第二章井田开拓
第一节井田境界及储量
一、井田境界
星村井田属兖州煤田的一部分，位于山东省兖州市以东约15km，曲阜市西南约10km，属曲阜市和兖州市管辖，主体位于曲阜市陵城镇附近。2001年10月26日经山东省国土资源厅勘探许可登记（许可证号：3700000110336、3700000340247），井田勘探范围：东起峄山断层，西至曲阜井田的31勘探线，北以F40断层为界，南以滋阳断层与兴隆庄井田和东滩井田相邻。其地理坐标为：东经116°51′11″～116°57′45″，北纬35°28′45″～35°33′30″，勘探面积约32.74km2。
二、储量计算
1、地质储量
（1）计算范围
井田储量最大计算深度为－1200m，－1200m以深的储量作为后备远景储量，不参加储量汇总。
（2）工业指标
储量计算的煤层最低可采厚度为0.70m，原煤最高灰分不超过40%。
（3）参与储量计算的煤层
本次勘探参与储量计算的煤层为2上、3、6、16上、17煤层。
（4）计算方法
井田西区倾角小于15°，以水平面积参与计算，煤层厚度采用伪厚；井田东区倾角大于15°，计算出水平面积后换算为斜面积参与计算，煤层厚度采用真厚。块段水平面积在1：10000煤层底板等高线图上用求积仪或计算机求得。16上、17煤层在一张煤层底板等高线图上计算。
（5）煤的容重
2上、3煤层容重采用井田内采样点化验成果，6、16上、17煤层容重采用相邻井田附近钻孔化验成果，见表2-1-1。
表2-1-1各煤层容重表
(6)高速公路煤柱的留设
自高速公路中心线向两侧各20m为保护带，自该处向下斜切至煤层（第四系、侏罗系、煤系分别按45°、65°、75°接续下切），作为高速公路煤柱，列为暂不能利用储量。
(7)地质储量计算结果
全井田共有2上、3、6、16上、17煤层煤层参加了储量计算，井田范围内能利用地质储量A+B+C+D级储量9909.7万t，其中：A+B+C级5392.5万t，A+B级1143.0万t。A+B级占A+B+C级的21.2%。3煤层能利用A+B+C+D级储量8967.1万t，其中A+B+C 级4842.6万t，A+B级1143.0万t。井田地质储量汇总表见表2-1-2。
－1200m以浅暂不能利用C+D级储量9018.8万t，其中2上、3煤断层煤柱储量（C级）4775.9万t，2上、3煤层高速公路煤柱储量（C+D级）4242.9万t。
井田西区能利用A+B+C+D级储量7138.5万t，其中C级3131.5万t，D级4007.0万t，－1200m以浅暂不能利用C+D级储量4378.7万t，其中2上、3煤断层煤柱储量（C级）1368.6万t，2上、3煤层高速公路煤柱储量（C+D级）3010.1万t。
井田东区能利用A+B+C+D级储量2771.2万t，其中A+B+C级2261.0万t，A+B级1143.0万t，占A+B+C级的50.6%。－1200m以浅暂不能利用C+D级储量4640.1万t，其中2上、3煤断层煤柱储量（C级）3407.3万t，2上、3煤层高速公路煤柱储量（C+D级）1232.8万t。
另外，全井田2上、3煤层－1200m以深受地温、地压影响，开采难度较大，作为远景储量。6、16上、17煤层厚度较小，埋藏较深，硫分含量高，6煤顶底板条件差，16上、17煤开采受奥灰影响，开采技术条件复杂，也作为远景储量。其中2上、3煤层－1200m以深C+D级储量9300.7万t，C级储量3577.2万t，D级储量5723.5万t；6、16上、17煤层储
量9004.0万t，全为D级。合计远景储量18304.7万t。
（8）煤炭资源/储量分类
根据《固体矿产资源/储量分类》（GB/T 17766-1999）分类标准进行如下分类：
①能利用储量
2上煤层：煤层薄，厚度变化大，局部可采，开采经济效益差，无A+B级储量，C级储量编码为2M12，归类编码2M22，基础储量549.9万t；D级储量编码为2M13，归类编码2M22，基础储量392.7万t。2上煤层合计基础储量（2M22）942.6万t。
3煤层：为本矿井主采煤层，A+B级储量，编码为121b，基础储量1143.0万t，按0.75的可采系数计算其预可采储量（121）为857.3万t；C级储量编码为122b，基础储量3699.6万t，按0.75的可采系数计算其预可采储量（122）为2774.7万t；D级储量编码为123b，归类编码122b，基础储量4124.5万t，按0.75的可采系数计算其预可采储量（122）为3093.4万t。3煤层合计基础储量（121b、122b）为8967.1万t，预可采储量（121、122）为6725.4万t。
②暂不利用储量
2上、3煤层断层煤柱储量（C级）编码为2S22，资源量为4775.9万t；2上、3煤层高速公路保护煤柱储量（C+D级）编码为2S22，资源量为4242.9万t。合计资源量（2S22）9018.9万t。
③远景储量
2上、3煤层-1200m以深的C+D级储量受地温、地压的影响，在目前技术条件下，开采难度较大，列为远景储量，编码为334，资源量为9300.7万t。
6、16上、17煤层厚度较小，埋藏深，硫分含量高，6煤顶底板条件差，16上、17煤开采受奥灰影响，开采技术条件复杂，也作为远景储量，编码为334，资源量为9004.0万t。
2、矿井设计储量
根据现行《煤炭工业矿井设计规范》（GB 50215-94）的有关规定，矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量的后的储量，作为矿井设计储量。
表2-1-2 地质储量汇总表
单位：万t
（1）断层煤柱
本井田内断裂构造发育，特别是井田东部断层更发育，三维物探共组合断层126条，全为正断层，其中落差大于100m 的9条，落差50～100m 的10条，落差20～50m 的30条，落差10～20m 的30条，落差小于10m 的47条。
根据本井田精查地质报告，断层富水性较弱，导水性较差，随着煤炭开采，地层移动，应力重新分布，断层导水性会发生变化，原来不导水的断层有可能变成导水断层。因此对于落差较大的断层要严加控制，开采时留足煤柱。
根据生产矿井开采经验，确定断层煤柱留设原则为：对于落差大于100m 的断层两侧各留100m ，落差50～100m 的断层两侧各留50m ，落差30～50m 的断层两侧各留30m 。小于30m 的断层原则上可不留防水煤柱。精查地质报告中已按上述原则留设断层煤柱，并列入暂不能利用储量中。
对于落差较大的断层，设计根据现行《煤矿安全规程》及《矿井水文地质规程（试行）》的有关规定，对影响矿井水文地质条件的断层应留设防水煤柱，断层上盘防水煤柱留设宽度按下式计算：
KP
P
KM
L 35.0 式中：L —煤柱留设的宽度，m ； K —安全系数，取5； M —煤层厚度或采高， m ； P —奥灰水头压力，kgf/cm 2；
KP —煤的抗张强度，精查地质报告未给出，根据经验暂取4kgf/cm 2。 根据上式，经计算以上各主要断层留设煤柱宽度见表2-1-4。
根据计算结果，对于落差150m~1000m 的断层，断层保护煤柱留设宽度仍可以按断层两侧各留100m 考虑，但靠近断层保护煤柱的工作面应限制采高。此部分储量计入开采损失中。
表2-1-3断层保护煤柱宽度计算表
（2）防水煤柱和井田境界煤柱
3煤层隐伏于上侏罗统之下，埋藏较深，上距侏罗系底界106.05～382.50m，3煤层厚4.59～9.25m，精查地质报告中通过计算，认为“导水裂隙带没有进入侏罗系地层，井下开采不会受侏罗系砂砾岩水的影响。因此，不留设防水煤柱。”
井田境界煤柱：井田北部和西部边界为人为边界，留设井田境界煤柱，根据本矿井具体水文条件，按照“矿井水文地质规程（试行）”要求，取煤柱宽50m。根据煤层等高线及储量计算图分析，井田北部边界为D级储量，仅西部有局部C级储量。经计算，西部边界保护煤柱3煤C级储量为66.2万t，2上煤C级储量为8.3万t，合计C级储量为74.5万t。
（3）日东高速公路保护煤柱
精查地质报告中，已将日东高速公路保护煤柱列为暂不能利用储量。
（4）村下采煤损失储量
本井田地处鲁西南平原地区，地面村庄稠密，其中3煤层赋存范围内共有村庄29个，压煤面积占井田面积的80％左右。随着时间的推移，人口的增长，经济的发展，村庄搬迁将越来越困难。
设计根据井田地质构造、煤层赋存和井下开拓部署情况，并结合临近类似矿井的生产经验，确定村下采煤实行条带法开采。
根据近年来村庄下条带法采煤的研究成果，并参考临近类似矿井（古城煤矿）的成功经验，初步确定本井田-870m水平以上条带法开采的采宽为90m，留宽为110m，-870m水平以下条带法开采的采宽为110m，留宽为110m。建议下阶段请科研单位对本井田村庄下条带法开采做专题研究，合理确定采宽和留宽，并提出相应的减少地面建筑物破坏的有效措施。
根据初步确定的采宽和留宽，计算东区3煤留设煤柱为351.8万t，2煤留设煤柱为50.2万t，合计为402.0万t。计算西区3煤留设煤柱为587.0万t，2煤留设煤柱为84.0万t，合计为671.0万t。
4、设计可采储量
（1）工业场地、后期风井场地煤柱
表2-1-4 可采储量计算表
单位：万t
根据兖州、淮北、滕南矿井实测资料，结合本矿井实际情况，设计按第四系地层移动角45°，侏罗系地层移动角65°，煤系地层移动角为75°，以此圈定工业场地保护煤柱。
经计算，工业场地煤柱326.0万t，后期风井场地煤柱全部为-1200m以深储量。
（2）可采储量
矿井可采储量=（设计能利用储量-煤柱损失）×采区回采率
采区回采率：厚煤层取75％；薄煤层取85％。
根据以上计算，矿井可采储量2978.0万t。详见表2-1-4。
第二节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井工作制度
矿井年工作日为300d，每天三班作业，其中两班生产，一班检修，每天净提升时间14h。
二、矿井设计生产能力
矿井设计生产能力是矿井生产技术面貌的综合体现，为使矿井设计生产能力确定趋于合理，取得良好的投资效益，设计对本井田地质构造、煤层赋存情况、地质勘探程度等井下资源条件进行深入了解；对确定矿井生产能力基础的地质储量进行了详细分析；对回采工作面技术装备水平和采区生产能力，根据本井田具体条件和邻近矿区生产水平进行对比剖析，对不同井型的矿井服务年限、基建投资、经济效益进行综合比较。通过以上工作后认为：本井田主采煤层3煤储量较丰富，煤层厚，埋藏深，地质构造F50以西中等，F50以东偏复杂，低瓦斯，矿井水文等其它开采技术条件较简单，具备建设中型～大型矿井条件。
设计通过对45万t／a、60万t/a和90万t／a三个生产能力方案的技术经济比较，推荐45万t/a的设计生产能力，并留有增产余地。主要理由如下：
1、从可采储量和服务年限分析
本矿井计算可采储量2978.0万t，其中F50断层以东3煤可采储量1174.3万t。矿井设计生产能力分别按45万t/a、60万t/a和90万t/a考虑，计算矿井服务年限分别为47.3年、35.5年和23.7年。从可采储量和服务年限分析，矿井设计生产能力确定为45万t/a较为合理。
但井田范围内尚有远景储量22821.9万t，其中：2上、3煤层－1200m以浅D级储量4517.2万t，2上、3煤层－1200m以深C+D级储量9300.7万t，6、16上、17煤层D级储量9004.0万t。－1200m以浅暂不能利用C+D级储量9018.8万t，其中2上、3煤断层煤柱储量（C 级）4775.9万t，2上、3煤层高速公路煤柱储量（C+D级）4242.9万t。随着开采技术水平的提高和勘探程度的提高，加大矿井的开发力度时十分必要的，因此，矿井设计各系统
各环节留有增产余地。
2、从井田地质构造和煤层赋存情况等分析
本井田地质构造F50断层以西为中等，F50断层以东（初期开采区）较复杂。井田内主采煤层3煤，厚度4.59～9.25m，平均7.15m，结构简单，赋存稳定，煤层倾角东区一般20°左右，西区一般10°左右，生产条件较好。通过对各块段煤层赋存条件分析，设计认为：本矿井3煤层F50断层以东部分块段和F50断层以西块段具备布置放顶煤综采的条件，其它构造复杂区域和村下采煤区可布置短壁综采或高档普采工作面。根据临近的兖州、滕南、肥城矿区的生产经验，采用综放开采根据架型和装备情况，一般工作面单产90～120万t ／a是有保障的。考虑本矿井初期开采块段构造较复杂和正规工作面较少等特点，初期布置一套综放工作面，单产可暂按45万t／a考虑，在条件许可的情况下可考虑适当加大生产能力。
3、从各采区工作面的正常接替方面分析
根据本矿井初期开采块段构造较复杂的特点，设计通过工作面配产接替和采区接续的认真分析研究，认为矿井初期开采块段正规的综放面较少，且部分条带受驻跸村庄搬迁进度的影响，工作面接续较紧张，而后续采区距工业场地较远，采区准备和接续时间较长，对工作面和采区的生产能力影响较大，因此，矿井设计生产能力初期不宜太大。但鉴于3煤储量较丰富，F50以西赋存情况较好，且-1200m以下还有一定后备储量，因此，矿井后期随着F50断层以西勘探程度的提高及井下西翼开拓系统的形成，宜加大生产能力，提高矿井经济效益。
矿井生产能力为90万t时，一水平工作面接替情况见图2-2-1和表2-2-1。
4、从技术经济方面分析
本矿井煤层埋藏较深，3煤可采标高-650～1100m（F50以西）和-1100m以下（F50以东）；侏罗系地层较厚，为480m～1011m，平均716m；建井费用较高，从投入产出分析，井型宜大不宜小。
综上所述，设计推荐矿井初期生产能力为45万t/a，并留有增产余地是合理的。
表2-2-1一水平工作面接替表
三、矿井服务年限
矿井服务年限=可采储量/（设计生产能力×储量备用系数）
=2978.0/（45×1.4）
=47.3(a)
经计算，当矿井生产能力为45万t/a时，矿井服务年限为47.3a，其中一水平服务年限为18.6a。矿井同时生产水平个数为一个。
第三节井田开拓
一、开拓方式
本井田为全隐蔽型井田，井田内主要有第四系、侏罗系和石炭二叠系含煤地层。第四系厚87～236m，平均148m，侏罗系厚480～1011m，平均716m；煤层埋藏较深；故采用立井开拓方式。
二、井口及工业场地位置选择
1、井口及工业场地位置选择的原则
影响本井田井口及工业场地位置选择的主要因素有：
（1）本井田东西走向长10km，南北倾向宽3～5km，为一长条形状；煤层赋存受断层切割较为严重，但基本上可以以F50断层为界分为东、西两个块段。F50断层以西，目前采用二维地震勘探，其控制程度比较低；F50断层以东，采用三维地震勘探，控制程度相对较高，该块段作为本矿井的初期开采块段，井口位置应尽量选择在距该块段近、有利于初期块段开采的地方。
（2）井田内断层构造较发育，断层的倾角较小；井筒要尽量避免穿断层或尽量减少穿断层的数量；井底车场、石门及大巷要尽量避开断层，特别是F50等较大的断层。
（3）井筒及工业场地应尽量不压或少压初期开采块段的煤。
（4）日东高速公路斜穿井田中部，地面陵城镇、星家村、郭家村、大雪等村庄稠密，居民较多。地面工业场地的布置应便于与公路接线，尽量减少对村庄的影响。
（5）初期井巷工程量省，且兼顾后期开采。
2、井口位置方案选择
根据上述原则，设计中统筹井田全局，兼顾前期与后期，井下与地面等各方面因素，本着“重前顾后，重下顾上”的原则，力求使井口位置的选择，有利于煤炭资源的有效合理开发和取得良好的经济效益。根据精查地质资料，设计围绕初期开采块段的四周，经过仔细搜索，在多个可选井位的基础上，经过初步分析淘汰，提出以下二个方案（见图2-3-1）,并进行了经济技术比较。
方案一（东部方案）：井口位于星家村以西约570m处。
主要特点：工业场地可布置在星家村和日东高速公路煤柱以内，压煤少；初期井巷工程量省，建井工期短；初期大巷不穿F50断层等4条断层及其破碎带。开拓方式平剖面分别见图2-3-2、图2-3-3。
方案二（西部方案）：井位位于九驻村西北约650m处。
主要特点：井口布置在F50断层的上盘（西侧），可以避免井筒穿越F50等大断层；对兼顾F50断层以西后期采区的开采有利。开拓方式平面分别见图2-3-4。
以上两个方案的技术经济比较见表2-3-1。
表2-3-1 井口及工业场地位置方案比较表
两个方案的共同特点是，均以F50断层以东块段作为作为首采块段。对于井位方案二来说，虽然具有井筒不穿断层的优点，但是存在以下明显缺点：
（1）井口及工业场地处在F50断层以西的二维地震勘探控制区，可靠性较差。
（2）距初期开采块段远，初期井巷工程量较方案一多1100m。
（3）主石门穿F50等四条断层及其破碎带，施工难度大，巷道支护困难。
（4）地面工业场地压邹城至曲阜的公路。
而方案一，虽然井筒不可避免地要穿过F50断层,但却具有以下优点：
（1）初期大巷不穿F50～F58断层之间的破碎带，有利于巷道支护和缩短大巷过断层破碎带的施工工期。
（2）初期工程量少，投资省。
（3）建井工期短，早出煤，见效快。
（4）井底车场主要硐室及巷道处于砂岩、粉砂岩中，岩性好。
综上所述，方案一较为优越，设计推荐井位方案一（东部方案），即井口位于星家村以西约570m处。
三、井筒个数选择
本矿井井型为45万t/a，具有井筒较深，地温高，其它开采条件较简单，F50断层以东的初期开采块段构造复杂等特点。井田走向较长，但中部受陵城镇和日东高速公路压煤影响3煤无法开采。
设计在考虑选择井筒个数时，曾考虑在设置主、副井筒的基础上设置专用回风井，以解决利用箕斗井兼回风所带来的漏风率高、难以安设防爆门、井筒维护条件差、井筒装备容易腐蚀等问题。但根据本矿井的具体特点，考虑煤层埋藏深，井筒建设难度大，投资高；国内中、小型矿井利用箕斗井回风有很多成功的经验，只要采取一些措施，完善通风设施，加强通风管理，可以大大改善箕斗井兼回风所带来的不利影响。
因此，本矿井初期只设置主、副两个井筒，主井兼做回风井。
矿井后期根据通风和降温的需要，在井田西部38-3、35-4钻孔之间增设西风井。
四、水平划分和水平标高
井田内煤层的赋存特点为：F50以东，3煤可采标高为－650～－1100m；F50以西，3煤可采标高为－1000m～－1200m。
对F50以东的初期开采块段，根据井底车场层位及岩性、首采区煤层赋存深度、有利于暗斜井开拓F50以西等三个方面的因素，确定为－870m。根据主、副井井筒检查孔资料，副井井筒与井底车场连接处、主井装载硐室、井底煤仓与机头硐室所在层位见图2-3-5~图2-3-7。
对F50以西块段，由于井筒无法直接延伸，而采用暗斜井延伸至－1200m水平进行开拓，这样大部分采区均利用上山开采，有利于排水，因此F50以西的水平标高暂定为-1200m。
井田东、西两翼划分为两个水平，各利用一个水平进行开拓开采。
五、大巷布置
根据通风和运输需要，初期设-870m水平东翼轨道大巷和东翼胶带输送机巷，考虑到本矿井开采深度大，地温高，地压大特点，为便于通风和巷道支护，增设-870m水平东翼专用回风巷。分别担负F50断层以东初期块段的运输、通风和生产任务。三条大巷近平行布置，平面间距不小于35m。在层面上，-870m水平东翼轨道大巷部分位于3煤层顶板穿层布置，部分进入3煤层，以利于减少采掘巷道工程量。东翼胶带输送机巷自井底煤仓机头硐室段以外以15°下扎至-870m水平后，与轨道大巷并列布置在3煤层中。
六、采区划分及开采顺序
1、采区划分
根据本井田具体条件，采区划分主要考虑以下原则：
（1）充分利用断层切割的自然块段和永久煤柱作为自然边界；
（2）采区尺寸及储量要充分考虑工作面装备水平和合理走向长度的影响，要保证合适的采区服务年限；
（3）要为合理布置采区巷道创造条件。
根据以上原则，全井田按自然块段共划分三个采区。各采区主要特征见表2-3-2。
表2-3-2 采区特征表
2、开采顺序
本着由近到远，先易后难，先浅后深，合理配产的原则，推荐的采区开采顺序及配产
关系见表2-3-3。
七、村庄下采煤
本井田地面村庄较多，其中影响3煤开采的村庄26个，居民10010户，压煤面积占井田面积的80％左右。设计对井田内村庄压煤进行了村下采煤和村庄搬迁两个方案的比较。
设计认为，村庄搬迁虽然可以最大限度的回收煤炭资源，但针对本井田实际情况，村庄搬迁方案存在以下主要缺点：
（1）本井田地质构造复杂，断裂构造发育，断层煤柱留设较多，村庄搬迁解放的煤炭储量不太丰富，经济效益不明显。
（2）本井田地面大村镇较多，难以实施搬迁，而且地面已经有几个从其它井田搬迁过来的村庄，根据有关规定这些村庄不宜二次搬迁。
（3）随着农村经济的发展，迁村征地困难越来越大，已成为许多矿区生产建设中的一个突出矛盾，村庄搬迁的难度越来越大，社会矛盾较突出。
（4）地面村庄搬迁后，随着地下煤炭的开采，造成地面大面积塌陷，生态环境遭到破坏，本井田位于著名旅游城市曲阜市附近，应注重生态环境的保护。
鉴于上述原因，并参照临近矿井村庄下采煤的成功经验，设计推荐村庄压煤采用村下采煤方案。
设计根据井田地质构造、煤层赋存和井下开拓部署情况，并结合临近类似矿井的生产经验，确定村下采煤实行条带法开采。
根据近年来村庄下条带法采煤的研究成果，并参考临近类似矿井（古城煤矿）的成功经验，初步确定本井田-870m水平以上条带法开采的采宽为90m，留宽为110m，-870m水平以下条带法开采的采宽为110m，留宽为110m。建议下阶段请科研单位对本井田村庄下条带法开采做专题研究，合理确定采宽和留宽，并提出相应的减少地面建筑物破坏的有效措施。
第四节井筒
一、井筒数量、用途及装备
本矿井设有主井、副井二个井筒。井筒特征见表2-4-1。
表2-4-1 井筒特征表
1、主井井筒
主井净直径Φ5.0m，装备一对12t箕斗，担负矿井煤炭提升。冷弯罐道，冷弯罐道梁，罐道梁层间距6m。并装备一个密闭式全玻璃钢梯子间安全出口。
2、副井井筒
副井净直径Φ6.0m，装备一套1.0t双层四车罐笼（一宽一窄），担负全矿井人员、材料、设备升降及矸石提升，并兼作进风井，冷弯罐道。井筒内还布置有三趟排水管，一趟压风管，一趟洒水管以及动力、通讯、信号电缆，并装备全玻璃钢梯子间安全出口。
主井、副井和风井平面布置见插图2-4-1、2-4-2。
二、井筒施工方法
1、井筒穿过地层情况
根据井筒附近检查孔资料，主井、副井冲积层厚度分别为126.1m、128.0m，以下为侏罗地层。冲积层以砂层、粘土为主，侏罗系地层以泥岩、粉、细砂岩等组成，基岩风化带厚约30～36m。
2、井筒施工方法
根据井筒穿过的地层情况，由于表土较浅，二个井筒的表土段均须采用冻结法施工。冻结深度为178m和179m。基岩段井筒采用普通法施工，对于基岩段含水层，采用工作面注浆法治水通过。
主井、副井基岩段均采用普通法施工。
三、井壁结构
主、副井筒冻结段均采用普通双层钢筋混凝土泡沫板塑料夹层井壁，设计在内层、外层井壁之间铺设厚1.5mm双层聚乙烯塑料板，并在外层井壁与地层之间铺设厚25mm的聚苯乙烯泡沫板。内层井壁为自防水钢筋混凝土井壁。
基岩段采用单层素混凝自防水井壁结构。
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
第二章 井田开拓方式 2.1 井田开拓概念 2.1.1 井田开拓方式的概念 井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。 矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。 2.1.2 井田开拓方式的分类 （1）按井筒（井筒 ：由地面通达矿体的巷道）形式分：立、斜、平、综、分区域； （2）按水平数的多少分：单水平、多水平； （3）按开采准备方式分：上山式、下山式、上下山式、混合式； （4）按开采水平大巷的布置方式分：分煤层大巷、集中大巷、分组集中。 如立井单水平上下山（采区）式、立井多水平上下山（采区）式、立井多水平上山（采区）式、立井多水平上山及上下山混合（采区）式，绘出关系图形如下图2.1。 图 2.1 开拓方式分类关系图 2.1.3 确定井田开拓方式的原则 合理确定矿井生产能力，井田范围，进行井田内的划分，确定井田开拓方式，井筒数目及位置；选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式； 确定井筒延伸方式及井田开采顺序。其确定开拓方式的基本原则为： （1）多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井，集中，简单； （2）按《规程》完善通风条件，良好生产条件； 开拓方 立 井 斜 井 平 硐 综 合 单水多水平 上下山 上 山 上下山 混 合 分层大集中大分组集中大
（3）减少煤柱损失，减少巷道维护量，提高矿井采出率； （4）减少工程量，降低投资，减少建工工期‘新技术机械化。 2.2 斜井开拓 斜井开拓时，根据井田再划分方式和阶段内布置形式可组合成多种开拓方式。如：“斜井单水平分区式”、“斜井单水平分带式”、“斜井多水平分区式”、“斜井多水平分段式”等。本节仅举例介绍我国目前常用的几种斜井开拓方式。 2.2.1 片盘斜井开拓 片盘斜井开拓是斜井开拓的一种最简单的形式。它是将整个井田沿倾斜方向划分成若干个阶段，每个阶段倾斜宽度可以布置一个采煤工作面。在井田沿走向中央由地面向下开凿斜井井筒，并以井筒为中心由上而下逐阶段开采。图2.2为一片盘斜井的示例。井田沿倾斜方向划分为四个阶段。阶段内按整个阶段布置，即每一阶段斜宽布置一个工作面。 图2.2 片盘斜井开拓 1—主井；2—副井；3—片盘车场；4--阶段运输平巷；5—辅巷；6—阶段回风平巷；7--采煤工作面； 8—联络眼
第二章井田开拓 第一节井田境界及储量 一、井田境界及范围 2003年10月我院编制了《贵州省发耳矿区总体规划》，其中对玉舍东井井田境界为：东以巴朗河为界，与米箩井田相连；西止于田湾、下寨等地，以F97断层与滥坝井田自然分界；深部东一、东二采区至 +900m、东三采区至+700m水平，浅部至小井开采标高即东一采区西翼为+1450m、东翼为+1400m，东二采区及以东为+1300m。井田面积19.5km2。由于井田浅部小窑众多，乱采乱挖，各煤层均遭到不同程度的破坏，尤以主采层K18号煤层破坏严重。经整改后仍保留12对有证小井生产，其开采范围和开采标高已经省国土资源厅拟设划定。本设计为避开小井对矿井开采的影响。矿界调整为：浅部以现有小井开采范围及标高为界。调整矿界后井田长约11.8km，宽平均约1.5km，面积16.9 km2，比原矿界约少2.6 km2。并经贵州省国土资源厅以（黔国土资矿管函[2005]478号）文“省国土资源厅关于拟设置玉舍煤矿东井矿权的矿区范围拐点坐标及开采深度的复函”拟设。其矿区范围内无其它矿权设置。 井田境界见示意图2－1－1，井田境界拐点坐标见表2－1－1。 表2－1－1 东井矿界拐点坐标表 序号拐 点X（m）Y（m） 序 号 拐 点X（m）Y（m） 1A2930987.0035485030.009I2926864.0035489121.00 2B2927630.0035490481.0010J2928085.0035487557.00 3C2928187.0035490788.0011K2928163.0035487592.00 4D2925313.0035495907.0012L2928490.0035487263.00 5E2924174.0035494703.0013M2928346.0035487144.00 6F2925686.0035490909.0014N2929151.0035485928.00 7G2926252.0035491184.0015O2929670.0035485043.00 8H2926960.0035489902.00
第二章井田开拓方式 第一节井田开拓概述 一、开拓方式概念 1、井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。 2、开拓方式：开拓巷道的布置方式，即矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。 cm1704
2．按开采水平的数目 （1）单水平开拓（2）多水平开拓 3.按开采准备方式 （1）上山式：开采水平仅采上山阶段 （2）上下山式：开采水平分别开采上山阶段及上山阶段 （3）混合式：上山式和上下山式同时使用。 4．按开采水平大巷布置方式 （1）分层大巷：每个煤层分别设一条大巷 （2）集中大巷：所有煤层共用一条大巷 （3）分组集中大巷：分煤组设置大巷 图2-1-2 开拓方式分类 5．举例： （1）单水平上下山开拓：用在倾角较小（<16°），斜长不大的情况 演示：（单水平上下山平面图）（单水平上下山立面图） （2）多水平上山开拓：每个水平服务于上山阶段，α较大，开拓水平多，井巷工程量大，多用于急倾斜煤层；演示：（多水平上山）； （3）多水平上下山开拓：每个水平都服务于上、下山两个阶段，减少工程量，增加下山开采，用于α较小的井田；演示：（多水平上下山）； （4）多水平混合开拓：上部的水平采上山阶段，最下一个水平开采上下山两个阶段。 演示：（多水平混合开拓） 三、确定井田开拓方式的原则 1、井田开拓解决的问题
（1）确定井筒形式、数目及位置，合理选择井筒及工业场地的位置； （2）确定开采水平的数目和位置； （3）布置主要运输大巷布置方式及井底车场形式； （4）确定矿井的开采程序，做好水平接替； （5）确定井筒延伸方式、深部开拓等。 2、基本原则 （1）必须贯彻国家有关煤矿安全生产的规定，创造安全、良好的生产条件； （2）合理开发资源，减少资源损失； （3）符合国家产业政策，多出煤、早出煤、出好煤、为建设高产高效、安全生产矿井创造条件； （4）合理集中开拓布署，简化生产系统，避免生产分散；减少工程量，降低投资，减少建工工期； （5）适应当前生产、技术、装备水平，并为新技术机械化、自动化的推广创条件； （6）考虑煤质、煤种及其他有益矿产的综合利用，提高资源的综合利用率。 四、我国煤矿井田开拓的发展方向 1、生产集中化：一矿一井（区）一面或二面，系统高度集中，简单可靠。 2、矿井大型化： 生产能力加大：1977年，平均53万t/a，1995年：78万t/a； 相应的采区尺寸加大水平垂高加大：由50年代的60m加大到现在约200m 3、运输连续化：煤炭运输：胶带；辅助运输：卡轨车、齿轨车、单轨吊等。
第二章井田开拓的基本概念 （书上第十六章） §2. 1 矿井储量生产能力服务年限 一、矿井储量 1、地质储量：在井田范围内所包含有的煤层的所有计算出的 煤炭储量，包括平衡表内和平衡表外储量 1）、平衡表内储量：在目前的技术经济条件下，所要求的煤层质量指标（灰分、发热量等）达到可以利用的、其指标符合要求且在目前技术条件下能够采出的储量（A+B+C+D）。 2）、平衡表外储量：目前尚难利用将来可能会利用，目前技术条件不能够采出而将来能够采出的储量。 2、工业储量Z g：经过勘探，其煤层厚度和质量均合乎开采要 求，而地质构造又比较清楚的平衡表内储量。A+B+C（+0.5D）。 （说明A、B、C、D各级别的意义） 1、矿井设计储量：在矿井设计中，由工业储量减去永久煤柱 的损失量。 Z s=(Z g－P1) Z s：矿井设计储量；Z g：工业储量 P1：永久煤柱的损失量，包括井田境界煤柱、断层煤柱、铁路、公路、河流、城镇、重要建筑等需要保护的煤柱； 4、矿井设计可采煤量 Z k=(Z s－P2) ·C Z k：矿井设计可采煤量； P2：包括工业广场煤柱、井筒保护煤柱、水平大巷保护煤柱、阶段分界煤柱、主要上下山保护煤柱，可以定义为暂时煤柱。 C：矿井设计的采区回采率，分为三类： 厚煤层≥75%，中厚煤层≥80%，薄煤层≥85%。 5、各类储量之间的关系 矿井设计可采储量 矿井设计储量（矿井可采储量) 工业储量永久煤柱损失设计损失量 能利用储量 (A+B+C) 矿井地质储量 (A+B+C+D) 远景储量(D) 暂不能利用储量
二、矿井生产能力 井型大小的确定，在划分时就需考虑储量，尺寸。 1、储量：指工业储量。 大型井，投资多，应有较长的生产期（服务年限），储量应大。下表是在一般情况下，矿井和第一开采水平的最低服务年限。（服务年限的计算，后面会讲到） 2、开采能力：矿井生产条件能保证的原煤生产能力。主要是采区的生产能力与同时生产的采区数。 同采采区数与井型有关。600万及以上，6～7个以上；400～500万，4～6个；240、300万，3～4个；150、180万，2～3个；120万及以下，1～2个。 3、生产环节能力 提升、运输、通风、排水、供电、井底车场通过能力等等。各环节能力，一般按设计能力进行设计，如果设备特殊，可能成为限制矿井生产能力的因素。 4、安全生产条件：主要是指瓦斯、通风、水文地质等因素。这四个因素储量是基础，开采能力是关键，各环节能力应配套，安全生产条件必须保证。 三、矿井服务年限 1、计算公式： K A Z T k ?= T ：矿井服务年限，年； A ：矿井设计生产能力，万t/a 或 Mt/a ； K ：储量备用系数，取 1.3～1.5。 2、储量备用系数的意义： 考虑两个方面原因： 1）、由于在地质勘探过程中，很多地质构造不能完全控制，包括断层、褶皱、岩浆岩侵入带、陷落柱等，加大了煤柱的损失量； 2）、由于国民经济建设和发展的需要，市场需要煤炭，煤炭的需求量增加，而在矿井设计中，各个生产环节均有富裕能力，当实际地质条件与精查地质报告所提供的资料相差不大是，实际的矿井生产能力会提高，从而使实际的产量A 增加；
第二章井田开拓方式 第一节井田开拓的概念 第二节斜井开拓 目的要求： 1、了解井田开拓方式的概念、分类和原则 2、掌握斜井开拓的优缺点及适用条件 重点、难点和突破的方法： 重点：斜井开拓 难点：斜井开拓的使用条件 突破方法： 1、详细讲解 2、边看模型边讲解 教学内容和步骤（附后） 第一节井田开拓概念 一、井田开拓方式的概念 井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。 矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。 二、井田开拓方式的分类 1.按井筒形式 （1）立井（2）斜井（3）平硐（4）综合 2.按阶段内布置方式 （1）采区式（2）分段式（3）带区式 3.井筒形式+开采水平+阶段内布置方式 三、确定井田开拓方式的原则
1.合理确定矿井生产能力，井田范围，进行井田内的划分，确定井田开拓方式，井筒数目及位置。 2.选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式。 3.确定井筒延伸方式及井田开采顺序。 基本原则： （1）多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井创造条件，集中，简单。 （2）按《规程》完善通风条件，良好生产条件。 （3）减少煤柱损失，减少巷道维护量，提高矿井采出率。 （4）减少工程量，降低投资，减少建工工期。 （5）新技术机械化、自动化的推广创条件。 （6）考虑煤质、煤种区别。 第二节斜井开拓 主、副井均为斜井的开拓方式，称斜井开拓。 一、片盘斜井开拓（斜井多水平分段式开拓） 片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。典型的片盘斜井如下图所示,其井下部分有一个下山采区。井田沿煤层倾向按标高划分为若干个分段,每段相当于采区的一个区段, 倾斜长度适于布置一个采煤工作面。（习惯上称为片盘） 1.井巷掘进顺序 自地面向下沿煤层开一对斜井,直至第一片盘下20~30m,在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷,在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷,然后,经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼,即可开始第一片盘的回采。
第二章井田开拓方式 第一节井田开拓概念 一、井田开拓方式的概念 井田开拓：由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和采掘工程称为井田开拓。 矿井开拓方式：矿井井筒形式、开采水平数目及阶段内的布置方式的总称。 二、井田开拓方式的分类 1.按井筒形式 （1）立井（2）斜井（3）平硐（4）综合 2.按阶段内布置方式 （1）采区式（2）分段式（3）带区式 3.井筒形式+开采水平+阶段内布置方式 三、确定井田开拓方式的原则 1.合理确定矿井生产能力，井田范围，进行井田内的划分，确定井田开拓方式，井筒数目及位置； 2.选择主要运输大巷布置方式及井底车场形式； 3.确定井筒延伸方式及井田开采顺序； 基本原则： （1）多出煤、早出煤、出好煤、建设高产高效安全生产矿井创造条件，集中，简单； （2）按《规程》完善通风条件，良好生产条件； （3）减少煤柱损失，减少巷道维护量，提高矿井采出率； （4）减少工程量，降低投资，减少建工工期； （5）新技术机械化、自动化的推广创条件； （6）考虑煤质、煤种区别。
第二节斜井开拓 主、副井均为斜井的开拓方式，称斜井开拓。 一、片盘斜井开拓（斜井多水平分段式开拓） 片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。典型的片盘斜井如下图所示,其井下部分有一个下山采区。井田沿煤层倾向按标高划分为若干个分段,每段相当于采区的一个区段, 倾斜长度适于布置一个采煤工作面。（习惯上称为片盘）。 1.井巷掘进顺序 自地面向下沿煤层开一对斜井，直至第一片盘下20~30m，在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷，在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷，然后，经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼，即可开始第一片盘的回采。