煤礦開(kāi)采學(xué)主講人：王開(kāi)T3/10/20231第二章井田開(kāi)拓的基本概念

3/10/20232主要內(nèi)容第一節(jié)煤田劃分為井田第二節(jié)礦井儲(chǔ)量、生產(chǎn)能力和服務(wù)年限第三節(jié)開(kāi)拓方式的概念和分類(lèi)第四節(jié)中國(guó)煤礦井田開(kāi)拓概況及發(fā)展3/10/20233劃分的原則

井田范圍、儲(chǔ)量、煤層賦存及開(kāi)采條件與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)；保證井田有合理的尺寸；充分利用自然等條件劃分井田；合理規(guī)劃礦井開(kāi)采范圍，處理好相鄰礦井之間的關(guān)系。井田境界的劃分方法

垂直劃分；水平劃分；按煤組劃分。第一節(jié)煤田劃分為井田3/10/20234第二節(jié)礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限

一、礦井儲(chǔ)量

(一)新煤炭?jī)?chǔ)量的分級(jí)分類(lèi)按可行性評(píng)價(jià)階段分：概略研究、預(yù)可行性研究和可行性研究?jī)?chǔ)量；從經(jīng)濟(jì)意義上分：經(jīng)濟(jì)的、邊際經(jīng)濟(jì)的、次邊際經(jīng)濟(jì)的、內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的和經(jīng)濟(jì)意義未定的基礎(chǔ)儲(chǔ)量；從地質(zhì)可靠程度上分：探明的、控制的、推斷的、預(yù)則的儲(chǔ)量（表2-1）。3/10/20235

表2-1固定礦產(chǎn)資源/儲(chǔ)量分類(lèi)表經(jīng)濟(jì)意義地質(zhì)可靠程度查明礦產(chǎn)資源潛在礦產(chǎn)資源探明的控制的推斷的經(jīng)濟(jì)的可釆儲(chǔ)量(111)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(111b)預(yù)可釆儲(chǔ)量(121)預(yù)可釆儲(chǔ)量(122)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(121b)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(122b)邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M11)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M21)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M22)次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量(2S11)資源量(2S21)資源量(2S22)內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量(331)資源量(332)資源量(333)資源量(334)?3/10/202361、探明的煤炭?jī)?chǔ)量分類(lèi)1）可釆儲(chǔ)量(111)：探明的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量的可采部分。2)探明的(可研)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(111b)：同(111)的差別在于本類(lèi)型是用未扣除設(shè)計(jì)，釆礦損失的數(shù)量表述的。3)預(yù)可釆儲(chǔ)量(121)：同(111)的差別在于本類(lèi)型只進(jìn)行了預(yù)可行性矸究，估算的可釆儲(chǔ)量可信度高，可行性評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度一般。4)探明的(預(yù)可研)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(121b):同(121)的差別在于本類(lèi)型是用未扣除設(shè)計(jì)，釆礦損夫的數(shù)量表述。3/10/202375)探明的(可研)邊際經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M11)：勘查工作程度己達(dá)到勘探階段的工作程度要求?？尚行匝芯勘砻鳎?dāng)時(shí)開(kāi)釆是不經(jīng)濟(jì)的，但接近盈虧邊界，估算的基礎(chǔ)儲(chǔ)量和可行性評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度高。6)探明的(預(yù)可研)邊際經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M21)：同(2M11)的差別在于本類(lèi)型只進(jìn)行了預(yù)可行性研究，估算的基礎(chǔ)儲(chǔ)量可信度高，可行性評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度一般。7)探明的(可研)次邊際經(jīng)濟(jì)資源量(2S11)：勘查工作程度己達(dá)到勘探階段的工作程度要求?？尚行匝芯勘砻?，當(dāng)時(shí)開(kāi)釆是不經(jīng)濟(jì)的，必須大幅度提高礦產(chǎn)品價(jià)格或大幅度降低成本后，才能變成經(jīng)濟(jì)的。估算的資源量和可行性評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度高。1、探明的煤炭?jī)?chǔ)量分類(lèi)3/10/202388)探明的(預(yù)可研)次邊際經(jīng)濟(jì)資源量(2S21):同(2S11)的差別在于本類(lèi)型只進(jìn)行了預(yù)可行性矸究，估算的資源量可信度高，可行性評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度一般。9)探明的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(331)：勘查工作程度己達(dá)到勘探階段的工作程度要求。但未做可行性研究或預(yù)可行性研究，僅做了概略研究，經(jīng)濟(jì)意義介于經(jīng)濟(jì)的至次邊界經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)，估算的資源量可信度高，可行性評(píng)價(jià)可信度低。1、探明的煤炭?jī)?chǔ)量分類(lèi)3/10/202392、控制的煤炭?jī)?chǔ)量分類(lèi)1)預(yù)可釆儲(chǔ)量(122)：勘查工作程度己達(dá)詳查階段的工作程度要求，預(yù)可行性研究結(jié)果表明，當(dāng)時(shí)開(kāi)釆是經(jīng)濟(jì)的，估算的可釆儲(chǔ)量可信度高，可行性評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度一般。2)控制的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(122b)：同(122)的差別在于本類(lèi)型是用未扣除設(shè)計(jì)，釆礦損失的數(shù)量表述的。3)控制的邊際經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M22)：勘查工作程度己達(dá)到詳查階段的工作程度要求。預(yù)可行牲研究表明，當(dāng)時(shí)開(kāi)釆是不經(jīng)濟(jì)的，但接近盈虧邊界，估算的基礎(chǔ)儲(chǔ)量可信度較高，可行性評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度一般。3/10/2023104)控制的次邊際經(jīng)濟(jì)資源量(2S22)：勘查工作程度己達(dá)到詳查階段的工作程度要求。預(yù)可行牲研究表明，當(dāng)時(shí)開(kāi)釆是不經(jīng)濟(jì)的，需大幅度提高礦產(chǎn)品價(jià)格或大幅度降低成本后，才能變成經(jīng)濟(jì)的。估算的資源量可信度較高，可行性評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度一般。5)控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(332)：勘查工作程度己達(dá)到詳查階段的工作程度要求。未做可行性研究或預(yù)可行性研究，僅做了概略研究，經(jīng)濟(jì)意義介于經(jīng)濟(jì)的至次邊界經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)，估算的資源量可信度較高，可行性評(píng)價(jià)可信度低。2、控制的煤炭?jī)?chǔ)量分類(lèi)3/10/2023113、推斷的煤炭?jī)?chǔ)量及概念推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(333)：勘查工作程度己達(dá)到普查階段的工作程度要求。未做可行性研究或預(yù)可行性研究，僅做了概略研究，經(jīng)濟(jì)意義介于經(jīng)濟(jì)的至次邊界經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)，估算的資源量可信度低，可行性評(píng)價(jià)可信度低。3/10/2023124、預(yù)測(cè)的資源量資源量(334)?勘查工作程度己達(dá)到預(yù)查階段的工作程度要求。在相應(yīng)的勘察工程控制范圍內(nèi)，對(duì)煤層層位、煤層厚度、煤類(lèi)、煤質(zhì)、煤層產(chǎn)狀、構(gòu)造等均有所了解后，所估算的資源量。預(yù)測(cè)的資源量屬于潛在煤炭資資源，有無(wú)經(jīng)濟(jì)意義尚不確定。3/10/2023135、礦井地質(zhì)資源量、工業(yè)資源量礦井地質(zhì)資源量:是指地質(zhì)勘查報(bào)告提供的查明煤炭資源的全部。礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量：是指地質(zhì)資源量經(jīng)可行性評(píng)價(jià)后，其經(jīng)濟(jì)意義在邊際經(jīng)濟(jì)及以上的基礎(chǔ)儲(chǔ)量及推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量乘以可信度系數(shù)之和。Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k式中：Zg-礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量；K-可信度系數(shù)，取0.7-0.9。3/10/202314礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量：是指礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量減去設(shè)計(jì)計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構(gòu)）筑物煤柱等永久煤柱損失量后的資源/儲(chǔ)量。Zs=（Zg-P1）式中：Zs-礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量Zg-礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量P1-斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構(gòu)）筑物煤柱等永久煤柱損失量之和。6、礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量3/10/202315礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量：是指礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量減去工業(yè)場(chǎng)地和主要井巷煤柱的煤量后乘以釆區(qū)采出率。Zk=（Zs-P2）C式中：Zk-礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量P2-工業(yè)場(chǎng)地和主要井巷煤柱損失量之和；

C—采區(qū)采出率，%。煤層C薄煤層(M<1.3m)不小于0.85中煤層(1.3m≥M≤3.5m)不小于0.8厚煤層(M>3.5m)不小于0.75

7、礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量3/10/2023162003年之前采用的煤炭?jī)?chǔ)量分級(jí)分類(lèi)1、儲(chǔ)量分級(jí)根據(jù)不同塊段煤層在質(zhì)情況和被查明程度分 Ａ級(jí) Ｂ級(jí) Ｃ級(jí) Ｄ級(jí)

高級(jí)儲(chǔ)量低級(jí)儲(chǔ)量一、礦井儲(chǔ)量

(二)原煤炭?jī)?chǔ)量的分級(jí)分類(lèi)第二節(jié)礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限

3/10/202317２、礦井儲(chǔ)量分類(lèi)

根據(jù)工業(yè)要求，開(kāi)采技術(shù)條件及儲(chǔ)量被查明程度礦井儲(chǔ)量分為以下幾類(lèi)：1）礦井地質(zhì)儲(chǔ)量2）能利用儲(chǔ)量（表內(nèi)）（Ａ+B+C+D）3）尚難利用儲(chǔ)量（表外）4）工業(yè)儲(chǔ)量(Zg)第二節(jié)礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限3/10/202318工業(yè)儲(chǔ)量作為礦井設(shè)計(jì)和投資的儲(chǔ)量：

一般：Zg=A+B+C

缺煤地區(qū)：Zg=A+B+C+0.5D

5）遠(yuǎn)景儲(chǔ)量(D)

6）可采儲(chǔ)量(Zk)：礦井設(shè)計(jì)的可以采出的儲(chǔ)量。

Zk=（Zg-P）C

式中：P—永久煤柱損失；

C—采區(qū)采出率，%。

有的可預(yù)知，有的不可預(yù)知。

7）設(shè)計(jì)損失量(開(kāi)采損失)：設(shè)計(jì)丟在地下的儲(chǔ)量。第二節(jié)礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限3/10/202319二、礦井生產(chǎn)能力A礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力：是設(shè)計(jì)規(guī)定的礦井在單位時(shí)間內(nèi)采出的煤炭數(shù)量，Mt/a。是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)的主要指標(biāo)。井型：

根據(jù)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力不同，我國(guó)將礦井分為大、中、小三種類(lèi)型，稱(chēng)井型。三、服務(wù)年限T礦井服務(wù)年限：礦井從投產(chǎn)到報(bào)廢的整個(gè)服務(wù)期限。指按礦井可采儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，并考慮儲(chǔ)量備用系數(shù)計(jì)算出的礦井開(kāi)采年限。第二節(jié)礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限3/10/202320井型比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件大型礦井小型礦井大型礦井小型礦井大型礦井小型礦井產(chǎn)量大初期工程量小初期工程量大產(chǎn)量小儲(chǔ)量豐富儲(chǔ)量分散生產(chǎn)集中建井時(shí)間短建井時(shí)間長(zhǎng)生產(chǎn)分散煤層賦存穩(wěn)定煤層賦存不穩(wěn)定裝備水平高施工技術(shù)簡(jiǎn)單施工技術(shù)高裝備水平低構(gòu)造簡(jiǎn)單構(gòu)造復(fù)雜效率高占用設(shè)備少占用設(shè)備多效率低開(kāi)采條件好開(kāi)采條件差成本低初期投資小初期投資大成本高賦存深賦存淺服務(wù)年限長(zhǎng)生產(chǎn)管理簡(jiǎn)單生產(chǎn)管理復(fù)雜服務(wù)年限短3/10/202321四、三者關(guān)系1、計(jì)算公式式中：T－礦井服務(wù)年限；K－儲(chǔ)量備用系數(shù)，地方小煤礦K＝1.3，一般礦井設(shè)計(jì)K＝1.4，地質(zhì)復(fù)雜的礦井及礦區(qū)總體設(shè)計(jì)K＝1.5

第二節(jié)礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限

3/10/2023222、考慮K的原因1）礦井增產(chǎn)2）意外儲(chǔ)量損失i、煤層露頭降低；ii、斷層影響;只查出落差25m的斷層；iii、火成巖侵入；iv、火災(zāi)損失；v、小窯開(kāi)采損失。3）人為損失采出率達(dá)不到要求由于上述原因，礦井產(chǎn)量增加，儲(chǔ)量減少，導(dǎo)致服務(wù)年限縮短，影響礦井的經(jīng)濟(jì)效益，為了保證可靠服務(wù)年限，必須考慮K。第二節(jié)礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限

3/10/2023233、要求A與T相適應(yīng)A大T大，A小T小。主要原因：1）充分發(fā)揮投資和工程效應(yīng)2）充分發(fā)揮外圍企業(yè)的作用3）均衡連續(xù)保證煤炭供應(yīng)大型礦井投資大，配套的企業(yè)規(guī)模大，均衡生產(chǎn)期長(zhǎng)。我國(guó)要求大型礦井的服務(wù)年限要大于60年。第二節(jié)礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量和服務(wù)年限

3/10/202324第三節(jié)開(kāi)拓方式的概念及分類(lèi)井田開(kāi)拓：從地面開(kāi)掘一系列的井巷進(jìn)入煤層。開(kāi)拓方式：開(kāi)拓巷道在井田內(nèi)的總體布置方式。

井硐的形式、數(shù)量和位置立井開(kāi)拓水平的數(shù)目和標(biāo)高斜井開(kāi)拓布置井底車(chē)場(chǎng)和主要巷道平硐開(kāi)拓階段內(nèi)的劃分綜合開(kāi)拓確定采掘關(guān)系和開(kāi)采程序分區(qū)域開(kāi)拓進(jìn)行礦井延深和技術(shù)改造斜硐開(kāi)拓主要內(nèi)容開(kāi)拓方式3/10/202325井田開(kāi)拓要解決的問(wèn)題

確定井筒的形式、數(shù)目及其配置，合理選擇井筒及工業(yè)廣場(chǎng)的位置；合理地確定開(kāi)采水平數(shù)目和位置；布置大巷及井底車(chē)場(chǎng)；確定礦井開(kāi)采程序，做好開(kāi)采水平的接替；進(jìn)行礦井開(kāi)拓延深、深部開(kāi)拓及技術(shù)改造。第三節(jié)開(kāi)拓方式的概念和分類(lèi)3/10/202326確定井田開(kāi)拓方式的原則

貫徹執(zhí)行有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策；要使生產(chǎn)系統(tǒng)完善，可靠，安全的條件下減少開(kāi)拓工程量，尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)；合理集中開(kāi)拓部署，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)；貫徹執(zhí)行有關(guān)煤礦安全生產(chǎn)的規(guī)定；適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為新技術(shù)，新工藝，發(fā)展采煤機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件；根據(jù)用戶(hù)需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開(kāi)采，以及其他有益礦物的綜合開(kāi)采。第三節(jié)開(kāi)拓方式的概念和分類(lèi)3/10/202327第三節(jié)開(kāi)拓方式的概念和分類(lèi)井田開(kāi)拓方式分類(lèi)

按井筒（硐）形式立井開(kāi)拓斜井開(kāi)拓平硐開(kāi)拓綜合開(kāi)拓

按開(kāi)采水平數(shù)目單水平開(kāi)拓多水平開(kāi)拓

按開(kāi)采準(zhǔn)備方式上山式開(kāi)采上下山式開(kāi)采混合式開(kāi)采按大巷布置方式分煤層大巷集中大巷分組集中大巷3/10/202328a-立井單水平上下山，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3/10/202329第四節(jié)中國(guó)煤礦井田開(kāi)拓概況及發(fā)展中國(guó)煤礦井田開(kāi)拓方式應(yīng)用概況及發(fā)展

立井開(kāi)拓目前主要在表土層較厚、含有流砂層、埋藏較深，或傾角較大地區(qū)采用，井型多為大型及特大型礦井；斜井開(kāi)拓氣能力與數(shù)量比重較小，但是隨著膠帶輸送機(jī)的發(fā)展，為礦井運(yùn)輸連續(xù)化、大型化發(fā)展創(chuàng)造了重要條件，應(yīng)用數(shù)量逐漸增加；平硐開(kāi)拓具有明顯的優(yōu)越性，只要條件合適，一直是我國(guó)推薦采用的一種開(kāi)拓形式，但是應(yīng)用受地形、地質(zhì)條件限制。3/10/202330第四節(jié)中國(guó)煤礦井田開(kāi)拓概況及發(fā)展井田開(kāi)拓的特征及有關(guān)參數(shù)

各種開(kāi)拓方式的井田特征我國(guó)近水平、緩傾斜煤層的開(kāi)采中，各種方式都得到廣泛應(yīng)用，但是在表土層厚度、礦井平均開(kāi)采深度等方面，立井開(kāi)拓明顯大于其他幾種開(kāi)拓方式。

礦井生產(chǎn)能力礦井平均生產(chǎn)能力以綜合開(kāi)拓最高，其次為立井開(kāi)拓，最后是平硐和斜井。特大型礦井多數(shù)是以綜合開(kāi)拓為主。3/10/202331

開(kāi)采水平設(shè)置及水平垂高50年代，開(kāi)采水平垂高一般60~80m，目前已提高到179m，并有進(jìn)一步增加的趨勢(shì)。大型礦井水平垂高平均為193.71m;中、小型礦井平均垂高分別為170.8m和158.9m。

開(kāi)采水平大巷布置開(kāi)采水平大巷布置方式有：分煤層布置大巷、集中大巷、分組集中大巷等幾種。我國(guó)分組集中大巷應(yīng)用較為廣泛。近幾年來(lái)，有在煤層中布置大巷的發(fā)展趨勢(shì)，但是大部分礦井大巷布置在底板巖層中。第四節(jié)中國(guó)煤礦井田開(kāi)拓概況及發(fā)展3/10/202332我國(guó)煤礦井田開(kāi)拓的發(fā)展方向

生產(chǎn)集中化礦井將形成一礦一井一面或二面的局面，降低開(kāi)拓及生產(chǎn)巷道的掘進(jìn)率，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，使礦井生產(chǎn)朝著高度集中、簡(jiǎn)單可靠的方向發(fā)展。

礦井大型化主要是增大礦井生產(chǎn)能力，以及相應(yīng)加大水平垂高及采區(qū)尺寸。

運(yùn)輸連續(xù)化隨著生產(chǎn)集中化和礦井大型化，要求煤炭從工作面到地面實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)的膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，以保證礦井生產(chǎn)能力。因此，斜井開(kāi)拓、主斜井副立井開(kāi)拓得到發(fā)展，各種輔助運(yùn)輸設(shè)備廣泛