煤矿开采与掘进技术.ppt

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1、煤矿开采技术与掘进技术,重庆市煤矿矿长资格培训班教学课件,第一章 概述,第一节 我国煤炭资源 一、我国煤炭资源分布 我国是世界上发现、利用、开采煤炭最早的国家，也是煤炭产量最多的国家，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55万k，累计探明总储量为78223.4亿t。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t；保有储量为10025亿t。仅次于俄罗斯、美国，居世界第三位。,二、煤炭资源赋存的主要特点,1.成煤的地质年代长。 从早古生代至第四纪，均有煤炭沉积。具有工业价值的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

2、、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11个地质年代。 我国三大聚煤期：石炭二叠纪、早中侏罗纪及晚侏罗纪、第三纪。 2.地质构造多，煤层赋存条件多样。,三、我国能源赋存特点,我国资源赋存特点，决定了能源必须以煤炭为主。我国的资源赋存是缺油、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。按目前的生产和消费水平，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

3、储量可开采37年。,四、全国的五个聚煤区,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总煤炭资源量的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总煤炭资源量的8。,四、全国的五个聚煤区,4.华南聚煤区：包括贵州、广西、广东、海南、湖南、湖北、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煤炭资源量6。 5.滇藏聚煤区：包括西藏、青海南部、四

4、川和云南西部。其煤炭资源量占全国总煤炭资源量的0.1。,五、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。,六、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。,七、最新煤炭分类国家标准,将煤炭

5、分为14类。分别是：无烟煤（WY）、贫煤（PM）、贫瘦煤（PS）、瘦煤（SM）、焦煤（JM）、1/3焦煤（1/3JM）、肥煤（FM）、气肥煤（QF）、气煤（QM）、1/2中粘煤（1/2ZM）、弱粘煤（RN）、不粘煤（BN）、长焰煤（CY）、褐煤（HM）。,。,我国煤炭资源已经探明可采储量中，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 我国最早开办的近代煤矿： 台湾基隆煤矿1876年兴建，1878年投产。 河北开平煤矿1877年兴建，1881年投产。,八、煤的分类 1.煤炭按煤的

6、含碳量和煤化程度分类,硬煤（含无烟煤、烟煤）、褐煤、泥炭。 煤炭按煤的含碳量和煤化程度分类表,2、煤的工业用途分类,3、煤层按厚度分类,煤层按厚度分类 薄煤层：井工开采时厚度在1.3m以下，露天开采时厚度在3.5m以下的煤层。 中厚煤层：井工开采时厚度在1.3m3.5m，露天开采时厚度在3.5m10m的煤层。 厚煤层：井工开采时厚度在3.5m以上，露天开采时厚度在10m以上的煤层。,4、煤层按倾角分类,近水平煤层：井工开采时倾角在8以下，露天开采时倾角在5以下的煤层。 缓倾斜煤层：井工开采时倾角在825，露天开采时倾角在510的煤层。 倾斜煤层：井工开采时倾角在2545，露天开采时倾角在104

7、5的煤层。 急倾斜煤层：井工或露天开采时倾角在45 以上的煤层。,5、煤层按稳定性分类,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。 较稳定煤层：煤层厚度有一定的变化，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。 不稳定煤层：煤层厚度变化较大，变化规律不明显，煤层结构复杂至极复杂的煤层。 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。,第二节 开采技术发展现状 一、开采技术发展历程,1. 我国是世界上最早开发利用煤炭资源的国家，距今有6800+/-15

8、0年的历史。我国煤炭开采经历了七个阶段：手镐采煤风镐采煤爆破采煤普通机械化（普采）采煤高档普采综合机械化采煤综合机械化放顶煤采煤。 2.解放前，我国煤矿普遍采用穿峒式、高落式、残柱式采煤方法。,开采技术发展历程,3.解放后，我国加强了采煤方法的改革，逐步推广了壁式体系采煤法，二十世纪六十年代以浅截深单滚筒采煤机、可弯曲刮板运输机、金属摩擦支柱和金属绞接顶梁支护的普通机械化采煤工作面问世。1974年第一批国产综合机械化采煤设备在井下生产试验。1978年以来，我国先后从国外引进100多套综合机械化采煤设备。 4.综采、综放技术最新成果： 煤厚小于1.3煤层：刨煤机组开采 煤厚在1.31.8煤层：薄

9、煤层综采 煤厚在1.83.5煤层：中厚煤层综采 煤厚在3.513煤层：一次采全高综放技术,2003年国有重点煤矿综合机械化采煤程度已达56.73，年产超过100万吨的采煤队有52个。其中，神华集团大柳塔矿综采队工效达543.8t工；铁法矿务局晓南矿综采队工效达127.59t工。,二十世纪九十年代，我国开始进行综合机械化放顶煤试验，取得了圆满成功，技术经济效益十分明显。2003年国有重点煤矿综合机械化放顶煤创年产100万吨的采煤队有37个。其中，兖州矿业集团东滩矿综放队年产512万吨，工效达246.96t工。目前，我国已有利用综放技术一次开采6-13m的成功经验。 我国于二十世纪五十年代开始进行

10、水力采煤试验，并取得成功。目前，水力采煤产量占1.8。露天煤矿产量占35。,二、煤炭按煤的含碳量和煤化程度分类,1.无烟煤:含碳量9098，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7590，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6075，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5060，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。,三、煤炭在国民经济中的重要作用,煤炭的用途：工业动力、火力发电、化学工业原料

11、、民用燃料。 据煤炭科学研究总院刘修源介绍，2000年我国能源结构为：煤炭占67.9，石油占26.6，天然气占2.6，水电、核电、风能、太阳能仅占2.9。预计到2050年仍将占47.7。 四、煤炭开采带来的主要问题 资源有限，不可再生。 开采利用过程中带来的污染与破坏。 开采与利用的经济效益和社会效益。 煤炭开采中的安全问题。 煤炭工业的可持续发展问题。,五、我国煤炭开采技术发展三种模式,兖矿模式：大型煤炭企业与高等院校、科研机构合作，进行大规模技术创新，努力建设世界一流的高产高效矿井。 彬县模式：利用高等院校、科研机构开发的新技术改造中小型矿井。 神华模式：直接引进国外全套先进装备， 一次性

12、投资2亿元。,六、我国煤炭工业运行趋势,国民经济的持续快速发展，对煤炭的消耗需求不断增加。经济的发展是建立在能源消耗基础之上的。近几年，国家通过实行积极的财政政策，扩大内需，促进了国民经济的快速发展，也拉动了煤炭需求。2003年全国煤炭产量达到15.9亿吨，创历史最高水平；2004年煤炭产量达到19亿吨。预计2005年煤炭产量将超过20亿吨。按照国民经济年均增长7%8%的发展速度，专家预测到2005年、2010年、2015年的煤炭需求将分别达到20亿吨、21.5亿吨和22亿吨;在一次能源中的比重将分别为65%、62%和60%左右。根据这个预测，2005年将出现供应偏紧；2010年将出现供应明显

13、不足。即使煤炭产量保持一定的增幅，届时也可能出现0.51亿吨的缺口。,第一章 复习思考题,1名词解释：薄煤层中厚煤层厚煤层近水平煤层 缓倾斜煤层 倾斜煤层 急倾斜煤层。 2我国的三大聚煤期。 3我国煤炭资源赋存的特点。 4我国的五个聚煤区域。 5最新煤炭分类国家标准。 6成煤的必要条件。 7煤炭开采带来的主要问题。 8开采技术经历的七个阶段。 9煤炭的用途。,第二章 煤田划分,第一节 煤田划分为井田,一、基本概念 1. 煤田：在地质历史发展的过程中，有含炭物质沉积形成的基本连续大面积含煤地带，称为煤田。对于面积较大、储量较多的煤田，若由一个矿井来开采整个煤田，显然在经济上极不合理，在技术上有难

14、以实现。因此，需要将煤田进一步划分成适合于由一个矿区来开采的若干个区域。,第一节 煤田划分为井田,2. 矿区是开发煤田形成的社会组合。 3.矿区开发：矿区范围仍然很大，需根据煤炭储量、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、确定矿区附属企业类别、数目和生产规模、建设过程等，总称为矿区开发。,第一节 煤田划分为井田,4. 井田 在矿区内，划归给一个矿井开采的部分煤田，称为井田。 井田范围的大小、矿井生产能力和服务年限的确定，是矿区总体设计中必须解决好的关键问题之一。,第一节 煤田划分为井田,二、矿井巷道 矿井开采需要在地下煤岩

15、层中开凿大量的井巷和硐室。这些井巷种类很多，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 （1）立井有直接通达地面出口的垂直巷道叫做立井，又称竖井。立井一般位于井田中部，担负全矿煤炭提升任务的叫主立井，担负人员升降和材料、设备、矸石等辅助提升任务的为副立井。,第一节 煤田划分为井田,（2）暗立井没有直接通达地面出口的立井，装有提升设备，也有主、副暗立井之分。暗立井通常用作上下两个水平之间的联系，即将下水平的煤炭通过主暗井提升到上一个水平，将上一个水平中的材料、设备和人员等转运到下水平。 （3） 溜井担负自上而下溜放煤炭任务的暗井称为溜井。,第一节 煤田划分为井田,2

16、倾斜巷道 斜井有直接出口通达地面的倾斜巷道叫斜井。主要担负全矿井下煤炭提升任务的斜井叫主斜井；只担负矿井通风、行人、运料等辅助提升任务的斜井叫副斜井；主要作回风，一般布置在井田浅部斜井叫通风斜井。 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倾斜巷道，其任务是将下部水平的煤炭运到上部水平，将下部水平的材料、设备等运到下部水平。,第一节 煤田划分为井田,上山没有直接出口通往地面，位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜巷道。上山中安设输送机运煤的称为运输上山；铺轨，有绞车运输物料的称轨道上山；专为通风的上山，称为通风上山。服务于采区的上山叫做采区上山，服务于阶段的称主要上山。 下山位

17、于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。,第一节 煤田划分为井田,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。一般以一条主平硐担负全矿运煤、出矸、运材料、设备、进风、排水、供电和行人等任务。 石门和煤层走向垂直或斜交的水平岩石巷道，称为石门。 煤门开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道称为煤门。 平巷没有出口直接通达地表，沿煤层走向开掘的水平巷道。,第一节 煤田划分为井田,三、根据巷道服务范围及其用途，矿井巷道又可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三类。 1开拓巷道 为全矿井或一个开采水平服务的巷道属于开拓巷道。 2准备巷道 为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道叫

18、准备巷道。 3回采巷道 形成采煤工作面及为其服务的巷道。,第一节 煤田划分为井田,四、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。每一个矿井都必须按照有关规定和要求，建立安全、通畅、运行可靠、能力充足的生产系统。矿井生产系统包括井下生产系统和地面生产系统。,第一节 煤田划分为井田,（一）井下生产系统 包括：运煤系统、通风系统、运料排矸系统、排水系统。 （二）地面生产系统 地面生产系统的主要任务是煤炭经过运输提升到地面后的加工和外运，还要完成矸石排放，动力供给，

19、材料、设备供应等工作。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。,第一节 煤田划分为井田,五、井田划分的原则 1要充分利用自然条件划分井田 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。,第一节 煤田划分为井田,2要有与矿井开采能力相适应的井田范围 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

20、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1000015000m。,第一节 煤田划分为井田,3合理规划矿井开采范围，必须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。 4. 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。,第一节 煤田划分为井田,5.

21、 直线（或折线）的境界划分原则 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。 6. 保证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。,第一节 煤田划分为井田,六、人为划分井田的方法 1. 垂直划分法：相邻矿井以某一垂直面为界，沿该界面留置井田边界煤柱，作为划分井田境界的方法。 2. 水平划分法：以井田内主采煤层某一标

22、高底板等高线为准的水平面作为划分井田境界的方法。 3.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。,第二节 井田内再划分,一、井田划分成阶段 一个井田的范围相当大，其走向长度可达数千米到万余米，倾向长度可达数千米。因此，必须将井田划分成若干个更小的部分，才能按计划有顺序地进行开采。 1阶段的划分及特征 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，称之为一个阶段。井田走向长度即为阶段的走向长度，阶段上部边界与下部边界的垂直距离称为阶段垂

23、高，一般为100250m，阶段的倾斜长度为阶段斜长。,第二节 井田内再划分,2水平与开采水平的概念 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。 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称为开采水平。 井田内水平和阶段的开采顺序，一般是先采上部水平和阶段，后采下部水平和阶段。这样做的优点是建井时间短、生产安全条件好。,第二节 井田内再划分,二、阶段内的再划分 井田划分为阶段后，阶段的范围仍然较大，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

24、统的块段，每一块段称为采区。 采区的倾向长度与阶段斜长相等。采区的走向长度一般由500m到2000m不等。采区的斜长一般为6001000m。在采区范围内，沿煤层倾向将采区划分为若干个长条部分，每一块长条部分称为区段。,第二节 井田内再划分,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，这种划分称为分段式。 分段式划分与采区式相比，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条件简单、走向长度较小的井田。因此，分段式划分应用上受到

25、严格限制，在我国很少采用。,第二节 井田内再划分,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。分带内，采煤工作面沿煤层倾向推进，即由阶段的下部边界向阶段的上部边界推进或者由阶段的上部边界向下部边界推进。一般由26个分带组成一个带区。,第二节 井田内再划分,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，比采区式布置巷道掘进工程量少，但分带工作面两侧倾斜回采巷道（称为分带巷道）掘进困难、辅助运输不便。目前，我国大量应用的还是采区式。在煤层倾角较小（12）的条件下，带区式的应用正在扩大。,第二节 井田内再划分

26、,三、近水平煤层井田划分 开采近水平煤层，井田沿倾向高差很小。这时，以前述方法很难划分成若干以一定标高为界的阶段。通常，沿煤层的延展方向布置大巷，在大巷两侧划分成为具有独立生产系统的块段，这样的块段称为盘区。,第二节 井田内再划分,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。这种方式的优点是生产集中，主斜井担负全矿井煤的运输，便于采用大型胶带输送机等设备，可达到很高的生产能力；地面生产相对集中，便于管理，减少工业场地占地面积，降低煤柱损失。另外，在矿井建设上有较强的灵活性，几个区域可同时建井，缩短矿井建设周期；也可分区建井，

27、分期投产，减少占用资金。这种方式适用于井田范围大、储量丰富的特大型矿井。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,一、矿井储量 1. 根据矿井内不同块段煤层地质情况被查明程度，矿井储量分为A、B、C、D级。A、B级为高级储量； C、D级为低级储量。 2.矿井储量分类：矿井地质储量、能利用储量、尚难利用储量、工业储量、远景储量、可采储量。 3.矿井地质储量：指矿井技术边界范围内的全部煤炭储量。包括能利用储量和尚难利用储量。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,4.能利用储量：指煤层赋存情况及煤质符合当前矿井开采技术经济条件，目前技术条件下可以开采的储量。 5.尚难利用储量：由于煤层灰分高、厚度薄

28、、地质条件复杂，在目前技术下暂时不能开采的储量。 6.可采储量：工业储量中可以采出的那部份储量。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,二、煤、泥炭地质勘查规范 （地质矿产行业标准DZ/T 02152002）煤炭储量的分级分类 2002年12月国家国土资源部颁布了地质矿产行业标准DZ/T 02152002煤、泥炭地质勘查规范，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，该规范自2003年3月1日起实施。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,依照煤、泥炭地质勘查规范，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

29、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。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,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。勘查工作程度已达到勘探阶段的工作程度要求，并进行了可行性研究，证实其在计算当时开采是经济的、计算的可采储量及可行性评价结果可信度高。 ）探明的（可研）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。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,）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

30、价结果的可信度一般。 ）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。 ）探明的(预可研)边际经济基础储量(2M11)：勘查工作程度已达到勘探阶段的工作程度要求。可行性研究表明，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的可信度高。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,）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。 ）探明的（可研）次边际经济资源量（2S1

31、1）：勘查工作程度已达到勘探阶段的工作程度要求。可行性研究表明，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。估算的资源量和可行性评价结果的可信度高。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,）探明的（预可研）次边际经济资源量（2S21）：同（2S11）的差别在于本类型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。 ）探明的内蕴经济资源量（331）：勘查工作程度已达到勘探阶段的工作程度要求。但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，估算资源量可信度高，可行性评价可信度低。,第三节 矿井储

32、量、生产能力与服务年限,2控制的煤炭储量分类 ）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。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,3）控制的边际经济基础储量（2M22）：勘查工作程度达到了详查阶段的工作程度要求，预可行性研究结果表明，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。估算的基础储量可信度较高，可行性评价结果的可信度一般。 4）控制的次边际经

33、济资源量（2S22）：勘查工作程度达到了详查阶段的工作程度要求，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。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,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。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,3推断的煤炭储量及概念 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

34、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。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,三、国家对煤炭资源采出率的规定 1.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%。 2.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%；

35、水力采煤采区70%。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,矿井生产能力的确定 在确定矿井生产能力时，应该在国家能源方针的指导下，根据国民经济发展的需要，充分考虑地区经济发展的特点，结合井田的尺寸和储量，以及开发技术条件、装备水平和安全生产的要求等权衡确定。 矿井生产能力是与井田划分紧密联系并相互适应的。是矿区总体设计应解决的重要原则问题。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。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,四、矿井生产能力：指矿井设计年产量。 1.按生产能力大小分为三种井型：大型、中型、小型。 大型矿井：120、150、180、

36、240、300万吨年及其以上。 中型矿井：45、60、90万吨年。 小型矿井：6、9、15、21、30万吨年。 核定生产能力：有些生产矿井或者原来没有正规设计，或者原来生产能力需要改变，因而需要对矿井生产能力重新核定，核定后的综合能力称为核定生产能力。,2. 影响矿井生产能力选择的因素,(1)井田储量 井田内煤炭储量是确定矿井生产能力的一个重要因素。井田储量越大，矿井生产能力越大。 (2)开采条件 开采条件包括：可采煤层的层数、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

37、最主要的因素是采掘技术和机械装备。 (4)安全生产条件。 主要指瓦斯、矿井水。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,五、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： 1. 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。,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,六、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/ A K 式中 Zk矿井可采储量（万t） T矿井设计服务年限（a） A矿井设计生产能力（万t/a）； K储量备

38、用系数,各类矿井设计服务年限,第三节 矿井储量、生产能力与服务年限,考虑矿井储量备用系数的原因： 矿井各生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，可能突破设计生产能力。 矿井投产后，可能发现小的断层，增加断层煤柱损失。 矿井投产后，可能发现煤层风化带增厚、老窑开采深度较设计资料增加。 矿井投产后，可能缺乏开采经验，采出率达不到规定要求，增加了煤柱损失。,三、井田开拓方式,1、井田开拓：煤矿地下开采，需要在井田范围内从地面开掘井筒至地下，在地下开掘一系列为全矿服务的巷道通达采区，这一系列井巷开掘工程，称为井田开拓。 2、开拓方式构成因素：井筒形式、开采水平数目和阶段内的布置。 3、井田开拓所要解决的

39、问题 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、井硐数目及位置。 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。,4、井田开拓必须遵循的原则,严格遵守国家安全生产相关法律、法规。 合理集中开拓部署，以便集中管理。 井巷布置和开采顺序安排尽量减少煤柱损失。 尽可能减少开拓工程量。 为采用新技术新装备创造条件。 完善矿井通风系统，创造良好生产环境。,井田开拓方式,、井田开拓方式分为：立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓。 、平硐开拓：主副井均布置为平硐开拓方式。 （1）按平硐与煤层的相对位置，平硐分为：走向平硐、垂直走向平硐、斜交平硐。

40、 走向平硐：平硐沿煤层走向开掘，将井田分为上山阶段和下山阶段，具有井田单翼开采的特点。 垂直走向平硐：平硐从地表垂直煤层走向掘进，穿过煤层顶板或底板进入煤层，具有井田双翼开采的特点。 （2）按照平硐在不同标高的数目，平硐分为：单平硐、阶梯平硐。,7、斜井开拓,斜井开拓：主副井均为斜井的开拓方式。 按照井田内再划分和阶段内布置方式不同，斜井开拓有：单水平分区式、单水平分带式、多水平分带式、多水平分区式。 各种提升方式的适用条件： 带式输送机小于17； 串车小于25； 箕斗小于25-35； 无级绳小于15。 8、立井开拓 立井开拓：主副井均布置为立井的开拓方式。 立井开拓方式分为：立井单水平分区开

41、拓、立井多水平分区开拓、立井单水平分带开拓。,9、综合开拓,综合开拓：采用立井、斜井、平硐两种以上的井硐形式作为主副井的开拓方式。 10、开采水平的划分 水平高度：一个水平服务范围内上、下部边界的标高差。 阶段高度的确定：开采水平服务年限、煤层赋存条件和地质构造、基本建设投资和生产费用、矿井机械化装备程度。 阶段高度参考数据： 大中型矿井：缓斜煤层150-250m、倾斜煤层150-250m、急斜煤层100-150m。 小型矿井：缓斜煤层60-100m、倾斜煤层80-120m、急斜煤层80-120m。,11、开采顺序,井田开采顺序包括：沿煤层走向与倾斜开采顺序；煤层群划分成煤组时，煤组间开采顺序

42、。 合理井田开采顺序要求是： 保证开采水平、采区和采煤工作面正常接续。 巷道避开煤层采动影响。 最大限度的回收煤炭资源。 有利于节约投资，缩短工期，投产快。 有利于巷道维护，保证生产安全可靠。 有利于矿井通风和防火需要。 沿煤层走向开采顺序包括：阶段内各采区间的开采顺序和采区内采煤工作面推进方向。 采区间沿走向开采顺序有：采区前进式、采区后退式。,、采区内采煤工作面的推进方向： 采煤工作面前进式开采、采煤工作面后退式开采。,我国煤矿一般采用采区前进、区内后退。 12、沿煤层倾斜开采顺序 沿煤层倾斜开采顺序：下行式、上行式。 13、三量规定 开拓煤量：在井田范围内，被已开掘开拓巷道所圈定的可采储

43、量。可采期大于3-5年。 准备煤量：在开拓煤量范围内，被已开掘准备巷道所圈定的可采储量。可采期大于1年。 回采煤量：在准备煤量范围内，被已开掘采煤巷道所圈定的可采储量。可采期大于4-6月。,四、采煤方法,1、采煤方法定义 采煤方法指采煤工艺与采区回采巷道布置及其在时间空间上的相互配合。 采煤方法的主要内容： 采区内各种巷道及硐室的空间位置。 采区内各种巷道及硐室掘进顺序安排。 采区及硐室内技术的装备及用途。 采区生产系统构成。采区生产系统包括运煤系统、通风系统、运料系统、供电系统、防尘系统、通讯系统、瓦斯监测系统、排水系统等。 采煤工作面内煤炭的破落、装运、工作面支护及采空区处理。,2、壁式体

44、系采煤法,壁式体系采煤法按工作面推进方向又分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法两类。前者采煤工作面煤壁沿倾斜布置沿走向推进；后者采煤工作面煤壁沿倾斜向上或向下推进。 壁式体系采煤法的主要特点 采煤工作面走向长度达5001500m，倾斜长度一般为100200m。 采煤工作面两端各布置一条巷道，用于通风、行人、运煤、运料、供电、供水等。 煤炭采落后沿着煤壁方向利用运输机或利用煤炭自溜运输至工作面运输平巷。 随着采煤工作面的不断推进，必须及时按计划处理采空区。,壁式体系采煤法分类,走向长壁采煤法 单一长壁采煤法 倾斜长壁采煤法 整层开采 掩护支架采煤法 俯伪斜长壁采煤法 放顶煤采煤法 壁式 走向长壁采

45、煤法 倾斜分层采煤法 倾斜长壁采煤法 水平分层采煤法 分层开采 斜切分层采煤法 水平分段放顶煤采煤法,3、柱式体系采煤方法,常见有巷柱式、房式及房柱式采煤法。 柱式体系采煤法的特点是：采煤工作面长度较短，一般为10-30m，但工作面数目较多；工作面内煤的运输方向往往垂直于煤壁；采煤工作面生产过程中一般没有采空区处理程序；工作面通风条件较差。 巷柱式采煤法的特点是：沿煤层倾斜和走向掘进大量巷道，将煤层划分为边长6-20 m的方形煤柱；采用连续采煤机时，方形煤柱边长可达20-30 m然后逐个开采煤柱。开采煤柱时残留一角煤柱或若干个小煤柱，用以支撑顶板，采空区内的顶板任其自行垮落。,房式及房柱式采煤

46、法,、房式采煤法：沿巷道每隔一定距离开采煤房，在煤房之间保留煤柱以支撑顶板的采煤方法。 、房柱式采煤法：沿巷道每隔一定距离先采煤房直至边界，再后退采出煤房之间煤柱的采煤方法。 、房式及房柱式采煤法的特点是：将煤层划分成许多煤房，煤房之间以联络巷相连，形成正方形或矩形煤柱。采煤在煤房中进行，煤柱可留下不采，或在煤房采完后再将煤柱采出。 在我国急斜煤层和部分中、小型矿井中仍然较为广泛使用着柱式体系采煤法；在大中型矿井中，柱式体系采煤法所占比重较小。,柱式体系采煤法的适用条件,柱式体系采煤法的适用条件为：煤层倾角小于10，采高不超过3.0-3.5m；煤层顶板岩层中等稳定及其以上，底板较为坚固；瓦斯涌

47、出量较小，煤层不易自然发火；涌水量小，工作面无淋水现象。 柱式体系采煤法可作为壁式体系采煤法综合机械化采煤工艺的一种补充手段。,4、采煤方法的选择,、选择采煤方法的原则 保证安全生产。 采煤工艺先进、合理、能安全可靠地支护顶板，及时处理采空区，符合煤矿安全规程的规定。防止顶板垮塌、片帮、支架倾倒、机械事故以及避免其他可能危及作业人员人身安全和正常生产的各类事故发生。 采区巷道布置合理、简单，尽量减少巷道掘进量和维修量。 通风系统稳定、可靠，保证风量按需供给，并保证有两个可靠的安全出口。 有完善的采区设计和采煤工作面作业规程。 不会给邻近煤层的开采造成困难。,选择采煤方法的原则,良好的经济效果

48、经济效果是评价采煤方法优劣的一个重要指标和依据，主要包括劳动生产率、材料消耗、煤炭质量、成本、动力消耗、巷道掘进量、巷道维护量、产量等指标。 （1）采煤工作面产量高。 （2）劳动效率高。 （3）材料消耗少。 （4）煤炭质量好。 （5）生产成本低。,选择采煤方法的原则,煤炭回收率高 .充分利用煤炭资源，减少煤炭储量损失，提高煤炭回收率，是矿产资源法、煤炭法、煤炭工业技术政策、煤矿安全规程中明确规定的煤矿企业必须履行的义务。 .提高煤炭回收率的有效途径有：根据煤层赋存条件合理布置采准巷道；正确选择采煤工艺和开采顺序；加强地质测量管理，及时查明工作面地质构造；减少工作面浮煤损失，工作面顶、底板煤必须采尽；严格按规程、规范留设保安煤柱。,.影响采煤方法选择的因素1,直接影响采煤方法选择主要地质因素有： 煤层倾角。 煤层厚度。 煤层特征及顶底板稳定性。 煤层地质构造。 煤层含水性。 煤层瓦斯含量。 煤层的自然发火倾向性。,影响采煤方法选择的因素2,采矿技术发展及装备水平对采煤方法的影响。 采矿技术发展及装备水平对采煤方法的选择也会产生一定的影响，其中主要是采煤机械装备水平以及生产中的设备供应条件。当采用综合机械化采煤时，采煤工艺要求采区参数、采区巷道布置及其配套系统与之相适应；在急斜煤层采煤法及特厚煤层水砂充填采煤法中，