采矿学(第20章煤田开发)课件.ppt

1、2023-1-19采矿学(第20章煤田开发)采矿学采矿学(第第20章煤田开发章煤田开发)采矿学(第20章煤田开发)4、矿区开发：、矿区开发：根据煤层赋存条件、煤炭储量、煤炭要根据煤层赋存条件、煤炭储量、煤炭要求量、投资环境等情况，确定矿区规模、井求量、投资环境等情况，确定矿区规模、井田划分、井田开拓方式（矿井或露天）、矿田划分、井田开拓方式（矿井或露天）、矿井建设顺序、辅助附属企业的建设，以及外井建设顺序、辅助附属企业的建设，以及外部协作条件等全面规划及其建设过程。部协作条件等全面规划及其建设过程。采矿学(第20章煤田开发)二、矿区开发类型二、矿区开发类型（一）矿区煤田构成分类（一）矿区煤田构

2、成分类1、单一煤田矿区，例：平顶山煤田、抚顺煤、单一煤田矿区，例：平顶山煤田、抚顺煤田、徐州煤田等。田、徐州煤田等。2、两个煤田矿区，例：北票、扎賚诺尔等矿、两个煤田矿区，例：北票、扎賚诺尔等矿区。区。3、多个煤田矿区，例：六盘水矿区。、多个煤田矿区，例：六盘水矿区。4、部分煤田矿区，例：南桐矿区、松藻矿区、部分煤田矿区，例：南桐矿区、松藻矿区、铜川矿区、韩城矿区等。铜川矿区、韩城矿区等。采矿学(第20章煤田开发)（二）矿区煤种分类：（二）矿区煤种分类：1、焦煤矿区：重点煤矿、焦煤矿区：重点煤矿28处，如晋城、潞安处，如晋城、潞安等。等。2、烟煤矿区：重点煤矿、烟煤矿区：重点煤矿24处，如兖州

3、、平顶处，如兖州、平顶山等。山等。3、无烟煤矿区：重点煤矿、无烟煤矿区：重点煤矿11处，如阳泉、郑处，如阳泉、郑州等。州等。4、褐煤矿区：重点煤矿、褐煤矿区：重点煤矿5处，如霍林河、小处，如霍林河、小龙潭等龙潭等采矿学(第20章煤田开发)（三）矿区规模（三）矿区规模（mining area capacity）矿区规模：矿区规模：矿区均衡生产时期的生产能力。矿区均衡生产时期的生产能力。按矿区设计生产能力（万按矿区设计生产能力（万t/a）划分为：）划分为：特大型矿区：特大型矿区：1000 3000万万t/a，重点煤矿，重点煤矿15处，占处，占14.4%大型矿区：大型矿区：500 1000万万t/a

4、，重点煤矿，重点煤矿18处处,占占17.3%中型矿区：中型矿区：300 500万万t/a，重点煤矿，重点煤矿19处处,占占18.3%小型矿区：小型矿区：300万万t/a，重点煤矿，重点煤矿52处，占处，占50%采矿学(第20章煤田开发)（四）矿区开发类型（四）矿区开发类型 1、地下开发的矿区、地下开发的矿区重点煤矿重点煤矿104处，地下开发处，地下开发91处，占处，占87.5%（1）立井开拓为主的矿区：占地下开总数的）立井开拓为主的矿区：占地下开总数的26.4%，生产能力占生产能力占37.9%（2）斜井开拓为主的矿区：占地下开发总数的）斜井开拓为主的矿区：占地下开发总数的38.5%，生产能力占

5、，生产能力占27.9%(3)平硐开拓为主的矿区：占总数的平硐开拓为主的矿区：占总数的10.58%，生产能，生产能力占力占4%（4）综合开拓为主的矿区：占总数的）综合开拓为主的矿区：占总数的23.0%，生产，生产能力占能力占29.2%采矿学(第20章煤田开发)2、露天开发矿区、露天开发矿区露天矿：平朔、准格尔、霍林河、新疆南部露天矿：平朔、准格尔、霍林河、新疆南部等等14处，设计能力处，设计能力4300万万t/a，占总设计能力，占总设计能力的的8.5%。3、地下与露天联合开发矿区、地下与露天联合开发矿区10处，占总矿区处，占总矿区数的数的9.6%，生产能力占，生产能力占14.8%（1）地下为主露

6、天为辅的矿区：抚顺、阜新、）地下为主露天为辅的矿区：抚顺、阜新、鹤岗、石炭井鹤岗、石炭井（2）露天为主地下为辅的矿区：哈密矿区。）露天为主地下为辅的矿区：哈密矿区。采矿学(第20章煤田开发)三、矿区规模与服务年限三、矿区规模与服务年限 矿区建设矿区建设规模（万规模（万t/a）1000及以及以上上800及及以上以上500及及以上以上300及及以上以上100及及以上以上100及及以下以下均衡生产均衡生产年限（年限（a）100以上以上90以以上上70以以上上50以以上上40以以上上301、国家政策、国家政策矿区规模与服务年限矿区规模与服务年限 采矿学(第20章煤田开发)2、矿区建设规模的依据、矿区建

7、设规模的依据1）资源：富量煤田、地质条件简单，宜建大）资源：富量煤田、地质条件简单，宜建大型矿区，限量煤田，地质条件复杂，宜建小型矿区，限量煤田，地质条件复杂，宜建小型矿区。型矿区。2）开发条件：地理位置、交通、动力来源及）开发条件：地理位置、交通、动力来源及用户等。用户等。3）国家需求：国家对煤炭数量、煤种、煤质）国家需求：国家对煤炭数量、煤种、煤质等要求。等要求。4）投资效果：投资少，工期短，效益好，投）投资效果：投资少，工期短，效益好，投资回收期短的宜建大型矿区；反之建小型矿资回收期短的宜建大型矿区；反之建小型矿区。区。采矿学(第20章煤田开发)四、矿区总体设计与建设顺序四、矿区总体设计

8、与建设顺序(一一)矿区总体设计矿区总体设计矿区总体设计矿区总体设计矿区详查地质报告矿区详查地质报告矿区总体设计计划任务书矿区总体设计计划任务书矿区开发可行性研究矿区开发可行性研究采矿学(第20章煤田开发)1、矿区开发可行性研究、矿区开发可行性研究内容：八个部分及一个总述内容：八个部分及一个总述l 矿区概况及建设条件矿区概况及建设条件-资源、开采条件资源、开采条件l 矿区开发与建设矿区开发与建设-矿区规模、井田划分、能力、年矿区规模、井田划分、能力、年限限l 用户与产品用户与产品-加工厂加工厂矿区地面设施与总布置矿区地面设施与总布置-服务设施服务设施l 矿区外部协作配套工程矿区外部协作配套工程-

9、交通、通讯、电力交通、通讯、电力l 综合利用与环境保护综合利用与环境保护-l 技术经济分析与主要经济指标技术经济分析与主要经济指标l 矿区建设可行性综合评价矿区建设可行性综合评价总述：概述、矿区建设综合评价、问题与建议总述：概述、矿区建设综合评价、问题与建议采矿学(第20章煤田开发)2、矿区总体设计、矿区总体设计矿区总体设计的内容矿区总体设计的内容规模、方式、井田划分、建矿顺序、工程及工程顺规模、方式、井田划分、建矿顺序、工程及工程顺序、序、产品加工工艺、运输、供电、通讯、供水与排产品加工工艺、运输、供电、通讯、供水与排水、服务设施、综合开采与利用水、服务设施、综合开采与利用（二）矿区建设顺序

10、（二）矿区建设顺序矿区建设顺序：以已批准的矿区总体设计为依据。矿区建设顺序：以已批准的矿区总体设计为依据。矿区建设顺序：先浅后深；先小后大；先平硐（斜矿区建设顺序：先浅后深；先小后大；先平硐（斜井）后立井；先易后难；先急需后一般；先改（扩）井）后立井；先易后难；先急需后一般；先改（扩）建后新建；建井数目多时应分批建设。建后新建；建井数目多时应分批建设。采矿学(第20章煤田开发)第二节第二节 煤田和矿区开发煤田和矿区开发（coal field and mining area exploitationcoal field and mining area exploitation）煤田划分为井田煤田

11、划分为井田徐州局：徐州局：2064km2，开采史，开采史116年。年。抚顺局：露天抚顺局：露天566km2，地采，地采460km2 采矿学(第20章煤田开发)一、井田划分原则一、井田划分原则1、充分利用自然条件、充分利用自然条件 1）利用大的河流、湖泊、国铁、桥梁等；）利用大的河流、湖泊、国铁、桥梁等；2）地质构造：大的断层、褶曲向、背斜轴线；）地质构造：大的断层、褶曲向、背斜轴线；3）煤层倾角急剧变化地带；）煤层倾角急剧变化地带；4）不同煤质和煤种分布规律，分提分运；）不同煤质和煤种分布规律，分提分运；5）地形、地物、便于外接国铁；）地形、地物、便于外接国铁；6）层间距。）层间距。采矿学(第

12、20章煤田开发)按自然条件划分井田边界按自然条件划分井田边界1-河流，河流，2-露头，露头，3-城镇，城镇，4-铁路，铁路，5-大断层大断层采矿学(第20章煤田开发)2、与矿区开发强度相适应的矿井数目、与矿区开发强度相适应的矿井数目和井田范围和井田范围 矿井储量和开采范围要合理矿井储量和开采范围要合理要保证井田要有合理的走向长度要保证井田要有合理的走向长度 小型矿井井田走向小型矿井井田走向 1.5 km 中型矿井井田走向中型矿井井田走向 4 km 大型矿井井田走向大型矿井井田走向 7 15 km 采矿学(第20章煤田开发)3、照顾全局、照顾全局与相邻井田、生产矿井与建新井、浅部井与与相邻井田、

13、生产矿井与建新井、浅部井与深部井、地下矿井与露天矿井深部井、地下矿井与露天矿井露天矿经济剥采比：褐煤露天矿经济剥采比：褐煤7m3/t，烟煤，烟煤10m3/t建成新井与改护建建成新井与改护建采矿学(第20章煤田开发)4、留有余地、留有余地1）为矿井将来挖潜改造留有余地。）为矿井将来挖潜改造留有余地。2）留后备区，范各庄矿：毕各庄区。）留后备区，范各庄矿：毕各庄区。可采煤层可采煤层 M大，开采条件好，可先建中小型，大，开采条件好，可先建中小型，后改建大型井。后改建大型井。阳泉一矿：阳泉一矿：7尺煤、丈八煤，尺煤、丈八煤，40万万t7 5年年 166万万t78年。年。8 时，不宜分上、下组建井。时，

14、不宜分上、下组建井。煤层煤层 大的集中建井大的集中建井采矿学(第20章煤田开发)5、直（折）线原则、直（折）线原则不受地质条件限制的条件下，人为用直线或不受地质条件限制的条件下，人为用直线或折线划分井田边界折线划分井田边界6、安全经济效果好、安全经济效果好采矿学(第20章煤田开发)二、人为划分井田的方法二、人为划分井田的方法 1、划分：相邻矿井以某垂直面为界，沿境划分：相邻矿井以某垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱。界线各留井田边界煤柱。2、水平划分：以一定标高的煤层底板等高线、水平划分：以一定标高的煤层底板等高线为界，并沿此留边界煤柱。为界，并沿此留边界煤柱。3、煤组划分：将煤层间距较小的

15、相邻煤层划、煤组划分：将煤层间距较小的相邻煤层划分为一个矿开采。分为一个矿开采。4、应用：、应用：8 时时 划分；划分；中倾斜煤层：中倾斜煤层：及水平划分；及水平划分；急倾斜煤层：急倾斜煤层：及水平划分；及水平划分；采矿学(第20章煤田开发)人为划分井田境界人为划分井田境界1-垂直划分，垂直划分，2-水平划分，水平划分，3-倾斜划分倾斜划分采矿学(第20章煤田开发)近水平煤层垂直划分近水平煤层垂直划分采矿学(第20章煤田开发)第三节第三节 矿井储量、年产量和服务年限矿井储量、年产量和服务年限 一、矿井储量一、矿井储量 1、储量、储量分级分级级、级、级、级级、级、级、级 高级储量（工业储量）高级

16、储量（工业储量）：级：级+级级+级级远景储量：级远景储量：级 采矿学(第20章煤田开发)、矿井储量分类矿井储量分类矿井地质储量矿井地质储量 能利用能利用储量储量（表内）（表内）（B+C +D）尚难利用尚难利用储量储量（表外）（表外）能利用能利用储量：储量：工业工业储量储量 一般一般Zg=（B+C）远景储量远景储量（D）工业工业储量：储量：可采储量可采储量 设计损失量（开采损失）设计损失量（开采损失）采矿学(第20章煤田开发)工业储量（工业储量（Zg）能够作为矿井设计和投资的能够作为矿井设计和投资的储量储量 一般一般 Zg=A+B+C 缺煤地区缺煤地区Zg=A+B+C+0.5D可采储量（可采储量

17、（Zk）矿井设计的可以采出的储矿井设计的可以采出的储量设计损失（开采损失）量设计损失（开采损失）设计丢在地下的设计丢在地下的储量。储量。有的可预知，有的不可预知。有的可预知，有的不可预知。Zk=（Zg-P）C P永久煤柱损失；永久煤柱损失；C采区采出率，采区采出率，%。采矿学(第20章煤田开发)采区采出率的规定采区采出率的规定 煤层煤层 C 薄煤层薄煤层 不小于不小于 0.85 中煤层中煤层 不小于不小于0.8 厚煤层厚煤层 不小于不小于0.75 采矿学(第20章煤田开发)二、矿井生产能力二、矿井生产能力A1、矿井生产能力：矿井设计的年生产能力，、矿井生产能力：矿井设计的年生产能力，万万t /

18、a；2、矿井井型：按矿井设计年生产能力大小划、矿井井型：按矿井设计年生产能力大小划分的矿井类型。一般分为：分的矿井类型。一般分为：特大型矿井：特大型矿井：300、400、500、600万万t/a及以及以上；上；大型矿井：大型矿井：120、150、180、240万万t/a；中型矿井：中型矿井：45、60、90万万t/a；小型矿井：小型矿井：30万万t/a以下。以下。采矿学(第20章煤田开发)3、影响矿井生产能力的因素、影响矿井生产能力的因素矿井地质条件；矿井地质条件；开采技术水平；开采技术水平；国家需煤情况。国家需煤情况。采矿学(第20章煤田开发)4、确定矿井生产能力的方法、确定矿井生产能力的方

19、法1）地质条件及开采技术：矿井开采条件所能）地质条件及开采技术：矿井开采条件所能保证的原煤生产能力，主要指同时正常生产保证的原煤生产能力，主要指同时正常生产的采区生产能力之总和。的采区生产能力之总和。定定A A的步骤：的步骤：（1 1）定采面的）定采面的单产单产AF 综采：综采：150 150 500 500万万t ta a普采：普采：100 100 150 150万万t ta a 炮采：炮采：20 20 30 30万万t ta a 采矿学(第20章煤田开发)（2）定同）定同采工作面数采工作面数：符合开采程序，确保：符合开采程序，确保安全安全一矿一面、二面、多面、一矿一面、二面、多面、N1 采

20、面数采面数（3）定采区生产能力：）定采区生产能力：AC N1AF（4）定矿井同采采区数）定矿井同采采区数N2 ：一个水平保证年：一个水平保证年产量。产量。矿井矿井 AN2 ACN1 N2 AF 一矿一面一矿一面 时：时：N1 N21确定矿井生产能力的方法确定矿井生产能力的方法采矿学(第20章煤田开发)2）辅助环节能力：）辅助环节能力：配套配套 运、提能力：（运、提能力：（1.3 1.5）A，不限，不限A。旧井技改旧井技改 环节改造。环节改造。3）储量储量 基础基础4）安全）安全 保证。保证。5）经济条件）经济条件 吨煤成本最低吨煤成本最低 确定矿井生产能力的方法确定矿井生产能力的方法采矿学(第

21、20章煤田开发)煤炭工业设计矿井设计规范中储量煤炭工业设计矿井设计规范中储量A与与服务年限服务年限T的关系的关系 A（万（万t/a）T/a第一水平服务年限第一水平服务年限/a25=2545456003005001202404590930807060504035302525202015采矿学(第20章煤田开发)三、矿井服务年限三、矿井服务年限T（service life）l Zk一定，矿井的设计生产能力一定，矿井的设计生产能力A要和服务要和服务年限年限T在数学上在数学上成反比成反比要求要求A与与T相适应：相适应：A大大T大，大，A小小T小小大型矿井投资大，大型矿井投资大，T ；配套的企业规模大，

22、；配套的企业规模大，T ；均衡生产期长，；均衡生产期长，T 。我国要求大型矿井的服务年限我国要求大型矿井的服务年限要大于要大于60年年 ZkAKT=采矿学(第20章煤田开发)煤炭工业设计矿井设计规范中储量煤炭工业设计矿井设计规范中储量A与与服务年限服务年限T的关系的关系 A（万（万t/a）T/a第一水平服务年限第一水平服务年限/a25=2545456003005001202404590930807060504035302525202015采矿学(第20章煤田开发)矿井总的生产时间矿井总的生产时间T为：为：T=t1+t2+t3t1矿井开始生产到达产的产量递增期，矿井开始生产到达产的产量递增期，a

23、；大型井大型井3a；中型井中型井2a；小型井小型井1at2矿井服务年限（矿井均衡生产的时间）；矿井服务年限（矿井均衡生产的时间）；t3矿井产量递增时间，矿井产量递增时间，a。K 储量备用系数储量备用系数地方小煤矿地方小煤矿K1.3 矿井设计矿井设计 K1.4矿区总体设计矿区总体设计K1.5 采矿学(第20章煤田开发)考虑考虑K的原因：的原因：（1）矿井增产）矿井增产（2）意外储量损失）意外储量损失 i、煤层露头降低；、煤层露头降低；ii、断层影响：只查出落差、断层影响：只查出落差 25m的断层；的断层；iii、火成岩侵入；、火成岩侵入；iv、火灾损失；、火灾损失；v、小窑开采损失。、小窑开采损

24、失。（3）人为损失）人为损失 采出率达不到要求采出率达不到要求 采矿学(第20章煤田开发)A与与Z要相适应要相适应限量煤田，限量煤田，Z Z一定，只能选一定，只能选A A与与T T相适应。相适应。富量煤田，先定富量煤田，先定A A，再定，再定T TZ Z井田尺寸井田尺寸 矿井矿井A（万（万t/a）T（a）淮南潘一号井兴淮南潘一号井兴隆庄隆庄鲍店鲍店钱家营钱家营顾桥顾桥300300300400100014694 68 6160 70采矿学(第20章煤田开发)国外矿井的服务年限国外矿井的服务年限T设备更新周期缩短，矿井设备更新周期缩短，矿井T缩短，缩短，A、T的技术发展趋势的技术发展趋势1、A型大

25、型化：型大型化：T缩短；缩短；2、生产高度集中：一矿一面，二面、多面。、生产高度集中：一矿一面，二面、多面。采矿学(第20章煤田开发)第四节第四节 井田开拓的基本概念井田开拓的基本概念（mine field development）Concept:l 井田开拓：由地表进入煤层为开采水平井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。服务所进行的井巷布置和开掘工程。l 井田开拓方式：开拓巷道在井田内的总井田开拓方式：开拓巷道在井田内的总体布置方式。体布置方式。（开拓、准备和回采巷道）（开拓、准备和回采巷道）l 开拓系统：开拓巷道的形式、数目、位开拓系统：开拓巷道的形式、数目、位

26、置及其相互联系和配合，总称开拓系统。置及其相互联系和配合，总称开拓系统。采矿学(第20章煤田开发)一、井田开拓方式及分类一、井田开拓方式及分类(一一)按井筒（硐）形式分按井筒（硐）形式分:立井方式、斜井方式立井方式、斜井方式、平硐方式、综合方式、平硐方式、综合方式（二）按开采水平数分（二）按开采水平数分：单水平、多水平单水平、多水平（三）按开采水平大巷布置方式（三）按开采水平大巷布置方式分煤层大巷分煤层大巷 每个煤层设大巷每个煤层设大巷集中大巷煤层群集中设大巷集中大巷煤层群集中设大巷采区石门采区石门煤层煤层分组集中大巷煤层群分组，分组中设集中分组集中大巷煤层群分组，分组中设集中大巷大巷采矿学(

27、第20章煤田开发)井田开拓方式及分类井田开拓方式及分类（四）按准备方式分（四）按准备方式分：上山式、上、下山式、混合式上山式、上、下山式、混合式 上山式开采上山式开采 开采水平只开采上山阶段，开采水平只开采上山阶段，阶段内设采区或分带。阶段内设采区或分带。上、下山式开采开采水平上、下山式开采开采水平既采上山阶段，既采上山阶段，又采下山阶段又采下山阶段上山阶段；采区，或分带上山阶段；采区，或分带下山阶段；采区，或分带下山阶段；采区，或分带 上山及上下山混合式开采上山及上下山混合式开采 上述方法综合应上述方法综合应用。用。采矿学(第20章煤田开发)a-立井单水平上下山，立井单水平上下山，b-立井多水平上下山，立井多水平上下山，c-立井单水平上山，立井单水平上山，d-立井多水平上下山混合式立井多水平上下山混合式采矿学(第20章煤田开发)井田开拓方式及分类井田开拓方式及分类2023-1-19采矿学(第20章煤田开发)