煤矿开采方法vns699威尼斯城官网
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绪 论 一、我国煤炭资源分布 我国是世界上煤炭产量最多的国家,2006年煤炭产量为23.5亿吨;煤炭资源丰富,全国绝大多数省市区都有不同数量的煤炭资源分布,已知的含煤面积约为55万平方公里,累计探明总储量为78223.4亿吨。仅次于俄罗斯,居世界第二位。据预测,我国煤炭资源远景储量为50592亿吨;保有储量为10025亿吨。仅次于俄罗斯、美国,居世界第三位。 我国的三大聚煤期:石炭二叠纪、侏罗纪、第三纪。 根据地质构造带为界,全国划分为五个聚煤区: 1.华北聚煤区:包括山西、山东、河北、河南、甘肃、陕西、内蒙古大部、江苏北部、辽宁和吉林南部。其煤炭资源量占全国总煤炭资源量的53%。 2.西北聚煤区:包括新疆、青海、宁夏、内蒙古西部。其煤炭资源量占全国33%。 3.东北聚煤区:包括辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古东部。其煤炭资源量占全国8%。 4.华南聚煤区:包括贵州、广西、广东、海南、湖南、湖北、重庆、江西、福建、江苏和安徽南部、四川和云南大部。其煤炭资源量占全国5.9%。 5.滇藏聚煤区:包括西藏、青海南部、四川和云南西部。煤炭资源量占全国0.1%。 二、煤炭资源赋存的主要特点 1.成煤地质年代长。从早古生代至第四纪,均有煤炭沉积。具有工业价值煤层形成始于早石炭世,成煤期自老到新有:早古生代、早石炭世、早二叠世、石炭二叠纪、晚二叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世、白垩纪、第三纪、第四纪等十一个地质年代。 2.地质构造多,煤层赋存条件多样 按煤层厚度分:薄煤层占17.36%,中厚煤层占37.84%,厚煤层占44.80%。按煤层倾角分:缓倾斜煤层占85.95%,倾斜煤层占10.16%,急倾斜煤层占3.89%。 我国资源赋存特点是缺油、少气、富煤。全国石油、天然气探明储量仅占化石能源探明储量的6%,其余94%为煤炭。煤炭1000米以浅保有储量约1万亿吨,其中探明可采储量1145亿吨。煤层气35万亿立方米。按目前生产和消费水平,可以开采使用100年以上。而石油可采储量只有38亿吨,可采年限仅20年;天然气总资源量为38万立方米,探明剩余可采储量可开采37年。 三、煤的形成 在显微镜下观察,可以发现:煤是由高等植物转化而来的。 1.成煤植物:植物分为低等植物和高等植物。由低等植物形成的煤称为腐泥煤;由高等植物形成的煤称为腐植煤。目前开采主要是腐植煤。 2.成煤作用:煤由植物经过漫长极其复杂生物化学、物理化学作用转变而成的。成煤作用分为两个阶段:泥炭化阶段、煤化阶段。 四、成煤的必要条件 1.植物条件:植物是成煤的原始物质。 2.气候条件:潮湿、温暖的气候是成煤的必要条件。 3.地理条件:发生大面积沼泽化的自然条件。 4.地壳运动条件:地壳大幅度快速下沉。 五、煤的工艺性质 1.煤的工业分析:煤的工业分析是评价煤质的基本依据。包括测定煤的水分、灰分、挥发分和计算固定碳等四个项目。 ①水分:分为内在水分和外在水分。外在水分很容易蒸发。 ②灰分:煤燃烧后的残留物质。灰分是煤中的有害物质,灰分越高,煤质越差。按照灰分高低将煤分为六级。特低灰煤(小于5.00%)、低灰分煤(5. 01~10.00%)、低中灰煤(10.01~20.00%)、中灰分煤(20.01~30.00%)、中高灰分煤(30.01~40.00%)、高灰分煤(40.01~50.00%)。 ③挥发分:反映煤中有机质性质,煤的变质程度。 ④固定碳:焦渣减去灰分。 2.粘接性:它是评价焦煤、动力煤的主要指标。包括粘接指数、胶质层最大厚度、奥-阿膨胀度。 3.煤的发热量:单位质量的煤完全燃烧产生的热

量。按照煤的发热量高低将煤分为六级。低热值煤(8.50~12.50MJ/kg)、中低热值煤(12. 51~17.00 MJ/kg)、中热值煤(17.01~21.00MJ/kg)、中高热值煤(21.01~24.00 MJ/kg)、高热值煤(24.01~27.00MJ/kg)、特高热值煤(大于27.00MJ/kg)。 六、最新煤炭分类国家标准:将煤炭分为14类。 分别是:无烟煤、贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤(1/3JM)、肥煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤(1/2ZN)、弱粘煤、不粘煤、长焰煤、褐煤。 七、煤层分类 1.煤层按厚度分类 ①薄煤层:地下开采厚度在1.3m以下,露天开采在3.5m以下的煤层。 ②中厚煤层:地下开采厚度在1.3m~3.5m,露天在3.5m~10m的煤层。 ③厚煤层:地下开采厚度在3.5m以上,露天在10m以上的煤层。 2.煤层按倾角分类 ①近水平煤层:地下开采倾角在8º以下,露天倾角在5º以下煤层。 ②缓倾斜煤层:地下开采倾角在8º~25º,露天倾角在5º~10º煤层。 ③倾斜煤层:地下开采倾角在25º~45º,露天倾角在10º~45º的煤层。 ④急倾斜煤层:地下或露天开采倾角在45º 以上的煤层。 3.煤层按稳定性分类 ①稳定煤层:煤层厚度变化很小,变化规律明显,煤层结构简单或较简单,全区可采或基本可采的煤层。 ②较稳定煤层:煤层厚度有一定变化,变化规律较明显,煤层结构简单至复杂,全区可采或大部分可采,可采范围内厚度变化不大的煤层。 ③不稳定煤层:煤层厚度变化较大,变化规律不明显,煤层结构较复杂至复杂煤层。 ④极不稳定煤层:煤层厚度变化极大,呈透镜状、鸡窝状,一般不连续,很难找出规律,可采块段分布零星的煤层。 4.煤炭按煤的含碳量和煤化程度分类 ⑴硬煤(含无烟煤、烟煤) ⑵褐煤 ⑶泥炭。 ①无烟煤:含碳量90%~98%,煤化程度较高,挥发分低,密度大,燃点高,无粘结性,燃烧时多不冒烟。 ②烟煤:含碳量75%~90%,煤化程度低于无烟煤高于褐煤,特点是挥发分产率范围宽,不结焦与强结焦均有,燃烧时有烟。 ③褐煤:含碳量60%~75%,煤化程度低,特点是外观多为褐色,光泽暗淡,含有较高内在水分和不同数量腐植酸。 ④泥炭:含碳量50%~60%,高等植物遗体,在沼泽中经泥炭化作用形成的一种松散富含水分的有机质堆积物。 八、煤炭开采带来的主要问题 1.资源有限,不可再生。 2.开采利用过程中带来的环境污染与生态破坏。 3.开采与利用的经济效益和社会效益。 4.煤炭开采中的安全问题。 5.煤炭工业的可持续发展问题。 九、我国煤炭工业发展历程 煤炭的用途:工业动力、火力发电、化学工业原料、民用燃料。 我国煤炭开采历史悠久,距今有6800+/-150年的历史。公元前2700年黄帝时代,中国出现了早期的采矿业,春秋战国时期(公元前500年)煤炭成为重要商品;17世纪中叶,宋应星编著了世界上第一部记录煤炭开采的技术著作《天工开物》。1949年全国煤炭产量为0.32亿吨,2002年全国原煤产量为13.93亿吨。其中:国有重点煤矿生产7.12亿吨,国有地方煤矿生产2.63亿吨,乡镇煤矿生产4.18亿吨;2004年全国原煤产量达到19亿吨;2006年全国原煤产量达到22.5亿吨。 我国煤炭开采技术经历了七个阶段:手镐采煤—风镐采煤—爆破采煤—普通机械化采煤 —高档普通机械化采煤(高档普采)—综合机械化采煤—综合普通机械化放顶煤采煤。 2005/2006年我国能源生产、消费构成。能源生产/消费构成 单位 05年 06年标准煤国内生产总量以能源生产总量为100 万吨 100 100煤炭 % 68.5/65.3 70.7/66.1石油 % 19.4/24.3 17.2/23.4天然气 % 3.3/2.7 3.2/2.7水力发电 % 8.7/7.7 8.9/7.8 据专家分析,2050年我国能源结构中煤炭仍将占50%以上。 十、教学重、难点与学习方法 1.教学重、难点 §1 井田开拓基本知识:井田内再划分、矿井储量、生产能力和服务年限 §2 井田开拓方式:平峒、斜井、立井、综合开拓;井筒形式分析与选择。 §3 井底车场:井底车场调车方式及通过能力、井底车场形式及其选择。 §4 井田开拓的基本问题:井筒的数目及位置、开采水平的划分、开采顺序、采掘关系与三量管理、水平大巷布置、矿井开拓延深、矿井技术改造。 §5 采煤方法概述:采煤方法概念及其分类、采煤方法的选择、采煤方法发展方向。 §6 采煤工作面矿山压力基本规律:矿山压力基本概念、采煤工作面围岩移动特征、采煤工作面矿山压力显现规律。 §7 缓斜倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统:单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采煤系统、煤层群走向长壁采煤法采煤系统、采区车场形式。 §8近水平煤层走向长壁采煤法采煤系统:井筒数目及位置、开采水平划分。 §9 长壁采煤法采煤工艺:炮采工艺、普采工艺、综采工艺、其他条件下机采工艺、倾斜长壁采煤法采煤工艺特点、采煤工艺特殊技术措施、采煤工艺方式选择。 §10 采煤工作面生产技术管理:生产组织管理、技术管理、质量管理、安全管理。 §11 厚煤层放顶煤采煤法: 基本特点及类型、放顶煤支护设备、放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎规律、放顶煤采煤工艺、厚煤层放顶煤采煤法技术发展展望。 §12急斜煤层采煤法:开采特点、采区巷道布置方式、走向长壁采煤法、伪斜柔性掩护支架采煤法、水平分段放顶煤采煤法、水平分层及斜切分层采煤法、仓储采煤法。 §13 柱式采煤法:柱式采煤工艺、柱式采煤法特点及适用条件。 §14 其他采煤法:“三下一上”采煤方法、水力采煤法、水砂充填采煤法、深井采煤、煤炭地下气化。 §15 矿井开采设计: 设计依据、程序和内容、设计方法、矿井开拓设计示例。 §16 采区方案设计:采区设计依据、程序、步骤和内容、采区参数的确定。 §17 采区车场轨道线路设计:轨道线路设计基础、采区下、中、上部车场设计。 §18 采区峒室设计:采区煤仓、采区绞车房、采区变电所、采区水泵房设计。 2.学习方法 煤矿开采技术课程要求理论联系实际,注重培养分析问题和解决问题的能力。主要学习方法:认真学习书本知识,记好笔记;积极参加实习实训;独立完成课程设计。 复习思考题1.名词解释:①薄煤层 ②中厚煤层 ③厚煤层 ④近水平煤层 ⑤缓倾斜煤层⑥倾斜煤层 ⑦急倾斜煤层。 2.我国三大聚煤期和五个聚煤区域。 3.我国煤炭资源赋存的特点。 4.我国的开采技术经历的七个阶段。 5.最新煤炭分类国家标准。 6.煤炭开采带来的主要问题。

§1 井田开拓基本知识§1.1矿井生产概况 一、基本概念 1.煤田:在地质历史发展过程中,由含炭物质沉积形成基本连续的大面积含煤地带。 2.矿区和矿区开发 开发煤田形成的社会组合,成为矿区。 根据煤炭储量、赋存条件、煤炭市场需求量、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设顺序、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。 3.井田:在矿区内,划归给一个矿井开采的部分煤田。 二、矿井巷道 矿井井巷按其所处空间位置和形状,可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道。 1.垂直巷道 立井——有直接通达地面出口的垂直巷道,一般位于井田中部。 暗立井——没有直接通达地面出口的立井,装有提升设备。 溜井——担负自上而下溜放煤炭或矸石任务的暗井。 2.倾斜巷道 斜井——有直接出口通达地面的倾斜巷道。 暗斜井——没有直接通达地面的出口、用作相邻的上下水平联系的斜巷。 上山——无直接出口通往地面,位于开采水平以上,为本水平或采区服务的斜巷。 下山——位于开采水平以下,为本水平或采区服务的倾斜巷道。3.水平巷道 平硐——有出口直接通到地表的水平巷道称为平硐。 石门——和煤层走向正交或斜交的水平岩石巷道。 煤门——开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。 平巷——没有出口直接通达地表,沿煤层走向开掘的水平巷道。 根据巷道服务范围及其用途,矿井巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三类。 ⑴开拓巷道:为全矿井或一个开采水平服务的巷道。 ⑵准备巷道:为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道。 ⑶回采巷道:形成采煤工作面及为其服务的巷道。 三、矿井生产系统 矿井生产系统是指在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、人员安全进出、材料设备上下井、矸石出运、供电、供气、供水等巷道线路及其设施,是矿井安全生产的基本前提和保证。矿井生产系统包括井下生产系统和地面生产系统。 井下生产系统:运煤系统、

通风系统、运料排矸系统、排水系统、供电系统、防火系统、防尘洒水系统、瓦斯抽放系统、瓦斯监控系统等。 地面生产系统 地面生产系统通常包括:地面提升系统;运输系统;排矸系统;选煤系统和管道线路系统;变电所、压风机房、锅炉房、机修厂、坑木加工厂、矿灯房、浴室及行政福利大楼等专用建筑物。 1.地面生产系统类型 无加工设备的地面生产系统。 设有选矸设备的地面生产系统。 设有筛分厂的地面生产系统。 设有洗选厂地面生产系统。2.地面排矸运料系统:矸石场的选址及类型,材料、设备的运输。 矸石场的选址及类型。 矸石场一般选择在工业场地、居民区的下风方向,尽量不占或少占良田;距压风机房、入风井口不小于80m;距坑木场不小于50m;距居住区一般不小于700m;矸石不得堆放在水源上游和河床上。能自燃的矸石,不能堆放在煤层露头、表土下10m以内有煤层的地面上,或采空区可能塌陷而影响到井下的范围内。 矸石场按照矸石的堆积型式可以分为平堆矸石场和高堆矸石场两种。目前采用较广泛的是高堆矸石场,堆积高度一般为25~30m,自然坡角为40°~45°。 防止矸石场雨季出现滑坡、泥石流等地质灾害的措施: ①矸石场不能布置在山洪、河流可能冲刷到的地段。 ②依山而建的矸石场要设置永久性排水系统,并保持畅通。 ③矸石场四周必须设置厚度不小于1m倒梯形挡矸墙。 ④矸石场中矸石堆积高度不得超过设计规定, ⑤矸石堆积坡度不得大于自然安息角(42°~45°)。 材料、设备的运输。材料、设备的运输系统都必须以副井为中心。 3.地面管线系统:上下水道、热力管道、压缩空气管道、地下电缆、瓦斯抽放管路、灌浆管路等。 §1.2 煤田划分为井田一、井田划分的原则1.要充分利用自然条件 在可能的条件下,尽量利用大断层等自然条件作为井田边界,或者利用河流、铁路、城镇下留设安全煤柱作为井田边界。 2.要有合理的走向长度 井田范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井田参数,尤其是要有合理的走向长度。在一般情况下,为便于合理安排井下生产,井田走向长度应大于倾斜长度。我国现阶段合理的井田走向长度一般为:小型矿井不小于1500m;中型矿井不小于4000m;大型矿井不小于7000m;特大型矿井可达10000~15000m。 3.要处理好与相邻井田的关系 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,分成浅部和深部两部分。一般应先浅后深,先易后难,分别开发建井,以节约初期投资,避免浅、深部矿井形成复杂的压茬关系,给开采带来困难。

  1. 要为矿井的发展留有余地 划分井田时,应充分考虑煤层赋存条件、技术发展趋势等因素,适当将井田划得大一些或者留一个后备区,为矿井的发展留有适当的余地。
  2. 要有良好的安全经济效果 划分井田时,要力求使矿井有合理的开拓方式和采煤方法,便于选定井口位置和地面工业场地,有利于保护当地的生态环境,矿井井巷工程量小,投资省,建井期短,生产作业环境好,安全可靠,为煤矿企业取得最大的经济效益和社会效益打下好的基础。 6.要有利于矿井生产技术管理 在不受其它条件限制的情况下,一般采用直线或折线形式来划定井田境界线,尽量避免曲线境界线,以有利于矿井设计和生产技术管理工作。二、井田人为境界的划分方法 人为境界划分方法,有垂直划分、水平划分、按 煤组划分及按自然条件形状划分等。 1.垂直划分:相邻矿井以某一垂直面为界,沿境界线两侧各留井田边界煤柱。 2.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置边界煤柱。 3.按煤组划分:按煤层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划归另一个矿井开采。 §1.3 井田内再划分一、井田划分成阶段 1.阶段的划分及特征 ⑴阶段:在井田范围内,沿着煤层的倾斜方向,按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分,每个长条部分具有独立的生产系统。 ⑵井田走向长度:即为阶段的走向长度 ⑶阶段垂高:阶段上部边界与下部边界的垂直距离,一般为100~250m。 ⑷阶段的倾斜长度为阶段斜长。 2.水平与开采水平的概念 ①水平:沿煤层走向某一标高布置运输大巷或总回风巷的水平面。 ②开采水平:通常将设有井底车场、阶段运输大巷,担负全阶段运输任务的水平。 ③单水平上、下山开拓:只适合倾角小于16°、倾斜长度小的井田。 ④多水平开拓:分为多水平上山、多水平上下山、多水平混合式开拓。 ⑤井田内水平和阶段的开采顺序:先上部水平和阶段,后下部水平和阶段。 二、阶段内的再划分 井田划分为阶段后,阶段范围仍然较大,通常需要再划分,以适应开采技术的要求。 阶段内的划分一般有三种方式:采区式、分段式和带区式。 1.采区式划分 在阶段范围内,沿走向把阶段划分为若干个具有独立生产系统的块段。采区倾向长度与阶段斜长相等。采区走向长度一般由500m到2000m。采区斜长一般为600~1000m。在采区范围内,沿煤层倾向将采区划分为若干区段。 2.分段式划分 在阶段范围内不划分采区,而是沿倾向将煤层划分为若干平行于走向的长条带,每个长条带称为分段,每个分段沿斜长布置一个采煤工作面。 分段式划分仅适用于地质构造条件简单、走向长度较小的井田,在我国很少采用。 3.带区式划分 在阶段内沿煤层走向划分为若干个具有独立生产系统的带区,带区内又划分成为若干个倾斜分带,每个分带布置一个采煤工作面。在煤层倾角较小(<12°)的条件下,带区式的应用正在扩大。 三、近水平煤层井田划分 通常,沿煤层延展方向布置大巷,在大巷两侧划分成为具有独立生产系统的盘区。 四、井田划分为开采区域 特大型矿井,井田面积很大,往往首先将井田划分为开采区域。在开采区域内,再划分为阶段或盘区。这种方式适用于井田范围大、储量丰富的特大型矿井。§1.4 矿井储量、生产能力和服务年限 一、矿井储量 矿井储量是指矿井可采煤层的全部储量。 煤炭储量的分级分类 国土资源部地质矿产行业标准DZ/T 0215—2002《煤、泥炭地质勘查规范》,自2003年3月1日起实施。对煤炭资源/储量分类及类型条件、储量估算等作了新的划分和规定,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、边际经济的、次边经济的、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为探明的、控制的、推断的、预测的储量。 1.探明的煤炭储量分类 1)可采储量(111):探明的经济基础储量的可采部分。 2)探明的经济基础储量(111b):同(111)的差别在于本类型是用未扣除设计、采矿损失的数量表述。 3)预可采储量(121):同(111)的差别在于本类型只进行了预可行性研究,估算的可采储量可信度高,可行性评价结果的可信度一般。 4)探明的(预可研)经济基础储量(121b):同(121)的差别在于本类型是用未扣除设计、采矿损失的数量表述。 5)探明的(预可研)边际经济基础储量(2M11):在确定当时开采是不经济的,但接近盈 亏边界,只有当技术、经济等条件改善后才可变成经济的。估算的基础储量和可行性评价结果可信度高。 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)探明的次边际经济资源量(2S11):在确定当时开采是不经济的,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。 8)探明的(预可研)次边际经济资源量(2S21):只进行了预可行性研究,资源量估算可信度高,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):仅做了概略研究,经济意义介于经济的至次边际经济的范围内,估算资源量可信度高,可行性评价可信度低。 2.控制的煤炭储量分类 1)预可采储量(122):勘查工作程度已达详查阶段的工作程度要求,预可行性研究结果表明开采是经济的,估算的可采储量可信度较高,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(122)的差别在于本类型是用未扣除设计、采矿损失的数量表述的。 3)控制的边际经济基础储量(2M22):在确定当时开采是不经济的,但接近盈亏边界,待将来技术经济条件改善后可变成经济的。 4)控制的次边际经济资源量(2S22):勘查工作程度达到了详查阶段工作程度要求,预可行性研究表明,在确定当时开采是不经济的,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):勘查工作程度达到了详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际经济的范围内,估算的资源量可信度较高,可行性评价可信度低。 3.推断的内蕴经济资源量(333): 勘查工作程度达到了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际经济的范围内,估算的资源量可信度低,可行性评价可信度低。 4.预测的资源量(334)? 勘查工作程度达到了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。预测的资源量属于潜在煤炭资源,有无经济意义尚不确定。 固体矿产资源、储量分类表 vns699威尼斯城官网 1

注意:预可采储量(121)、基础储量(121b)、预可采储量(122)、基础储量(122b)可以作为小型煤矿设计依据。 2003年之前曾采用的矿井储量分类分级方法: 1.矿井储量分级 根据矿井内不同块段煤层地质情况被查明的程度,把储量划分为A、B、C、D四级。 2.矿井储量分类 根据工业要求、开采条件以及储量被查明的程度,矿井储量分为: ⑴矿井地质储量:是指矿井技术边界范围内的全部煤炭的储量。 ⑵能利用的储量: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,在目前技术条件下可以开采储量。包括工业储量和远景储量。 ⑶尚难利用储量:指因煤层灰分高、厚度薄、地质条件复杂等等,在目前技术条件下暂时不能开采的储量。但是随着科学的发展,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线的最基本条件,是煤层的厚度和灰分。在缺煤地区,对煤层最低开采厚度和最高灰分的要求可以放宽。 ⑷工业储量:指能利用储量中的A+B+C级储量总和,可以直接作为矿井设计和投资的依据。其中,根据可以采出的程度又分为可采储量和设计损失两个部分。 ⑸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,有待于进一步勘探提高了储量级别后,才能直接利用。 ⑹可采储量:指能利用储量中可以采出的那一部分储量。 3.对煤炭资源采出率的规定 采煤工作面采出率不得不小于:薄煤层为97%;中厚煤层为95%;厚煤层为93%。 采区采出率不得小于:薄煤层为85%;中厚煤层为 80%;厚煤层为75%。 4.储量损失:在开采过程中由于各种原因,损失一部分储量。分设计和实际损失。 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安全的需要,在设计中规定永远遗留在地下的一部分储量为设计损失。设计损失分为:全矿性损失、采区损失、采煤工作面损失。 ②实际损失:指在开采过程中实际发生的煤量损失。可分为采煤工作面损失、采区损失和全矿井损失。 不合理损失主要包括: 1)违反开采顺序所造成的损失 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。 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 超过设计规定尺寸留设煤柱的煤量。 超过设计规定厚度留设的煤皮的煤量。 超过设计规定的落煤损失量。 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 采区或巷道被水淹没后,不能再进行开采的煤量。 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 在火区内已被燃烧掉的煤量。 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 巷道或工作面冒顶后,重开巷道或开切眼从而损失在新开巷道与冒顶区煤量。 采区巷道冒顶后,造成行人、通风困难,从而损失的煤量。 8)在矿区或采区内,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 1.矿井生产能力 矿井生产能力是指矿井设计生产能力,即设计中规定矿井在单位时间内采出煤炭数量。有些生产矿井或者原来没有正规设计,或者原来的生产能力需要改变,因而需要对生产矿井的各个生产环节重新进行核定,核定后年生产能力,称为矿井核定生产能力。 我国煤矿按设计年生产能力的大小划分为三类: 大型:120、150、180、240、300、400、500及500以上(万t/a) 中型:45、60、90(万t/a) 小型:3、6、9、15、21、30(万t/a)。 补充:根据国家发展和改革委员会《煤矿生产能力管理办法》、《煤矿生产能力核定标准》的规定:煤矿生产能力分为设计生产能力和核定生产能力。 煤矿生产能力是指在一定时期内煤矿各生产系统所具备的煤炭综合生产能力,以万吨/年为计量单位。 设计生产能力是指由依法批准的煤矿设计所确定、施工单位据以建设竣工,并经验收合格,最终由煤炭生产许

可证颁发管理机关审查确认,在煤炭生产许可证上予以登记的生产能力。 根据煤炭工业小型矿井设计规范:矿井最小井型为3万t/a。 2.矿井生产能力的确定 矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。 ①井田储量 井田储量越大,矿井生产能力应越大,反之则矿井生产能力应小。 我国煤矿设计规范规定的各类井型的矿井和开采水平设计服务年限

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开采条件 确定矿井生产能力时,要分析储量的精确程度,综合储量和开采条件进行考虑。开采条件包括:可采煤层数、层间距离、煤层厚度及稳定程度、煤层倾角、地层的褶曲断裂构造、瓦斯赋存状况、围岩性质及地压火成岩活动的影响、水文地质条件及地热等。 ③技术装备水平 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合适的技术装备水平,一般不成为限制生产能力的因素。但如果设备供应条件限制,则有可能按限定的设备能力来确定矿井生产能力。 ④安全生产条件:主要指瓦斯、通风、水文地质等因素的影响。 三、矿井服务年限 矿井服务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的矿井开采年限。 矿井服务年限一定要与矿井的生产能力相适应。其理由是:矿井的基本建设投资很高。2. 矿井建设和生产与其他企业有密切关系。 四、矿井生产能力、服务年限与储量的关系 矿井生产能力、服务年限与井田储量之间的关系: T=ZK/AK 式中 Zk——矿井可采储量 T——矿井设计服务年限 A——矿井设计生产能力(万t/a); K——储量备用系数 考虑储量备用系数的原因是: 在实际生产过程中,由于局部地质变化、勘探储量不可靠、采区采出率短期内不能达到规定的要求等等原因,使矿井储量减少。 由于挖掘生产潜力使矿井产量增大。 投产初期,由于缺乏经验,采出率达不到规定的数值,增加了煤的损失。 根据生产实践,储量备用系数大中型煤矿K一般取1.2~1.4,地质条件较好K取1.2,地质条件一般K取1.3,地质构造复杂矿井K取1.4。小型煤矿可取1.4~1.6,地质条件较好K取1.4,地质条件一般K取1.5,地质构造复杂矿井K取1.6. §2 井田开拓方式 §2.1 井田开拓概念 一、井田开拓方式概念 为了开采井田内煤炭,由地表进入煤层为开采水平服务所进行井巷布置和开拓工程称为井田开拓。矿井开拓方式是矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内布置方式的总称。 二、井田开拓方式的分类 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;按阶段内的布置方式可分为采区式、分段式和带区式三类。 三、确定井田开拓方式的原则 井田开拓所解决的主要问题是,合理确定矿井生产能力,井田范围,进行井田内的划分,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型式;确定井筒延深方式及井田开采顺序等。 确定井田开拓方式应遵循的原则: 1.贯彻执行

安全生产法律法规,合理集中开拓部署。 2.建立完善的通风系统,创造良好生产条件。 3.尽量减少煤柱损失,减少巷道维护量。 4.减少矿井初期投资,缩短建井工期。 5.为采用新技术和发展矿井机械化、自动化生产创造条件。 6. 满足市场对不同煤种、不同煤质的需要。 §2.2 斜井开拓 一、片盘斜井开拓 1.片盘斜井开拓:将井田沿倾斜按一定标高划分为若干个分段。自地面沿煤层倾斜开拓斜井,然后依次开采各个片盘的开拓方式,称作片盘斜井开拓。 2.这种开拓方式的优点是:巷道布置和生产系统简单,初期工程量小、投资少、建井期短;斜井沿煤层掘进、施工容易、还能补充地质资料,进一步了解煤层赋存情况;矿井技术装备及生产管理比较简单。 3.这种开拓方式的缺点是:矿井内不能布置较多的工作面,矿井生产能力小;各片盘服务年限短,井筒需要经常延深,容易出现掘进与生产相互干扰;由于采用连续开采,遇到断层、褶曲时很难保证矿井正常生产,对地质变化适应性差。 4.这种开拓方式一般适用于煤层埋藏稳定,地质构造比较简单,井田走向长度和倾斜宽度不大,煤层埋藏不深的小型矿井。 二、斜井单水平分区式开拓 1.井田沿倾斜方向划分为两个阶段,每个阶段沿走向划分为若干个采区,每个采区沿倾向划分为若干个区段。 2.其优点是:用一个开采水平开采整个井田,井巷和硐室工程量少,矿井基本建设投资少;水平服务年限长,可充分利用各种设备、设施和开拓巷道;上、下山采区可同时开采,有利于合理集中生产;不延深井筒,有利于矿井稳定生产。 3.这种开拓方式缺点是在矿井涌水量大,瓦斯等级高时、下山通风及排水较困难。 4.一般适用于煤层倾角小,瓦斯含量小,涌水量不大,井田倾斜长度较短的井田。 5.与片盘斜井相比其优点是:矿井内能布置几个采区,若干个采煤工作面同时生产,矿井生产能力大,增产潜力大,不需延深井筒,有利于机械化开采,对地质变化适应性强。其缺点是:巷道布置、运输系统、通风系统比较复杂;井巷工程大、投资多、建井期长、占用设备多。 三、斜井盘区式开拓 对于近水平煤层,由于井田沿倾斜高差不大,一般可将井田划分为盘区,采用斜井盘区式开拓。近水平煤层斜井盘区开拓的运输大巷和总回风巷并列布置在井田倾斜大致中央;可以用盘区石门取代;盘区上山或盘区石门的巷道施工、通风、行人都比较方便,运输方式灵活、运输容易、运输距离不受限制等。 四、斜井井筒层位选择,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,能补充地质资料,在建设期还能生产一部分煤炭。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。 当斜井布置在煤层底板稳定岩层中,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。当斜井倾角与煤层倾角不一致时,可采用穿层布置。从顶板穿入煤层的斜井称为顶板穿岩斜井,一般使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,一般适用于开采倾角较大的煤层。 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用立井开拓时,或采用斜井开拓,但井筒无法与煤层倾斜方向一致的可使用斜井井筒倾斜方向与煤层倾斜方向相反布置,这种方式称反斜井。 2.井筒装备及坡度 斜井井筒装备由提升方式而定,提升方式又受井筒的倾角和矿井生产能力的影响。 各种斜井提升方式的适应条件

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斜井还可采用单轨吊、无轨运输及卡轨电机车等运输方式。 §2.3 立井开拓 主、副井均为立井开拓方式称为立井开拓。 一、立井单水平分带式开拓 立井单水平分带式开拓方式将井田划分为两个阶段,阶段内分带式布置。 两个工作面共用一条分带运输斜巷,两个工作面中煤相向运输。这种工作面布置方式称为对拉工作面。 这种开拓方式巷道布置及生产系统简单,运输环节少;通风路线短;建井速度快、投产早等优点。但是上山阶段的分带回风是下行风,应加强通风措施,防止瓦斯聚积。这种方式一般适用于煤层倾角小于12°,地质构造简单、煤层埋藏较深的矿井。 二、立井多水平分区式开拓 井田内有两层煤,分为两个阶段,立井多水平分区式开拓将下部标高分别为+100m,-100m,每个阶段沿走向划分为若干采区。两层煤层间距不大,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。 三、立井井筒装备 采用立井开拓时,一般装备两井筒。井筒断面根据提升容器、井筒装备及通风要求而定。我国大中型立井井筒装备可参考表2。表2 立井井筒装备

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§2.4 平硐开拓 采用主平硐的开拓方式称为平硐开拓。 一、平硐开拓特点及适应条件 1.平硐开拓特点 一般以一条平硐开拓井田,主平硐担负运煤、排矸、运送材料设备及人员、进风、排水、敷设管线及电缆等任务。在井田上部开拓回风平硐或风井,用于全矿回风。具有施工技术简单、速度快、巷道系统及生产系统简单,生产环节少,占用设备少等特点。 2.平硐开拓的适应条件 平硐开拓适应于山岭起伏和丘陵地区。 二、平硐开拓类型及特点 根据地形条件与煤层赋存状态不同。按平硐与煤层走向相对位置不同,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。 1.走向平硐 :平硐是沿煤层走向开拓,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

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