实验一 井田开拓方式实验(实验指导书)

第四节井田开拓方式一、井田开拓基本知识（一）矿井储量、生产能力和服务年限一个煤田的X围很大，面积由数十至数千平方公里，甚至上万平方公里，煤的蕴藏量由几亿到几百亿吨。

通常由几个或几十个矿开采。

划给一个矿井来开采的那部分煤田，叫做井田（或矿田）。

井田的边界多是以自然条件（大断层等）来划分。

井田X围的大小，决定了矿井的储量和开采条件，是建设矿井的基本根据。

矿井储量可分为远景储量和工业储量两类，是确定矿井生产能力的重要因素。

矿井的工业储量减去设计和开采损失，就是矿井的可采储量。

可采储量占工业储量的百分比叫做采出率（也称“回采率”），矿井采出率应大于75％以上。

采出率太低，不但浪费了资源，而且减少矿井的服务年限。

矿井可采储量与工业储量、生产能力和服务年限的关系，可用下式表示：Zk=(Zc-P)CZk=A·T·K式中Zk——可采储量，万t；Zc——工业储量，万t；C ——采区设计回采率，薄煤层（煤厚≤1.3m）为0.85，中厚煤层（煤厚1.3～3.5m）为0.80，厚煤层（煤厚＞3.5m）为0.75；A ——矿井设计生产能力，万t/a；T ——矿井设计服务年限，a；K ——储量备用系数，一般取1.2～1.4。

矿井生产能力，一般指矿井的设计生产能力。

按设计的生产能力大小矿井分为大、中、小三种井型：大型：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0、5.0、6.0Mt/a 及以上；中型：0.45、0.6、0.9Mt/a；小型：0.3 Mt/a及以下。

矿井服务年限应与矿井生产能力相适应，使它们之间保持一个技术、经济上都比较合理的关系。

《煤炭工业矿井设计规X》（2005年版），对45万t/a及以上矿井，按不同井型，对矿井的设计服务年限作了相应的规定，中型矿井设计服务年限不小于40年，1.2～2.4 Mt/a矿井设计服务年限不小于50年，3.0～5.0 Mt/a矿井设计服务年限不小于60年，6.0 Mt/a及以上矿井设计服务年限不小于70年。

矿井设计一、井田概况某井田含有两层煤，煤层厚度分别为1M 6m,2M 8m,走向长度8km ，倾斜长度1860m ，煤层间距10m ，煤层倾角34°，煤层露头深度为72m ，设计生产能力为180万t/a 。

瓦斯等级属于低瓦斯矿井。

地表较为平坦，水文地质简单，煤层顶底板均为中等稳定砂岩。

初步设计矿井开拓方式，并初步分析大巷布置方式，同时设计井底车场。

二、井田开拓一、储量计算1、矿井地质资源量计算t 2604025.1)86(18608000万=⨯+⨯⨯=Z Z2、矿井资源/储量计算以勘探地质报告为基础，矿井可行性研究和初步设计阶段的矿井工业资源/储量计算按下式计算：k Z Z Z Z Z Z M M b b g 333222112122111++++=g Z ——矿井工业资源/储量；b Z 111——探明的资源量中经济的基础储量；b Z 122——控制的资源量中经济的基础储量；112M Z ——探明的资源量中边际经济的基础储量；222M Z ——控制的资源量中边际经济的基础储量；333Z ——推断的资源量；k ——可信度系数，取0.7～0.9，地质构造简单、煤层赋存稳定的取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定的取0.7。

根据钻孔布置，在矿井地质资源储量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。

根据煤层厚度和地质，在探明和控制的资源量中，70%的是经济基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业/资源储量：t Z b 万8.10936%70%6026040111=⨯⨯=t Z b 万4.5468%70%3026040122=⨯⨯=t Z M 万2.4687%30%6026040112=⨯⨯=t Z M 万6.2343%30%3026040222=⨯⨯=因为地质条件简单，k 取0.9，则t k Z 万6.23439.0%1026040333=⨯⨯= 则g Z =10936.8+5468.4+4687.2+2343.6+2343.6=25778.8万t3、矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量可按下式计算)(1P Z Z g S -=式中S Z ——矿井设计资源/储量；1P ——断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物煤柱、露头煤柱、水平面煤柱等永久煤柱损失量之和。

第二章井田开拓第一节井田与井田的再划分一、煤田划分为井田在地质历史发展的过程中，含炭物质沉积形成的基本连续的大面积含煤地带，称为煤田。

煤田有大有小，大的煤田面积可达数百到数万平方公里，煤炭储量从数亿吨到数百亿吨，这种面积广大，储量丰富的大煤田称为“富量煤田”。

对于“富量煤田”，若由一个矿井来开采，不仅经济上不合理，而且技术上也难以实现。

因此，需要将煤田划分成适合于由一个矿区（或一个矿井）来开采的若干个区域。

开发煤田形成的社会区域，成为矿区。

大的煤田往往被划分为几个矿区去开发，面积和储量较小的煤田也可由一个矿区来开发。

矿区的范围仍然很大，需根据煤炭储量、赋存条件等情况，进一步划分为井田。

在矿区内，划归给一个矿井开采的那一部分煤田，称为井田（矿田）。

（一）井田划分的原则在煤田划分为井田时，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。

1.充分利用自然条件尽可能利用大断层等自然条件作为井田边界，或者利用河流、铁路、城镇下面留设的安全煤柱作为井田边界。

这样做既相对减少了煤柱损失，提高了煤炭采出率，又减少了给开采工作造成的困难，还有利于保护地面设施，如图2-1所示。

图2-1 利用自然条件作为井田边界1－河流；2－煤层露头；3－城镇；4－铁路；5－大断层；6－小煤窑；一～九－划分的矿井2.要有合理的走向长度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，井田走向长度应大于倾斜长度。

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。

《煤矿开采方法》课程实训任务书及实训报告书河南理工大学高等职业学院采矿工程系教研室模型实训一一、实训题目矿井开拓系统模型实训二、实训内容及模型配备1. 矿井生产系统模型；2. 片盘斜井开拓方式模型；3. 斜井单水平采区式开拓方式模型；4. 斜井多水平采区式开拓方式模型；5. 立井多水平采区是开拓方式模型；6. 立井多水平带区式开拓方式模型；7. 斜井单水平带区式开拓方式模型；8. 几种形式的综合开拓方式模型；9. 几种形式的井底车场线路及硐室模型。

三、实训要求1. 实训前，学生必须复习课程的相关知识，预习实训指导书，做好实训前的准备工作。

2. 实训教学的重点和难点是建立矿井巷道的空间概念。

要求学生在实训中，要认真对照模型，结合教学内容，理解巷道名称、用途、空间关系及其相互之间的联系方式，建立矿井开拓方式的空间概念，熟悉矿井生产系统。

3. 实训结束后要认真占些实训报告书，选择其中的一个实训模型，绘制出一种开拓方式的巷道布置平面图、剖面图。

矿井开拓系统实训报告指导教师班级学号姓名日期成绩一、实训题目二、实训目的及要求三、实训内容四、实训结果模型实训二一、实训题目采（盘）区巷道布置模型实训二、实训内容及模型配备1．单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法上山采区巷道布置模型；2．单一厚煤层倾斜分层走向长壁采煤法采区巷道布置模型；3．近距离煤层群联合布置走向长壁采煤法采区巷道模型；4．石门盘区走向长壁采煤法盘区巷道布置模型；5．单一薄及中厚煤层倾斜长壁采煤法带区巷道布置模型；6. 近距离煤层群力和布置倾斜长壁采煤法带区巷道布置模型；7．几种急斜煤层采煤法的采区巷道布置模型；8. 柱式采煤、水砂充填采煤、三下采煤等采煤方法的巷道布置模型。

三、实训要求1. 实训前，学生必须复习课程的相关知识，预习实训指导书，做好实训前的准备工作。

2. 实训教学的重点和难点是建立采区巷道的空间概念，分析采（盘）区巷道布置方式及特点。

为此，要求学生在实训中，要认真对照模型，结合教学内容，理解巷道名称、用途、空间关系及其相互之间的联系方式，分析采（盘）区巷道布置的特点，分析采区生产系统。

煤矿开采实验室—实验指导书实验1 倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置课时：2个学时服务课程：煤矿开采学一、实验目的介绍倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置的特点，借助模型使学生对倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置有更为直观的认识，从而能独立完成类似煤层巷道的设计。

二、原理说明倾斜分层采煤法巷道布置和煤层群巷道布置是类似的，只不过倾斜采煤法是在采区内布置运输上山和轨道上山，将厚煤层分层通过运输上山和轨道上山系统来实现开采；煤层群一般是在最下层煤（岩石）中布置运输上山和轨道上山，将上部煤层通过最下面布置的运输上山和轨道上山来实现开采。

三、实验设备倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置模型。

四、实验内容1）讲解模型中巷道布置的特点；2）讲解模型中系统的通风、运煤、运料线路；3）启动模型，演示通风、运煤、运料线路。

五、实验注意项本实验主要是讲解和演示的结合，教师和实验室人员负责答疑和进行操作，学生以观察、询问为主。

实验应按操作说明进行，未经许可学生不得操作试验模型上的装置和仪器。

开启和关闭模型应按下列顺序进行：1）启动模型系统控制台；2）打开通风模型控制台电源；3）关闭通风模型控制台电源；4）打开运煤模型控制台电源；5）关闭运煤模型控制台电源；6）打开运料模型控制台电源；7）关闭运料模型控制台电源；8）关闭模型系统控制台。

六、思考题1）倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置与单一煤层开采巷道布置有何区别？2）倾斜分层采煤法巷道布置和煤层群巷道布置主要适用于哪些煤层？3）区段分层平巷与集中平巷的联系方式种类，说明其应用条件？七、实验报告根据实验模型，徒手绘制倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置平面图和剖面图，并对各个巷道名称加以标注。

实验2 近水平煤层开采课时：1个学时服务课程：煤矿开采学一、实验目的介绍近水平煤层开采的特点，借助模型使学生对近水平煤层开采巷道布置有更为直观的认识，掌握近水平开采的特点，从而能独立完成类似煤层开采方案的设计。

矿井开拓方式一、立井开拓方式及示例立井开拓方式是利用垂直巷道作为主、副井的一类开拓方式优点：生产系统比较简单，运输环节少，建井速度快，投产早，一般不受矿体厚度、深度、以及水文条件的限制。

在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，通风面大，风阻小，可满足需风量的要求。

当表土层为富含水的冲积层或流沙层时，立井比斜井容易施工缺点：施工技术复杂，需用设备较多，基建投资较大图（1）图Ⅰ—Ⅰ1-主井2-副井3-井底车场及主石门4-运输大巷5-工作面6（9）-总回风巷7-边界风井8-采区下部车场图（1）为立井多水平开拓方式，矿体缓斜，赋存较深，开拓顺序：矿井中部开凿主、副井（掘到-300米第一水平）→开掘井底车场和主要石门→掘运输大巷→下部车场→采区轨道→总回风石门和回风巷→中部车场→工作工作面二、斜井开拓方式及示例斜井开拓方式是利用倾斜巷道作为井筒的一类开拓方式（一）集中斜井开拓方式其含义是指将矿体划分为阶段或盘区，建立较为稳定的开采水平，实行集中生产的斜井，有单水平、多水平等等。

其布设形式主要受地形地貌、矿体赋存情况和井田产量、采用的提升设备等因素的影响。

一般以一对斜井进行开拓，对于中小型矿井，斜井可以装备两个井筒，主井用双钩串车提升，副井用单钩串车提升，井筒倾角很缓时，可以采用无极绳提升；对中型矿井，斜井主井可以采用箕斗提升，有条件时可以采用带式输送机，副井则采用串车提升；大型矿井的斜井主井应装备带式输送机，在其一侧应设检修用的轨道，副井可以采用双钩串车提升提升要求：采用单车提升时，井筒倾角不宜大于25°，采用箕斗提升，倾角一般取25°~ 35°（为便于井上下车场的布置和施工时候的通风，主、副井筒的倾角最好大体一致）带式输送机输送时倾角一般不超过17°优点：井筒施工艺和设备较为简单，掘进较快具有较大的提升能力缺点：井筒较长致使管线长度大，辅助提升能力少，通风路线长阻力大示例：图（2）图（2）1 - 主井2 –副井3 –风井4 –大巷（二）片盘斜井开拓方式优点：井建工程量小、投资省、井建快、生产系统简单缺点：受矿体走向尺寸影响较大，生产能力低，随开采深度增加各项技术经济指标下降三、平硐开拓方式及示例平硐开拓方式是指利用水平巷道作为主要井硐的一类开拓方式，其布设条件多在地形为山岭等地形复杂的矿区分类：走向平硐、垂直走向平硐、阶梯平硐布设方式：当地面沟谷与矿体走向垂直或斜交时，可沿矿体和底板岩层开凿走向平硐（相当于开采水平的运输大巷）；当地形受限制，无开掘走向平硐或者走向平硐不合理时，可以从矿体顶板或底板开凿穿层的垂直走向平硐（相当于开采水平的石门）；当地形高差较大时，可采用多个平硐水平的阶梯平硐开拓如图-----优点：井下矿石运输不需要转载既可由平硐直接外运，因而系统简单费用低，地面工业设计业较简单不需复杂的井架和绞车房等，施工条件好，掘进快缺点：受地形限制较为明显示例：如图（3）图（3）垂直走向阶梯平硐四、综合开拓方式及示例其含义为主要井筒采用不同井硐形式进行开拓，其主要目的是根据矿井环境、开采条件、设备供应情况，发挥利用不同井硐形式的优势，因地制宜的进行井硐形式的最佳组合，适应矿井生产的需要类型：斜井——立井，平硐——斜井、平硐——立井、平硐——立井——斜井其中斜井——立井又分为主斜井——副立井、主立井——副斜井开拓方式示例：图（4）1 –主平硐2 –副立井3 –回风小平硐4 –暗斜井图（4）平硐—立井综合开拓风井布置（一）中央并列式通风（二）中央边界式（中央分列式）通风（三）对角式通风（四）采区风井通风（五）混合式通风开采水平及大巷布置（一）阶段运输大巷的运输方式和设备（二）大巷的航道断面和支护（三）大巷的方向和坡度（四）阶段运输大巷的布置方式1.单层布置（分大巷和石门布置）2.集中布置（集中大巷和采区石门布置）3.分组布置（分组集中大巷和主要石门布置）（五）阶段运输大巷的位置选择（六）总回风巷布置井巷支护井巷支护的目的是为了防止围岩破坏，因此，一般井巷掘进出空间后,都要进行临时支护或永久支护。

井田开拓课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握井田制的起源、发展、特点及其在我国古代社会中的重要作用。

通过学习，学生应能够：1.描述井田制的定义、划分方式及其与农业生产力之间的关系。

2.分析井田制在古代中国的实施背景、历史演变及其对社会经济的影响。

3.比较井田制与其他土地制度的异同，并评价井田制在我国古代社会中的地位和作用。

4.运用所学知识，对现实生活中的土地问题进行思考和分析。

二、教学内容1.井田制的起源和发展：介绍井田制的定义、划分方式及其在商周时期的发展。

2.井田制的作用和影响：分析井田制对农业生产力、社会经济和阶层结构的影响。

3.井田制的变迁：探讨井田制在战国、秦汉、魏晋南北朝等时期的演变。

4.井田制与其他土地制度的比较：分析井田制与均田制、屯田制等土地制度的异同。

5.井田制在我国古代社会中的地位和作用：评价井田制在我国古代社会中的重要性。

三、教学方法1.讲授法：通过讲解井田制的起源、发展、特点及其在我国古代社会中的作用，使学生掌握基本知识。

2.讨论法：学生讨论井田制在古代中国社会中的影响和作用，培养学生的思考能力。

3.案例分析法：选取典型实例，分析井田制在具体历史时期的实施情况，增强学生的实践能力。

4.实验法：如有条件，可进行实地考察，让学生亲身感受井田制的实施环境和影响。

四、教学资源1.教材：选用权威、系统的教材，如《中国古代土地制度史》等。

2.参考书：提供相关领域的经典著作和学术论文，如《井田制研究》、《中国古代农业经济史》等。

3.多媒体资料：制作课件、教案等多媒体资源，以图文并茂的形式展示井田制的相关内容。

4.实验设备：如有需要，可准备地图、模型等实验设备，以便进行实地考察和实验教学。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面反映学生的学习成果。

具体评估方式如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和思考能力。

2.作业：布置相关话题的作业，要求学生撰写论文、研究报告等，评估学生的学术能力和研究能力。