4 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。

这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。

合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。

井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。

1）确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2）合理确定开采水平的数目和位置；3）布置大巷及井底车场；4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。

确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。

在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1）贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。

在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。

2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。

3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。

4）必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。

要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。

5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。

6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。

4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标1）井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。

一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。

平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。

斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。

缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。

立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。

主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。

本矿井煤层倾角小，平均5°，为近水平煤层；表土层薄，无流沙层；水文地质情况比较简单，涌水量小；井筒不需要特殊施工，因此可采用斜井开拓或立井开拓。

经后面方案比较确定井筒形式为双斜井。

2）井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业场地应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业场地宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。

由于井田西部边界距侯月铁路很近，故为便于地面运输及工业场地布置，主井井筒位置布置方案也可以选择在井田西部边界附近。

经后面方案比较确定主、副井筒位置在井田中央。

4.1.2工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田西翼中部。

工业场地的形状和面积：根据表2.1工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为30公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向，长为700m，宽为450m。

4.1.3开采水平的确定及采盘区划分井田主采煤层为3号煤层，9号煤层由于含硫量高，近期暂不开采，后期根据需要可采用延伸井筒方式开采3号煤层以下煤层。

设计中只针对3号煤层。

3号煤层倾角平缓，为2°~10°，一般5°，为近水平煤层，故设计为单水平开采。

水平标高+560m，盘区式开采。

3号煤层生产能力：可采储量为209.14Mt，服务年限为53.63a。

4.1.4主要开拓巷道3号煤层平均厚度为5m，赋存稳定，底板起伏不大，为近水平煤层，煤层厚度变化不大，且煤质硬度大。

故矿井开拓大巷布置在煤层中，留大煤柱护巷，大巷间距60m。

由于矿井瓦斯涌出量大，为满足回风需要，布置两条回风大巷。

再布置一条主运输大巷，一条辅助运输大巷，共四条大巷。

为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，辅助运输大巷和主运输大巷沿底板掘进，回风大巷沿顶板掘进。

大巷位于井田中央，沿倾向布置，局部半煤岩及岩巷，巷道坡度随煤层而起伏，一般2°~5°，辅助运输大巷局部7°，主运输大巷上仓段局部10°。

4.1.5方案比较1）提出方案根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一：立井单水平开拓主、副井井筒均为立井，布置于井田中央，只设一个水平。

由于辅助运输采用无轨胶轮车，爬坡能力强。

大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷，如图4.1。

方案二：主斜副立单水平开拓斜井提煤运输能力大，立井辅助运输能力大，为此提出主井采用斜井开拓，副井采用立井开拓。

大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷，如图4.2。

方案三：斜井单水平开拓（井筒位于井田中央）主、副井井筒均为斜井开拓，布置于井田中央，大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷，如图4.3。

方案四：斜井单水平开拓（井筒位于井田边界）主、副井井筒均为斜井开拓，布置于井田西部边界，大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷，如图4.4。

1. 主井2. 副井11001100图4.2 方案二 主斜副立单水平开拓11001100图4.1 方案一 立井单水平开拓11001100图4.3方案三 斜井单水平开拓（井筒位于井田中央）11001100图4.4方案四 斜井单水平开拓（井筒位于井田边界）2）技术比较以上所提四个方案大巷布置及水平数目均相同，区别在于井筒形式和井筒位置不同，及部分基建、生产费用不同。

方案一、二主井井筒形式不同。

方案一主井为立井，立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，主要缺点是井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大；方案二主井为斜井，斜井的运输提升能力比立井大，有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒也可作为安全出口，井下一旦发生事故，人员也可从主斜井迅速撤离。

井田内3号煤层厚度大、倾角小、赋存稳定，涌水量小，立井的优点不突出，而斜井的提升能力大的特点很适合3Mt的特大型矿井的需要。

经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果（见表4.1），在方案一、二中选择方案二：主斜副立单水平开拓。

方案三、四主要区别在井筒位置不同，方案三井筒位于井田中央的储量中心，井下运输距离短，运输费用相对较低，但井田中央煤层距地表距离大，井筒长，基建费用多；方案四井筒位于井田西部边界附近，由于紧靠井田西部边界就是侯月铁路，可以减少地面运输距离及设备等费用，还可以利用部分井田边界煤柱，减少部分压煤。

经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果（见表4.1），在方案三、四中选择方案三：斜井单水平开拓（井筒位于井田中央）。

3）经济比较方案二、三有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于下列表中：见表4.2、表4.3、表4.4、表4.5和表4.6。

表4.1 各方案粗略估算费用表（单位：万元）填表说明：①主井开凿根据设计及地质条件从《煤炭建设井巷工程概算定额》（99基价）（以下简称《井巷定额》）中可查出各部分单价，其中立井、斜井井筒按基岩段考虑。

方案一立井单价为：根据井筒净直径D=6.5m，支护形式=混凝土，煤岩类别=中硬岩，支护厚度(mm)= 500等条件，从《井巷定额》中查得：定额编号=323的基价为82834元/10m方案一立井基建费用为290m×0.84338万元/（10m）=240.22万元。

方案二主斜井单价为：根据斜井井筒喷射混凝土支护(倾角<18°)，掘进断面(m)<18，支护形式=喷射混凝土，煤岩类别=中硬岩，支护厚度(mm)=100等条件，从《井巷定额》中查得：定额编号=1915的基价为25500元/10m方案二主斜井基建费用为1052.1m×0.25500万元/（10m）=268.29万元。

②副井开凿方案一副立井单价为：根据井筒净直径D=7.5m，支护形式=混凝土，煤岩类别=中硬岩，支护厚度(mm)= 600等条件，从《井巷定额》中查得：定额编号=341的基价为106747元/10m方案一副立井基建费用为290m×1.06747万元/（10m）=309.57万元。

方案二副立井与方案一同。

③井底车场根据设计及地质条件，本例中方案一的井底车场长度为1200m，大部分布置在3#煤层中，平均掘进断面18m2，，支护厚度=100mm，再考虑5%的系数，。

在平硐及平巷喷射混凝土支护中查得：定额编号5611基价14819元/10m，方案一井底车场费用为1200m×0.14819万元/（10m）×1.05=186.72万元（1.05为考虑5%的系数）。

方案二的井底车场长度为1100m，方案二井底车场费用为1100m×0.14819万元/（10m）×1.05=171.16万元。

生产费用计算：④立井提升方案一立井提升费用为：1.2×20914×0.29×0.92＝6695.83万元。

其中1.2为提升系数，29014为矿井3#煤层可采储量（万吨），0.29为提升高度（KM），0.92为提升单价。

方案二斜井提升费用为：1.2×20914×1.0521×0.22＝5808.96万元。