第三章 开拓开采

第三章井田开拓第一节开拓方式及井口位置一、项目设计、施工概况1、本项目前期设计概况贵州五轮山煤业有限公司五轮山煤矿为在建矿井，于2003年底开工建设。

贵州五轮山煤业有限公司由兖矿贵州能化有限公司（占有五轮山煤矿50%的股权）、贵州能发电力燃料开发有限公司（占有五轮山煤矿30%的股权）、贵州水城矿业（集团）有限责任公司（占有五轮山煤矿20%的股权）三家股东共同出资组建。

本矿井《初步可行性研究报告》、《可行性研究报告》均由中煤国际工程集团南京设计研究院2004年1月—4月完成并通过审查；贵州省煤矿设计研究院2004年12月—2005年6月完成《初步设计》及《安全专篇》，以上设计首采面均布置在6-3煤层中，《安全专篇》审查会中领导及专家提出首采6-3煤层不利于安全生产，因此，贵州省煤矿设计研究院根据专家意见，通过与业主协商对安全专篇煤层开采顺序进行调整，即遵循从上至下的开采顺序，先开采3煤，然后依次为5-2、5-3、6-3、8煤层……，于2005年7月通过贵州工业大学采矿工程科技咨询服务公司评审，修改后的专篇于同年10月提交国家煤矿安全监察局待审。

2006年3月26日，矿井在建设过程中，由于在揭穿5-1煤层施工过程中发生煤与瓦斯突出事故，导致安全条件发生改变，2006年底—2007年4月贵州省煤矿设计研究院根据煤与瓦斯突出鉴定报告重新编制了《初步设计（修改）》和《安全专篇（修改）》，并报送相关部门审查。

国家煤矿安全监察局以文件《关于贵州省五轮山煤业有限公司五轮山矿井一期工程安全设施设计的批复》（煤安监函【2007】45号）批复了本矿井安全设施设计。

2008年5月贵州省煤矿设计研究院根据审查通过的安全设施设计对初步设计（修改）再次做了调整，并通过中煤国际工程集团南京设计研究院评审，贵州省发展和改革委下发了《关于五轮山矿井一期（240万吨/年）初步设计（修改）的批复》（黔发改能源[2008]2368）文件。

五轮山矿井环境影响报告书和水土保持方案报告书2005年编制完成，并获得国家环境保护总局和中华人民共和国水利部批复。

2006年3月21日国家发展和改革委员核准了该项目。

2006年12月，中华人民共和国国土资源部颁发了本矿井采矿许可证2006年3月国家发展和改革委员核准了本项目。

2、矿井施工建设现状五轮山煤矿于2003年底开工建设，矿井采用斜井开拓，至2011年12月底，地面土建工程、机电安装工程（包括瓦斯抽采泵房及管道安装、风机、绞车等）已基本完成。

原设计22374.5m井巷工程量，现已施工巷道8152.9m。

其中：主斜井、副斜井、回风斜井在+1330m水平已落平且与回风斜井贯通，原11301材料斜巷、11301运输斜巷已形成，水仓、泵房、中央变电所、机车充电硐室等已施工完成，瓦斯抽采进、回风巷已施工900m左右，1801运输、回风斜巷（原瓦斯抽采试验巷道）已分别施工400m、180m。

+1330m水平运输大巷、轨道大巷和北回风大巷已分别施工450m、225m和250m。

井下设备已安装部分。

二、矿井开拓方式、井口位置及工业场地本项目从2003年底开工建设至今，矿建、土建、设备订货及安装基本按设计施工。

但本项目由于设计、施工跨越时间较长，随着工程的不断推进，从而导致原初步设计与现场情况部分不太吻合，本次设计变更根据现场实际施工情况进行修改，主要为首采煤层的变更和补充、完善井下“六大系统”相关内容。

且已完成的矿、土、安工程能够满足本次设计变更安全要求，本设计不对矿井开拓方案和井口位置进行比选，均利用现有工业场地、风井场地，利用已施工的开拓巷道、地面设施、设备等，设计对已施工的工程、设备进行校核、验算，对不满足安全要求的提出处理方案。

矿井开拓方案：井口及工业场地位于位于坐拱村北侧，以斜井开拓全井田。

利用已建成的主斜井（井口标高+1601.0m，倾角13°，方位角225°）作主井，利用已建成的副斜井（井口标高+1601.0m，倾角14°，方位角225°）作副井。

为减少工程量、缩短建井工期并利于场地布置和建井施工，回风斜井（已施工完成）井口与主、副井井口分开布置，一分区回风斜井位于主斜井以北约800m，首采分区选择在靠近井田走向中部的F23与F43之间，三条井筒在+1330 +1330m标高贯通。

在副斜井井底+1330m标高布置有井底车场、水仓、泵房及中央变电所。

全井田划为两个水平、四个分区开采，一水平标高+1330m，二水平标高暂定为+1120m。

矿井开拓方案平、剖面详见图3—1—1、3—1—2。

第二节开拓部署一、井筒数目本矿井为煤与瓦斯突出矿井，每个分区均设置有专用回风井。

根据矿井前期的开拓部署，井筒施工和通风要求，设计认为矿井初期采用3个井筒可满足生产需要。

其中：主斜井主要任务为运输煤炭、进风、人员下井及管线的铺设；副斜井的主要任务为提升、下放材料、设备、矸石及矿井部分进风及管线的铺设。

回风斜井斜井已施工，为专用回风井。

因此矿井移交生产时共布置3条井筒，其中主斜井、副斜井在一个场地内，回风斜井位于主、副井工业场地以北约0.7km风井场地。

后期考虑到通风要求，需在各分区布置进风井和回风井。

二、水平划分及标高确定1、煤层分组五轮山煤矿可采及局部可采煤层共11层，上煤组为3号煤层至9号煤层，中煤组为14上至20号煤层，下煤组为32、33号煤层。

因中煤组14上、20煤硫分大于3%，而16煤本身为局部可采煤层，平均厚度仅0.97m，硫分含量为2.5%，储量不大、开采困难、利用价值不大。

且由于9煤至16煤平均间距达86.16m左右，16煤至32煤平均间距达101.89m，下煤组开采后对中煤组无影响。

根据国家环保政策，本次设计中煤组暂不开采。

由于上、下煤组间距约190m左右为有利于采区巷道布置、支护和瓦斯抽放，根据煤层层间距及其岩性，将煤层分为2组进行开采，即9号煤层以上为上煤组，32、33号煤层为下煤组。

2、水平划分及标高确定井田内煤层露头标高在+1600～+1800m之间，上组煤主要赋存在+1250m 标高～1800m标高之间，下组煤主要赋存在+1100m标高～1600m标高之间。

浅部200～300m深度之间煤层为大角度赋存；深部煤层倾角平缓，面积大。

根据以上分析，上下煤组间距大，宜采用分组联合开拓方式。

煤层浅部在深部煤层开采完毕后再回采（采用高档普采），。

井田上煤组以一个水平上下山分区开拓全井田，水平标高+1330m。

水平上山垂高（浅部大倾角段除外）25～200m，下山垂高230m。

下组煤以一个水平开拓全井田，水平标高+1120m。

上山垂高230m，下山垂高220m。

水平延伸采用暗斜井延伸方式。

三、大巷布置煤层走向在一分区中南部为西南—东北，至北部变为西北—东南。

根据这一特点，同时尽可能减少井巷揭穿突出煤层的次数和保证采掘面实行独立进、回风，一分区布置四条大巷，大巷与主斜井、副斜井方位角一致，分别为轨道大巷、运输大巷和南、北回风大巷，同时作为一分区的准备巷道。

现场实际施工情况为+1330m水平轨道大巷沿6-3煤层顶或底板穿层布置，水平标高+1330m，出井底车场后已施工225m；+1330m水平运输大巷沿6-3煤层顶板或底板穿层布置，水平标高+1335m，已施工450m；一分区南、北回风大巷沿轨道、运输大巷两侧分别布置，原设计标高为+1350m。

但实际施工过程中，北回风大巷已布置在K4标志层中，已施工250m，标高为+1290~+1350m 之间；南回风大巷未施工，为便于排水和煤层间联系，南回风大巷标高为+1345m。

后期沿西北—东南方位布置北翼大巷开拓二分区；沿初期大巷方位布置下山作为三、四分区开拓的集中开拓巷道。

并在+1250m标高设辅助水平大巷开拓三、四分区。

对于一分区浅部小采区开拓，可从井底车场附近布置南翼大巷或直接布置上山开拓。

大巷断面见图3－2－1、2、3。

四、煤层开采顺序井田内可采煤层分为上组煤和下煤组，上、下煤组间距约190m左右。

因此开采顺序为：煤组之间，先开采上组煤，后开采下组煤。

煤层的开采顺序：①上煤组因本矿为突出矿井，各煤层瓦斯含量高，设计坚持“安全第一”的方针和技术上可行性分析，一分区上煤组煤层的开采顺序为先采8号煤层，在其被保护区域依次开采6-3、3、5-2、5-3等煤层。

其余二、三、四分区上煤组若没有煤与瓦斯突出危险鉴定结果，遵循从上至下的开采原则，即先采3号煤层，在其被保护区域依次开采5-2、5-3、6-3、8号等煤层。

若有煤与瓦斯突出危险鉴定结果，在不影响上部煤层开采的前提下，可以先开采无突出危险煤层或突出危险性较小的煤层。

②下煤组下煤组遵循从上至下的开采顺序，同一条带内先开采32号煤层，再开采33号煤层。

五、分区划分与接替井田分区划分主要以较大的断层以及开拓大巷为边界，划分为四个大的分区，各分区内上下煤组各为一个采区。

煤层露头附近再单独划分辅助采区，其中一分区浅部划分四个辅助小采区。

分区划分详见开拓方式平面图，图3—1—1。

开采顺序安排为：煤组之间，先开采上组煤，后开采下组煤。

分区接替，本着先近后远、先简单后复杂原则进行安排；分区内的回采单元由近及远前进式接替。

露头附近大倾角块段由于开采条件较差、受小窑等影响，安排在后期开采。

分区内各煤层工作面的区段之间，从防突角度考虑均采用“U”型通风方式，连续前进回采，不考虑跳采。

工作面为倾斜长壁后退式回采。

分区特征参表见3－2－1。

表3－2－1 分区特征表分区接续：分区开采顺序本着由近到远，先易后难的原则，并考虑接替工程量少，运输、通风费用省，薄、厚煤层搭配，采掘工作面数量及矿井产量长期稳定等因素，分区接替见表3—2—2。

表3—2—2 分区接替计划表第三节井筒一、井筒的用途、布置及装备五轮山煤矿已施工3条井筒，分别为主斜井、副斜井和一分区回风斜井。

矿井设计生产能力为240万t/a，经分析计算一分区利用已施工的主斜井、副斜井、一分区回风斜井可以满足矿井原煤、人员、矸石、材料及设备的运输和通风的需要。

二、三、四分区考虑到通风要求，需在各分区布置进风井和分区回风井。

主斜井井口标高+1601.0m，半圆拱，井筒净宽4600mm，墙高1500mm，净断面15.2m2，掘进断面16.2 m2，明槽开挖段采用钢筋砼碹支护，岩性正常段采用锚喷支护，井筒内铺设架空人车和宽1200mm、DTⅡ（A）型钢绳胶带输送机，担负矿井煤炭的运输、人员进出及进风、管线（瓦斯抽放管、洒水灭尘管）铺设任务。

副斜井井口标高+1601.0m，半圆拱，井筒净宽4800mm，墙高1800mm，净断面17.6m2，掘进断面18.8 m2，明槽开挖段采用钢筋砼碹支护，岩性正常性采用锚喷支护，井筒内铺设双轨，钢轨型号30kg/m，轨距900mm，采用双钩提升1.5t的固定式矿车担负矿井材料、设备、掘进矸石的运输和矿井部分进风及管线（排水管、压风管及消防洒水管）铺设任务。