第二节 井田(煤田)划分
井田划分是确定矿区建设规模与矿区布局的基础,也是合理开发煤炭资源、取得稳定发展和较好经济效益的重要条件。
一、井田划分考虑的主要因素
1.矿区地质条件
矿区地质条件是煤田开发和井田划分的基础。分析评价矿区地质条件,对地质构造(可作为井田境界的地质构造)形态、煤层赋存条件、储量与煤质分布规律、开采技术条件、矿区水文地质及地形地物(城镇、水体、洪涝灾害)特征等因素进行分析研究,这是划分井田应考虑的最基本的因素。如兖州矿区、潘谢矿区都具有煤层层数多、煤质好、储量丰富、煤层倾角平缓、第四系冲积层厚度大、涌水大等特点,加上地处华东经济发达的缺煤地区,客观上适合于建设大型井,也需要建设大型井,所以在这两个矿区都划分为面积较大的大型和特大型矿井。
2.矿区开发强度
开发强度是关系矿区全局性的大问题,直接影响井田划分。一般情况下,开发强度大,需多划分井田,意味着井田尺寸小、矿井数目多、服务年限短;反之,开发强度小则意味着井田尺寸大、矿井数目少、服务年限长。
我国于20世纪50~60年代建设的矿区(多数为浅部区),为满足经济发展的需要,普遍加大了开发强度,其井田划分的特点是井田尺寸小(特别是走向长度)、井塑小、矿井密度大,如安徽淮南八公山矿区。
3.统一规划,正确处理深浅部各矿井的相互关系
划分井田时,必须统一规划处理好相邻矿井间的(境界)关系,包括矿井与露天矿、生产井与新建井、浅部井与深部井、国有重点煤矿与地方井之间的关系。应统一规划,合理布局,不要因为一个井田的划分使另一个井田境界的划分不合理(如形成单翼开采、上下煤层开采相互影响等),注意发挥各自井田特点和优势。
4.井口与工业场地位置的选择
划分井田时应考虑井筒(平硐)与工业场地位置的选择,使其有利于井田开拓与初期采区布局,有利于矿井建设施工和工业场地布置。如准格尔矿区、神府东胜矿区,均因地形复杂,铁路线路、井口与工业场地只能沿沟谷与河滩阶地布置,大多数井田都是结合铁路站场、井口与工业场地布置进行划分。
5.留有后备区
从我国矿区生产建设实践看,在有条件的矿区划出一部分备用储量作为后备区,以适应地质情况的变化和为矿区生产发展留有余地,这对矿区生产稳定发展起到了很大作用。
6.统筹全局,全面规划,获取综合经济效益
在市场经济条件下,评价井田划分方案应以经济效益为中心,使矿井建设、城乡发展和环境建设同步规划、同步实施、同步发展。在井田划分中,应力求做到相对井巷工程量小,投资省,建设工期短,达产快,利润高,使生产持续稳定发展。
二、井田划分方法
根据矿区特点、开发原则和井田划分考虑的主要问题,一般按自然境界和人为境界来划分井田。
1.按自然境界划分
(1)按地质构造因素划分
利用煤田地质构造作为划分井田的自然境界,是设计中最常用的井田划分方法,即利用大断层、褶曲轴线、岩浆岩侵入带、古河床冲刷带等地质构造划分井田。如铁法、沈阳、晋城、潞安、兖州、济(宁)北、龙口矿区及丰沛、宿县、潘谢、峰峰、平顶山等矿区,都广泛地利用地质构造作为井田境界划分井田。
(2)按煤层赋存形态划分
为了有利于矿井生产管理、巷道布置和减少采煤方法的多样性,一般常将产状不同的煤层区域分别划分为不同井田。
(3)按煤层组与储量分布情况划分
根据煤层组(煤层)与储量分布情况划分井田,在煤层生产能力高、储量多且集中的区域多划分建设大型、特大型矿井;在煤层生产能力低、储量少而分散的区域,一般多划分建设中小型矿井。
(4)按煤种、煤质分布规律划分
在煤种、煤质变化比较大的矿区,为了保证煤种、煤质和减少同一矿井煤种的种别,减少因分采分运与加工而造成的生产系统与设施的复杂性,可利用煤种、煤质的分界线作为井田划分的境界。
(5)按地形地物界线划分
当地面有河流、铁路、城镇等需要留设保安煤柱时,应尽量利用此类保安煤柱线作为井田境界,以降低煤炭损失,减少开采技术困难。
2.按人为境界划分
(1)按经纬线划分
采用以经纬线划分井田方法,可用在煤层走向上,也可用在倾斜方向上。
(2)按勘探线划分
以煤田地质勘探中某勘探线作为井田划分的人为境界。这种境界实际上多是以直线划分(以坐标点标注井田境界线位置)。
应该指出,上述井田划分方法中所考虑的各种自然境界因素和人为境界因素都是相互联系的,其目标是要有比较合理的井田尺寸和境界,从而保证矿井和开采水平满足规定的服务年限,生产稳定持续发展,经济效益好。
三、井田内再划分
1.井田划分成阶段
一个井田的范围相当大,其走向长度可达数千米到万余米,倾向长度可达数千米。因此,必须将井田划分成若干个更小的部分,才能按计划有顺序地进行开采。
(1)阶段的划分
在井田范围内,沿着煤层的倾斜方向,按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分,每个长条部分具有独立的生产系统,称之为一个阶段。井田的走向长度即阶段的走向长度,阶段上部边界与下部边界的垂直距离称为阶段垂高,一般为100~250m,阶段的倾斜长度为阶段斜长,如图1-2所示。
图1-2井田阶段和水平的划分
(2)水平的概念
水平通常用标高(m)来表示。在矿井生产中,为说明水平位置、顺序,相应地称为±0水平、-150水平、-300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去开采阶段内的煤炭资源。广义上的水平已经不仅表示一个水平面,而且包括水平所能服务的阶段范围。
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,以适应开采技术的要求。阶段内的划分(即开采所需的“阶段内准备”)一般有采区式、分段式和带区式三种方式。
(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,每一块段称为采区。
(2)分段式划分
在阶段范围内不划分采区,而是沿倾向将煤层划分为若干平行于走向的长条带,每个长条带称为分段,每个分段沿斜长布置一个采煤工作面,这种划分称为分段式。采煤工作面沿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,属于分区式的一种特殊形式。
各分段平巷通过主要上(下)山(运输、轨道)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;采煤工作面可以连续推进,减少了搬家次数,生产系统简单。但是,分段式划分仅适用于地质构造条件简单、走向长度较小的井田。因此,分段式划分应用上受到严格限制,在我国很少采用。
(3)带区式划分
在阶段内沿煤层走向把阶段划分为若干个适合于布置采煤工作面的长条,每个长条称为一个分带。由若干相邻较近的分带组成,并具有独立生产系统的区域叫带区。分带内,采煤工作面沿煤层倾向(仰斜或俯斜)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。
分带布置工作面适用于倾斜长壁采煤法,巷道布置系统简单,比采区式布置巷道掘进工程量少,但分带工作面两侧倾斜回采巷道(称为分带巷道)掘进困难、辅助运输不便。
目前,我国大量应用的还是采区式划分。在煤层倾角较小(<12°)的条件下,带区式划分的应用正在扩大。
3.近水平煤层井田划分为盘区
开采倾角很小的近水平煤层,井田沿倾向的高差很小。这时,以前述方法很难划分成若干以一定标高为界的阶段。通常,沿煤层的延展方向布置大巷,在大巷两侧划分成为具有独立生产系统的块段,这样的块段称为盘区或带区。盘区内巷道布置方式及生产系统与采区布置基本相同。带区则与阶段内的带区式布置基本相同。
采区、盘区、带区的开采顺序一般采用前进式,即从井田中央块段到边界块段顺序开采。先开采井田中央井筒附近的采区或盘区、带区,有利于减少初期工程量及初期投资,使矿井尽快投产。