煤礦開采學(xué)第1章-煤礦開采基本概念

第一章煤礦開采的基本概念煤

礦

開

采

學(xué)太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系17.06.20202.1

煤田開發(fā)的概念煤田：

在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，同一地質(zhì)時期形成并由大致連續(xù)發(fā)育的

含煤巖系分布區(qū)稱為煤田。簡單的講，就是同一地質(zhì)時期形成，并大致連

續(xù)發(fā)育的含煤巖系分布區(qū)。煤田范圍很大，面積可達數(shù)百或數(shù)千平方公里，儲量從數(shù)億噸到數(shù)

百、數(shù)千億噸。大煤田可由幾個礦區(qū)開發(fā)；較小煤田可由一個礦區(qū)開發(fā)；也可有一個礦區(qū)開發(fā)數(shù)個小煤田(相當小)。礦區(qū)：統(tǒng)一規(guī)劃和開發(fā)的煤田或其一部分，開發(fā)煤田形成的社會組合。一般一個礦區(qū)開發(fā)一個煤田(礦務(wù)局，礦業(yè)集團公司)。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

22煤礦開采的基本概念年代地層單位、地質(zhì)年代單位及其代號同位素年酚值/Ma地殼運動生物演化字市)代算紀

(

系

)世

(

統(tǒng)

)植物動

物顯生宙P?新生代界)K第四紀(系)Q全新世(統(tǒng))Qh222.565137195230258350400440500570喜馬拉雅運動階段被子植物繁猛::

………。無料椎動物繼續(xù)演化發(fā)展更新世(統(tǒng))Qp第三紀系)民新第三紀(系)

N上新世(統(tǒng))N中新世(統(tǒng))N老第三紀(系)

E漸新世(統(tǒng))E?始新世(統(tǒng))E,古新世(統(tǒng))E,中生顯M?白星紀(系)K晚白堊世(統(tǒng))K?燕山運動階段爬行動物繁盛早白堊世(統(tǒng))K侏羅紀(系)J晚侏羅世(統(tǒng))J;裸子植物答峰中侏羅世(統(tǒng))J早侏羅世(統(tǒng))J三疊紀(系)T晚三疊世(統(tǒng))T,印支運動階段中三疊世(統(tǒng))T?早三疊世(統(tǒng))T古生代界P晚古生代霽二登紀(系)P晚二疊世(統(tǒng))P?海西運動階段兩柄動物繁盛早二疊世(坑)P?石炭紀(系)C晚石炭世(境)C?中石炭世(統(tǒng))C孢子植物繁塞早石炭世(統(tǒng))C?泥盆紀(系)D晚泥盆世(統(tǒng))D?中泥盆世(統(tǒng))D?早泥盆世(統(tǒng))D,早古生代界志留紀(系)S晚志留世(統(tǒng))S?加里東運動階段海生無脊椎動物繁嘴中志留世(統(tǒng))S?早志窗世(統(tǒng))S藻類及菌類植物繁感奧陶紀(系)O晚奧陶世(統(tǒng))O中奧商世(統(tǒng))O?早奧陶世(統(tǒng))O寒武紀(系)∈晚寒武世(統(tǒng))∈,中寒武世(統(tǒng))∈2早寒武世(統(tǒng))∈隱生重主c元古代界戶晚震旦紀(系)Z晚震旦世(統(tǒng))Z,80010001900250038004500晉寧動動呂梁運動五臺運動阜平運動地殼形成早震旦世(統(tǒng))Z中早太古代(界)Ar生命開始出現(xiàn)地球初始階段的天文時期冥古代(界)三個主要聚煤時期石炭二疊紀侏羅白堊紀第三紀太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

34600地球形成表

1

-

2

地

質(zhì)

年

代

表實)壓

溫

力

度覆蓋層加厚褐煤高

溫

高

壓煤的形成泥

炭

化

階

段生物作用化學(xué)作用地殼下沉隔絕空氣太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系腐爛分解泥炭層植物

遺

體煤化階段無煙

煤高溫高壓煙煤17.06.202042煤礦開采的基本概念根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造帶為界，全國劃分為五個聚煤區(qū)：1.華北聚煤區(qū)：包括山西、

山東、河北、河南、甘肅、

陜西、

內(nèi)蒙古

大部、江蘇北部、遼寧和吉林南部。資源量占全國量的53%。2.西北聚煤區(qū)：包括新疆、青海、寧夏、

內(nèi)蒙古西部。其煤炭資源量

占

全

國

3

3

%

。3.東北聚煤區(qū)：包括遼寧、吉林、黑龍江、

內(nèi)蒙古東部。其煤炭資源量占

全

國

8

%

。4.華南聚煤區(qū)：包括貴州、廣西、廣東、海南、湖南、湖北、重慶、江

西、福建、江蘇和安徽南部、

四川和云南大部。其煤炭資源量占全國5

.

9%。5.滇藏聚煤區(qū)：包括西藏、青海南部、

四川和云南西部。煤炭資源量

占全國0

.

1%。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

5

爾特大(O

同

山興隆

神

木

●

東

蔭

○天津

渤

海黃陵

四峪峰

壁

堯濟

汶

坊子西

O安

堅馬鞏縣登量鄭州

永城

徐州淮

北淄陽新博◎峰泉洛

安縣西霍汾城房韓鄉(xiāng)咀

山山軒太平武石海

勃

灣灤南票開(京室縣

北花園

八小峪翁下準呼

和勝頭東包華北(石炭二疊紀)聚煤區(qū)平莊

阜新崔

家

溝

晉

城

焦

作

矯

寧

東

滕北彬縣

銅川蒲白登

合

◎P

新

密

大

屯

棗

莊離

石西山

D

南莊

龍鳥達

●銀川復(fù)請遠鎮(zhèn)華

亭石炭井平

頂

山北票山西自北向南主要分

布六大煤田：大同、寧武、河?xùn)|、西山、沁水、霍西六大煤田。*

其中大同、寧武兩個

煤田，都兼有石炭二

疊紀和侏羅紀的煤系，因此它們成為“雙

石蟲

紀’’煤田。還有幾個“煤產(chǎn)地”,

渾源煤產(chǎn)地、繁峙煤

產(chǎn)地、五臺煤產(chǎn)地、垣曲煤產(chǎn)地、平陸煤

產(chǎn)地。我省有119個縣，

其中94個縣有煤炭資

源，

91個縣有煤礦。州

-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

7山

西

省

煤

炭

資

源

及

開

發(fā)

概

況

圖1:200萬乙餐兩城ss2煤礦開采的基本概念井田井田(礦田)

—

劃歸

一

個礦井開采的

一

部分煤田或全部煤田。井田范圍走向長度

傾向水平投影(寬度)17.06.2020太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

8井田劃分原則1、

充分利用自然等條件劃分井田；2、

井田范圍、儲量和開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)；

3、

保證井田有合理的尺寸；4、

合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井之間的關(guān)系。井田邊界劃分方法1

—

垂直劃分；

2—水平劃分；

3

—

以斷層為界17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

92煤礦開采的基本概念井型

:根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力不同，將礦井劃分的類型，稱為井型。

井型分大、

中、小三種。礦井核定生產(chǎn)能力：礦井經(jīng)過技術(shù)改造，核定后的生產(chǎn)能力，萬t/a。井型小型礦井中型礦井大型礦井特大型礦井礦井生產(chǎn)能力和井型井田走向長度

(m)≥1500≥4000≥7000≥10.0-15.017.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

102煤礦開采的基本概念礦井生產(chǎn)能力和服務(wù)年限礦井儲量：

井田邊界范圍內(nèi)，通過地質(zhì)手段查明的符合國家煤炭儲量

計算標準的全部儲量。礦井生產(chǎn)能力：

又稱為礦井年產(chǎn)量，是指礦井在一年內(nèi)生產(chǎn)煤炭的數(shù)

量，單位為萬t/a

或Mt

/a。礦井服務(wù)年限：

礦井從投產(chǎn)到報廢的開采年限。T=Zx/A*KZk—

礦井可采儲量，

Mt;T一礦井設(shè)計服務(wù)年限，

a;A一礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，

Mt/a;K—儲量備用系數(shù)，1.3-1.5。儲量備用系數(shù)是為保證礦井有可靠服務(wù)年限而在計算時對儲

量采用的富裕系數(shù)。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

112煤礦開采的基本概念井

型礦

井

設(shè)

計

生

產(chǎn)能

力

(

M

t

/

a

)礦井設(shè)計服務(wù)年

限

(

a

)第

一

開

采

水

平

設(shè)

計

服

務(wù)

年

限煤層傾角<25°煤層傾角25°-45°煤層傾角>45°特

大6

.

0

及

以

上7035————3.0-5.06030————大1.2、1.51.8、2.450252015中0.45、0.6、0.940201512小0.09、0.15、0.21、0.30各省自定17.06.2020太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

12新建礦井設(shè)計服務(wù)年限2煤礦開采的基本概念2.2礦山井巷名稱和井田內(nèi)劃分2.2.1

礦山井巷名稱礦山井巷1一立井；2一斜井；3—平硐；4—暗立井；5—溜井；6一石門；7—煤門；8一煤倉；9一上山道；10一下山道；11一風井；12—巖石平巷；13一煤層平巷17.06.2020太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

13礦山井巷：

為進行采礦，在地下開掘的井筒、巷道和硐室的總稱。井巷按傾角分類：垂直巷道傾斜巷道水平巷道1、

垂直巷道立

井：有直接通達地面出口的垂直巷道，

一般位于井田中部。暗立井：沒有直接通達地面出口的立井，裝有提升設(shè)備。溜

井：擔負自上而下溜放煤炭或矸石任務(wù)的暗井。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

142煤礦開采的基本概念2、

傾斜巷道斜

井：有直接出口通達地面的傾斜巷道。暗斜井：

沒有直接通達地面的出口、用作相鄰的上下水平聯(lián)系的斜巷。上

山：無直接出口通地面，位于開采水平以上，為本水平或采區(qū)服務(wù)的斜

巷

。下

山：位于開采水平以下，為本水平或采區(qū)服務(wù)的傾斜巷道。3、

水平巷道平硐：有出口直接通到地表的水平巷道稱為平硐。石門：和煤層走向正交或斜交的水平巖石巷道。煤門：開掘在煤層中并與煤層走向垂直或斜交的水平巷道。平巷：沒有出口直接通達地表，沿煤層走向開掘的水平巷道。硐室：空間三個軸線長度相差不大且又不直通地面的地下巷道，如絞車

房、變電所、煤倉等。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

152煤礦開采的基本概念2.2.2

井田內(nèi)劃分1、

井田劃分為階段和水平階段：

在井田范圍內(nèi)，沿著煤層的傾斜方向，按一定標高把煤層劃分為若

干個平行于走向的長條部分，每個長條部分稱為一個階段，具有獨立的生產(chǎn)系統(tǒng)。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

162煤礦開采的基本概念2煤礦開采的基本概念階段的走向長度：

即為井田走向長度。階段垂高：階段上部邊界與下部邊界的垂直距離，

一般為100～250m。

階段斜長：階段的傾斜長度。I

階段Ⅱ階段I

階段17.06.20201

區(qū)

段I

階

段Ⅱ階段太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

171區(qū)段2區(qū)段3

區(qū)

段2

區(qū)

段3區(qū)段Ⅱ階段水平：

常指某一標高的水平面。表示：標高、開采順序及用途1)±0、

-200、

-500水平等2)礦井生產(chǎn)中，表示開采順序，又稱第一水平、第二水平....

3)礦井生產(chǎn)中，常把運輸大巷所在的水平稱運輸水平；

回風大

巷所在的水平稱回風水平。開采水平(簡稱水平):

布置有主要運輸大巷和井底車場、并擔負該水平開采范圍內(nèi)的主要運輸和提升任務(wù)的水平。廣義的水平：

布置大巷的某一標高的水平面，既包括一個水平，又

包括所服務(wù)的階段。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

182煤礦開采的基本概念2.2.2

井田內(nèi)劃分2、

階段內(nèi)再劃分(1)采區(qū)式劃分沿走向把階段劃分為若

干個具有獨立生產(chǎn)系統(tǒng)的塊

段。采區(qū)傾向長度與階段斜

長相等。采區(qū)走向長度一般由500m

到2000m。采區(qū)斜長一般為600～1000m

。

在采區(qū)范圍

內(nèi)，沿煤層傾向?qū)⒉蓞^(qū)劃分為若干區(qū)段。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

192煤礦開采的基本概念(2)分段式劃分在階段范圍內(nèi)不劃分采區(qū)，而是沿

傾向?qū)⒚簩觿澐譃槿舾善叫杏谧呦虻拈L

條帶，每個長條帶稱為分段，每個分段

沿斜長布置一個采煤工作面。與采區(qū)式相比，減少了采區(qū)上、

下山及相關(guān)硐室工程量，采煤工作面

可以連續(xù)推進，減少了工作面搬家次

數(shù)，生產(chǎn)系統(tǒng)簡單。分段式劃分適用于地質(zhì)構(gòu)造簡單、

走向長度較小的井田，我國很少采圖1-6

分段式劃分J?

、J?

、Jg—階

段；Fr、F?

、F?—

分

段

；1—階段運輸大巷；2—風并；3—主要運輸上山；4—主要軌道上山；5—分段運輸平卷；6—分段回風平巷17.06.2020太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系202煤礦開采的基本概念用

。(3)帶區(qū)式劃分在階段內(nèi)沿煤層走向劃分為若干

個具有獨立生產(chǎn)系統(tǒng)的帶區(qū)，帶區(qū)內(nèi)又劃分成為若干個傾斜分帶，每

個分帶布置一個采煤工作面。采煤

工作面沿煤層傾向推進(仰斜或俯

斜

)

。適用于傾斜長壁采煤法，巷道

布置簡單，

比采區(qū)式布置掘進工程

量少，但分帶工作面兩側(cè)傾斜回采

巷道(分帶巷道)掘進困難、輔助

運輸不方便。在煤層傾角較小(<12°)的條件下，帶區(qū)式的應(yīng)用正在擴大。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

212煤礦開采的基本概念J1

、J2

、J3——階段；F1

、F2…F6——

帶區(qū)；①②—一分帶第_

階段

第二階段

第三階段階段內(nèi)再劃分1.

采

區(qū)

式2.

分段式3.

帶

區(qū)

式17.06.2020太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

22階段內(nèi)分區(qū)布置H—

階段垂高；

h—階段斜長2煤礦開采的基本概念J1D3采

區(qū)

式

劃

分分段

式

劃

分J3J3DTTJ2又

C2

Q2QTC

3J2區(qū)段采

區(qū)采

區(qū)C

12.2.2

井田內(nèi)劃分3、

井田直接劃分為盤區(qū)或帶區(qū)近水平煤層，落差小，可直

接劃分為盤區(qū)或帶區(qū)。盤區(qū)內(nèi)巷

道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)與采區(qū)布置基

本相同；帶區(qū)布置時，與階段內(nèi)

的帶區(qū)式布置基本相同。采區(qū)、盤區(qū)、帶區(qū)等的開采順

序一般采用前進式，從井田中央

向邊界，先采井田中央井筒附近

的煤，有利于減少初期工程量及

初期投資，礦井盡快投產(chǎn)。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

23圍

1-8

井田直接劃分為盤區(qū)P?

、Pz、Ps、P;~-

第一

、二、三、四盤

區(qū)2煤礦開采的基本概念4、

井田劃分為分區(qū)域特大型礦井井田范圍廣闊，井下運輸距離、通風線路、管線敷設(shè)

過長，給生產(chǎn)和管理帶來困難，采用了多井筒分區(qū)域開拓。17.06.2020

太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

242煤礦開采的基本概念采區(qū)式

分

段

式

帶區(qū)式采區(qū)式

盤區(qū)式。

帶區(qū)式走向長壁傾斜長壁近水平階

段盤

區(qū)分區(qū)域17.06.2020太原理工大學(xué)-礦業(yè)工程學(xué)院-采礦工程系

252煤礦開采的基本概念井田劃分井

田1

主

井

、

2

副

井

、

3

井

底

車

場

、

4

主

要

運

輸

石

門

、

5

運

輸

大

巷

、

6

風

井

、

7

回

風

石

門

、

8

回

風

大

巷

、

9

采

區(qū)

運輸石門、1

0采區(qū)下部車場、1

1

采區(qū)

下

部

材

料

車

場、1

2

采區(qū)

煤

倉、1

3

行

人

進

風

巷、1

4

運

輸

上山、1

5

軌道

上

山

、

1

6

上

山

絞

車

房

、

1

7

采

區(qū)

回

風

石

門

、

1

8

采

區(qū)

上

部

車

場

、

1

9

采

區(qū)

中

部

車

場

、

2

0

區(qū)

段

運

輸

平

巷

、21下階段回風平

巷、

2

2

聯(lián)絡(luò)

巷、

2

3區(qū)

段回風

平

巷、

2

4

開

切眼、

2

5回采

工

作

面17.06.2020