下部煤层越来越远,井筒和石门的工程量都将加。此时,虽然可用暗斜井开采其井田下部煤层,但又将增加提升的段数和运输环节,故这种布置方式不适于用在井田倾斜长度大的矿井。第四节立井开拓主、副井均为立井的开拓方式称为立井开拓。由于煤层赋存条件和开采技术水平的不同，立井开拓有多种方式。这里仅介绍立井单水平带区式开拓和立井多水平采区式开拓。一、立井带区式开拓立井单水平带区式开拓方式如图2—10所示，井田划分为两个阶段，阶段带区式布置。井巷开掘顺序：在井田中央开掘主井1、副井2，当掘至开采水平标高后，开掘井底车场3、主要石门4，当主要石门掘至预定位置后，在煤层底板岩层中向两翼开掘水平运输大巷5，在煤层中开掘回风大巷6。当运输大巷掘至一定位置后，掘行人进风斜巷12、运料斜巷11进入煤层，并沿煤层开掘分带运煤斜巷7、溜煤眼10、分带回风斜巷8。当分带运煤斜巷、分带回风斜巷掘至井田边界后，沿煤层走向掘进开切眼，在开切眼安装采煤设备后，即可由井田边界向运输大巷方向回采。图2—10立井单水平分带式开拓1—主井；2—副井；3—井底车场；4—主要石门；5—运输大巷；6—回风大巷；7—分带运煤斜巷；8—分带回风巷；9—工作面；10—煤仓；11—运料斜巷；12—行人进风斜巷；13—回风井运输系统：工作面9采出的煤由工作面刮板输送机运至分带运煤斜巷7，由带式输送机运到煤仓10，并在运输大巷5装入矿车。由电机车牵引至井底车场3，通过主井1提升到地面。材料、设备由副井2下放到井底车场3，由电机车牵引送达分带材料车场，经材料斜巷11利用小绞车提升至分带斜巷8，然后到工作面9。通风系统：新鲜风流由副井2进入、经井底车场3、主要石门4、运输大巷5、行人进风斜巷12、分带运煤斜巷7进入工作面。清洗工作面后的污风经各自的分带回风斜巷8、回风大巷6、回风井13由主要通风机排出地面。二、立井采区式开拓立井多水平采区式开拓如图2—11所示。井田有两层煤，分为两个阶段，其下部标高分别为-120m、-480m，每个阶段沿走向划分为假设干采区。两层煤间距不大，采用联合布置，在m2煤层底板岩石中布置阶段运输大巷和回风大巷，为两层煤共用。井田设置两个开采水平，﹣300m水平为第一水平，-480m为第二水平，均采用上山开采。井巷掘进顺序：先在井田走向的中部开凿一对立井，主井1和副井2，待主副井掘至-300m水平后，开掘井底车场3及主要石门。主要石门穿入m2煤层底板岩石预定位置后，向两翼开掘运输大巷4，当其掘至第一、第二采区中央后，开掘采区下部车场5，在m2煤层底板岩石中掘进采区运输上山6及轨道上山7。与此同时，在井田上部边界开掘回风井8、回风大巷9、采区运输上山6和轨道上山7，待采区上山贯穿后，分别在第一区段上、下部掘进第一区段运输石门11、第一区段回风石门14通入m1煤层，以及区段溜煤眼18。然后掘进m1煤层的区段运输平巷12、回风平巷15及开切眼。一切准备好后，在开切眼安装采煤设备进展回采。图2—11立井多水平采区式开拓1—主井；2—副井；3—井底车场；4—运输大巷；5—采区下部车场；6—采区运输上山；7—采区轨道上山；8—边界风井；9—总回风巷；10—m2层区段运输平巷；11—区段运输石门；12—m1层区段运输平巷；13—m2层区段回风平巷14—区段回风石门；15—m1层区段回风平巷；16—采煤工作面；17—-480m运输大巷；18—区段溜煤眼；19—采区煤仓运输系统：从采煤工作面采出的煤炭经m1煤层区段运输平巷12、第一区段运输石门11、区段溜煤眼18、采区输送上山6到采区煤仓19、在大巷装车站装入矿车、电机车牵引列车经运输大巷4进入井底车场3，卸入井底煤仓，用箕斗由主井1提升到地面。掘进巷道所出的矸石，由矿车装运经轨道上山7、采区下部车场5、运输大巷4至井底车场3，由副井2用罐笼提升到地面。材料设备用矿车装载经副井2用罐笼下放至井底车场3，由电机车牵引经运输大巷4拉到各采区，经采区下部车场5、轨道上山7转至各使用地点。通风系统：新鲜风流经副井2进入，经井底车场3、运输大巷4、采区下部车场5、采区轨道上山7、区段运输石门11、m1煤层区段运输平巷12进入m1煤层工作面。清洗工作面的污风由m1煤层区段回风平巷15、区段回风石门14、总回风巷9经回风井8由通风机排到地面。三、立井井筒装备立井开拓时我国广泛应用的方式。无论井田划分为阶段或盘区，时单水平或多水平，都可采用立井开拓。采用立井开拓时，一般以一对立井〔主井及副井〕进展开拓，装备两个井筒。井筒断面根据提升容器尺寸、井筒装备及通风要求确定。我国大中型立井的井筒的装备可参考表1，对小型立井，根据其井型大小和矸石量对少，主副井可各装备一对单层单车〔1吨〕罐笼。或只装备一个井筒〔双层单车或单层单车罐笼〕，实行混合提升，即提煤、提矸、下料、升降人员均用该套提升设备，故其提煤能力就相对的减少了，因此只能用于井型更小的矿井。表2-2大中型立井井筒装备矿井生产能力/万t﹒a-1主井井筒装备副井井筒装备30一对单层单车〔1t〕罐笼一对单层单车〔1t〕罐笼60一对6t箕斗一对双层单车〔1t〕罐笼90一对9t箕斗一对双层双车〔1.5t〕罐笼120一对12t箕斗一对双层单车〔3t〕罐笼150一对16t箕斗一对双层单车〔3t〕罐笼180一对16t箕斗一对双层单车〔3t〕罐笼,罐笼带重锤240两对12t箕斗一对双层双车〔1.5t〕罐笼,一对双层单车〔5t〕罐笼带重锤300两对16t箕斗一对双层双车〔1.5t〕罐笼,一个双层单〔5t〕或双层双车〔1.5t〕罐笼带重锤﹡双层双车也称双层四车,共两层,每层两车，共四车对于*些生产能力较小的小型矿井，为了减少井筒工程量、节约材料设备、简化工业广场和井底车场布置，可以在工业广场只开凿和装备一个立井。在井田上部边界另开回风用的立井或斜井。这种开拓方式如以下图所示。由于只有一套提升设备，实行混合提升，当井筒进展检修或发生故障时，就要导致全矿停产。如井下发生火灾或水灾时，关闭井下防火门或防水门，就无法进展矿井通风，对事故处理和人员撤离均不利。由于只掘一个井筒，建井时需掘较长的巷道才能和风井贯穿，因此构成全矿总风压通风的时间晚，建井时通风困难。如要延深井筒也会造成停产。因此，只要严格地限制用于以下条件：煤层埋藏浅、倾角小、井田围不大、储量较少、井型小于21万吨、能以一个水平合理地开采全井田，涌水量小，没有自然发火危险的一、二级瓦斯矿井。同时还应适当加大提升富裕能力，使小风井尽可能靠近主井，也可考虑在主井或风井增设一套简易提升设备。第五节综合开拓一、综合开拓的类型在*些具体条件下,采用单一的井筒形式开拓,在技术上有困难、经济上不合理,可以采用不同井筒形式进展综合开拓.采用综合开拓时,不同形式的井筒在地面及井下的联系与配合是十分重要的。以斜井—立井开拓为例,如果井口相近,则井底相距较远,井底车场布置、井下的联系就不太方便；如井底相近,则井口相距较远,地面工业建筑就比拟．生产调度及联系不太方便,占地比拟多,相应地增加煤柱损失。在具体情况下就必须联系井上下的布置,结合开拓的其他问题,寻求合理的方案。二、斜井－立井综合开拓图2-12大型、特大型矿井斜井－立井综合开拓斜井开拓具有许多优点,大型斜井以胶带斜井做主井,在技术上经济上均很优越,但副斜井的辅助提升比拟困难,通风也不利(特别是开采深部煤层时,斜井分段提升辅助环节多,能力小；而且通风路线长、阻力大、风量小,不能满足生产要求)。而立井作为副井能弥补这方面的缺乏,于是就可以斜井为主井、以立井为副井,采用主斜井—副立井的方式实现大型及特大型矿井的综合开拓。如上图2-12所示为我国新庄孜矿大型斜井转入深部开采后,瓦斯涌出量增加,为解决辅助提升和通风问题,在井田深部位置新打一立井,生产能力扩大至2.40Mt／a。我国一些生产矿井的改建和新井设计也考虑了这种方式。近年来德国、英国、前联、日本一些大型矿井的设计或改建也采用了主斜井、副立井相结合的方式。可以认为,这是建立大型和特大型矿井值得注意的技术方向。斜井的应用围在很大程度上扩大了。由于采用主斜井、副立井综合于拓,斜井的深度已相当深,改变了过去斜井主要用于开采煤田浅部的中小型矿井的状况。三、平硐－立井综合开拓图2-13平硐－立井综合开拓1－主平硐2－副立井3－暗斜井〔箕斗斜井〕4－回风小平硐5－回风小斜井采用平硐开拓只需开一条主平硐,其回风井筒可以采用平硐、斜井或立井。对于*些瓦斯涌出量很大、主平硐很长的矿井,井下需要的风量大。长平硐通风的风阻大，难以保证矿井通风的需要,条件适宜时,可以通风井采用立井。图2-13所示为中粱山煤矿平硐—立井的综合开拓,主平硐1全长两千多米,另开副立井2做进风用,并担负平硐与其以下水平之间的辅助提升任务。其下水平出煤则经暗斜井3提至平硐水平,再转运井外。对于以平硐开拓的矿井深部,如无布置阶梯平硐的条件,根据地形,后期可用立井或斜井开拓,图2-14是前期用平硐开拓浅部,后期用立井开拓深部井田的例子。当需加大矿区开发强度时,可以同时开发平碉水平上下的煤层,即上部的