第三章 井田开拓的基本问题

第三章井田开拓的基本问题第一节煤田划分为井田煤田的范围相当广阔。

大的煤田面积可达数千平方公里，储量可达数百亿吨。

对于这样大的煤田，如果用一个矿井来开采，无论从技术上，经济上和安全上都是不合理的。

因此，在开发一个煤田时，应将煤田划分成若干较小的部分。

由若干个矿井进行开采。

划归一个矿井开采的那部分煤田称为井田。

有时煤田不很大，也可不划分井田。

由于行政或经济上的原因，往往将邻近几个井田划归为一个行政机构管理，而将这邻近的井田和起来称为矿区。

在煤田划分为井田时，以矿区总体规划为依据，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。

一、划分的原则1．井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应对一个生产能力较大的矿井，尤其是机械化程度较高的现代化大型矿井，应要求井田有足够的储量和合理的服务年限。

生产能力较小的矿井，储量可少些。

矿井生产能力还要与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应，并要为矿井发展留有余地。

随着开采技术的发展，根据当前技术水平划定井田范围，可能满足不了矿井长远发展的要求。

因此，井田范围应适当划得大些，或在井田范围外留一备用区，暂不建井，以适应矿井将来发展的需要。

对于煤层总厚度较大，开采条件好，为加快矿井建设和节约初期投资而建设的中小型矿井，更应如此。

2．保证井田有合理的尺寸一般情况下，为便于合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。

如井田走向长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限，造成矿井生产接替紧张；或者在这种情况下为保证开采水平有足够的服务年限使阶段（水平）高度加大，将给矿井生产带来困难。

井田走向长度过长，又会给矿井通风、井下运输带来困难。

因此，在矿井生产能力一定的情况下，井田走向长度过长或过短，都将降低矿井的经济效益。

我国煤矿生产实践表明，井田走向长度应达到：小型矿井不小于1 ．5 km；中型矿井不小于4．0 km；大型矿井不小于7．0 km；特大型矿井可达10．0~15．0 km。

3．充分利用自然等条件划分井田例如，利用大断层作为井田边界，或在河流、国家铁路、城镇等下面进行开采存在问题较多或不够经济，须留设安全煤柱时，可以此作为井田边界。

这样，既降低了煤柱损失，又减少了开采技术上的困难。

见图3—1。

图3—1 井田境界划分示意图在煤层倾角变化很大处，可以其作为井田边界，便于相邻矿井采用不同的采煤方法和采掘机械，简化生产管理。

其他如大的褶曲构造也可作为井田边界。

在地形复杂的地区，如地表为沟谷、丘陵、山岭的地区，划定的井田范围和边界要便于选择合理的井筒位置及布置工业场地。

对于煤层煤质、牌号变化较大的地区，如果需要，也可考虑依不同煤质、牌号按区域划分井田。

4．合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间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，同时也能避免浅、深部矿井形成复杂的压茬关系，给开采带来困难。

浅部矿井井型及范围可比深部矿井小。

如煤层赋存浅、层（组）间距大，上下煤层（组）开采无采动影响，为加速矿区建设也可在煤田浅部分煤组同时建井，然后再在深部集中建井。

当需加大开发强度，必须在浅、深部同时建井或浅部已有矿井开发需在深部另建新井时，应考虑给浅部矿井的发展留有余地，不使浅部矿井过早地报废。

二、井田境界的划分方法井田境界的划分方法有垂直划分、水平划分、按煤组划分及按自然条件形状划分几种。

（一）垂直划分相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱，称为垂直划分。

井田沿走向两端，一般采用沿倾斜线、勘探线或平行勘探线的垂直面划分，如图3—2所示。

一、二矿之间的边界即是。

近水平煤层井田无论是沿走向还是沿倾向，都采用垂直划分法，如图3—3所示。

图3—2 深浅部井田划分示意图（二）水平划分图3—3近水平煤层井田边界划分方法以一定标高的水平面为界，即以一定标高的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。

如图3—2中，三矿井田上部及下部边界就是分别以一250 m和一650 m等高线为界的，这种方法多用于划分倾斜和急斜煤层以及倾角较大的缓斜煤层井田的上下部边界。

图3—4矿界划分及分组与集中建井1、2—浅部分组建斜井；3—深部集中建立井（三）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开采，把层间距较大的煤层（组）划归另一个矿开采。

这种方法一般用于煤层或煤组间距较大、煤层赋存浅的矿区，如图3-4中I矿与II矿即为按煤组划分矿界并且同时建井。

应当指出，无论用何种方法划分井田境界，都应力求做到井田境界整齐，避免犬牙交错，造成开采上的困难。

第二节矿井生产能力和服务年限一、矿井生产能力矿井生产能力系指矿井一年内能生产煤炭的数量。

又称矿井年产量或井型。

由于煤矿的特殊性，其井巷工程和设备必须标准化、系列化、通用化，为规划、设计、制造和管理提供便利。

我国目前按设计生产能力将煤矿矿井分为大、中、小三种类型，每种类型，又分若干个等级。

除规定的标准井型外，在矿井设计中不得出现中间井型。

目前我国井型系列如下：大型矿井120、150、180、240、300、400及以上万t/a中型矿井45、60、90 万t/a小型矿井9、15、21、30 万t/a近年来，随着开采技术的不断发展，煤矿井型有不断扩大的趋势，出现了500万t/a以上甚至1000万t/a的矿井。

矿井生产能力是确定矿井其它许多技术和经济参数的重要依据，在一定程度上反映了矿井的整体面貌和特征。

矿井生产能力大小各有利弊。

大型矿井生产集中，机械化程度高，因此劳动生产率高，成本低，产量大，服务年限长，产量均衡稳定，是国民经济发展必须依靠的骨干。

但装备复杂，初期工程量大，建井周期长，占用投资多。

小型矿井装备简单，施工技术要求较低，初期工程量小，投资少，见煤快。

但产量小，服务年限短，生产不稳定，劳动生产率低。

矿井生产能力要根据煤层赋存条件，开采技术条件，国家对煤炭的需求状况及当地经济发展状况等并结合国家有关技术政策综合分析，认真进行技术经济比较来确定。

一般地，井田储量丰富，煤层赋存条件好，煤层生产能力大时应建大型矿井。

对煤层埋藏深，地面地形复杂不利建大型矿井。

或当煤层埋藏较浅，储量不太丰富或煤层赋存不太稳定、地质构造复杂时，宜布置工业场地的矿井，为了充分发挥井筒和地面工业场地的投资效果，也宜建小型矿井。

二、矿井服务年限煤矿企业和其它企业不同，它的工作对象是埋藏在其井田范围内地下有限的煤炭资源，一旦其井田内储量开采殆尽，矿井也就随之报废。

所以，一个矿井有一个从投产到报废的开采年限，称为矿井的服务年限。

矿井设计服务年限、矿井生产能力和矿井储量之间的关系如下：T= Z k/AK 3—1式中T—矿井设计服务年限，a；A—矿井设计生产能力，t/a；Z k—矿井设计可采储量K—储量备用系数。

设立储量备用系数是为了避免因地质条件和煤层赋存特征变化，使得矿井储量减少而影响矿井的服务年限。

储量备用系数应视井田内地质条件而定，一般为1.2～1.4。

地质条件简单时取小值，地质条件得复杂时取大值。

矿井储量一定时，其服务年限和生产能力应相适应，有一个合理的匹配关系。

煤矿开采需要开掘大量的井巷工程，这些井巷工程都是不可回收工程。

煤矿开采还需要大量大型的专用设备。

投资巨大。

在确定矿井服务年限时应考虑能够充分发挥井巷工程、地面建筑物和构造物、技术装备的能力，使投资效果达到最佳。

如果矿井生产能力大而服务年限过短，会造成井巷工程、地面建筑物以及技术装备用期过短，经济上不合理。

同时也会造成新老矿井之间频繁接替，不能稳定、均衡地为国民经济发展提供煤炭资源。

如果矿井生产能力小而服务年限太长，会造成井巷工程和技术装备使用期过长，效率降低，维护维修费增加。

同时，也不能满足国家对煤炭资源的需求和充分利用已探明的煤炭资源。

为此，我国《煤炭工业设计规范》规定了不同井型的矿井相应的服务年限，见表3—1。

随着科学技术的发展，各种新技术、新工艺、新装备、新材料不断出现，使矿井的开采技术和装备条件不断改善，再加上国民经济对煤炭的需求和能源结构的变化，矿井井型和服务年限之间的合理关系不是一成不变的。

第三节井田再划分煤田划分成井田后，可以布置一套完全独立的生产系统。

但这套生产系统仍不可能把整个井田内的煤一下子全采出来，还需要一步一步，一块一块有计划，有步骤地开采。

这就需要把井田进一步划分成若干宜于开采的较小部分，对每一个较小部分还可以根据情况再进一步划分为更小的区域，直到能满足开采工艺要求为止。

这个工作叫井田再划分。

目前，我国常见的井田再划分方式有以下几种。

一、井田划分为阶段在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高将井田划分成若干长条，每一个叫阶段，见图3—5。

图3—5 井田划分为阶段示意图I、II、III—阶段序号；h1、h2、、h3—阶段斜长；H1、H2、H3—阶段垂高阶段大小由阶段走向长和阶段斜长来表示，阶段走向长与该阶段处井田走向长一致。

阶段斜长由阶段垂高和该阶段处煤层倾角决定。

阶段垂高是指阶段上、下边界之间的垂直高度，等于阶段上、下边界面标高之差。

一般用水平面作为阶段上、下边界，称作水平。

水平位置用标高来表示，如+50m水平，-150m水平等。

为了逐段开采，需要在阶段的某个界面水平布置井底车场、运输大巷和回风大巷等主要开拓巷道。

布置有井底车场和主要运输大巷，并担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平叫开采水平。

一个开采水平可只为一个阶段服务，也可以为该水平上下两个阶段服务，所以，一个矿井的开采水平数目和阶段数目不一定相等。

一个井田可以用一个开采水平采完，也可能用几个开采水平才能采完，这要视井田煤层赋存条件和井田尺寸大小而定。

前者叫单水平开拓，后者叫多水平开拓。

图3–5所示井田划分为三个阶段，由于一个开采水平最多能为两个阶段服务，所以该矿至少需要两个开采水平，为多水平开拓。

一个井田划分成几个阶段取决于每个阶段的垂高。

阶段垂高直接影响矿井基建工程量、初期投资、建井工期及生产技术和经济合理性，是矿井开拓中的重要问题。

阶段垂高的确定取决于煤层赋存特征、地质条件和开采技术条件。

根据我国的开采技术条件现状，合理的阶段垂高范围是：缓倾斜、倾斜煤层150m~250m急倾斜煤层100m~150m一般地，矿井只以一个阶段（或开采水平）保证矿井年产量。

为了保证矿井稳定、均衡生产，避免水平接替紧张，要求矿井第一水平应有足够的服务年限。

二、井田划分为盘区当井田内煤层倾角很小，接近水平时，由于煤层沿倾斜方向高差很小，没有必要再按标高划分阶段。

这时，可沿煤层主要延展方向布置主要大巷，将井田分为两翼，然后以大巷为轴将两翼分成若干适宜开采的块段，每个块段叫一个盘区。