矿井设计中.ppt
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1、煤矿开采方法,模块一.井田开拓,课题一.井田划分与井型确定,任务一.井田划分,知识点,技能点,矿井生产系统煤田划分为井田的基本原则井田内再划分的方式阶段内的布置方式,能够进行井田内的再划分绘制井田开采范围平面图和勘探线的剖面图,煤田开发的概念,任务一.井田划分,相关知识,一.矿井生产系统概况,1)煤田:在地质历史发展过程中,同一地质时期形成并大致连续发育的含煤岩系分布区称为煤田。 2)矿区:开发煤田形成的社会区域。3)井田:划分为一个矿井开采的那一部分煤田,称之为井田(或矿田)。,煤 田,矿 区,井 田,矿井巷道,任务一.井田划分,相关知识,一.矿井生产系统概况,矿 区,1,2,3,开拓巷道:
2、全矿井或一个开采水平服务,准备巷道:采区、或一个以上区段、分段服务,回采巷道:形成采煤工作面及为其服务,矿井生产系统,任务一.井田划分,相关知识,一.矿井生产系统概况,矿 区,指在煤矿生产过程 中的提升、运输、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。,要有合理的走向长度,要处理好相邻井田的关系,要为矿井的发展留有余地,要充分利用自然条件,要有良好的安全经济效果,任务一.井田划分,相关知识,二.井田划分的原则(合理尺寸、合理开发),任务一.井田划分,利用自然条件作为井田边界划分井田,任务一.井田划分,相关知识,垂直划分,水平划分,按煤组划分,相邻矿井以某
3、一垂直面为界,沿境界线两侧备留井的边界煤柱称为垂直划分。,以一定标高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,这种方法称作水平划分。,按煤层(组)间距的大小来划分矿界,把煤层间距较小的相信煤层划归一个矿井开采,把层间距较大的煤层煤层(组)划归另一个矿井开采。,三. 井田人为境界的划分方法,1垂直划分;2水平划分;3以断层为界,任务一.井田划分,井田边界划分方法,任务一.井田划分,相关知识,1.阶段划分及特征,(1)阶段概念:在井田范围内,沿煤层倾斜方向,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。,阶段的特征,走向长度阶段的走向
4、长度就是井田长度可达到数千米至上万米。,阶段垂高阶段上部边界至下部边界的垂高距离。,阶段斜长阶段斜长一般为几百米至上千米随着强力胶带运输机和大型防爆绞车的大量应用,近年来,阶段斜长增长量很大,1,2,3,(2),四.井田划分阶段,井田划分为阶段和水平,任务一.井田划分,2、水平和开采水平的概念,1,水平和开采水平通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平,称“开采水平”简称“水平”。,2,阶段与水平的区别阶段井田一部分,强调开采范围和储量水平强调巷道布置,3,阶段与水平的联系用水平上的巷道开采阶段内的煤炭资源,任务一.井田划分,在阶段范围内,沿走向把阶段划分为若干个具有独立生
5、产系统的块段,每一块段称为采区,如下图,井田沿倾向划分为3个阶段,每个阶段又沿走向划分为4个采区。,在阶段范围内沿倾斜方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,每个分段沿倾斜布置一个采煤工作面。,在采区范围内,沿煤层倾斜方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。,任务一.井田划分,相关知识,五.阶段内的再划分,1.采区式划分,2.分段式划分,阶段划分为采区,任务一.井田划分,采区划分为区段,任务一.井田划分,任务一.井田划分,任务一.井田划分,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
6、采煤工作面沿煤层倾斜推进。,3.带区式划分,任务一.井田划分,相关知识,近水平煤层,井田沿倾斜方向高差很小。通常沿煤层延展方向布置大巷,在巷两段划分为具有独立生产系统的块段,这样的块段称为盘区或带区。,盘区内巷道布置及生产系统及采区基本相同;带区则与阶段内带区布置基本相同。,五.近水平煤层的井田划分,近水平煤层的井田划分,任务一.井田划分,任务实施,注:煤层需表示钻孔中见煤的底板标高和煤层厚度。,任务一.井田划分,授课时要收集临近矿区的地质资料,结合具体条件进行井田划分训练,依据矿井拐点坐标表,画出井田开采范围平面图;根据地质钻孔基本参数表,在开采范围平面图中标出各钻孔位置和参数;沿主要剖面做
7、出主要勘探线的剖面图。提出井田内再划分的不同方案,进行简单的技术比较,选择确定井田内再划分的方案,作为后续课题、任务设计的基础。本任务的主要技能点是进行矿图绘制基本能力训练。,任务二.确定矿井生产能力,知识点,技能点,矿井储量的基本知识矿井储量计算原则矿井生产能力的确定,能够进行储量分类计算合理确定矿井生产能力,任务二.确定矿井生产能力,矿井储量:指井田内可采煤层的全部储量,(1)概略研究储量,(2)预可行性研究储量,(3)可行性研究储量,1,2,3,按可行性评价阶段划分,1.,(一)煤炭储量的分级分类,相关知识,一.矿井储量,按经济意义划分,(1)经济的储量,(2)边际经济的储量,(3)次边
8、际经济的储量,(4)内蕴经济的储量,(5)经济意义未定的基础储量,任务二.确定矿井生产能力,2.,按地质可靠程度分,(1)探明的储量,(2)控制的储量,(4)预测的储量,(3)推断的储量,3.,任务二.确定矿井生产能力,任务二.确定矿井生产能力,旧煤炭储量的分级分类,任务二.确定矿井生产能力,(二)对煤炭资源采出率的规定,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。,(1)全矿总损失 (2)采区损失 (3)采煤工作面损失,指在开采过程中实际发生的损失,1.设计损失,2.实际损失,设计损失分类,任务二.确定矿井生产能力,(三)储量损失,任务二
9、.确定矿井生产能力,相关知识,矿井设计生产能力(万t /a):设计中规定矿井在单位时间(年或日)内采出的煤炭和其它矿产品的数量。,矿井核定生产能力 : 矿井经过技术改造,核定后的生产能力,万t /a。,二.矿井生产能力,(一)矿井生产能力,井型,根据矿井设计生产能力不同,我国将矿井分为大、中、小三种类型,称井型。,大型矿井: 120、150 、180 、240 、300、400、500及500以上(其中300万t/a及其以上又称特大型矿井),中型矿井: 45 、 60 、90,小型矿井: 9 、 15 、 21、 30,任务二.确定矿井生产能力,任务二.确定矿井生产能力,井田储量,开采条件,技
10、术装备水平,安全生产条件,(二)矿井生产能力的确定,井田储量是确定矿井生产能力的一个重要因素。通常,储量越大,生产能力应越大。,1,2,可采煤层的层数、层间距离、煤层厚度及稳定程度、煤层倾角、地层的褶曲等。,3,决定矿井生产能力的最主要因素是采掘技术和机械装备。,4,主要指瓦斯、通风、水文地质等。,任务二.确定矿井生产能力,相关知识,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。,T=ZK/AKZk矿井可采储量,万吨;T矿井设计服务年限,a;A矿井设计生产能力,万吨/a;K储量备用系数,1.31.5。储量备用系数是为保证矿井有可靠服务年限
11、而在计算时对储量采用的富裕系数。,三.矿井服务年限,四.矿井生产能力、服务年限与储量的关系,以矿井设计可采储量作为矿井生产能力确定的基础。提出几个方案,根据开采条件、服务年限等因素进行比较,选择确定矿井的生产能力。,根据井田开采范围和各钻孔煤层厚度的平均值,简单计算出矿井各煤层的各类储量,列表表示矿井储量计算的结果。,1,2,任务二.确定矿井生产能力,任务实施,本课题结束,煤矿开采方法,模块一.井田开拓,课题二.开拓方式确定,任务一.开拓方式选择,知识点,技能点,矿井开拓方式及主要特点矿井生产系统与巷道分类矿井开拓方式的合理选择综合开拓的特点及应用,能够正确分析,选择确定矿井开拓方式,任务一.
12、开拓方式选择,由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。,井田开拓,矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。,矿井开拓方式,相关知识,一.井田开拓方式的概念,任务一.开拓方式选择,1.按井筒形式,(1)立井开拓(2)斜井开拓(3)平硐开拓(4)综合开拓,(1)采区式(2)分段式(3)带区式,2.按阶段内布置方式,3.井筒形式+开采水平+阶段内布置方式4.在开拓方式的构成因素中,井筒形式占有着突出的地位,常以井筒形式为依据,把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等几种方式。,相关知识,二.井田开拓方式的分类,任务一.开拓方式选择,确定原则,
13、多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井创造条件,集中,简单;按规程完善通风条件,良好生产条件;减少煤柱损失,提高回采率,减少维护量;减少工程量,降低投资,减少建工工期;新技术机械化、自动化的推广创条件;考虑煤质、煤种。,主要问题,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,井筒数目及位置;选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式;确定井筒延伸方式及井田开采顺序。,相关知识,三.确定井田开拓方式的原则,任务一.开拓方式选择,是最简单的开拓方式。典型的片盘斜井如下图所示,其井下部分有一个下山采区。井田沿煤层倾向按标高划分为数个分段,每段相当于采区的一个区段,习惯上称
14、为片盘,适于布置一个采煤工作面。,片盘斜井开拓,相关知识,四.片盘斜井开拓,任务一.开拓方式选择,2.生产系统包括:运煤系统、通风系统、运料排矸系统对通风要求:主斜井用胶带运煤时,可兼作进风井,但V 4m /s;胶带斜井不得兼作回风井。,1.井巷掘进顺序自地面向下沿煤层开一对斜井,直至第一片盘下2030m,在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷,在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷,然后,经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼,即可开始第一片盘的回采。,相关知识,四.片盘斜井开拓,任务一.开拓方式选择,片盘斜井开拓煤层群,3.优点:系统简单,工程量小,投资少,工期短,斜井沿煤层掘进易施
15、工,能够补充地质资料,进一步了解煤层赋存情况。,缺点:矿井内不能布置较多的工作面,矿井生产能力小;容易出现掘进与生产相互干扰,对地质变化适应性差。,4.适用范围:适用于煤层埋藏稳定,地质构造简单,井田走向长度和倾斜宽度不大,煤层埋藏不深的小型矿井。,任务一.开拓方式选择,相关知识,四.片盘斜井开拓,任务一.开拓方式选择,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。,斜井单水平采区式开拓,优点:矿井内能布置几个采区,不容易出现掘进与生产相互干扰,对地质变化适应性强。缺点:井巷工程量大,建井期长,系统复杂。,与片盘斜井相比,相关知识,五.斜井单水平
16、采区式开拓,近水平煤层,一般采用盘区式布置。斜井盘区与斜井单水平采区式的区别在于斜井盘区的运输大巷和回风大巷可以并列布置在井田倾斜的大致中央。,任务一.开拓方式选择,相关知识,六.斜井盘区式开拓,任务一.开拓方式选择,1.沿煤层布置适用于煤层赋存稳定,煤质坚硬及地质构造简单的矿井。,斜井井筒层位选择,斜井布置在煤层底板稳定的岩层中,岩层距煤层距离不小于1520m,一般用于开采倾角较大的煤层。,2.沿煤层底板岩层布置,3.穿层布置,当斜井倾角与煤层倾角不一致时,可采用穿层布置,即斜井从煤层顶板或底板穿入煤层。,(一),相关知识,七.斜井井筒层位选择、井筒装备及坡度,从顶板穿入煤层的斜井称为顶板穿
17、岩斜井。适用于倾角小的煤层,顶板穿层斜井,任务一.开拓方式选择,任务一.开拓方式选择,从煤层底板穿入煤层的斜井称为底板穿岩斜井适用:较大煤层倾角,底板穿层斜井,任务一.开拓方式选择,表2-1 各种斜井提升方式的适应条件,(二)井筒装备及坡度,任务一.开拓方式选择,相关知识,八.立井单水平带区式开拓,优点,巷道布置及生产系统简单,运输环节少,通风线路短并有建井速度块、投产早。,缺点,上山阶段的分带回风是下行风。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。,采用对拉工作面:两个工作面共有一条运输平巷(斜巷),两个工作面中的煤相向运输。,井田划分为两个阶段,阶段内带区式布置,立井单水平
18、带区式开拓,任务一.开拓方式选择,采煤系统,采煤工作面出煤,区段运输平巷区段石门区段溜煤眼采区运输上山采区煤仓,运输大巷,井底车场,地面,排矸系统,掘进巷道矸石,矿车,井底车场,主井箕斗,地面,副井罐笼,任务一.开拓方式选择,相关知识,九.立井多水平采区式开拓,运料系统,通风系统,矿车,副井罐笼,井底车场,电机车,采区,新鲜风流,井底车场等,采煤工作面,污风,区段回风平巷,总回风道,回风石门边界风井,地面,排水系统,井下涌水,井底车场,水仓,大巷水沟,水泵,副井井筒,地面,任务一.开拓方式选择,相关知识,十.立井井筒设备,任务一.开拓方式选择,平硐沿煤层走向开掘,把煤层分为上、下山两个阶段,具
19、有单翼井田开采的特点。,根据地形条件,平硐可由煤层顶板进入或由煤层底板进入煤层。平硐将井田沿走向分成两部分,具有双翼井田开拓特点。,当地形高差较大,主平硐水平以上煤层垂高过大时,可将主平硐水平以上煤层划分为数个阶段,每个阶段各自布置平硐的开拓方式。,走向平硐,垂直或斜交走向平硐,阶梯平硐,相关知识,十一.平硐,任务一.开拓方式选择,走向平硐示意图,任务一.开拓方式选择,垂直走向平硐开拓示意图,任务一.开拓方式选择,阶梯平硐示意图,任务一.开拓方式选择, 1.开拓形式最简单、最有利;2.出煤不需提升转载,环节少,系统简单,设备少,地面设施简单(无井架、绞车房);3.不需较大的井底车场及其硐室;4
20、.施工速度快,建井快;5.无需排水设备,利于预防水灾。,地形条件合适、煤层赋存位置较高的山岭、丘陵、沟谷。,相关知识,十二.平峒开拓方式的优缺点及适用条件,优点,(与立井相比)施工简单,工期短,井筒装备简单,投资少,掘进速度快。,任务一.开拓方式选择,缺点,井筒斜度大,提升能力低,维护费用高,倾斜度大时,环节多,煤柱损失大。,适用条件,埋藏不深,表层不厚,缓斜和倾斜煤层。,相关知识,十三.斜井开拓,优点,不受其他地质条件影响,适应能力强,提升速度快,能力大,可扩大断面,装备两套提升设备。,缺点,施工难度大,设备投资大、要求高。,适用条件,煤层埋藏较深,表土层厚,瓦斯、水文情况复杂等条件。,任务
21、一.开拓方式选择,相关知识,十四.立井开拓,任务一.开拓方式选择,采用立井、斜井、平硐等任何两种以上井硐形式开拓的方式,综合开拓,(一) 斜井立井综合开拓副斜井(强力带式输送机)主立井的开拓方式适合于大型矿井。,(二) 平硐立井综合开拓主要是利用立井的优点,解决通风困难和井田深部辅助提升问题,(三)平硐斜井综合开拓,相关知识,十五.综合开拓的类型,1-主斜井,2-副斜井,3-斜风井,4-新立井,5,6,7-运输大巷,主斜井、副立井开拓,任务一.开拓方式选择,任务一.开拓方式选择,平硐-立井综合开拓,任务一.开拓方式选择,平硐 斜井综合开拓,任务一.开拓方式选择,对于地面形式和煤层赋存条件复杂的
22、井田,如果主、副井筒均为一种形式,可能会给井田开拓造成生产技术上的困难,或者是经济上不合理。在这种情况下可采用综合开拓的方式。,相关知识,十六.综合开拓的适应条件,任务一.开拓方式选择,1根据设计井田开采条件,分析不同开拓方式进行井田开拓的可行性,确定井田开拓采用的开拓方式。,2选择和开拓方式相适应的运输提升方式。确定井筒、巷道断面的基本尺寸,进行主要运输设备选型。,3按一定比例画出井筒、巷道断面设备布置图。,任务实施,知识点,技能点,矿井井筒数量确定;井筒位置确定的原则;在走向方向井筒合理位置选择;在倾斜分析井筒和位置确定。,合理选择确定矿井井筒数量与位置,任务二.井筒位置确定,任务二.井筒
23、位置确定,相关知识,准备两个提升井,一个为主井,担负提煤;一个为副井,担负人员、设备、材料、矸石等的辅助提升。,在一个井田中,装备两个以上的提升井筒开拓整个井田。,装备一个井筒提升,另设一个通达地面的安全出口。,1、双提升井筒,2、多提升井筒开拓,3、单提升井筒开拓,一.井筒数目,任务二.井筒位置确定,相关知识,1.井筒沿井田走向的位置,2.井筒沿煤层倾向的位置,(1)斜井开拓时,斜井井筒沿煤层倾向的有利位置主要是选择合适的层位和倾角。,(2)立井开拓时,井筒沿煤层倾向位置的几个原则方案见下图,二.井筒位置,(一)对井下开采合理的井筒位置,在井田中央;当井田储量呈不均匀分布时,应在储量分布的中
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