【正文】 1 第三章 井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題 第一節(jié) 煤田劃分為井田 煤田的范圍相當(dāng)廣闊。大的煤田面積可達(dá)數(shù)千平方公里，儲(chǔ)量可達(dá)數(shù)百億噸。對(duì)于這樣大的煤田，如果用一個(gè)礦井來(lái)開(kāi)采，無(wú)論從技術(shù)上，經(jīng)濟(jì)上和安全上都是不合理的。因此，在開(kāi)發(fā)一個(gè)煤田時(shí)，應(yīng)將煤田劃分成若干較小的部分。由若干個(gè)礦井進(jìn)行開(kāi)采。劃歸一個(gè)礦井開(kāi)采的那部分煤田稱(chēng)為井田。有時(shí)煤田不很大，也可不劃分井田。 由于行政或經(jīng)濟(jì)上的原因，往往將鄰近幾個(gè)井田劃歸為一個(gè)行政機(jī)構(gòu)管理，而將這鄰近的井田和起來(lái)稱(chēng)為礦區(qū)。 在煤田劃分為井田時(shí)，以礦區(qū)總體規(guī)劃為依據(jù)，要保證各井田 有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開(kāi)發(fā)。 一、劃分的原則 1．井田范圍、儲(chǔ)量、煤層賦存及開(kāi)采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng) 對(duì)一個(gè)生產(chǎn)能力較大的礦井，尤其是機(jī)械化程度較高的現(xiàn)代化大型礦井，應(yīng)要求井田有足夠的儲(chǔ)量和合理的服務(wù)年限。生產(chǎn)能力較小的礦井，儲(chǔ)量可少些。礦井生產(chǎn)能力還要與煤層賦存條件、開(kāi)采技術(shù)裝備條件相適應(yīng)，并要為礦井發(fā)展留有余地。隨著開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)當(dāng)前技術(shù)水平劃定井田范圍，可能滿(mǎn)足不了礦井長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的要求。因此，井田范圍應(yīng)適當(dāng)劃得大些，或在井田范圍外留一備用區(qū)，暫 不建井，以適應(yīng)礦井將來(lái)發(fā)展的需要。對(duì)于煤層總厚度較大，開(kāi)采條件好，為加快礦井建設(shè)和節(jié)約初期投資而建設(shè)的中小型礦井，更應(yīng)如此。 2．保證井田有合理的尺寸 一般情況下，為便于合理安排井下生產(chǎn)，井田走向長(zhǎng)度應(yīng)大于傾斜長(zhǎng)度。如井田走向長(zhǎng)度過(guò)短，則難以保證礦井各個(gè)開(kāi)采水平有足夠的儲(chǔ)量和合理的服務(wù)年限，造成礦井生產(chǎn)接替緊張；或者在這種情況下為保證開(kāi)采水平有足夠的服務(wù)年限使階段（水平）高度加大，將給礦井生產(chǎn)帶來(lái)困難。井田走向長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，又會(huì)給礦井通風(fēng)、井下運(yùn)輸帶來(lái)困難。因此，在礦井生產(chǎn)能力一定的情況下，井田 走向長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，都將降低礦井的經(jīng)濟(jì)效益。 我國(guó)煤礦生產(chǎn)實(shí)踐表明，井田走向長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到：小型礦井不小于 1 ． 5 km；中型礦井不小于 4． 0 km；大型礦井不小于 7． 0 km；特大型礦井可達(dá) 10． 0~15． 0 km。 3．充分利用自然等條件劃分井田 例如，利用大斷層作為井田邊界，或在河流、國(guó)家鐵路、城鎮(zhèn)等下面進(jìn)行開(kāi)采存在問(wèn)題較多或不夠經(jīng)濟(jì)，須留設(shè)安全煤柱時(shí)，可以此作為井田邊界。這樣，既降低了煤柱損失，又減少了開(kāi)采技術(shù)上的困難。見(jiàn)圖 3— 1。 圖 3— 1 井田境界劃分示意圖 在煤層傾角變化很大處，可以其作為井田邊界，便于相鄰礦井采用不同的采煤方法和采掘機(jī)械，簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理。其他如大的褶曲構(gòu)造也可作為井田邊界。 在地形復(fù)雜的地區(qū)，如地表為溝谷、丘陵、山嶺的地區(qū)，劃定的井田范圍和邊界要便于選擇合理的井筒位置及布置工業(yè)場(chǎng)地。對(duì)于煤層煤質(zhì)、牌號(hào)變化較大的地區(qū)，如果需要，也可考慮依不同煤質(zhì)、牌號(hào)按區(qū)域劃分井田。 4．合理規(guī)劃礦井開(kāi)采范圍，處理好相鄰礦井之間的關(guān)系 劃分井田邊界時(shí)，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?jī)刹糠帧Ｒ话銘?yīng)先淺后深，先易后 難，分別開(kāi)發(fā)建井，以節(jié)約初期投資，同時(shí)也能避免淺、深部礦井形成復(fù)雜的壓差關(guān)系，給開(kāi)采帶來(lái)困難。淺部礦井井型及范圍可比深部礦井小。如煤層賦存淺、層（組）間距大，上下煤層（組）開(kāi)采無(wú)采動(dòng)影響，為加速礦區(qū)建設(shè)也可在煤田淺部分煤組同時(shí)建井，然后再在深部集中建井。 當(dāng)需加大開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，必須在淺、深部同時(shí)建井或淺部已有礦井開(kāi)發(fā)需在深部另建新井 2 時(shí)，應(yīng)考慮給淺部礦井的發(fā)展留有余地，不使淺部礦井過(guò)早地報(bào)廢。 二、井田境界的劃分方法 井田境界的劃分方法有垂直劃分、水平劃分、按煤組劃分及按自然條件形狀劃分 幾種。 （一）垂直劃分 相鄰礦井以某一垂直面為界，沿境界線各留井田邊界煤柱，稱(chēng)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 3— 2 所示。一、二礦之間的邊界即是。近水平煤層井田無(wú)論是沿走向還是沿傾向，都采用垂直劃分法，如圖 3— 3 所示。 圖 3— 2 深淺部井田劃分示意圖 （二）水平劃分 圖 3— 3 近水平煤層井田邊界劃分方法 以一定標(biāo)高的水平面為界，即以一定標(biāo)高的煤層底板等高線為界，并沿該煤層底板等高線留置邊界煤柱，這種方法稱(chēng)作水平劃分。如圖 3— 2 中，三礦井田上部及下部邊界就是分別以一 250 m 和一 650 m等高線為界的，這種方法多用于劃分傾斜和急斜煤層以及傾角較大的緩斜煤層井田的上下部邊界。 圖 3— 4 礦界劃分及分組與集中建井 2— 淺部分組建斜井； 3— 深部集中建立井 （三）按煤組劃分 按煤層（組）間距的大小來(lái)劃分礦界，即把煤層間距較小的相鄰煤層劃歸一個(gè)礦開(kāi)采，把層間距較大的煤層（組）劃歸另一個(gè)礦開(kāi)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(qū)，如圖 34 中 I礦與 II 礦即為按煤組劃分礦界并且同時(shí)建井。 應(yīng)當(dāng) 指出，無(wú)論用何種方法劃分井田境界，都應(yīng)力求做到井田境界整齊，避免犬牙交錯(cuò)，造成開(kāi)采上的困難。 第二節(jié) 礦井生產(chǎn)能力和服務(wù)年限 一、礦井生產(chǎn)能力 3 礦井生產(chǎn)能力系指礦井一年內(nèi)能生產(chǎn)煤炭的數(shù)量。又稱(chēng)礦井年產(chǎn)量或井型。由于煤礦的特殊性，其井巷工程和設(shè)備必須標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造和管理提供便利。我國(guó)目前按設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力將煤礦礦井分為大、中、小三種類(lèi)型，每種類(lèi)型，又分若干個(gè)等級(jí)。除規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)井型外，在礦井設(shè)計(jì)中不得出現(xiàn)中間井型。目前我國(guó)井型系列如下： 大型礦井 1 150、 180、 2 300、 400 及以上 萬(wàn) t/a 中型礦井 4 60、 90 萬(wàn) t/a 小型礦井 1 2 30 萬(wàn) t/a 近年來(lái)，隨著開(kāi)采技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦井型有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)，出現(xiàn)了 500 萬(wàn) t/a 以上甚至 1000 萬(wàn) t/a的礦井。 礦井生產(chǎn)能力是確定礦井其它許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)參數(shù)的重要依據(jù)，在一定程度上反映了礦井的整體面貌和特征。 礦井生產(chǎn)能力大小各有利弊。大型礦 井生產(chǎn)集中，機(jī)械化程度高，因此勞動(dòng)生產(chǎn)率高，成本低，產(chǎn)量大，服務(wù)年限長(zhǎng)，產(chǎn)量均衡穩(wěn)定，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須依靠的骨干。但裝備復(fù)雜，初期工程量大，建井周期長(zhǎng)，占用投資多。小型礦井裝備簡(jiǎn)單，施工技術(shù)要求較低，初期工程量小，投資少，見(jiàn)煤快。但產(chǎn)量小，服務(wù)年限短，生產(chǎn)不穩(wěn)定，勞動(dòng)生產(chǎn)率低。 礦井生產(chǎn)能力要根據(jù)煤層賦存條件，開(kāi)采技術(shù)條件，國(guó)家對(duì)煤炭的需求狀況及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等并結(jié)合國(guó)家有關(guān)技術(shù)政策綜合分析，認(rèn)真進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定。一般地，井田儲(chǔ)量豐富，煤層賦存條件好，煤層生產(chǎn)能力大時(shí)應(yīng)建大型礦井。對(duì)煤層埋藏深，地 面地形復(fù)雜不利建大型礦井?；虍?dāng)煤層埋藏較淺，儲(chǔ)量不太豐富或煤層賦存不太穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜時(shí)，宜布置工業(yè)場(chǎng)地的礦井，為了充分發(fā)揮井筒和地面工業(yè)場(chǎng)地的投資效果，也宜建小型礦井。 二、礦井服務(wù)年限 煤礦企業(yè)和其它企業(yè)不同，它的工作對(duì)象是埋藏在其井田范圍內(nèi)地下有限的煤炭資源，一旦其井田內(nèi)儲(chǔ)量開(kāi)采殆盡，礦井也就隨之報(bào)廢。所以，一個(gè)礦井有一個(gè)從投產(chǎn)到報(bào)廢的開(kāi)采年限，稱(chēng)為礦井的服務(wù)年限。 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限、礦井生產(chǎn)能力和礦井儲(chǔ)量之間的關(guān)系如下： T= Zk/AK 3— 1 式中 T— 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限， a； A— 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力， t/a； Zk— 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 ； K— 儲(chǔ)量備用系數(shù)。 設(shè)立儲(chǔ)量備用系數(shù)是為了避免因地質(zhì)條件和煤層賦存特征變化，使得礦井儲(chǔ)量減少而影響礦井的服務(wù)年限。儲(chǔ)量備用系數(shù)應(yīng)視井田內(nèi)地質(zhì)條件而定，一般為 ～ 。地質(zhì)條件簡(jiǎn)單時(shí)取小值，地質(zhì)條件得復(fù)雜時(shí)取大值。 礦井儲(chǔ)量一定時(shí)，其服務(wù)年限和生產(chǎn)能力應(yīng)相適應(yīng)，有一個(gè)合理的匹配關(guān)系。煤礦開(kāi)采需要開(kāi)掘大量的井巷工程，這些井巷工程都是不可回收工程。煤礦開(kāi)采還需要大量大型的專(zhuān)用設(shè)備。投資巨大。在確定礦井服務(wù) 年限時(shí)應(yīng)考慮能夠充分發(fā)揮井巷工程、地面建筑物和構(gòu)造物、技術(shù)裝備的能力，使投資效果達(dá)到最佳。 如果礦井生產(chǎn)能力大而服務(wù)年限過(guò)短，會(huì)造成井巷工程、地面建筑物以及技術(shù)裝備用期過(guò)短，經(jīng)濟(jì)上不合理。同時(shí)也會(huì)造成新老礦井之間頻繁接替，不能穩(wěn)定、均衡地為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供煤炭資源。如果礦井生產(chǎn)能力小而服務(wù)年限太長(zhǎng)，會(huì)造成井巷工程和技術(shù)裝備使用期過(guò)長(zhǎng)，效率降低，維護(hù)維修費(fèi)增加。同時(shí)，也不能滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)煤炭資源的需求和充分利用已探明的煤炭資源。為此，我國(guó)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了不同井型的礦井相應(yīng)的服務(wù)年限，見(jiàn)表 3— 1。 表 3— 1 我國(guó)各類(lèi)井型的礦井和水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 井型 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（ t/a） 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限（ a） 水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 開(kāi)采 0～ 25176。煤層的礦井 開(kāi)采 25176?！?45176。煤層的礦井 開(kāi)采 45176?！?90176。煤層的礦井 特大 300 及以上 70 30～ 40 — — 大 1 150、 180、 240 60 20～ 30 20～ 30 15～ 20 中 4 60、 90 50 15～ 20 15～ 20 12～ 15 小 1 2 30 各省自定 大型礦井第一水平服務(wù)年限應(yīng)不低于 30a 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新工藝、新裝備、新材料不斷出現(xiàn)，使礦井的開(kāi)采技術(shù)和裝備條件不斷改善，再加上國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)煤炭的需求和能源結(jié)構(gòu)的變化，礦井井型和服務(wù)年限之間的合理關(guān)系不是一成不變的。 第三節(jié) 井田再劃分 煤田劃分成井田后，可以布置一套完全獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)。但這套生產(chǎn)系統(tǒng)仍不可能把整個(gè)井田內(nèi)的煤一 4 下子全采出來(lái)，還需要一步一步，一塊一塊有計(jì)劃，有步驟地開(kāi)采。這就需要把井田進(jìn)一步劃分成若干宜于開(kāi)采的較小部分，對(duì)每一個(gè)較小部分還可以根據(jù)情況再進(jìn)一步劃分為更小的區(qū)域，直到能滿(mǎn)足開(kāi)采工藝要求為止。這個(gè)工 作叫井田再劃分。 目前，我國(guó)常見(jiàn)的井田再劃分方式有以下幾種。 一、井田劃分為階段 在井田范圍內(nèi)，沿煤層傾斜方向，按一定標(biāo)高將井田劃分成若干長(zhǎng)條，每一個(gè)叫階段，見(jiàn)圖 3— 5。 圖 3— 5 井田劃分為階段示意圖 I、 II、 III— 階段序號(hào)； h h 、 h3— 階段斜長(zhǎng)； H H H3— 階段垂高 階段大小由階段走向長(zhǎng)和階段斜長(zhǎng)來(lái)表示，階段走向長(zhǎng)與該階段處井田走向長(zhǎng)一致。階段斜長(zhǎng)由階段垂高和該階段處煤層傾角決定。階段垂高是指階段上、下邊界之間的垂直高度，等于階段上、下邊界面標(biāo)高之差。 一般用水平面作為階段上、 下邊界，稱(chēng)作水平。水平位置用標(biāo)高來(lái)表示，如 +50m水平， 150m 水平等。 為了逐段開(kāi)采，需要在階段的某個(gè)界面水平布置井底車(chē)場(chǎng)、運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷等主要開(kāi)拓巷道。布置有井底車(chē)場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷，并擔(dān)負(fù)該水平開(kāi)采范圍內(nèi)的主要運(yùn)輸和提升任務(wù)的水平叫開(kāi)采水平。 一個(gè)開(kāi)采水平可只為一個(gè)階段服務(wù)，也可以為該水平上下兩個(gè)階段服務(wù)，所以，一個(gè)礦井的開(kāi)采水平數(shù)目和階段數(shù)目不一定相等。 一個(gè)井田可以用一個(gè)開(kāi)采水平采完，也可能用幾個(gè)開(kāi)采水平才能采完，這要視井田煤層賦存條件和井田尺寸大小而定。前者叫單水平開(kāi)拓，后者叫多水平開(kāi)拓。圖 3– 5 所示井田劃分為三個(gè)階段，由于一個(gè)開(kāi)采水平最多能為兩個(gè)階段服務(wù)，所以該礦至少需要兩個(gè)開(kāi)采水平，為多水平開(kāi)拓。 一個(gè)井田劃分成幾個(gè)階段取決于每個(gè)階段的垂高。階段垂高直接影響礦井基建工程量、初期投資、建井工期及生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性，是礦井開(kāi)拓中的重要問(wèn)題。階段垂高的確定取決于煤層賦存特征、地質(zhì)條件和開(kāi)采技術(shù)條件。根據(jù)我國(guó)的開(kāi)采技術(shù)條件現(xiàn)狀，合理的階段垂高范圍是： 緩傾斜、傾斜煤層 150m~250m 急傾斜煤層 100m~150m 一般地，礦井只以一個(gè)階段（或開(kāi)采水平）保證礦井年產(chǎn)量。為了保證礦井穩(wěn)定、均衡生產(chǎn)，避免水平接替緊張，要求礦井第一水平應(yīng)有足夠的服務(wù)年限。 二、井田劃分為盤(pán)區(qū) 當(dāng)井田內(nèi)煤層傾角很小，接近水平時(shí)，由于煤層沿傾斜方向高差很小，沒(méi)有必要再按標(biāo)高劃分階段。這時(shí)，可沿煤層主要延展方向布置主要大巷，將井田分為兩翼，然后以大巷為軸將兩翼分成若干適宜開(kāi)采的塊段，每個(gè)塊段叫一個(gè)盤(pán)區(qū)。每個(gè)盤(pán)區(qū)通過(guò)盤(pán)區(qū)石門(mén)與主要大巷相連構(gòu)成相對(duì)獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)，見(jiàn)圖 3— 6。 5 圖 3— 6 井田劃分盤(pán)區(qū) 1— 主斜井； 2— 副斜井； 3— 主要石門(mén)； 4— 主要運(yùn)輸巷； 6盤(pán)區(qū)運(yùn)輸平巷； 7— 盤(pán)區(qū)邊界； 8— 井田邊界 當(dāng)大巷沿煤層走向布置時(shí)，上山部分斜長(zhǎng)應(yīng)稍大于下山部分斜長(zhǎng)。一般地，上山部分斜長(zhǎng)不宜超過(guò) 1500m，下山不宜超過(guò) 1000m.。 三、井田分區(qū)域劃分 隨著開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展和煤層埋深的增加，礦井開(kāi)采強(qiáng)度越來(lái)越大，出現(xiàn)了許多特大型、巨大型礦井。國(guó)外已出現(xiàn)了年產(chǎn)量超過(guò)千萬(wàn) t 的礦井。這些礦井井田范圍廣闊，可達(dá)上百平方公里，煤層沿走向長(zhǎng)可達(dá)數(shù)十公里。這就勢(shì)必造成井下運(yùn)輸距離、通風(fēng)線路、管線敷設(shè)過(guò)長(zhǎng)，給生產(chǎn)和管理帶來(lái)困難。為此，有的礦井采用了分區(qū)域 開(kāi)采的辦法，就是將整個(gè)井田劃分成若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域相當(dāng)于一