井田开采：基本知识解析

【任务描述】

通过本课题的学习，使学生掌握煤田、井田、阶段、分段、采区、盘区、带区、开采水平、矿井储量和服务年限等基本概念，能对井田进行再划分，为后面矿井开拓方式等方面的学习打下一定基础。

【知识学习】

一、煤矿开采基本概念

1.煤田和矿区

在地质历史发展过程中，同一地质时期由含碳物质沉积形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区称为煤田。统一规划和开发的煤田或其一部分则称为矿区。

煤田范围很大，面积可达数百到数千平方公里，储量从数亿吨到数百上千亿吨。根据国家经济发展需要和行政区域的划分，利用地质构造、自然条件或煤田沉积的不连续，或按勘探时期的先后，往往将一个大煤田划归几个矿区来开发，比较小的煤田也可作为一个矿区开发，也有一个大矿区开发几个小煤田的情况。

淮南矿区开发淮南煤田的三个区，三个区均分布在安徽省淮河两岸（图3-1）。矿区的老区是舜耕山区和八公山区，两个区被鸭背埠横断层分开，分别由九龙岗矿，大通矿，李郢孜一矿、二矿和谢家集一、二、三矿以及新庄孜矿，毕家岗矿，李咀孜矿，孔集矿来开采（其中有些矿已采完报废）；当时，矿区的新区在淮河北岸，目前已开发的是潘谢区，潘集一、二、三矿和谢桥矿均已投产，张集矿正在建设之中，并计划建设潘集四矿等其他矿井。

图3-1 淮南煤田的矿区划分

1—舜耕山区 2—八公山区 3—潘集、谢桥区

由此可知，一个矿区由很多个矿井（或露天矿）组成，以便有计划、有步骤、合理地开发整个矿区。为了配合矿井（或露天矿）的建设和生产，还要建设一系列的辅助企业、交通运输企业，以及其他有关的企业和市政建设。因此，矿区开发之前应进行周密的规划，进行可行性研究，编制矿区总体设计，作为矿区开发和矿井建设的依据。

2.井田

划分给一个矿井（或露天矿）开采的那一部分煤田，称之为井田（矿田）。如铜川矿区，划分成东坡、鸭口、徐家沟、金华山、王石凹、李家塔、三里洞、桃园、史家河等井田，如图3-2所示。

井田范围是指井田沿煤层走向的长度和倾向的水平投影宽度。

图3-2 铜川矿区的井田划分

3.矿井生产能力和井型

矿井生产能力一般是指矿井的设计生产能力，以万t/a（或Mt/a，1Mt/a=100万t/a表示）。有些生产矿井原来的生产能力需要改变，因而将矿井各生产系统的能力重新核定后的综合生产能力称为核定生产能力。根据矿井生产能力不同，我国把矿井划分为大、中小三种类型，称井型。

大型矿井：生产能力为1.20Mt/a、1.50Mt/a、1.80Mt/a、2.40Mt/a、3.00Mt/a、5.00Mt/a和5.00Mt/a以上的矿井。3.00Mt/a及其以上的矿井又称特大型矿井。

中型矿井：生产能力为45万t/a、60万t/a、90万t/a。

小型矿井：生产能力为9万t/a、15万t/a、21万t/a和30万t/a。

矿井年产量是矿井每年生产出来的煤炭数量，以万t或Mt表示。年产量是指矿井每年实际生产出来的煤炭量，其数值常常不同于矿井生产能力，而且每年的产量常不相等。

矿井井型大小直接关系基建规模和投资的多少，影响到矿井整个生产时期的技术经济面貌。正确地确定井型是矿区总体设计和矿井设计的一个重要问题。

4.露天开采与地下开采的概念

从敞露的地表直接采出煤炭的方法称为露天开采。它需要先将覆盖在矿体之上的岩石或表土剥离掉，然后再将煤炭开采出来。

当煤厚达到一定值，直接出露于地表，或其覆盖层较薄、开采煤层与覆盖层采剥量之比在经济上有利时，可以考虑采用露天开采。

露天开采一般机械化程度高、产量大、劳动效率高、成本低、工作比较安全，但受气候条件影响较大，需采用大型设备进行大量基建剥离，基建投资较大，只能在覆盖层厚度不大时采用。由于受资源条件的限制，我国露天开采产量比重比较小。

露天开采是采矿工业发展的方向之一。在具有露天开采条件的地区应贯彻“先露天后地下”的原则。

煤矿地下开采也称井工开采。它需要开凿一系列井巷（包括岩巷和煤巷）进入地下煤层，才能进行采煤。由于地下作业工作空间受限制，采掘工作地点不断移动和交替，并且受到地下的水、火、瓦斯、煤尘以及井巷围岩及煤层塌落等威胁，所以地下开采比露天开采复杂和困难。

5.矿山井巷名称

在煤矿地下开采中，为了提升、运输、通风、排水、动力供应等需要而开掘的井筒、巷道和硐室总称矿山井巷。矿山井巷种类很多，其分类方法主要有以下两种。

1）根据井巷的长轴线与水平面的关系，矿山井巷可以分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道三类，如图3-3、图3-4所示。

图3-3 矿山巷道

1—立井 2—斜井 3—平硐 4—暗立井 5—溜井 6—石门 7、13—煤层平巷 8—煤仓 9—上山 10—下山 11—风井 12—岩石平巷

图3-4 矿井巷道示意图

1—主井 2—副井 3—井底车场 4—阶段运输大巷 5—阶段回风大巷 6—回风井 7—运输上山 8—轨道上山 9—区段运输平巷 10—区段回风平巷 11—采煤工作面

①垂直巷道。巷道长轴线与水平面垂直，如立井、暗立井等。

立井又称竖井，为直接与地面相通的垂直巷道。担负全矿井提升煤炭任务的为主立井；担负提升矸石、下放设备器材、升降人员等辅助提升工作的为副立井。生产中还经常开掘一些专门或主要用于通风、排水、充填等工作的立井，则均按其主要任务命名，如通风立井、排水立井、充填立井等。

暗立井又称盲竖井、盲立井，为不与地面直接相通的垂直巷道，其用途与立井相同，通常用作上、下两个水平之间的联系，即将下水平的煤炭通过主暗立井提升到上一个水平，将上一个水平的材料、设备和人员等通过副暗立井下放到下水平。

溜井是专门用来溜放煤炭的暗立井，位于采区内部。高度不大、直径较小的溜井称为溜煤眼。

②水平巷道。巷道的长轴线与水平面近似平行，如平硐、平巷、石门等。

平硐是直接与地面相通的水平巷道。它的作用类似立井，有主平硐、副平硐、排水平硐和通风平硐等。一般以一条主平硐担负全矿运煤、出矸、运材料设备、进风、排水、供电和行人等任务。专作排水用的平硐称为排水平硐；专作通风用的平硐称为通风平硐。

平巷与大巷是与地面不直接相通的水平巷道，其长轴线方向与煤层走向大致平行。布置在煤层内的平巷称为煤层平巷，布置在岩层中的平巷称为岩石平巷。为开采水平服务的平巷常称为大巷。直接为采煤工作面服务的煤层平巷称为区段平巷。根据平巷的用途，可将平巷分为运输平巷、回风平巷等。

石门与煤门是不与地面直接相通的水平巷道。其长轴线与煤层走向正交或斜交的岩石平巷称为石门，为开采水平服务的石门称主要石门，为采区服务的石门称采区石门。在厚煤层内，与煤层走向正交或斜交的水平巷道称为煤门。

硐室是空间三个轴线长度相差不大且不直通地面的地下巷道，如绞车房、变电所、煤仓等。

③倾斜巷道。巷道的长轴线与水平面有一定夹角的巷道，如斜井、上山、下山、斜巷等。

斜井是与地面直接相通的倾斜巷道，其作用与立井和平硐相同。担负全矿井下煤炭提升任务的斜井称为主斜井，只担负矿井通风、行人、运料等辅助提升任务的斜井称为副斜井。

暗斜井是不与地面直接相通的倾斜巷道，其用途与暗立井相同，用作相邻的上、下水平联系的倾斜巷道，其任务是将下部水平的煤炭运到上部水平，将上部水平的材料、设备等运到下部水平。

采（盘）区上山、下山是服务于一个采（盘）区的倾斜巷道。上山用于开采其开采水平以上的煤层，下山则用于开采其开采水平以下的煤层。安装输送机的上下山称为运输上下山或输送机上下山，其煤炭运输方向分别为由上向下或由下向上运至开采水平大巷；铺设轨道的上下山称为轨道上下山；用作通风和行人的上下山称为通风、行人上下山。上下山可布置在煤层或岩层中。

主要上下山是服务于一个开采水平的倾斜巷道，主要适用于阶段内采用分段式划分的条件，同样可有主要运输上下山和主要轨道上下山。

斜巷是不直通地面且长度较短的倾斜巷道，用于行人、通风、运料等。此外，溜煤眼和联络巷有时也是倾斜巷道。

2）根据巷道服务范围及用途，矿山井巷又可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三类。

①开拓巷道。为全矿井或一个开采水平服务的巷道称为开拓巷道。如主、副井和风井、井底车场、主要石门、阶段运输和回风大巷、采区运输和采区回风石门以及掘进这些巷道的辅助巷道等，均为开拓巷道。

②准备巷道。为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道称为准备巷道。这类巷道主要有采区上（下）山、区段集中巷、区段石门、采区车场等。

③回采巷道。形成采煤工作面及为其服务的巷道称为回采巷道。这类巷道主要有：区段运输平巷、区段回风平巷和采煤工作面开切眼等。

开拓巷道的作用在于形成新的或扩展原有的阶段或开采水平，为构成矿井完整的生产系统奠定基础。准备巷道的作用在于准备新的采区，以便构成新采区的生产系统。为采煤工作面服务的巷道的作用在于掘进出新的采煤工作面，以便进行生产。

6.矿井生产系统

矿井生产系统是指在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、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，是矿井安全生产的基本前提和保证。每一个矿井都必须按照有关规定和要求，建立安全、通畅、运行可靠、能力充足的生产系统。矿井生产系统包括井下生产系统和地面生产系统，本课题主要介绍矿井井下生产系统，如图3-5所示。

（1）运煤系统 从采煤工作面25采落下的煤炭，经区段运输平巷20、采区运输上山14到采区煤仓12，在采区下部车场底板绕道10内装车，经开采水平阶段运输大巷5和主要运输石门4，运到井底车场3，由主井1提升到地面。

（2）通风系统 新鲜风流从地面经副井2进入井下，经井底车场3、主要运输石门4、阶段运输大巷5、采区下部车场11、轨道上山15、采区中部车场19、区段运输平巷20进入采煤工作面25。清洗工作面后，污风经区段回风平巷23、采区回风石门17、回风大巷8、回风石门7，从回风井6排入大气。

图3-5 矿井井下生产系统示意图

1—主井 2—副井 3—井底车场 4—主要运输石门 5—阶段运输大巷 6—回风井 7—回风石门 8—回风大巷 9—采区运输石门 10—采区下部车场底板绕道 11—采区下部车场 12—采区煤仓 13—行人进风巷 14—采区运输上山 15—轨道上山 16—上山绞车房 17—采区回风石门 18—采区上部车场 19—采区中部车场 20—区段运输平巷 21—下区段回风平巷 22—联络巷 23—区段回风平巷 24—开切眼 25—采煤工作面

（3）运料排矸系统 采煤工作面所需材料和设备，用矿车由副井2下放到井底车场3，经主要运输石门4、阶段运输大巷5、采区运输石门9、采区下部车场11，由采区轨道上山15提升到区段回风平巷23，再运到采煤工作面25。采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石，用矿车经由与运料系统相反的方向运至地面。

（4）排水系统 采掘工作面涌水，由区段运输平巷、采区上山排到采区下部车场，经水平运输大巷、主要运输石门等巷道的排水沟，自流到井底车场水仓，由中央水泵房排到地面。

（5）动力供应系统 包括井下电力供应系统和压缩空气供应系统。

二、煤田划分为井田

煤田的面积有大有小，煤田内的煤层数目、厚度、埋藏特征和地质构造各不相同。小的煤田面积只有几平方公里，储量较少。大的煤田可达数十到数万平方公里，储量多、范围广、煤层埋藏特征变化多。由此可见，对于一个范围大的煤田，若由一个矿井来开采，不但经济上不合理，在技术上也是不现实的。因此，在开发煤田时，应根据经济发展的需要以及技术上、经济上的合理性，将煤田划分为若干个较小的部分，每个部分划归一个矿井开采。划归一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。

确定井田范围的大小、矿井生产能力和服务年限，是矿井总体设计中必须解决好的关键问题之一。

1.煤田划分为井田应遵循的原则

（1）充分利用自然条件划分井田 煤田划分为井田时，应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、湖泊、铁路、城镇下面留设的安全煤柱作为井田边界。这样既相对减少了煤柱损失，提高了煤炭采出率，又减少了这些自然条件在开采技术上给煤矿开采工作造成的困难，还有利于保护地面设施，如图3-6所示。

图3-6 利用自然条件划分井田边界示意图

1—河流 2—煤层露头 3—城镇 4—铁路 5—大断层 6—小煤窑

一、二、三、四、五、六、七、八、九—划分的矿井

在山岭、丘陵等地形复杂的地区，划分井田边界时，还要考虑有利于选择合理的井筒位置和布置工业场地。

（2）井田范围、储量和开采技术条件要与矿井生产能力相适应 对于设备先进、机械化程度高、生产能力较大的矿井，要求井田应有较大的范围、足够的储量和合理的服务年限。而设备落后、生产能力较小的矿井，井田的范围和储量应小一些。另外，在划分井田时，还要考虑矿井将来发展的需要，为矿井的发展留有余地。

（3）保证井田有合理的井田参数 一般情况下，井田走向长度应大于倾斜长度，以便于合理安排井下生产。如井田走向长度过短，则难以保证矿井各开采水平有足够的储量和合理的服务年限，造成水平接替频繁；在一定的井田走向长度条件下，为保证矿井各开采水平有足够的储量和合理的服务年限，必然要加大水平的垂高，这样会给矿井生产带来困难。如井田走向长度过长，又会给矿井的通风和运输带来困难。因此，井田参数，尤其是井田的走向长度，应与矿井的生产能力相适应。

《煤炭工业设计规范》规定，井田走向长度为：小型矿井不小于1.5km；中型矿井不小于4.0km；大型矿井不小于7.0km；特大型矿井不小于10～15km。

（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、沿倾斜延伸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、深部矿井开采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。

（5）要为矿井的发展留有余地 划分井田时，应充分考虑煤层赋存条件、技术发展趋势等因素，适当将井田划得大一些或者是为矿井留一个后备区，为矿井的发展留有适当的余地。

（6）要有良好的安全经济效果 划分井田时，要力求使矿井有合理的开拓方式和采煤方法，便于选定井口位置和地面工业广场，有利于保护生态环境，使井巷工程量小、投资省、建井期短，生产作业环境好、安全可靠，为煤矿企业取得最大的经济效益和社会效益打下良好的基础。

2.井田人为境界的划分方法

除了利用自然条件作为井田境界之外，在不受其他条件限制时，通常要人为划分井田境界。人为划分井田境界的方法，常用的有垂直划分、水平划分、按煤组划分及按自然条件形状划分等。

沿煤层走向方向划分边界时，一般以煤层的倾斜线为界进行划分。

沿煤层倾斜方向划分边界时，分为垂直划分和水平划分两种方法。

（1）垂直划分 相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线两侧各留井田境界煤柱，称为垂直划分。井田沿走向两端，一般采用沿倾斜线、勘探线或平行于勘探线的垂直面划分，如图3-7所示，一、二矿之间及三矿左翼边界即是。近水平煤层井田无论是沿煤层走向还是沿倾向，都采用垂直划分法划分，如图3-8所示。

图3-7 井田边界划分方法示意图

1—垂直划分 2—水平划分 3—以断层为界

图3-8 近水平煤层井田边界划分方法（垂直剖面）

（2）水平划分 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设边界煤柱，这种方法称为水平划分。这种划分方法在倾斜和急斜煤层中运用最为普遍。在图3-7中，三矿井田上部及下部边界就是分别以-300m和-600m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。

（3）按煤组划分 当煤层层数较多，煤层层间距大小不一时，可按煤层（组）间距的大小来划分矿界，即把煤层间距较小的相邻煤层（组）划归一个矿井开采，把层间距较大的煤层（组）划归另一个矿井开采。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。在图3-9中，一矿与二矿即为按煤组划分矿界，并且同时建井。

图3-9 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

矿界还可以按地质构造条件来划分，例如以断层为矿界，各矿沿断层线留设矿界煤柱。如图3-9所示，三矿与一矿、二矿即是以断层为边界划分的。

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困难。

三、井田内再划分

煤田划分为井田后，每个井田的范围仍然较大。井田的走向长度可达数千米甚至数万米，倾斜长度可达数千米。因此，必须根据目前的技术条件，将井田划分为若干个更小的部分，才能有计划、有规律地按一定顺序开采，这就是井田再划分。

根据煤层倾角的不同，井田再划分一般有两种方法，即井田划分为阶段和井田划分为盘区或带区。对缓斜、倾斜和急斜煤层多划分为阶段；对近水平煤层多划分为盘区或带区；特大型矿井则采用多井筒分区域划分方式划分。

1.井田划分为阶段

（1）阶段的划分及特征 当开采缓斜、倾斜和急斜煤层时，在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高将井田划分为若干个平行于煤层走向的具有独立生产系统的长条部分，每个长条部分称为一个阶段。井田的走向长度即为阶段的走向长度，阶段上部边界与下部边界的垂直距离称为阶段垂高，阶段的倾斜长度称为阶段斜长，如图3-10所示。

图3-10 井田划分为阶段和水平示意图

J₁、J₂、J₃—第一、二、三阶段 h—阶段斜长

1—阶段运输大巷 2—阶段回风大巷

阶段的走向长度就是井田走向长度，因此在划分阶段时，主要是确定阶段斜长。影响阶段斜长的主要因素是阶段沿倾斜方向的运输能力，阶段斜长要与目前的技术条件相适应。阶段斜长又反映在阶段垂高上，倾角一定的煤层，阶段垂高决定了阶段斜长。

阶段垂高与矿井划分开采水平密切相关，确定合理的阶段垂高是矿井设计中的重要问题，它对矿井基本建设的工程量、投资以及生产技术的合理性都有重要的影响。在一定的地质和开采技术条件下，阶段垂高应该有一定的合理范围。根据《煤炭工业设计规范｝规定，按照我国生产技术条件，矿井阶段垂高的合理范围见表3-1。(https://www.xing528.com)

表3-1 矿井阶段（水平）垂高

近年来，随着矿井技术装备水平的提高和生产管理水平的提高，阶段垂高有加大的趋势。

每个阶段都有独立的运输、通风等生产系统。如在阶段的下部边界开掘阶段运输大巷（兼作进风巷），在阶段上部边界开掘阶段回风大巷，为整个阶段服务。上一阶段采完后，该阶段的运输大巷作为下一阶段的回风大巷。

（2）水平与开采水平的概念 水平通常用标高（m）来表示，如图3-10中的±0m、l150m、l300m等。在矿井生产中，为说明水平位置、顺序，相应地称为±0水平、l150水平、l300水平等，或称为第一水平、第二水平、第三水平等。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为开采水平，简称水平。

一般地说，阶段与水平二者既有联系又有区别。其区别在于阶段表示的是井田范围中的一部分，强调的是煤层开采范围和储量；而水平是指布置在某一标高水平面上的巷道，强调的是巷道布置。二者的联系是利用水平上的巷道开采阶段内的煤炭资源。

根据煤层赋存条件和井田范围的大小，一个井田可用一个水平开采，也可用两个或两个以上的水平开采，前者称为单水平开拓，后者称为多水平开拓。

一个开采水平要承担全矿的生产任务，这就要求划分的阶段具有足够的储量，以保证开采水平有合理的服务年限。

2.阶段内的再划分

井田划分为阶段后，阶段的范围仍然较大，通常需要再划分成更小的部分，以适应开采技术的要求。阶段内的划分一般有三种方式：采区式、分段式和带区式。

（1）采区式划分 在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干个具有独立生产系统的块段，每一块段称为一个采区。在图3-11中，井田沿倾向划分为三个阶段，每个阶段又沿走向划分为四个采区。

采区的倾向长度与阶段斜长相等。按采区范围大小和开采技术条件的不同，采区走向长度为500～2500m不等。采区的斜长一般为600～1000m。划分采区时，要尽量利用自然条件作为采区边界，以减少煤柱损失和开采技术上的困难。

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，每一个长条部分称为区段。如图3-11中A图所示，采区划分为三个区段，每个区段沿倾斜布置采煤工作面，工作面沿走向推进。每个区段下部边界掘进区段运输平巷，上部边界掘进区段回风平巷；各区段平巷通过采区运输上山、轨道上山与开采水平大巷连接，构成生产系统。

图3-11 采区式划分

J₁、J₂、J₃—第一、二、三阶段 C₁、C₂、C₃、C₄—第一、二、三、四采区 Q₁、Q₂、Q₃—第一、二、三区段

1—阶段运输大巷 2—阶段回风大巷 3—采区运输上山 4—采区轨道上山 5—区段运输平巷 6—区段回风平巷

（2）分段式划分 在阶段范围内不划分采区，而是直接沿倾斜方向将煤层划分为若干平行于煤层走向的长条带，每个长条带称为一个分段，每个分段沿倾斜布置一个采煤工作面，这种划分方式称为分段式划分。采煤工作面沿煤层走向由井田中央向井田边界连续推进，或者由井田边界向井田中央连续推进，前一种开采顺序称为前进式开采，后一种开采顺序称为后退式开采，如图3-12所示。

各分段平巷通过主要上（下）山与开采水平大巷联系，构成生产系统。

分段式划分与采区式划分相比，减少了采区上（下）山及硐室工程量，生产系统简单，准备工程量少；采煤工作面可以连续推进，减少了搬家次数。但是，分段式划分仅适用于地质构造简单、走向长度较小的井田。

（3）带区式划分 在阶段内沿煤层走向将阶段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，如图3-13所示。

图3-12 分段式划分

J₁、J₂、J₃—阶段 D₁、D₂、D₃—分段

1—阶段运输大巷 2—风井 3—主要运输上山 4—主要轨道上山 5—分段运输平巷 6—分段回风平巷

图3-13 带区式划分

J₁、J₂、J₃—阶段 F₁、F₂、…、F₇—带区

①、②—分带

分带内，采煤工作面沿煤层倾斜方向推进，即由阶段的下部边界向阶段的上部边界推进或者由阶段的上部边界向下部边界推进，一般由2～6个分带组成一个带区。

这种布置方式的特点是将两个阶段联合起来开采，在开采水平的位置平行布置一条运输大巷和一条回风大巷，采煤工作面通过工作面运输巷和回风巷直接与阶段运输巷和回风大巷相连构成生产系统，上阶段的由阶段的上部边界向下部边界推进（俯采），下阶段的由阶段的下部边界向上部边界推进（仰采）。这种采煤方法工作面运输巷和工作面回风巷均沿煤层倾斜方向布置，称为倾斜长壁采煤法。工作面运输巷和工作面回风巷分别为倾斜分带运输巷和倾斜分带回风巷。

带区式划分倾斜长壁采煤法与采区式划分走向长壁采煤法相比，巷道掘进工程量少，生产系统简单，缺点是分带工作面倾斜分带运输巷和倾斜分带回风巷为倾斜巷道，掘进困难，掘进和采煤过程中辅助运输不便。

带区式划分一般适用于煤层倾角小于12°，地质构造简单的煤层。

3.近水平煤层井田划分

倾角较小的近水平煤层，井田沿煤层倾斜方向的高差很小，很难按阶段式划分方法将井田划分为阶段，可将井田直接划分为盘区或带区。通常，沿煤层的延展方向布置大巷，在大巷两侧将井田划分成为若干具有独立生产系统的块段，每个块段称为一个盘区或带区，如图3-14所示。盘区内的巷道布置方式及生产系统与采区基本相同，带区则与阶段内的带区式基本相同。

图3-14 井田直接划分为盘区或带区

P₁、P₂、P₃、P₄—第一、二、三、四盘区或带区

四、矿井储量、生产能力和服务年限

1.矿井储量

矿井储量是指井田内通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的可采煤层的全部储量，又称矿井总储量。根据国家能源政策和煤炭资源状况及开采经济、技术条件，矿井储量可划分为若干类型。通过对矿井储量分级和分类，不仅可以反映煤炭资源的埋藏量，还可表明煤炭的质量，勘探程度，地质情况，储量的可靠性，开采经济、技术条件以及可以被开采和利用的价值。

矿井储量是进行矿井设计、建井、制订生产计划、安排生产接续和远景规划的主要依据。

2003年3月1日起实行的地质矿产行业标准DZ/T 0215—2002（煤、泥炭地质勘查规范），对煤炭资源/储量分类及类型条件、储量估算等做了新的划分和规定，详见第一单元课题四。

矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。

矿井地质储量是指矿井技术边界范围内的全部煤炭的储量。

矿井工业储量（Z_C）是指在井田范围内，经过地质勘探，地质构造比较清楚，煤层厚度和质量均合乎开采要求，可供开采利用的储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据。

矿井工业资源/储量=111b+122b+2M11+2M22+333k，k取0.7～0.9。

矿井可采储量（Z）是指矿井设计的可以采出的储量。一般来说，矿井可采储量（Z）的计算分为两个步骤，先计算矿井设计储量，然后再计算矿井设计可采储量。矿井设计储量为矿井工业储量减去设计计算的井田境界煤柱，断层煤柱，河流、湖泊等的防水煤柱，地面建（构）筑物保护煤柱等永久煤柱损失量；矿井设计可采储量为矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、主要井巷保护煤柱后的储量与采区回采率的乘积。故

Z=（Z_C-P）C （3-1）

式中 Z——矿井可采储量；

Z_C——矿井工业储量；

P——井田境界煤柱，断层煤柱，河流、湖泊等的防水煤柱，地面建（构）筑物保护煤柱，工业场地、主要井巷保护煤柱等永久煤柱损失量；

C——采区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85；地方小煤矿不低于0.7；新井设计时可按上述数据选取。

国家对采区和采煤工作面的回采率做出了具体规定。采区回采率：薄煤层不低于85%，中厚煤层不低于80%，厚煤层不低于75%，采用水力采煤法采煤的采区回采率不低于70%；采煤工作面回采率：薄煤层不低于97%，中厚煤层不低于95%，厚煤层不低于93%。

2.矿井生产能力

（1）矿井生产能力的定义 矿井生产能力又称为矿井年产量，亦称井型或矿井设计生产能力，指矿井在一年内生产煤炭的数量。有些生产矿井原来没有正规设计，或原来的生产能力已经改变，因而需要对生产矿井的各个生产环节的生产能力重新进行核定，然后根据核定的各生产环节的生产能力综合核定矿井的生产能力。核定后的矿井生产能力称为矿井核定生产能力。

根据矿井生产能力的大小，我国把矿井划分为大型、中型、小型三类。

大型矿井：生产能力为120万t/a、150万t/a、180万t/a、240万t/a、300万t/a、400万t/a、500万t/a及其以上的矿井，其中300万t/a及其以上的矿井又称为特大型矿井；

中型矿井：生产能力为45万t/a、60万t/a、90万t/a的矿井；

小型矿井：生产能力为9万t/a、15万t/a、21万t/a、30万t/a的矿井。

（2）矿井生产能力的确定 矿井生产能力是矿区总体规划设计应解决的重要原则问题，是与井田划分紧密联系并相互适应的，是煤矿生产建设中的重要指标。它在一定程度上综合反映了矿井基本建设的规模大小和投资的多少，是矿井确定井田开拓方式的一个主要参数和重要依据。矿井生产能力主要根据井田尺寸、矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采技术条件、煤矿开采机械化水平、国民经济发展对煤炭的需求及国家对煤矿安全生产的要求等因素确定。

影响矿井生产能力确定的因素主要有以下几个方面。

1）井田储量大小。井田储量是确定矿井生产能力的一个重要因素，矿井生产能力应与其储量相适应，以保证矿井有足够的矿井和水平服务年限。我国对各类井型的矿井和开采水平设计服务年限要求见表3-2。

表3-2 我国设计规范规定的各类井型的矿井和开采水平设计服务年限

2）煤层赋存条件。煤层赋存条件主要包括可采煤层的层数，煤层间距，煤层厚度及稳定程度，煤层倾角，煤层顶、底板岩性、厚度，火成岩活动等。矿井生产能力取决于采区生产能力和采煤工作面生产能力及矿井同时生产的采区个数和采区内同时生产的采煤工作面个数。

煤层赋存条件对矿井开拓方式、阶段划分、采区划分、开采水平的设置、采煤方法、采煤工艺等影响较大，直接影响到采区生产能力和采煤工作面生产能力及矿井同时生产的采区个数和采区内同时生产的采煤工作面个数，从而影响到矿井的生产能力。

《煤炭工业设计规范》规定：矿井每翼同时正常生产的采区数目，一般不宜超过两个，因此矿井两翼同时正常生产的采区个数一般不超过4个。《煤炭工业设计规范》对各类矿井正常生产采区个数有以下规定：年产240万t以上的矿井3～4个；年产150万t、180万t的矿井2～3个；年产90万t、120万t的矿井两个；年产60万t以下的矿井1～2个。对于开采急斜煤层的矿井，受采煤方法的限制，采区生产能力较小，可以取大值。有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的矿井，需要进行瓦斯抽放和开采保护层，同时生产的采区个数可适当增多。随着煤炭开采机械化水平的提高，煤炭企业正朝着建设“一井一面”或“一井两面”的高产高效安全矿井方向发展，矿井同时生产的采区个数相应减少。

3）开采技术条件。开采技术条件主要是指矿井构造复杂程度，矿井水文地质条件类型及矿井涌水量，矿井工程地质条件类型，矿井瓦斯涌出量、矿井瓦斯等级和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性，煤尘爆炸危险性和煤层自燃倾向性，地温，矿井地质环境质量等。

矿井构造复杂程度是确定矿井机械化开采和采煤工艺的重要因素。矿井机械化程度越高，矿井生产能力就越大。

矿井水文地质条件类型决定着矿井防治水设备、设施和队伍及矿井防治水措施的重要因素。矿井水文地质条件类型复杂的矿井必须配备专门的探放水设备，构筑专门的防治水设施，配备专门的防治水队伍，并按“有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则制订和采取相应的防治水措施。

矿井工程地质条件类型和煤层顶底板岩性、厚度决定着井巷的支护方式和支护成本及采煤工作面支架的选择和顶板管理方法，从而间接地影响矿井的生产能力。

矿井瓦斯涌出量、矿井瓦斯等级和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性等，决定着矿井是否采取区域和局部两个“四位一体”的防治瓦斯的措施，是否进行瓦斯抽采等，决定着矿井通风瓦斯管理的复杂程度。开采解放层、两个“四位一体”的防治瓦斯的措施、瓦斯抽采、矿井通风瓦斯管理的复杂程度等，不仅影响矿井安全生产，且影响矿井的正常生产和采掘接续，从而影响矿井的生产能力；矿井瓦斯涌出量大，所需风量就大，矿井通风能力就要增大，矿井通风能力可能成为限制矿井生产能力的重要因素。

煤尘爆炸危险性要求矿井采取综合防尘措施，有自燃发火倾向的煤层应采取煤层注浆、阻化剂防灭火和均压防灭火等防灭火措施。综合防尘措施和防灭火措施加大了矿井安全生产管理的复杂程度，在一定程度上也影响着矿井的生产能力。

4）技术装备水平。采掘技术和机械装备也是决定矿井生产能力的主要因素。对新矿井设计来说，是根据矿井生产能力的需要选用合适的技术装备的，技术装备水平一般不会成为限制生产能力的因素。新设计矿井的各生产环节都有30%～50%的储备能力，足以保证矿井开采的要求。当煤层赋存条件和开采技术条件较好，或因采用了新技术、新工艺，采煤工作面单产和采区生产能力有了大幅度的提高，增加矿井产量受到原有生产环节能力的限制时，则可对矿井进行改扩建或技术改造，改造矿井的“瓶颈”生产环节，保证矿井有较高的综合生产能力。

在上述四个方面中，储量是基础，煤层赋存条件是前提，开采技术条件是安全保证，技术装备水平是主导因素，矿井生产能力必须根据具体情况进行综合比较后才能确定。

科学地确定矿井井型，要进行具体分析，尽量选择有利于加快矿区建设的井型方案，做到该大则大，该小则小，实行大、中、小相结合的方针。一方面择优建设大型骨干矿井，另一方面在条件合适的地方尽可能多建设中、小型矿井。

（3）矿井服务年限 矿井服务年限是指矿井从投产到报废的开采年限，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。确定矿井生产能力（矿井年产量、井型或矿井设计生产能力）时必须保证矿井有合理的服务年限。对于大型矿井，由于其装备水平高，基建工程量大，基本建设投资多，因而服务年限应当长一些。否则，将使大量井巷和地面建筑物等在短期内报废，大量机器设备拆卸迁移，造成人力、物力和财力的浪费。中、小型矿井装备水平低，投资少，服务年限不宜过长，否则将造成开采困难，吨煤成本增高和效率降低，矿井经济效益差。

当矿井生产能力一定时，矿井的设计服务年限可用下式计算

式中 T——矿井设计服务年限（a）；

A——矿井设计年产量（万t/a）；

Z_k——矿井可采储量（万t/a）；

K——储量备用系数，矿井设计一般取1.4，地质条件复杂的矿井及矿井总体设计时可取1.5，地方小煤矿可取1.3。

储量备用系数K是为保证矿井有可靠服务年限而在计算时对储量采用的富裕系数，考虑储量备用系数的原因有以下几个。

1）矿井增产。由于挖掘生产潜力使矿井产量增大。

2）地质条件变化和人为破坏。在实际生产过程中，煤层露头降低，风氧化带范围增加；断层影响，未查出的落差＜25m的断层增多；火成岩侵入；煤层自燃发火损失；小窑开采损失等。

3）人为损失。回采率达不到规定要求，增加了煤的损失。

矿井的生产能力和服务年限之间的关系曲线如图3-15所示。

Z_k一定，矿井的设计生产能力A和服务年限T在数学上成反比。设计要求A与T相适应：A大，T大；A小，T小；大型矿井投资大，T大；配套企业规模大，T大；均衡生产期长，T大。即：A↑，T↑；A↓，T↓；大型矿井投资大，T↑；配套企业规模大，T↑；均衡生产期长，T↑。我国要求大型矿井的服务年限应大于60年。

图3-15 矿井的生产能力和服务年限之间的关系曲线图

矿井生产能力和服务年限关系的实质就是矿井生产能力和矿井储量之间的关系。在划定的井田范围内，矿井储量一定，矿井生产能力越大，服务年限越短；生产能力越小，服务年限越长。井型增大，基建投资也增大，吨煤投资就会增加。同时，由于矿井生产能力增大和集中生产，提高了效率，一部分生产经营费并不随产量增大而成比例地增加，吨煤成本相对减少。只有当矿井生产能力与服务年限设计相对合理时，才能使吨煤的总费用最低。因此，在矿井设计过程中，为了达到吨煤的总费用最低这一目的，一般要提出几个方案进行技术经济比较，从中选择合理的方案。

【任务考评】

本课题的考评表见表3-3。

表3-3 任务考评表

【思考与练习】

1.简述煤田和井田的基本概念。

2.说明下列井巷名称。

（1）立井、暗立井

（2）斜井、暗斜井

（3）平硐、岩石平巷、石门

（4）采区上山、采区下山

3.绘图并说明矿井主要生产系统及主要巷道名称。

4.煤田划分为井田要考虑哪些主要因素？

5.试述井田境界的划分方法。

6.绘图说明阶段与水平的概念。

7.阶段内再划分有哪几种方式？

8.确定矿井服务年限为何要考虑储量备用系数？

9.试述矿井生产能力、服务年限与储量之间的关系。