第四章 井田开拓

第四章井田开拓4.1、井田开拓4.1.1开拓方式本井田为新生界地层所覆盖的隐伏煤田，井田地表地形较为平坦，新生界表土层厚度从数十米到400m不等，西南薄，东北厚。

主采煤层二1煤埋深230～930m，倾角大部分8～12o，局部稍大，但也在25o以下，水文地质条件中等偏复杂。

矿井具备立井或斜井开拓的条件，需结合井口位置比较确定。

针对本井田的具体特点，在选择井口位置及开拓方式时，主要考虑以下因素：1、地形及地势：井田范围内绝大部分被第三、第四系冲积层覆盖。

冲积层厚度变化趋势为西、南薄，东、北厚，西部和南部为数十米厚，东部边缘为400m以上，中部在200m左右。

区内地势平坦，村庄密集，从井筒施工条件来看，井口位置宜选在表土层相对较薄的东南部位置。

2、交通：井田东部边界附近有107国道，京广铁路和京珠高速公路通过；井田北部有新密铁路专用线通过，井田南部为新密公路，井口位置的选择应靠近现有的交通设施，减少新修公路长度，从而降低矿井建设投资。

3、煤层埋藏深度及开采垂高本井田主要开采煤层为二1煤，二1煤最高的见煤标高位于滹沱背斜轴上的1052孔，标高为-109.07m，最深开采标高为-800m，煤层的赋存垂高最大为690.93m。

主采的二1煤煤厚沿走向、倾向虽有所变化，但变化不大、煤层较稳定。

矿井的开拓方式要考虑煤层的埋藏深度及开采垂高，合理进行开拓开采布置，减少生产环节和掘进工程量。

4、井田南北边界均为落差较大的断层。

井筒、井底车场及井下主要开拓巷道应尽量避开断层带，少穿大的断层，确保施工和生产安全。

5、井田走向长13.5km，倾斜宽3～4km，面积50km2左右。

沿倾斜方向的储量中心在滹沱背斜轴南部，井口位置宜尽量靠近储量中心，以减少矿井总体运营费用。

6、井田内勘查程度最高、地质和水文条件相对简单、煤层储量丰富、开采技术条件好的区域主要分布在东土桥断层以西、官庄断层以北。

该块段宜作为矿井初期投产采区，便于迅速达产和增产，取得良好的经济效益。

4.1.2井口位置与开拓方案的选择通过对影响本矿井井口及工业场地位置选择的各种因素分析，本着“有利于整个井田的开发，有利于矿井初期生产、后期接续，减少矿井的基建投资和煤柱损失，有利于地面工业场地布置，提高矿井建设和生产期间安全性”的原则，结合开拓方式，经初步优化比较，各方案井口位置见采掘工程平面图。

赵家寨方案：井口位置位于赵家寨村东，结合开拓方式，方案I分为方案I1（一对立井开拓）和方案I2（一立一斜联合开拓）两个方案。

方案I1：赵家寨东一对立井开拓方案。

该方案主副井井口位于赵家寨村东约120～210m，10-4孔西北约200m。

井口标高+139m，井筒落底水平标高-325m。

主立井井筒直径为5.0m，装备一对20t箕斗，副立井井筒直径为6.5m，装备一对（一宽一窄）1.5t双层四车罐笼。

方案I2：赵家寨东一立一斜联合开拓方案。

该方案井口位置位于赵家寨东约120～210m，井口标高+139m，主斜井落底标高-150m，和首采区输送机上山（-325～-150m）直接连接。

副立井落底水平标高-325m。

主斜井倾角a=16o，斜长L＝1048m，采用B＝1200mm钢丝绳芯带式输送机运煤；副立井井筒直径为6.5m，装备一对一宽一窄1.5t双层四车罐笼。

考虑到矿区目前表土段井筒施工的技术水平和经验，设计推荐采用方案I1，即赵家寨一对立井开拓方案，主、副立井位于同一广场，该方案同其他方案相比，主要具有以下优点：1、主、副立井表土段较浅，对井筒的施工和维护有利，节省基建投资。

2、主、副立井工业场地位置邻近新密公路，地面公路投资少，联系方便。

3、矿井初期主要为上山开采，有利于矿井的排水、通风，特别是在本矿井涌水量较大的情况下，优点更为突出。

4、工业场地位置邻近赵家寨、周庄、谷庄三个村庄，工业场地压煤与村庄煤柱有大部分重合，压煤损失大大减少，这几个村庄也可不用搬迁，减少了搬迁费用。

5、从全矿井来看，井筒位于井田中南部，邻近首采区，对首采区（中央采区）的开采有利，且工业场地的压煤对首采区影响较少；同时，井筒基本位于储量中心附近位置，有利于矿井东西两翼的开拓。

6、根据施工的井检孔资料，井筒落底-325m水平，井底车场巷道及硐室所处岩性较好，有利于施工及维护，同时，也可兼顾到前、后期的开采，全矿井可用一个水平开拓，减少了开拓、准备工程量。

表4.1井口及工业场地位置和开拓方案比较表4.1.3井筒数目及风井位置和形式的选择（一）井筒数目根据选定的开拓方式，结合矿井的生产能力和提升任务，并考虑到矿井的通风条件等因素，矿井投产时需开凿主立井、副立井和回风井三个井筒。

（二）风井井口位置和形式的选择根据井田地形及矿井开拓布署，对初期回风井设计提出如下三个方案：方案I（中央立风井）：回风立井和主、副立井位于同一广场内，形成主、副立井进风、回风立井回风的中央并列式通风系统。

方案II（边界立风井）：回风立井位于滹沱背斜轴部附近，形成主、副立井进风，回风立井回风的中央分列式通风系统。

方案III（边界斜风井）：回风斜井位于井田北部边界桃树园断层附近，井筒落底位于首采区的最高处，形成主、副立井进风、回风斜井回风的中央分列式通风系统。

方案I：回风立井与主、副井位于同一广场内，该方案压煤量少，服务范围大，且有利于缩短建井工期。

但中央回风井方案的主要不足是首采区浅部块段开采时，回风上山为下行风，通风效果差，且浅部开采时距矿井安全出口较远，抗灾变能力差。

方案II：滹沱背斜轴部回风立井，井筒工程量小，通风效果好，同时作为安全出口可弥补方案I的不足，但该方案的主要缺点是风井工业场地压煤量稍大，约2.3Mt。

方案III：北部边界回风斜井，井筒工程量小，风井工业场地压煤少，风井落底于首采区的最高处，有利于矿井的通风和安全出口。

该方案的不足是穿过表土层较厚，涌水量也较大，需特殊凿井，采用斜井施工比较困难。

通过以上分析可以看出，方案II风井井筒工程量小，通风系统简单，抗灾变能力强，工期短，投资低。

尽管工业场地压煤量稍大，但设计通过风井工业场地布置长轴方向和上山方向一致，对工作面布置和开采影响不大。

根据风井井检孔资料，该处表土及基岩风化带厚度较大，涌水量也较大，需特殊凿井，采用斜井施工比较困难。

因此，设计选择方案II，即滹沱背斜轴部立风井方案，装备梯子间作为安全出口，初期形成主、副立井进风，回风立井回风的中央分列式通风系统。

4.2水平划分及标高本矿井预可研、可研阶段推荐的水平标高为-300m，根据矿井施工的井筒检查钻孔资料，为保证井底车场主要巷道和硐室能够布置在岩性较好的砂岩层位内，结合现场反馈的资料，设计将水平标高调整为-325m。

井田-325m水平标高以浅的可采储量为138.793Mt，约占全井田可采储量65%。

煤层埋藏较深块段（低于-325m）主要分布在井田西南边界附近和东北部分块段。

根据煤层赋存情况分析，适宜作首采区的区域煤层埋藏标高全都在-325m以上；结合井口位置及开拓方案看，井筒落底水平在-325m是合适的，-325m以上煤层服务年限可以满足设计规范要求。

综合上述分析，设计以一个水平对全矿井进行开拓。

考虑到矿井涌水量较大的特点，矿井水平标高确定为-325m，开采水平垂高225m左右。

后期开采煤层埋藏较深的井田西南边界附近和东北部分块段，可以设置采区辅助水平，采区辅助水平标高根据垂深暂定为-550m，生产过程中可根据实际情况进一步调整。

4.3主要运输大巷位置的选择由于本井田煤层属“三软”煤层，地压大，煤层巷道维护相对困难。

根据矿井开拓方式，结合郑州矿区生产矿井开采二1煤层的成熟经验，井下主要运输大巷宜布置在二1煤层底板石炭系上统太原组上部灰岩段即L7－8层灰岩层中，灰岩厚度11m左右，岩层基本稳定，有利于巷道的施工、支护和维护。

因此，大巷布置于距二1煤层底板16~18m的L7－8灰岩中。

同时，布置在L7－8灰岩中的巷道对其下部的灰岩能起到一定的疏水降压作用。

4.4首采区域位置首采区的选择决定着矿井能否早出煤、早投产、容易达产。

根据开拓布置及建设同类条件下现代化高效矿井的要求，设计以两个二1煤综放面为主保证矿井3.00Mt/a设计生产能力，并布置一个二3煤薄煤层综采面配采，以尽可能充分回收资源，并解除对二1煤层的压茬关系。

根据矿井开拓布置，首采区域选择在井田中部，5～13勘探线之间，桃树园断层以南，-325m等高线以浅，滹沱背斜两翼块段。

首采区域走向长度3800m，倾向宽度2700m左右，见煤钻孔60个，二1煤层钻孔平均厚度5.81m，可采储量74.76Mt。

按3.00Mt/a能力计算，中部首采区域（11、12采区）服务年限17.8a。

4.5采区划分、开拓巷道布置及开采顺序结合矿井煤层情况，开采技术条件，采掘机械装备水平，构造及水文地质情况，本着适当加大采区尺寸、增加工作面推进方向长度，尽量减少工作面搬家次数，提高矿井单产及效率的原则，设计确定工作面推进方向长度约2000m。

依照上述原则，结合煤层配采需要，全井田共划分7个采区，其中5个上山采区，2个下山采区，各采区基本情况如下：根据确定的开拓方案及可研评审意见，设计以中央采区作为矿井的先期开采块段。

中央采区走向长度4000m左右，倾向宽度2800m左右，为双翼采区。

本矿井主体构造特征为一背斜构造——滹沱背斜，结合其构造特点，以及煤层赋存情况，设计将中央采区划分为三个采区，分别是11采区和12采区两个二1煤层采区和一个二3煤层31采区。

11采区布置有采区上山，12采区布置有采区石门，采区上山和采区石门通过上部车场联系。

矿井投产时分别在11采区和12采区各布置一个二1煤工作面保证矿井设计生产能力。

为了配合二1煤层的开采和资源回收，同时处于安全角度考虑，结合建设单位意见，将中央采区的二3煤单独划分为一个采区—31采区。

采区接替顺序为：11、12、31采区→14、24采区。

4.6井筒4.6.1井筒的装备和布置矿井移交生产时，共有三个井筒，即主立井、副立井、回风立井。

1、主立井：净直径φ＝5.0m，S=19.6m2，h=464m，主井装备一对4绳20t钢罐道箕斗；槽钢组合罐道，承担全矿井煤炭提升任务，并作为矿井的辅助进风井。

井筒内敷设有通信信号电缆等。

2、副立井：根据矿区生产经验，应建设单位要求，液压支架考虑部分拆架下井。

副井净直径φ＝6.5m，S＝33.2m2，h=492.6m（含水平下28m），提升容器为一对DGD1.5/6/2/4（K）型双层四车4绳罐笼（一宽一窄），槽钢组合罐道，担负人员，设备及材料等辅助提升任务，并作为矿井的主要进风井，同时装备玻璃钢梯子间作为矿井安全出口。

井筒内敷设有排水管、消防洒水管、动力电缆、信号电缆等。