第一章井田開拓根本知識第一節煤層地質及礦井生產概況一、煤田根本概念〔一〕煤田和礦區1.煤田在地質歷史開展過程中，由含炭物質沉積而形成并大致連續分布的含煤地帶稱為煤田。煤田的圍很大，面積可由數百平方米到數千萬平方米，儲量從樹億噸到數百億噸。面積大儲量豐富的稱為“富量煤田〞；儲量小限于一個礦井開采的煤田稱為“限量煤田〞。我國有很多較大的煤田，如神府-煤田、鄂爾多斯煤田、煤田、的渭北煤田、煤田、烏魯木齊煤田、六盤水煤田、煤田等。2.礦區統一規劃和開發煤田或其一局部形成的社會區域，稱為礦區。根據國民經濟開展需要，利用地質構造、自然條件或煤田的沉積不連續，或按勘探時期先后，可以將一個大煤田劃歸給幾個礦區開發；較小的煤田也可以作為一個礦區來開發；也有一個大礦區開發幾個小煤田的情況。圖1-1煤田分布圖1—舜耕山區；2—八公山區；3—集—橋區礦區開發煤田的三個區，三個區均分布在淮河兩岸〔圖1-1〕。礦區的老區是舜耕山區和八公山區，兩區被鴨背埠斷層分開，分別由九龍崗礦、大通礦、郢孜一礦、二礦和家集一、二、三礦及新莊孜礦、畢家崗礦、咀孜礦、孔集礦開采；淮岸為礦區新區，目前正在開發集、橋區，其中集一、二、三礦及橋礦均已投產，集礦正在建立中，并方案建立四礦及其他礦井。由此可見，一個礦區由很多礦井組成，以便有方案、有步驟、合理地開發整個礦區。為了配合礦井的建立和生產，還要建立一系列輔助企業、交通運輸與民用企業，以及其他有關的企業和市政建立。〔二〕井田煤田的圍很大，還必須把煤田劃分為井田〔礦田〕。劃歸給一個礦井〔或露天〕開采的那一局部煤田，稱為井田。礦井井田圍大小、礦井生產能力和效勞年限確實定，是礦區總體設計中必須解決好的關鍵問題之一。井田圍，是指井田沿煤層走向的長度和傾向的水平投影寬度。在把煤田劃分為井田時，應根據礦區總體設計任務書的要求，結合煤層的賦存條件、地質構造、開采技術條件，保證各井田都有合理的尺寸和邊界，使煤田得到合理的開發。根據我國目前開采技術條件，一般小型礦井的走向長度不小于1500m；中型礦井不小于4000m；大型礦井不小于7000m。〔三〕礦井生產能力礦井生產能力亦稱井型，一般是指礦井的設計能力，以萬t/a〔或Mt/a〕表示。有些礦井進展技術改造后，需要對礦井各生產系統的能力重新核定，核定后的綜合生產能力，稱為核定生產能力。礦井的年產量，是指每年實際生產出來的煤炭量，其數值常常不同于礦井生產能力，而每年的產量也常不一樣。根據礦井設計生產能力不同，我國把礦井分為大、中、小三種類型，稱為井型。大型礦井：生產能力為1.20Mt/a、1.50Mt/a、1.80Mt/a、2.40Mt/a、3.00Mt/a、4.00Mt/a、5.00Mt/a和5.00Mt/a以上的礦井。3.00Mt/a及其以上的礦井也稱為特大礦井。中型礦井：生產能力為45萬t/a、60萬t/a、90萬t/a的礦井。小型礦井：生產能力為9萬t/a、15萬t/a、21萬t/a和30萬t/a的礦井。我國原有的國有重點煤礦多為大、中型煤礦；地方煤礦多為中、小型煤礦。礦井井型的大小直接關系到基建規模和投資的多少，影響到整個礦井生產時期的技術經濟面貌，所以應正確確定井型的大小。〔四〕露天開采和地下開采的概念從敞露的地表直接采出有用礦物的方法，叫露天開采。當煤層厚度到達一定值，直接出露于地表，或其覆蓋層較薄、剝采比合理，就可以考慮采用露天開采。露天開采與地下開采在進入礦體的方式、生產組織、采掘運輸工藝等方面截然不同，它需要先將覆蓋在礦體之上的表土或巖石剝離掉〔如圖1-2〕。圖1-2露天開采示意圖露天開采一般機械化程度高、產量大、勞動效率高、本錢底、工作比擬平安；但由于受氣候條件影響較大，需采用大型設備和進展大量基建剝離，基建投資較大。只有覆蓋層較薄、煤層厚度較大時采用。受資源條件限制，我國露天開采產量比重較小。露天開采是采礦工業的開展方向之一。凡煤田淺部有露天開采條件的，應根據經濟合理剝采比并適當考慮開展可能劃定露天開采邊界。剝采比，是指每采一噸煤需要剝離多少立方米的巖石量。最大經濟合理剝采比，就是按該剝采比開采的煤炭本錢不大于用地下開采的煤炭本錢。它是確定露天煤礦開采境界的主要依據。煤礦地下開采，也稱為井工開采。它需要從地表向地下開掘一系列巷道進入煤層，建立完整的生產系統，才能進展回采。由于是地下作業，工作空間受到限制，采掘工作地點不斷移動和交替，并且受到地下水、火、瓦斯、煤塵及圍巖塌落的威脅。因此，地下開采要比露天開采復雜和困難。二、礦井巷道在地下開采中，為了建立礦井提升、運輸、通風、排水、動力供給等需要開掘的井巷和硐室統稱為礦山井巷。按其傾角分為三大類：直立巷道、水平巷道和傾斜巷道，如圖1-3。圖1-3礦山井巷1—立井；2—斜井；3—平硐；4—暗立井；5—溜井；6—石門；7—煤層平巷；8—煤倉；9—上山；10—下山；11—風巷；12—巖石平巷1.直立巷道巷道的長軸線與水平面垂直，如立井、暗井、溜井等。立井：與地面直接相通的直立巷道，又稱為豎井。主要用于提升煤炭的叫做主井；主要用于提升矸石、下放材料、升降人員等輔助提升的叫做副井。另外，還有一些專門或主要用于通風、排水、充填等工作的立井，均按其主要任務來命名。暗立井：與地面沒有直接出口的直立巷道，又稱為盲立井或盲豎井。其用途與立井一樣。溜井：與地面不直接相通，專門用于溜放煤炭的暗立井。在采區，高度不大、直徑小的叫做溜煤眼。2.水平巷道巷道長軸線與水平面近似平行，如平硐、平巷、石門等。平硐：與地面直接相通的水平巷道。作用類似立井，有主平硐、副平硐、排水平硐、通風平硐等。但平硐由于通過量大，不必鋪設排水管道等，對于中小型礦井可不設副平硐。平巷與大巷：與地面不直接相通的水平巷道。其長軸線與煤層走向大致平行，為開采水平效勞的平巷通常稱為大巷，如運輸大巷、通風大巷。布置在煤層的平巷稱為煤層平巷；布置在巖石的平巷稱為巖石平巷。效勞于工作面的煤層平巷，稱為運輸或軌道平巷〔順槽〕。石門與煤門：其長軸線與煤層走向垂直或斜交的水平巷道。位于巖石的稱為石門；位于煤層的稱為煤門。效勞于開采水平的石門叫做主石門；效勞于采區的石門叫做采區石門；效勞于區段的石門叫做區段石門。3.傾斜巷道巷道長軸線與水平面成一定夾角，如斜井、上下山、斜巷等。斜井：與地面直接相通的傾斜巷道。作用與立井、平硐一樣。分為主斜井、副斜井。與地面沒有直接出口的斜井稱為暗斜井〔或斜溜井〕。上山與下山：效勞于一個采〔盤〕區的傾斜巷道，稱為采〔盤〕區上山或下山。位于水平運輸大巷以上稱為上山；反之稱為下山。運輸煤炭的稱為運輸上山或下山；作為輔助運輸的稱為軌道上山或下山。上山開采煤炭由上向下運輸，具有反向運輸；下山開采煤炭由下向上運輸，是正向運輸。另外，還有專門用于通風、行人的上下山。主要上下山：為一個開采水平效勞的傾斜巷道。主要用于階段采用分段式劃分的條件。也可分為主要運輸上下山和主要軌道上下山。硐室：與地面不直接相通，長、寬、高相差不大的地下特殊用途巷道。如絞車房、變電所、煤倉等。三、礦井生產系統〔一〕礦井生產系統礦井生產系統是指煤礦生產過程中的提升、運輸、通風、排水、動力供給等生產系統。由于地質條件、井型和設備不同而各有特點。以圖1-4為例，簡要說明礦井生產系統的主要容。圖1-4礦井生產系統示意圖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—采區運輸石門；10—采區下部車場底板繞道；11—采區下部材料車場；12—采區煤倉；13—行人進風巷；14—運輸上山；15—軌道上山；16—上山絞車房；17—采區回風石門；18—采區上部車場；19—采區中部車場；20—區段運輸平巷；21—下區段回風平巷；22—聯絡巷；23—區段回風平巷；24—開切眼；25—采煤工作面礦井巷道開掘順序如下：首先自地面開鑿主井1、副井2進入地下；當井筒開鑿到第一階段下部邊界開采水平標高時，即開鑿井底車場3、主要運輸石門4，然后向井田兩翼掘進開采水平階段運輸大巷5；直到采區運輸石門位置后，由運輸大巷5開掘采區運輸石門9通達煤層；到達預定位置后，開掘采區下部車場11；然后，沿煤層自下而上掘進采區運輸上山14和軌道上山15。與此同時自風井6、回風石門7，開掘回風大巷8；向煤層開掘采區回風石門17、采區上部車場18、絞車房16，與采區運輸上山14及軌道上山15連通。當形成通風回路后，即可自采區上山向兩翼掘進第一區段的區段運輸平巷20、區段回風平巷23、下區段回風平巷21，當這些巷道掘到采區邊界后，即可掘進開切眼24形成工作面。安裝好機電設備和進展必要的準備工作后，即可開場采煤。采煤工作面25向采區上山后退回采，與此同時需要適時地開掘第二區段的回采平巷，保證采煤工作面正常接替。礦井主要生產系統如下：1.運煤系統從工作面25采落的煤炭，經區段運輸平巷20、采區運輸上山14到采區煤倉12，在下部車場10裝車，經水平運輸大巷5、主要運輸石門4，運到井底車場3，由主井1提升到地面。2.通風系統新鮮風流從地面經副井2進入井下，經井底車場3、主要運輸石門4、運輸大巷5、采區下部車場11、軌道上山15、中部車場19、運輸平巷20進入工作面25。清洗工作面后，污風經區段回風平巷23、采區回風石門17、回風大巷8、回風石門7，從風井6排入大氣。3.運料排矸系統采煤工作面所需材料和設備，用礦車由副井2下放到井底車場3，經主要運輸石門4、運輸大巷5、采區運輸石門9、采區下部車場11，由采區軌道上山15提升到區段回風平巷23，再運到采煤工作面5。采煤工作面回收的材料、設備和掘進工作面運出的矸石，用礦車經由與運料系統相反的方向運至地面。4.排水系統采掘工作面涌水，經由區段平巷、采區上山排到采區下部車場，經水平運輸大巷、主要運輸大巷、主要運輸石門等巷道排水溝，自流到井底車場水倉，由中央水泵房排到地面。5.動力供給系統包括井下電力供給系統和壓縮空氣供給系統。〔二〕礦井開拓、采區準備和工作面準備根據巷道的作用和效勞圍不同，可將礦山井巷分為開拓巷道、準備巷道和回采巷道三種類型。開拓巷道：效勞于全礦井、一個水平或假設干個采區的巷道叫做開拓巷道。如井筒、井底車場、主要石門、運輸大巷和回風大巷〔或總回風道〕、主要風井。開拓巷道是為全礦井或階段效勞的，效勞年限比擬長，一般在10～30年。準備巷道：效勞于一個采區或數個區段的巷道叫做準備巷道。如采區上下山、采區車場、采區硐室。準備巷道是為全采區效勞的，效勞年限一般為3～5年。回采巷道：效勞于采煤工作面的巷道叫做回采巷道。如區段運輸平巷、區段回風平巷、開切眼〔形成初始采場的巷道〕。回采巷道效勞年限較短，一般在0.5～1.0年。開拓巷道的作用在于形成新的或擴展原有的階段或開采水平，為構成礦井完整的生產系統奠定根底。準備巷道的作用在于準備新的采區，以構成采區的生產系統。回采巷道的作用在于準備出新的采煤工作面并進展生產。開拓、準備、回采是礦井生產建立中嚴密相關的三個主要程序，解決好三者之間的關系，對保證礦井正常生產具有重要意義。第二節煤田劃分為井田一、井田劃分原則井田劃分是確定礦區建立規模與礦區布局的根底，也是合理開發煤炭資源，取得穩定開展和較好經濟效益的重要條件，煤田劃分為井田應遵循以下原則。〔一〕充分利用自然條件劃分井田煤田劃分為井田時，應盡可能利用大斷層等自然條件作為井田邊界，或利用河流、鐵路、城鎮下面留設的平安煤柱作為井田邊界。如圖1-5所示。圖1-5利用自然條件作為井田邊界1—河流；2—煤層露頭；3—城鎮；4—鐵路；5—大斷層；6—小煤窯一、二、三、四、五、六、七、八、九—劃分礦井在地形復雜地區，劃定的井田圍要便于選擇合理的井筒位置及布置工業場地。對于煤層煤質、牌號變化較大的地區，如果需要，也可以考慮不同煤質、牌號按區域劃分井田。〔二〕保證井田有合理的尺寸井田圍必須與礦井生產能力相適應，保證礦井有足夠的儲量和合理的尺寸，特別是要使井田有合理的走向長度。一般情況下，井田走向長度應大于傾斜長度，以便于安排井下生產，如井田走向長度過短，則難以保證礦井各個開采水平有足夠的儲量和效勞年限，造成水平接替緊；假設為了保證礦井各個開采水平有足夠的儲量和效勞年限，必然要加大水平垂高，這樣會給礦井生產帶來困難。如走向長度過大，又會給通風和運輸帶來困難。因此，在礦井生產能力一定的情況下，井田走向長度過短，將降低礦井的經濟效益。根據我國目前開采技術條件，一般小型礦井的走向長度不小于1500m；中型礦井不小于4000m；大型礦井不小于7000m。〔三〕合理規劃礦井開采圍，處理好相鄰礦井之間的關系劃分井田邊界時，通常把煤層傾角不大，沿傾斜延展很寬的煤田，分成淺部和深部兩局部。一般應先淺后深，先易后難，分別開發建井，以節約初期投資，同時防止淺、深部礦井形成復雜的壓茬關系。淺部礦井井型及圍可比深部礦井小。當需加大開發強度，必須在淺、深部同時建井或淺部已有礦井開發需在深部另建新井時，應考慮給淺部礦井的開展留有余地，不使淺部礦井過早地報廢。〔四〕為礦井開展留有余地劃分井田時，應充分考慮煤層賦存條件、技術開展趨勢等因素，適當將井田劃得大一些或者是為礦井留一個后備區，為礦井的開展留有適當的余地。二、井田的劃分方法〔一〕垂直劃分相鄰礦井以*一垂直面為界，沿境界限各留井田邊界煤柱，稱為垂直劃分。井田沿走向兩端，一般采用沿傾斜線、勘探線或平行勘探線的垂直面劃分，如圖1-6所示。一、二礦之間及三礦左翼邊界。近水平煤層井田無論是沿走向還是沿傾向，都采用垂直劃分法，如圖1-7所示。〔二〕水平劃分以一定標高的水平面為界，即以一定標高的煤層底板等高線為界，并沿該煤層底板等高線留設邊界煤柱，這種方法稱為水平劃分，如圖1-6所示。三礦井田上部及下部邊界就是分別以-300m和-600m等高線為界的，這種方法多用于劃分傾斜和急傾斜煤層以及傾角較大的緩斜煤層井田的上下部邊界。圖1-6井田境界劃分方法1—垂直劃分；2—水平劃分；3—以斷層為界圖1-7近水平煤層井田境界劃分方法〔三〕按煤組劃分按煤層〔組〕間距的大小來劃分礦界，即把煤層間距較小的相鄰煤層劃歸一個礦井開采，把層間距較大的煤層〔組〕劃歸另一個礦井開采，這種方法一般用于煤層或煤組間距較大、煤層賦存淺的礦區，如圖1-8中的Ⅰ礦與Ⅱ礦即為按煤組劃分礦界并且同時建井。另外，礦界還可以按地質構造條件來劃分，例如以斷層為礦界，各礦沿斷層線留礦界煤柱。如圖1-8中，Ⅲ礦與Ⅰ、Ⅱ礦的礦界，如圖1-6中二、三礦右翼邊界。圖1-8礦界劃分及分組與集中建井1、2—淺局部組建斜井；3—深部集中建井第三節井田再劃分煤田劃分為井田后，井田的圍仍然很大。其走向長度可達數千米甚至萬余米，斜長可達數千米。還需將井田進一步劃分為假設干更小的局部，才能有方案地進展開采。一、井田劃分為階段和水平1.階段在井田圍，沿著煤層的傾斜方向，按一定標高把煤層劃分為假設干個平行于走向的長條局部，每個長條局部叫做階段，如圖1-9。每個階段均有獨立的生產系統。在階段下部布置運輸大巷，在階段上部布置回風大巷。2.水平廣泛意義上講，水平是具有*一標高的水平面。水平用標高來表示，如圖1-9中的±0m、-150m、-300m等。在礦井實際生產中，為了說明水平的位置、順序，相應的稱其為±0水平、-150水平、-300水平等；也可稱為第一水平、第二水平、第三水平等。在礦井中，通常將布置有井底車場、階段運輸大巷的水平，稱為“開采水平〞，簡稱為“水平〞。井田階段和水平的開采順序是：一般先采上部階段和水平，后采下部階段和水平。這樣做建井時間短，生產條件好。圖1-9井田劃分為階段和水平J1，J2，J3—第一、二、三階段；h—階段斜長；l1，L2，L3—第一、二、三水平1—階段運輸大巷；2—階段回風大巷二、階段再劃分井田劃分為階段后，階段的圍仍然很大，要再劃分到開采根本單元，以適應開采技術的要求。按階段準備方式，階段的劃分一般有三種方式：即采區式、分段式、帶區式。1.采區式劃分在階段圍，沿煤層走向劃分為假設干個具有獨立生產系統的塊段，每一塊段稱為采區，圖1-10中，沿傾向劃分為3個階段，在每個階段沿走向劃分為4個采區。采區圍：其斜長與階段斜長相等，走向長度取決于開采工藝。斜長一般為600～1000m，走向長度一般為500～2000m。假設要采用走向長壁采煤法，還要沿傾向將采區劃分為假設干個長條局部，每一個長條局部叫做區段。如圖1-10中A，采區劃分為3個區段，每個區段斜長布置一個工作面，工作面沿走向推進。通常把上山〔或下山〕布置在采區走向中央，使其形成雙翼采區。每個區段下部邊界布置區段運輸平巷，上部邊界布置區段回風平巷；各區段平巷通過采區運輸上山〔或下山〕、軌道上山〔或下山〕與開采水平大巷連接，構成生產系統。圖1-10采區劃分J1，J2，J3—第一、二、三階段；C1，C2，C3，C4—第一、二、三、四采區；Q1，Q2，Q3—第一、二、三區段1—階段運輸大巷；2—階段回風大巷；3—采區運輸上山；4—采區軌道上山；5—區段運輸平巷；6—區段回風平巷2.分段式劃分在階段圍，沿傾向把煤層劃分為假設干個平行于走向的長條局部，每個長條局部稱為分段，每個分段斜長布置一個工作面，這種劃分稱為分段式。分段圍：走向長度與階段走向長度相等，斜長為布置一個工作面的長度。采煤工作面沿走向由井田中央向邊界連續推進，或由井田邊界向井田中央推進，如圖1-11所示。分段平巷通過主要上〔下〕山與開采水平大巷聯系，構成生產系統。分段式劃分與采區式劃分相比，減少了采區上〔下〕山及硐室工程量；采煤工作面可以連續推進，減少了搬家次數，生產系統簡單。但是，分段式劃分僅適用于地質構造簡單、走向長度較短的井田。因此，分段式劃分應用上受到限制，在我國很少使用。3.帶區式劃分在階段圍沿煤層的走向劃分為假設干個具有獨立生產系統的傾斜條帶，每個條帶叫做一個帶區，帶區又劃分為假設干個傾斜分帶，每個分帶布置一個采煤工作面〔或對拉形式〕，如圖1-12所示。分帶，工作面沿煤層傾斜〔仰斜或俯斜〕推進，既由階段下部邊界向上邊界或者由階段上部邊界向下部邊界推進。一般2～6個分帶組成一個帶區。分帶布置工作面適用于傾斜長壁采煤法，巷道布置系統簡單，比采區式布置掘進工作量小，但分帶工作面兩側分帶斜巷掘進困難、輔助運輸困難。目前，我國大量應用的是采區式。在煤層傾角小于120的條件下，帶區式的應用正在擴大。圖1-11分段式劃分圖1-12帶區式劃分J1，J2，J3—階段；D1、D2、D3—分段；J1，J2，J3—階段；1—階段運輸大巷；2—風井；3、4—主要運輸上山；F1,F2,…F6—帶區；5—分段運輸平巷；6—分段回風平巷①②—分帶三、井田直接劃分為盤區或帶區開采近水平煤層時，由于煤層傾角很小，井田沿傾向的高差很小，這時不再劃分為階段，而是將井田直接劃分為盤區或帶區。通常，在近水平煤層中，沿煤層主要延展方向布置大巷，在大巷兩側劃分成假設干個具有獨立生產系統的塊段，每個塊段稱為盤區或帶區，如圖1-13所示。盤區巷道布置方式及生產系統與采區布置一樣；劃分為帶區時，則與階段的帶區式布置根本一樣。圖1.13井田直接劃分為盤區P1，P2，P3，P4—第一、二、三、四盤區采區、盤區、帶區的開采順序一般采用前進式，即從井田中央塊段向邊界塊段順序開采。如果在中小型礦井中，井田的走向長度較短，為了減少巷道的采動影響，也可采用采區、盤區、帶區后退式開采，即從井田邊界塊段向中央塊段順序開采。。第四節礦井儲量、生產能力和效勞年限一、礦井儲量〔一〕礦井儲量分級分類2003年3月1日起，按國家現行標準"固體資源／儲量分類"〔GB／T17766〕及"煤、泥炭地質勘查規"〔DZ／T0215〕劃分礦井資源／儲量類型，計算“礦井地質資源／儲量〞、“礦井工業資源／儲量〞、“礦井設計資源／儲量〞和“礦井設計開采儲量〞。依照該規，煤炭儲量按可行性評價階段分為概略研究、預可行性研究和可行性研究儲量；從經濟意義上分為經濟的、邊經濟的、蘊經濟的和經濟意義未定的根底儲量；從地質可靠程度上分為探明的、控制的、推斷的、預測的儲量，如表1-1。表1-1固定礦產資源／儲量分類表經濟意義地質可靠程度查明礦產資源潛在礦產資源探明的控制的推斷的預測的經濟的可采儲量〔111〕———根底儲量〔111b〕預可采儲量〔121〕預可采儲量〔122〕根底儲量〔121b〕根底儲量〔122b〕邊經濟的根底儲量〔2M11〕——根底儲量〔2M21〕根底儲量〔2M22〕次邊經濟的資源量〔2S11〕——資源量〔2S21〕資源量〔2S22〕蘊經濟的資源量〔331〕資源量〔332〕資源量〔333〕資源量〔334〕？說明：表中所用編碼〔111～334〕：第1位數表示經濟意義：即1＝經濟的，2M＝邊經濟的，2S＝次邊經濟的，3＝蘊經濟的；？＝經濟意義未定的；第2位數表示可行性評價階段：即1＝可行性研究，2＝預可行性研究，3＝概略研究；第3位數表示地質可靠程度：即1＝探明的，2＝控制的，3＝推斷的，4＝預測的，b＝未扣除設計、采礦損失的可采儲量。煤炭資源量估算指標見表1-2所示：表1-2煤炭資源量估算指標表煉焦用煤長焰煤、不粘煤弱粘煤、貧煤無煙煤褐煤煤層厚度〔m〕井采傾角＞250≥0.7≥0.8≥1.5250～450≥0.6≥0.7≥1.4＞450≥0.5≥0.6≥1.3露天開采≥1.0≥1.5最高灰分Ad(%)40最高硫分St.d(%)3最低發熱量Qnet.d(MJ/kg)—17.022.115.71.礦井預可行性研究資源/儲量類型及計算〔以詳查地質報告為根底〕〔1〕礦井地質資源量：詳查地質報告提供的查明煤炭資源的全部。包括控制的蘊經濟的資源量332、推斷的蘊經濟的資源量333。〔2〕礦井工業資源/儲量:地質資源量中控制的資源量332，經分類得出的經濟的根底儲量122b、邊際經濟的根底儲量2M22，連同地質資源量中推斷的資源量333的大部，歸類為礦井工業資源量/儲量。礦井工業資源/儲量依據表1-1和表1-2的分類原則和指標，對控制的資源量進展預可行性綜合評價和經濟意義分類；對推斷的資源量作資源量可靠性評價后乘以可信度系數。見礦井工業資源/儲量歸類框架：經濟根底儲量122b控制的資源量332邊際經濟的根底儲量2M22邊際經濟的根底儲量2S22工業資源/儲量地質資源量推斷的資源量333333k注：k-可行度系數，取0.7～0.9。地質構造簡單、煤層賦存穩定的礦井，k值取0.9；地質構造復雜、煤層賦存不穩定的礦井，k值取0.7。礦井工業資源/儲量按下式計算：礦井工業資源/儲量=122b+2M22+333k〔1-1〕〔3〕礦井設計資源量/儲量：礦井工業資源/儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建〔構〕筑物煤柱等永久煤柱損失量后的資源/儲量，稱礦井設計資源/儲量。〔4〕礦井設計可采儲量：礦井設計資源/儲量減去工業場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采區回采率，為礦井設計可采儲量。2.礦井預可行性研究資源/儲量類型及計算〔以勘探地質報告為根底〕〔1〕礦井地質資源量：勘探地質報告提供的查明煤炭資源的全部。包括探明的蘊經濟的資源量331、控制的蘊經濟的資源量332、推斷的蘊經濟的資源量333。〔2〕礦井工業資源/儲量:地質資源量中探明的資源量331和控制的資源量332，經分類得出的經濟的根底儲量121b和122b、邊際經濟的根底儲量2M21和2M22，連同地質資源量中推斷的資源量333的大部，歸類為礦井工業資源量/儲量。礦井工業資源/儲量依據表1-1和表1-2的分類原則和指標，對探明的和控制的資源量進展預可行性綜合評價和經濟意義分類；對推斷的資源量作資源量可靠性評價后乘以可信度系數。見礦井工業資源/儲量歸類框架：經濟根底儲量121b探明的資源量331邊際經濟的根底儲量2M21次邊際經濟的根底儲量2S21經濟根底儲量122b地質資源量控制的資源量332邊際經濟的根底儲量2M22次邊際經濟的根底儲量2S22工業資源/儲量推斷的資源量333333k礦井工業資源/儲量按下式計算：礦井工業資源/儲量=121b+122b+2M21+2M22+333k〔1-2〕〔3〕礦井設計資源量/儲量：礦井工業資源/儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建〔構〕筑物煤柱等永久煤柱損失量后的資源/儲量，稱礦井設計資源/儲量。〔4〕礦井設計可采儲量：礦井設計資源/儲量減去工業場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采區回采率，為礦井設計可采儲量。3.礦井可行性研究資源/儲量類型及計算〔以勘探地質報告為根底〕〔1〕礦井地質資源量：勘探地質報告提供的查明煤炭資源的全部。包括探明的蘊經濟的資源量331、控制的蘊經濟的資源量332、推斷的蘊經濟的資源量333。〔2〕礦井工業資源/儲量:地質資源量中探明的資源量331和控制的資源量332，經分類得出的經濟的根底儲量111b和122b、邊際經濟的根底儲量2M21和2M22，連同地質資源量中推斷的資源量333的大部，歸類為礦井工業資源量/儲量。礦井工業資源/儲量依據表1-1和表1-2的分類原則和指標，對探明的和控制的資源量進展預可行性綜合評價和經濟意義分類；對推斷的資源量作資源量可靠性評價后乘以可信度系數。見礦井工業資源/儲量歸類框架：經濟根底儲量111b探明的資源量331邊際經濟的根底儲量2M11次邊際經濟的根底儲量2S11經濟根底儲量122b地質資源量控制的資源量332邊際經濟的根底儲量2M22邊際經濟的根底儲量2S22工業資源/儲量推斷的資源量333333k礦井工業資源/儲量按下式計算：礦井工業資源/儲量=111b+122b+2M11+2M22+333k〔1-3〕〔3〕礦井設計資源量/儲量：礦井工業資源/儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建〔構〕筑物煤柱等永久煤柱損失量后的資源/儲量，稱礦井設計資源/儲量。〔4〕礦井設計可采儲量：礦井設計資源/儲量減去工業場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采區回采率，為礦井設計可采儲量。為了便于學習理解，能夠換算新舊煤炭儲量分級和儲量分類，有必要將2003年之前采用的煤炭儲量分級和儲量分類方法簡介如下：1.儲量分級2003年之前采用的儲量分級，是根據煤田的地質勘探程度和研究程度，分為A、B、C、D四級。A、B級稱為高級儲量，C、D級稱為低級儲量。儲量級別越高，說明煤層地質情況被查明的程度越高，儲量的可靠性越高。2.儲量分類儲量分類則是根據當時的能源政策和煤炭資源狀況，按當時的開采技術水平和煤炭儲量被查明的程度，將礦井儲量分為：可采儲量工業儲量〔A+B+C〕能利用儲量〔A+B+C+D〕設計損失量礦井地質儲量遠景儲量〔D〕尚難利用儲量〔1〕礦井地質儲量礦井地質儲量，是指礦井技術邊界圍的全部煤炭的儲量。包括能利用的儲量和尚難利用的儲量。〔2〕能利用的儲量又稱平衡表儲量，是指煤層的賦存情況及煤質符合當前礦井開采技術經濟條件，且在目前技術條件下可以開采的儲量。包括工業儲量和遠景儲量。〔3〕尚難利用儲量又稱平衡表外儲量，是指由于煤層灰分高、厚度薄、地質條件復雜，在目前技術條件下暫時不能開采的儲量。但是隨著科學的開展，開采技術提高，今后有可能開采和利用。確定能利用儲量和尚難利用儲量界限的最根本條件，是煤層的厚度和灰分。國家確定了對煤層最低可采厚度和最高灰分的要求。在缺煤地區，為了滿足當地工業用煤和民用煤的需要，充分合理地利用煤炭資源，在確定能利用儲量及尚難利用儲量的邊界時，對煤層最低開采厚度和最高灰分的要求可以放寬，制定適合本地區的標準，經上級有關部門批準后執行。〔4〕工業儲量指能利用儲量中的A+B+C級儲量總和。小型礦井可按能利用儲量中的A+B+C+0.5D計算。工業儲量可直接作為礦井設計和投資的依據。〔5〕遠景儲量指能利用儲量中的D級儲量。由于被查明的程度不夠，有待于今后做進一步勘查提高儲量級別。〔6〕可采儲量指能利用儲量中可以采出的那一局部儲量。其計算式為ZK=(ZG-P)C(1-4)式中：ZK—可采儲量，萬t；ZG—工業儲量，萬t；P—全礦性煤柱損失及構造地質和水文地質損失，萬t；C—設計采出率〔二〕對煤炭采出率的規定采區采出率：薄煤層不小于85%，中厚煤層不小于80%，厚煤層不小于75%；水力采煤的采區采出率：厚煤層、中厚煤層、薄煤層分別是70%、75%和80%。采煤工作面采出率：薄煤層不小于97%，中厚煤層不小于95%，厚煤層不小于93%。(三)儲量損失在開采過程中，由于各種原因，不可能把全部儲量開采出來，而要損失掉一局部儲量，這局部損失為儲量損失。儲量損失分為設計損失和實際損失兩局部。1.設計損失根據煤層賦存條件、所采用的采煤方法以及保證開采平安的需要，在設計中規定永遠遺留在地下的一局部儲量為設計損失。設計損失如下：(1)全礦性損失。包括礦界隔離煤柱、工業廣場煤柱、井筒煤柱、建筑物下水體下及鐵路下的煤柱、防水煤柱及長期使用的巷道煤柱；由于地質構造復雜及水文地質條件復雜不能開采的損失；采區設計損失。(2)采區損失。包括采煤工作面的設計損失與采煤方法有關的損失。(3)采煤工作面損失。包括面積損失、厚度損失和落煤損失。面積損失是指在開采過程中，局部地段不能開采所造成的損失；厚度損失是指在采煤工作面上遺留頂煤或底煤，厚煤層分層開采時留設過多的煤皮假頂所造成的損失等；落煤損失是指工作面在開采過程中遺留在采煤工作面或巷道中的浮煤。2.實際損失指在開采過程中實際發生的煤量損失，根據其發生的圍，也可分為采煤工作面損失、采區損失和全礦井損失。由于管理和技術等方面的影響，儲量實際損失往往大于合理的設計損失。其中，但凡符合設計規定的煤炭損失均為合理損失；但凡設計上沒有規定或生產過程中不應有的煤炭損失均為不合理損失。不合理損失主要包括：1)違反開采順序所造成的損失(1)先采下層煤或下分層，破壞了上層煤或上分層所造成的損失。(2)先采下水平或下階段，破壞了上水平或上階段所造成的損失。2)不按設計規定開采所造成的損失(1)超過設計規定尺寸留設煤柱的煤量。(2)超過設計規定厚度留設的煤皮的煤量。(3)超過設計規定的落煤損失量。(4)亂采巷道煤柱造成的損失煤量。3)采用不合理的巷道布置所造成的損失4)采用非正規的采煤方法所造成的損失5)井下水災所造成的損失(1)采區或巷道被水淹沒后，不能再進展開采的煤量。(2)在被淹采區或巷道下部的鄰近煤層，因受上部水的威脅，不能開采的煤量。6)井下火災所造成的損失(1)在火區已被燃燒掉的煤量。(2)由于火災不能開采的煤量。7)巷道或工作面冒頂所造成的損失(1)巷道或工作面冒頂后，必須重開巷道或開切眼從而損失在新開巷道與冒頂區間的煤量。(2)采區巷道冒頂后，造成行人、通風困難，由于經濟上或技術上的不合理沒有必要另開巷道，從而損失的煤量。8)在礦區或采區，按技術經濟條件完全可以開采而未能采出的煤量二、礦井生產能力礦井生產能力是煤礦生產建立的重要指標，在一定程度上綜合反映了礦井生產技術面貌，是井田開拓的一個主要參數，也是井田開拓方式的重要依據之一。大型礦井的產量大、裝備水平高、生產集中、效率高、效勞年限長，能較長時間的供給煤炭，是我國煤炭工業的骨干。但是大型礦井的初期工程量大，施工技術要求高，需要較多的設備，特別是現代化的先進設備和重型設備，建井工期較長，生產技術管理也比擬復雜。小型礦井的初期工程量和基建投資比擬少，施工技術要求不太高，技術裝備比擬簡單，建井期短，能較快地到達設計能力。但其生產比擬分散、效率低，礦井效勞年限較短，而且占地相對較多。礦井設計生產能力，應根據資源條件、外部建立條件、國家對煤炭資源配置及市場需求、開采條件、技術裝備、煤層及采煤工作面生產能力、經濟效益等因素，依照投資少、出煤快、經濟效益好的原則合理確定。1.井田儲量礦井設計生產能力應與其儲量相適應，以保證有足夠的礦井和水平效勞年限。因此，井田儲量是確定礦井設計生產能力的一個重要因素。通常，井田儲量越大，礦井生產能力越大；反之，則礦井生產能力應小。我國對各類井型的礦井和水平的設計效勞年限要求如表1-3所列。表1-3我國各類井型的礦井和第一水平設計效勞年限礦井設計生產能力／Ma.t-1礦井設計效勞年限／a第一開采水平設計效勞年限煤層傾角＜25○煤層傾角25○～45○煤層傾角＞45○6.00及以上7035——3.00～5.006030——1.20～2.40502520150.45～0.9040201515擴建后的礦井設計效勞年限為:見表1-4。表1-4擴建后的礦井設計效勞年限礦井設計生產能力／Ma.t-1礦井設計效勞年限／a6.00及以上603.00～5.00501.20～2.40400.45～0.90302.地質與開采條件地質與開采條件是確定礦井設計生產能力的根本條件。煤層賦存穩定、構造簡單、開采條件好，則為采用先進工藝、技術、設備以及建立現代化大型礦井提供了客觀條件。根據我國礦區生產建立實踐和經歷，對于煤田圍大，儲量豐富、地質構造簡單、煤層生產能力大、開采技術條件好的礦區，宜建立大型礦井，如神府礦區。對于煤層賦存深、構造較簡單、資源豐富、沖積層厚且含水豐富，井筒需用特殊施工法時，為擴大井田開采圍，減少開鑿井筒數目，降低噸煤投資，也宜建大型礦井，如兗州礦區、開灤礦區等。對于地形地貌復雜、構造簡單、資源豐富、煤層生產能力較大的礦區，因井筒、工業場地的選擇和布置比擬困難，井田圍也宜劃得大些，以建立大型礦井為宜，如古交礦區等。對于地質構造比擬復雜、儲量不很豐富、煤層生產能力不大或儲量較豐富，但多為薄煤層、開采條件較差的礦區，宜建立中小型礦井。此外，煤層瓦斯涌出量、煤與瓦斯突出與否、沖擊地壓、涌水量與突出威脅及自然發火因素均制約著礦井設計生產能力，設計時必須綜合考慮這些不利因素。為了實現生產集中化，提高經營效益，減少初期工程量和基建投資，并及早投產，根據地質和開采條件，一般以一個開采水平保證礦井設計能力，且每翼同時生產的采區數目一般不宜超過2個。目前，現代化礦井已大多實現一礦一井一面〔或兩面〕的高度集中生產。3.技術裝備水平技術裝備是提高礦井生產能力的技術手段，因此，決定礦井生產能力最主要的因素是采掘技術和機械裝備。對新礦井設計來說，是根據礦井生產能力的需要選用適宜的技術裝備水平，一般不成為限制生產能力的因素。但如果設備供給條件限制，則有可能按限定的設備能力來確定礦井生產能力。新設計礦井的各生產環節都有30%～50%的富裕能力，足以保證礦井開采的要求。當煤層條件較好，或因采用了新技術、新工藝，采煤工作面單產和采區生產能力有了大幅度的提高，增加礦井產量受到原有生產環節能力限制時，則可進展礦井改建或擴建，改造生產環節，保證礦井有較高的綜合生產能力。煤炭工業的開展歷史，在一定意義上講，也是采掘技術和機械準備的開展歷史。各種自然因素對生產能力的限制，將隨著技術和設備的不斷開展而日益減少，采掘機械的革新是提高礦井生產能力的核心。4.平安生產條件主要指瓦斯、通風、水文地質等因素的影響。如礦井的瓦斯涌出量大，所需風量大，則通風能力成為限制井型的因素。生產礦井有不少因通風能力缺乏而改造通風系統，以滿足礦井增產需要。涌水量很大時，為了減少礦井排水的年限，可適當加大開采強度，縮短開采年限。惡劣的自然條件對采區生產有極大的影響，勢必限制了礦井生產能力的提高。在上述四個方面中，儲量是根底，開采能力是關鍵。對開采能力估計過高，礦井投產后，長期達不到設計生產能力；對開采能力估計過低，礦井投產后，迅速突破設計能力。技術裝備水平是主導因素，必須不斷提高機械設計制造水平。平安生產條件必須保證，可以采取多種措施，如果需要風量大，可以增大巷道斷面，增開巷道，實行分區通風。因此，礦井生產必須根據具體情況，進展綜合比擬后才確定。科學地確定礦井井型，要具體分析，盡量選擇有利于加快礦區建立的井型方案。做到該大則大，該小則小，實行大、中、小相結合的方針。一方面，擇優技術大型礦井；另一方面，在條件適宜的地方多建立中小型礦井。三、礦井效勞年限礦井效勞年限是指按礦井可采儲量、設計生產能力，并考慮儲量備用系數計算出礦井效勞年限。一般來說，礦井效勞年限一定要與礦井的生產能力相適應，即各類井型都有適宜的效勞年限。礦井儲量Zk,礦井設計生產能力A和效勞年限T三者之間的關系為：T=式中Zk—礦井可采儲量，萬t；T—礦井設計效勞年限，a；A—礦井設計生產能力，萬t／a；K—礦井儲量備用系數，一般取1.3～1.5。儲量備用系數是為保證礦井有可靠的效勞年限而在計算時對儲量采用的富裕系數。考慮儲量備用系數的原因是：礦井生產環節有一定的儲藏能力，礦井投產后，產量迅速提高；局部地質條件變化，使儲量減少；有的礦井由于技術原因，使采出率降低，從而減少了儲量。為保證有合理的效勞年限，確定井型時，必須考慮儲量備用系數。礦井效勞年限參照表1-3。礦井設計生產能力及效勞年限大小，表達礦井開采強度的大小，不只是影響一個礦井的開采技術經濟效果，而且影響整個礦區。如果礦井設計生產能力確定過小，礦井效勞年限可能過長，將使大量煤炭積壓不能滿足對煤炭的需求；相反，如果礦井設計生產能力確定過大，可能會造成礦井長期達不到設計產量，或生產分散、接替緊，以致效勞年限過短，礦井很快報廢，進而影響其他工業的協調開展。當井型一定時，其效勞年限必須與之相適應，才能獲得很好的技術經濟效果。一般來說，井型大的礦井，基建工程量大，準備水平高，根本建立投資多，噸煤投資高，為了發揮投資的效果，礦井的效勞年限就應長一些。小型礦井的準備水平低，投資少，效勞年限可以短一些。對于缺煤地區，為了加大煤炭資源開發強度，礦井效勞年限可適當短一些。隨著煤炭開采技術的進步，煤炭科學技術更新步伐加快，設備更新周期逐步縮短，礦井效勞年限有縮短的趨勢。我國興隆莊、東灘、大興、三號等礦井，年生產能力為3.00～5.00Mt，效勞年限為81～139a，而英國、美國、德國的一些礦井，年生產能力為3.00～11.00Mt，效勞年限為25～45a。在具體礦井設計中，為求得合理的礦井生產能力和效勞年限，往往提出幾個方案進展技術經濟比擬，從中選擇合理的方案。復習思考題1.解釋礦區、煤田和井田的概念。2.煤田劃分為井田要考慮哪些主要因素？3.井田境界的劃分方法有哪幾種？4.繪圖說明階段和水平的概念。5.階段是如何再進展劃分的？6.確定礦井效勞年限時為什么考慮儲量備用系數？第二章井田開拓在煤礦建井過程中，合理確定礦井生產能力，井田圍，進展井田的劃分，確定井田開拓方式，井筒數目及位置；選擇主要運輸大巷布置方式及井底車場形式；確定井筒延深方式及井田開采順序等。這些問題關系到礦井生產系統的總體部署，既影響著礦井建立時期的技術經濟指標，又將影響到整個礦井生產時期的技術面貌和經濟效益。因此，對礦井開拓方式的選擇要綜合考慮各種因素的影響。第一節井田開拓概述一、井田開拓的概念及分類〔一〕井田開拓的概念由地表進入煤層為開采水平效勞所進展的井巷布置和開掘工程稱為井田開拓。由于不同條件下的煤層賦存狀態、地質構造、水文地質、地形及技術水平、經濟狀況的不同，礦井的開拓方式也是各種各樣的。礦井開拓方式是礦井井筒形式、開采水平數目及階段的布置方式的總稱。〔二〕井田開拓的分類井田開拓方式按井筒形式可分為立井開拓、斜井開拓、平硐開拓和綜合開拓四類；按開采水平數目可分為單水平開拓和多水平開拓兩類；按階段的布置方式可分為采區式、分段式和帶區式三類。井田開拓方式的概念是井筒形式、開采水平數目和階段的布置方式的組合。如“立井—單水平—采區式〞、“斜井—多水平—分段式"及"平硐—單水平—帶區式〞等。在開拓方式的構成因素中，主副井筒形式占有著突出的地位，因此常以主副井筒形式為依據，把井田開拓方式分為平硐開拓、斜井開拓、立井開拓和綜合開拓等幾種方式。二、確定開拓方式的原則井田開拓所解決的主要問題是：合理確定礦井生產能力，井田圍，進展井田的劃分，確定井田開拓方式，井筒數目及位置；選擇主要運輸大巷布置方式及井底車場形式；確定井筒延深方式及井田開采順序等。這些問題關系到礦井生產系統的總體部署，既影響著礦井建立時期的技術經濟指標，又將影響到整個礦井生產時期的技術面貌和經濟效益。因此，對礦井開拓方式的選擇要綜合考慮各種因素的影響。煤礦開采工作包括開拓與采煤兩個程序，兩個程序具區別又有密切的聯系。開拓的主要工作是在礦田圍，從地面向地下開拓巷道和硐室等，進入煤體，以便有方案的生產。井田開拓是通過一系列的巷道來實現的。這些巷道的型式、數量、位置以及在時間和空間上的聯系，成為開拓系統。按照礦井開采設計所進展的巷道開掘工作成為開拓工程。開拓系統是礦井開拓的總體布置，根據總體布置在規劃的開采單位或采區開掘一系列的巷道以便實現采煤程序。這些巷道的型式、數量、位置以及在時間上和空間上的聯系，成為采煤系統。按照采煤系統進展的采掘工作稱為準備與回采。開拓系統與采煤系統組成了全礦開采系統。全礦開采系統包括自井筒起直到回采工作面的全部技術布置。礦井開拓的根本問題是：論證礦田的合理尺寸、年產量及效勞年限的關系；選擇井筒形式及位置；研究合理的階段斜長或水平垂高以及階段的布置與準備；確定合理的礦井開拓系統和開采順序。這些問題并不是孤立存在的，在這些問題之間具有非常密切的技術與經濟關系，有時互相依賴，有時互相制約，因此，在解決實際問題時，對于所遇到的有關技術與經濟方面的許多矛盾，必須根據具體情況，使各項有關因素統一為合理的數量關系。確定井田開拓方式應遵循以下幾項原則：〔1〕貫徹執行我國煤炭工業技術政策、法律法規，適應煤炭工業現代化開展的要求，合理集中開拓部署，建立完整而盡可能簡單的生產系統。〔2〕嚴格執行"煤礦平安規程"等規定，建立完善的通風系統，創造良好的生產條件，為平安生產和提高勞動生產率創造條件。〔3〕井巷布置和開采順序安排要盡量減少煤柱損失，以提高煤炭資源采出率；減少巷道維護量，使主要巷道經常保持良好狀態。〔4〕盡可能減少開拓工程量，尤其是要減少礦井初期工程量，以降低礦井的初期投資，縮短建井工期。第二節平硐開拓利用水平巷道從地面進入煤體的開拓方式稱為平硐開拓。井田的劃分及巷道布置等與斜井、立井開拓方式根本一樣。根據地形條件與煤層賦存狀態的不同。按平硐與煤層走向的相對位置不同，平硐分為走向平硐、垂直平硐和斜交平硐；按照平硐所在標高不同，平硐分為單平硐和階梯平硐。一、走向平硐圖2—1所示為走向平硐開拓。平硐是沿煤層走向開掘，把煤層分為上、下山兩個階段，具有單翼井田開采的特點。走向平硐開拓方式的優點是平硐沿煤層掘進，容易施工，建井期短，投資少，經濟效果好，還能補充煤層的地質資料。缺點是煤層平硐維護困難，巷道維護時間長，具有單翼井田開采通風、運輸困難等，一般平硐口位置不易選擇。圖2—1走向平硐1—主平硐；2—地形等高線；3—煤層底板等高線；4—煤層露頭線二、垂直或斜交走向平硐與煤層走向垂直或斜交的平硐稱為垂直或斜交平硐。圖2—2所示為垂直平硐。根據地形條件，平硐可由煤層頂板進入或由煤層底板進入煤層。平硐將井田沿走向分成兩局部，具有雙翼井田開拓特點。圖2—2垂直走向平硐1—主平硐；2—運輸大巷；3—回風大巷；4—回風石門；5—回風井與走向平硐相比擬，其優點是平硐易維護，具有雙翼井田開拓運輸費用低，巷道維護時間短，礦井生產能力大，通風容易，便于管理等特點，且便于選擇平硐口的位置。缺點是巖石工程量大，建井期長，初期投資大等。三、階梯平硐當地形高差較大，主平硐水平以上煤層垂高過大時，可將主平硐水平以上煤層劃分為數個階段，每個階段各自布置平硐的開拓方式稱階梯平硐，如圖2—3所示。階梯平硐開拓方式的特點是：可分期建井，分期移交生產，便于通風和運輸；但地面生產系統分散、裝運系統復雜、占用設備多、不易管理。這種開拓方式適用于上山局部過長，布置輔助水平有困難，地形條件適宜，工程地質條件簡單的井田。圖2—3階梯平硐開拓1、2、3—階梯平硐；4—集中溜煤眼；5、6、7—運輸大巷四、平硐開拓的注意問題采用平硐開拓時,一般以一條主平硐開拓井田,擔負運煤、出矸、運料、通風、排水、敷設管纜及行人等任務；而在井田上部回風水平開回風平硐或回風井(斜井或立井)。當地形條件允許和生產建立所需要,且又不增加過多的工程量時,可以在主平硐、回風平硐之外,另掘排水、排矸等專用平硐。平硐的斷面應能滿足運輸、通風、行人、敷設管纜的要求。在南方一些礦區,平硐穿過富含巖溶水的石灰巖層(如長興組、茅口組石灰巖、奧紀石灰巖),為防止夏季暴雨、井下涌水量突然猛增,造成井下水災,平硐的水溝斷面應能滿足礦井最大涌水量時的泄水要求。為利于流水和行車,平硐的坡度一般取3‰-5‰。一些地方小煤礦采用非標準礦車,礦車運行的阻力系數較大,為便于重車向外運行,平硐的坡度可以適當增大。采用平硐開拓時,一般井下煤、矸列車直接拉出硐外,在地面工業場地處理。*些生產,能力大的平硐,根據需要,也可以在平硐靠近硐口處設置硐口車場,并從硐口車場以斜井連通地面,井下煤車在硐口車場卸載,再經斜井以膠帶輸送機運至地面煤倉,而矸石車仍經平硐運出硐外處理,物料仍經平硐運人。由于硐口車場只起轉運煤的作用,其線路〔巷道〕和硐室都很簡單。第三節斜井開拓主、副井筒均為斜井的開拓方式稱為斜井開拓。斜井開拓方式在我國煤礦中應用較廣，半數以上的礦井是斜井開拓。按井田劃分和階段的布置方式不同，斜井開拓可以有許多種方式。這里只介紹斜井多水平分段式開拓〔即片盤斜井開拓〕和斜井多水平采區式開拓。一、斜井采區式開拓斜井多水平采區式開拓如圖2—4所示。井田為緩傾斜煤層，有兩層可采煤層，埋藏較淺。井田沿傾斜劃分為兩個階段，階段下部標高分別為-100m、-280m，設兩個開采水平，每個階段劃分為假設干采區。井巷開掘順序：在井田走向中部，開掘一對斜井，主井1、副斜井2均位于最下一個可采煤層的底板巖石中。當副斜井掘至+80m回風水平后，開掘輔助車場3及總回風道4，與此同時在井田上部邊界另掘風井5，并以石門與總回風道相聯。斜井掘到-100m第一水平后，開掘井底車場6，并在最下部的可采煤層底板巖石中掘主要運輸大巷7，待其掘至采區中部后，掘采區車場8、采區運輸上山9和軌道上山10。然后從采區上山分別掘進區段運輸石門12和區段回風石門15，最后掘進m1區段運輸平巷13、m1區段回風平巷16及開切眼，并在開切眼安裝采煤設備。待一切準備好后就可進展回采工作。運輸系統：工作面17采出的煤，由工作面刮板輸送機運出，經m1區段運輸平巷13膠帶輸送機、區段運輸石門12膠帶輸送機、由溜煤眼溜至運輸上山9膠帶輸送機到采區煤倉；在煤倉下部運輸大巷7裝入礦車，由電機車將礦車拉到井底車場6裝入井底煤倉，最后由主井1膠帶輸送機提升至地面。材料設備由副井2下放，經運輸大巷7、采區下部車場8、采區軌道上山10、采區回風石門15、m1區段回風平巷16運至采煤工作面。通風系統：新鮮風流由副斜井2進入，經井底車場6、運輸大巷7、采區軌道上山10、區段運輸石門12、m1區段運輸平巷13進入工作面。清洗工作面后的污風，從m1區段回風平巷16、區段回風石門15、運輸上山9、總回風道4聚集到回風井5由通風機排出地面。圖2—4斜井多水平采區式開拓1—主斜井；2—副斜井；3—+80m輔助車場；4—+80m總回風道；5—邊界風井；6—井底車場；7—-100m運輸大巷；8—采區下部車場；9—采區運輸上山；10—采區軌道上山；11—m4區段運輸平巷；12—區段運輸石門；13—m1區段運輸平巷；14—m4區段回風平巷；15—區段回風石門；16—m1區段回風平巷；17—采煤工作面；18—-280m運輸大巷二、斜井盤區式開拓將井田沿傾斜按一定標高劃分為假設干個分段(又稱片盤)。自地面沿煤〔巖〕層傾斜開拓斜井，然后依次開采各個片盤的開拓方式，稱作片盤斜井開拓。圖2—5為一片盤斜井開拓方式。井田有一層緩斜可采煤層，沿傾斜分為假設干個片盤，每個片盤沿傾斜布置一個采煤工作面，井田兩翼同時開采。井巷掘進順序：在井田走向中央沿煤層開掘一對斜井，直達第一片盤的下部邊界。斜井1為主井，用于運煤和進風；斜井2為副井，用于提升矸石，運送材料和人員，兼作回風。兩井筒相距30～40m，用聯絡巷8聯通。在第一片盤下部20～30m從井筒開掘第一片盤甩車場。在第一片盤的下部和上部邊界分別開掘第一片盤運輸平巷3、副巷6及回風平巷5，每隔一定距離掘聯絡巷10將運輸平巷3與副巷6貫穿。當運輸平巷3和回風平巷5掘至井田邊界時，由運輸平巷向回風平巷掘一傾斜巷道使其連通，稱為開切眼。在開切眼安裝采煤設備后，即可由井田邊界向井筒方向后退開采。為了保證礦井連續生產，第一片盤未采完前就應將斜井延深到第二片盤下部，并掘出第二片盤的全部巷道。一般情況下，第一片盤的運輸平巷可作為第二片盤的回風平巷，由上而下逐個開采各片盤。運輸系統：工作面9采出的煤，由工作面刮板輸送機運出，經副巷6聯絡巷10至片盤運輸平巷并裝入礦車，由電機車或小絞車、無極繩，將礦車拉到井底車場11，由主井1提升至地面。材料設備由副井2下放，經片盤回風巷5運往工作面上口。當礦井產量不大，提升任務不重時，材料設備可由主井1運入井下。圖2—5片盤斜井開拓1—主井；2—副井；3—第一分段運輸平巷；4—第二分段運輸平巷；5—第一分段回風平巷；6—副巷；7—井底水倉；8—聯絡巷；9—采煤工作面；10—聯絡巷；11—車場；12—主要通風機通風系統：新鮮風流由主井1進入，經兩翼運輸平巷、聯絡巷8副巷6進入工作面。清洗工作面后的污風，從回風巷5聚集到副井2由通風機排出地面。為防止新風與污風摻混和風流短路，需在進風與回風巷相交處設置風橋。為防止運輸平巷的新風沿副井向上流動，導致風流短路，應在副井安設風門。生產系統:綜上所述,片盤斜井的根本特點：井田沿傾斜劃分片盤,每片盤整段回采,沿走向不分采區,從井田邊界向井筒方向連續推進(回采)。片盤煤層的開采能力不大,每一片盤的效勞年限不長,上下片盤生產接續頻繁。因此一般設計以一對斜井開拓,一個井筒,采用單鉤串車提升,井底車場可較簡易。由于受開采能力和提升能力的限制,片盤斜井一般為小型礦井。片盤斜井的井筒一般沿煤層真傾向向下掘進。煤層傾角較大時,為減小井筒傾角,也可沿煤層偽斜方向掘進,但這樣保護井筒煤柱也要偽斜留設,使得工作面不好收作。當開采厚煤層或多煤層時,井筒也可布置在底板巖層中,而以片盤石門連通各煤層。當礦區淺部以片盤斜井群開發時,可以聯合相距較近的幾個片盤斜井,在地面以窄軌相互連結,共用一套地面工業設施。三、斜井井筒的選擇、井筒裝備及坡度1.斜井井筒層位選擇采用斜井開拓時，根據井田地質地形條件和煤層賦存情況，斜井可沿煤層、巖層或穿層布置。沿煤層斜井的主要優點是施工技術簡單，建井速度快，聯絡巷工程量少，初期投資少，且能補充地質資料，在建立期還能生產一局部煤炭。主要缺點是井筒容易受采動影響，維護困難，保護煤柱損失大；當煤層有自然發火性，不利于礦井防火；井筒坡度受煤層頂底板起伏影響，不利于井筒提升。為使井筒易于維護且保持斜井坡度的一致，沿煤層斜井一般適用于煤層賦存穩定，煤質堅硬及地質構造簡單的礦井。當不適應開掘煤層斜井時，可將斜井布置在煤層底板穩定的巖層中，距煤層底板垂直距離一般不小于15～20m。這種方式的斜井有利于井筒維護，容易保持斜井的坡度一致。但巖石工程量大，施工技術復雜，建井工期長。當斜井傾角與煤層傾角不一致時，可采用穿層布置，即斜井從煤層頂板或底板穿入煤層。從頂板穿入煤層的斜井稱為頂板穿巖斜井，如圖2—6〔a〕所示，一般適用于開采煤層傾角較小及近水平煤層。從煤層底板穿入煤層的斜井稱為底板穿巖斜井，如圖2—6〔b〕所示，一般適用于開采傾角較大的煤層。圖2—6穿巖斜井1—主井；2—副井；3—井底車場；4—運輸大巷；5—井底煤倉；6—回風大巷；7—副井井底車場；8—回風井當煤層埋藏不深、傾角不大、井田傾斜長度較小，因施工技術和裝備條件等原因不宜采用立井開拓時，或采用斜井開拓，但受地貌和地面布置限制井筒無法與煤層傾斜方向一致時，可使用斜井井筒傾斜方向與煤層傾斜方向相反布置，如圖2—7〔a〕所示，這種方式稱反斜井。與上述兩種穿巖斜井相比擬，反斜井的井筒較短，但要向井田深部開展時，往往需用暗斜井開拓，增加了提升段數和運輸環節。故采用反斜井時，反斜井以下煤層斜長不宜過大，開采水平數目不宜多。當煤層傾角較大，采用底板穿巖斜井受到地形條件限制時，可采用“折返式〞斜井，如圖2—7〔b〕所示。圖2—7反斜井和折返式斜井1—主井；2—副井；3—井底車場；4—運輸大巷；5—井底煤倉；6—反斜井2.井筒裝備及坡度斜井井筒裝備由提升方式而定，提升方式又受井筒傾角和礦井生產能力的影響，見表2—1。表2—1各種斜井提升方式的適應條件斜井傾角礦井年產量/萬t．a-1提升方式＜170＞60帶式輸送機＜25015～60串車250～35015～90箕斗＜150＜60無極繩斜井輔助運輸還可采用單軌吊、無軌膠輪車及卡軌電機車等運輸方式。斜井的布置方式:根據礦井地形、地質、煤層賦存情況和采用的提升方式的不同,斜井井筒可沿巖層、煤層或穿層布置。沿煤層開斜井具有施工較易、掘進較快、初期投資較省、掘進出煤可滿足建井期間用煤的需要、且可獲得補充地質資料等優點；但井筒維護比擬困難,保護井筒的煤柱損失較大,當煤層有自然發火傾向時,對防火和處理井下火災不利；如煤層沿傾向有波狀起伏或斷層切割,將造成井筒傾角急劇變化,不利于礦井提升。因此,一般只在開采煤層不厚、地質構造簡單、圍巖穩固,效勞年限不長的小型礦井時,才考慮采用沿煤層斜井。在一般情況下,斜井井筒應布置在煤層(組)下部穩定的底板巖層中,距煤層的法線距離一般不小于15～20m,井筒方向與煤層傾向根本一致。當煤層傾角與要求的井簡傾角不一致時,可以采用穿層(巖)斜井。開采近水平煤層時,斜井從頂板穿人。如煤層傾角較大,可以采用底板穿巖斜井,如圖2-8所示。圖2－8底板穿巖斜井由于井筒傾角較煤層傾角小,雖然斜井開場位于煤系底板,而當井筒以原定坡度向下延深時,是逐步由煤組的底部穿向頂部,而且愈下愈遠,不便于井底車場和大巷布置,保護井筒的煤柱損失也將增加,故這種斜井井筒延伸深度較小。當煤層傾角較大時,可以在煤組底板巖層按偽斜方向布置斜井。由于井筒穿過各水平時逐步偏離井田中央,使上下水平兩翼井田長度不均,可能給兩翼配合生產增加困難。另外,也增加了井筒的長度。因此這種布置方式,也較少采用。當煤層賦存不深,傾角不太大,井田沿煤層傾向尺寸小,因施工技術和裝備條件等原因不便采用立井,而采用沿煤層布置斜井時,又受到井上下條件限制,這時可以采用反斜井,即井筒方向與煤層方向相反,如圖2-9所示。圖2－9反斜井開拓這種方式和上述穿層斜井比擬,井筒到達煤層的距離較短,但如要向深部延深井筒,則它離下部煤層越來越遠,井筒和石門的工程量都將加。此時,雖然可用暗斜井開采其井田下部煤層,但又將增加提升的段數和運輸環節,故這種布置方式不適于用在井田傾斜長度大的礦井。第四節立井開拓主、副井均為立井的開拓方式稱為立井開拓。由于煤層賦存條件和開采技術水平的不同，立井開拓有多種方式。這里僅介紹立井單水平帶區式開拓和立井多水平采區式開拓。一、立井帶區式開拓立井單水平帶區式開拓方式如圖2—10所示，井田劃分為兩個階段，階段帶區式布置。井巷開掘順序：在井田中央開掘主井1、副井2，當掘至開采水平標高后，開掘井底車場3、主要石門4，當主要石門掘至預定位置后，在煤層底板巖層中向兩翼開掘水平運輸大巷5，在煤層中開掘回風大巷6。當運輸大巷掘至一定位置后，掘行人進風斜巷12、運料斜巷11進入煤層，并沿煤層開掘分帶運煤斜巷7、溜煤眼10、分帶回風斜巷8。當分帶運煤斜巷、分帶回風斜巷掘至井田邊界后，沿煤層走向掘進開切眼，在開切眼安裝采煤設備后，即可由井田邊界向運輸大巷方向回采。圖2—10立井單水平分帶式開拓1—主井；2—副井；3—井底車場；4—主要石門；5—運輸大巷；6—回風大巷；7—分帶運煤斜巷；8—分帶回風巷；9—工作面；10—煤倉；11—運料斜巷；12—行人進風斜巷；13—回風井運輸系統：工作面9采出的煤由工作面刮板輸送機運至分帶運煤斜巷7，由帶式輸送機運到煤倉10，并在運輸大巷5裝入礦車。由電機車牽引至井底車場3，通過主井1提升到地面。材料、設備由副井2下放到井底車場3，由電機車牽引送達分帶材料車場，經材料斜巷11利用小絞車提升至分帶斜巷8，然后到工作面9。通風系統：新鮮風流由副井2進入、經井底車場3、主要石門4、運輸大巷5、行人進風斜巷12、分帶運煤斜巷7進入工作面。清洗工作面后的污風經各自的分帶回風斜巷8、回風大巷6、回風井13由主要通風機排出地面。二、立井采區式開拓立井多水平采區式開拓如圖2—11所示。井田有兩層煤，分為兩個階段，其下部標高分別為-120m、-480m，每個階段沿走向劃分為假設干采區。兩層煤間距不大，采用聯合布置，在m2煤層底板巖石中布置階段運輸大巷和回風大巷，為兩層煤共用。井田設置兩個開采水平，﹣300m水平為第一水平，-480m為第二水平，均采用上山開采。井巷掘進順序：先在井田走向的中部開鑿一對立井，主井1和副井2，待主副井掘至-300m水平后，開掘井底車場3及主要石門。主要石門穿入m2煤層底板巖石預定位置后，向兩翼開掘運輸大巷4，當其掘至第一、第二采區中央后，開掘采區下部車場5，在m2煤層底板巖石中掘進采區運輸上山6及軌道上山7。與此同時，在井田上部邊界開掘回風井8、回風大巷9、采區運輸上山6和軌道上山7，待采區上山貫穿后，分別在第一區段上、下部掘進第一區段運輸石門11、第一區段回風石門14通入m1煤層，以及區段溜煤眼18。然后掘進m1煤層的區段運輸平巷12、回風平巷15及開切眼。一切準備好后，在開切眼安裝采煤設備進展回采。圖2—11立井多水平采區式開拓1—主井；2—副井；3—井底車場；4—運輸大巷；5—采區下部車場；6—采區運輸上山；7—采區軌道上山；8—邊界風井；9—總回風巷；10—m2層區段運輸平巷；11—區段運輸石門；12—m1層區段運輸平巷；13—m2層區段回風平巷14—區段回風石門；15—m1層區段回風平巷；16—采煤工作面；17—-480m運輸大巷；18—區段溜煤眼；19—采區煤倉運輸系統：從采煤工作面采出的煤炭經m1煤層區段運輸平巷12、第一區段運輸石門11、區段溜煤眼18、采區輸送上山6到采區煤倉19、在大巷裝車站裝入礦車、電機車牽引列車經運輸大巷4進入井底車場3，卸入井底煤倉，用箕斗由主井1提升到地面。掘進巷道所出的矸石，由礦車裝運經軌道上山7、采區下部車場5、運輸大巷4至井底車場3，由副井2用罐籠提升到地面。材料設備用礦車裝載經副井2用罐籠下放至井底車場3，由電機車牽引經運輸大巷4拉到各采區，經采區下部車場5、軌道上山7轉至各使用地點。通風系統：新鮮風流經副井2進入，經井底車場3、運輸大巷4、采區下部車場5、采區軌道上山7、區段運輸石門11、m1煤層區段運輸平巷12進入m1煤層工作面。清洗工作面的污風由m1煤層區段回風平巷15、區段回風石門14、總回風巷9經回風井8由通風機排到地面。三、立井井筒裝備立井開拓時我國廣泛應用的方式。無論井田劃分為階段或盤區，時單水平或多水平，都可采用立井開拓。采用立井開拓時，一般以一對立井〔主井及副井〕進展開拓，裝備兩個井筒。井筒斷面根據提升容器尺寸、井筒裝備及通風要求確定。我國大中型立井的井筒的裝備可參考表1，對小型立井，根據其井型大小和矸石量對少，主副井可各裝備一對單層單車〔1噸〕罐籠。或只裝備一個井筒〔雙層單車或單層單車罐籠〕，實行混合提升，即提煤、提矸、下料、升降人員均用該套提升設備，故其提煤能力就相對的減少了，因此只能用于井型更小的礦井。表2-2大中型立井井筒裝備礦井生產能力/萬t﹒a-1主井井筒裝備副井井筒裝備30一對單層單車〔1t〕罐籠一對單層單車〔1t〕罐籠60一對6t箕斗一對雙層單車〔1t〕罐籠90一對9t箕斗一對雙層雙車〔1.5t〕罐籠120一對12t箕斗一對雙層單車〔3t〕罐籠150一對16t箕斗一對雙層單車〔3t〕罐籠180一對16t箕斗一對雙層單車〔3t〕罐籠,罐籠帶重錘240兩對12t箕斗一對雙層雙車〔1.5t〕罐籠,一對雙層單車〔5t〕罐籠帶重錘300兩對16t箕斗一對雙層雙車〔1.5t〕罐籠,一個雙層單〔5t〕或雙層雙車〔1.5t〕罐籠帶重錘﹡雙層雙車也稱雙層四車,共兩層,每層兩車，共四車對于*些生產能力較小的小型礦井，為了減少井筒工程量、節約材料設備、簡化工業廣場和井底車場布置，可以在工業廣場只開鑿和裝備一個立井。在井田上部邊界另開回風用的立井或斜井。這種開拓方式如以下圖所示。由于只有一套提升設備，實行混合提升，當井筒進展檢修或發生故障時，就要導致全礦停產。如井下發生火災或水災時，關閉井下防火門或防水門，就無法進展礦井通風，對事故處理和人員撤離均不利。由于只掘一個井筒，建井時需掘較長的巷道才能和風井貫穿，因此構成全礦總風壓通風的時間晚，建井時通風困難。如要延深井筒也會造成停產。因此，只要嚴格地限制用于以下條件：煤層埋藏淺、傾角小、井田圍不大、儲量較少、井型小于21萬噸、能以一個水平合理地開采全井田，涌水量小，沒有自然發火危險的一、二級瓦斯礦井。同時還應適當加大提升富裕能力，使小風井盡可能靠近主井，也可考慮在主井或風井增設一套簡易提升設備。第五節綜合開拓一、綜合開拓的類型在*些具體條件下,采用單一的井筒形式開拓,在技術上有困難、經濟上不合理,可以采用不同井筒形式進展綜合開拓.采用綜合開拓時,不同形式的井筒在地面及井下的聯系與配合是十分重要的。以斜井—立井開拓為例,如果井口相近,則井底相距較遠,井底車場布置、井下的聯系就不太方便；如井底相近,則井口相距較遠,地面工業建筑就比擬．生產調度及聯系不太方便,占地比擬多,相應地增加煤柱損失。在具體情況下就必須聯系井上下的布置,結合開拓的其他問題,尋求合理的方案。二、斜井－立井綜合開拓圖2-12大型、特大型礦井斜井－立井綜合開拓斜井開拓具有許多優點,大型斜井以膠帶斜井做主井,在技術上經濟上均很優越,但副斜井的輔助提升比擬困難,通風也不利(特別是開采深部煤層時,斜井分段提升輔助環節多,能力小；而且通風路線長、阻力大、風量小,不能滿足生產要求)。而立井作為副井能彌補這方面的缺乏,于是就可以斜井為主井、以立井為副井,采用主斜井—副立井的方式實現大型及特大型礦井的綜合開拓。如上圖2-12所示為我國新莊孜礦大型斜井轉入深部開采后,瓦斯涌出量增加,為解決輔助提升和通風問題,在井田深部位置新打一立井,生產能力擴大至2.40Mt／a。我國一些生產礦井的改建和新井設計也考慮了這種方式。近年來德國、英國、前聯、日本一些大型礦井的設計或改建也采用了主斜井、副立井相結合的方式。可以認為,這是建立大型和特大型礦井值得注意的技術方向。斜井的應用圍在很大程度上擴大了。由于采用主斜井、副立井綜合于拓,斜井的深度已相當深,改變了過去斜井主要用于開采煤田淺部的中小型礦井的狀況。三、平硐－立井綜合開拓圖2-13平硐－立井綜合開拓1－主平硐2－副立井3－暗斜井〔箕斗斜井〕4－回風小平硐5－回風小斜井采用平硐開拓只需開一條主平硐,其回風井筒可以采用平硐、斜井或立井。對于*些瓦斯涌出量很大、主平硐很長的礦井,井下需要的風量大。長平硐通風的風阻大，難以保證礦井通風的需要,條件適宜時,可以通風井采用立井。圖2-13所示為中粱山煤礦平硐—立井的綜合開拓,主平硐1全長兩千多米,另開副立井2做進風用,并擔負平硐與其以下水平之間的輔助提升任務。其下水平出煤則經暗斜井3提至平硐水平,再轉運井外。對于以平硐開拓的礦井深部,如無布置階梯平硐的條件,根據地形,后期可用立井或斜井開拓,圖2-14是前期用平硐開拓淺部,后期用立井開拓深部井田的例子。當需加大礦區開發強度時,可以同時開發平碉水平上下的煤層,即上部的