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摘要：近年来，随着煤炭市场的紧俏，很多煤矿都在进行改扩建。为了科学合理地选择开拓方案，本文结合西北某煤矿改扩建实际，从井巷工程量投资费用建设工期等几个方面进行了方案比选与分析，确定了合理的开拓方案。
关键词：开拓方案；改扩建；井口位置
中图分类号：X752文献标识码： A
一、矿井概况
西北某煤矿位于天山北麓的中低山区，南北向岭谷相间分布，地势南高北低，向北西方向倾斜。井田总体呈一向北缓倾斜的单斜构造，倾向10°～25°，倾角10°～15°，浅部稍缓，深部略陡的变化特点。井田内除在西北部发育有F6逆冲断层外，地表未发现有褶曲等其它构造，构造类型总体上属简单构造类型。井田主要有第四系松散岩类及侏罗系沉积碎屑岩类。本矿位于呼图壁县城正南56km，石梯子小西沟呼图壁林场一带，行政区域属呼图壁县石梯子乡管辖，在昌吉电网的覆盖区内。
二、井口位置与工业场地的确定
井田内地形复杂，沟壑纵横，地形起伏较大，可供选择的工业场地的地形有限，重点考虑南部东沟河和北部干沟河的带状河漫滩的平坦地带。根据矿井地形实际条件，经现场踏勘，井口位置及工业场地提出三个可供选择的场地方案：A场地：位于井田西南部的东沟河河谷，即现有0.09Mt/a矿井工业广场。B场地：位于井田中部ZK203钻孔以北的平坦区域。C场地：位于井田中北部ZK403钻孔东北约270m处的平坦区域。
三块场地都各有不同的优缺点，对工业场地方案的最终确定，需结合井田开拓方案进行技术、经济比较，以便最终确定最佳设计方案。
三、矿井开拓方案的选择
矿井可采煤层煤层埋深较浅，多在180m～250m，井筒采用斜井开拓方式比立井开拓方式系统简单，施工难度小，工期短，而且易于管理。因此设计推荐井筒均采用斜井开拓方式。根据煤层赋存条件、工业场地位置、矿井设计生产能力以及目前国内类似开采条件矿井的技术装备水平等因素，设计对矿井开拓提出3个方案。
3.1 方案一：在B场地新掘主、副斜井
新掘主斜井井口位于井田中部ZK203钻孔处，新掘副斜井井口位于主斜井井口以北约400m处。
主斜井：采用半圆拱形断面，净宽4.0m，净断面积12.24m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井口标高+1580m，井底标高+1430m，井筒全长485m。井筒内铺设B=1000mm的带式输送机，担负全矿井提煤任务，兼作矿井进风井。
副斜井：采用半圆拱形断面，净宽4.2m，净断面积13.6m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井口标高+1552.5m，井底标高+1450m，井筒斜长332m。井筒采用单钩串车提升，担负全矿井提矸及运送材料、设备和人员，作为主要进风井和矿井安全出口。
斜风井：井口位于井田中部ZK202钻孔东北约90m处。井口标高+1675m，井底标高+1555m水平，垂深120m，倾角25°，斜长284m。采用半圆拱形断面，净宽4.5m，净断面积15.1m2，井颈段采用钢筋混凝土支護，井筒段采用现浇混凝土支护。担负矿井回风任务，设台阶和扶手，作为矿井安全出口。
3.2 方案二：在B场地新掘主斜井，利用原有混合提升斜井为副斜井
新掘主斜井井口位于井田中部ZK203钻孔处，现生产矿井的混合提升斜井位于A场地内。
主斜井：井口标高+1580m，井筒至一水平+1450m水平垂深130m，斜长421m，井底标高+1430m，井筒全长485m。采用半圆拱形断面，净宽4.0m，净断面积12.24m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井筒内铺设B=1000mm的带式输送机，担负全矿井提煤任务，兼作矿井进风井，作为矿井安全出口。
副斜井：利用现生产矿井的混合提升斜井，并沿B2煤层底板延深至+1555m水平。井口标高+1725m，倾角17°段长度为85.5m，煤层段长度为664m，延深段长度为284m。井颈段采用半圆拱形断面，钢筋混凝土支护方式，净宽4.2m，净断面积13.6m2；井筒段采用矩形断面，锚喷支护方式，净宽4.2m，净断面积12.6m2。采用单钩串车提升，担负全矿井提矸及运送材料、设备和人员和进风任务，并作为矿井安全出口。
斜风井：斜风井布置同方案一。水平设置及采区划分同方案一。通风方法为机械抽出式，通风方式为分列式。
3.3 方案三：在C场地新掘主、副斜井
新掘主斜井井口位于井田中北部ZK403钻孔东北约270m处，新掘副斜井井口位于主斜井井口以东约50m处。
主斜井：井口标高+1510m，井筒至一水平+1450m水平垂深60m，斜长194m，井底标高+1280m，井筒全长744m。采用半圆拱形断面，净宽4.0m，净断面积12.24m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井筒内铺设B=1000mm的带式输送机，担负全矿井提煤任务，兼作矿井进风井，作为矿井安全出口。
副斜井：井口标高+1510m，井筒至一水平+1450m水平垂深60m，斜长194m，井底标高+1300m，井筒全长680m。采用半圆拱形断面，净宽4.2m，净断面积13.6m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井筒采用单钩串车提升，担负全矿井提矸及运送材料、设备和人员和进风任务，并作为矿井安全出口。
斜风井：斜风井布置同方案一。水平设置及采区划分同方案一。通风方法为机械抽出式，通风方式为分列式。
3.4 开拓方案的确定
各开拓方案优缺点如下：
（1）方案一
优点：1）场地最为开阔、平坦，利于工业场地优化布置；2）距离外部公路相对较近；3）主、副井位于同一工业场地，便于管理；4）场地靠近井田储量中心，有利于井下运输；5）辅助运输环节少，距离短；6）改扩建工程施工不影响现有生产矿井；7）有利于矿井深部煤层的开采，有利于企业的长期发展；8）建井工期最短；9）初期投资和运营费最低。
缺点：1）矿井工业场地位于井田中部，压覆资源量较大；2）矿井现有设施没有得到利用；3）场地位于井田中部偏东，井田两翼不均衡；4）距水源地较远，供水线路较长。
（2）方案二
优点：1）利用了现生产矿井的部分设施，最大限度减少初期土建工程量；2）利用了原有混合提升斜井，减少了初期井筒工程量；3）主井工业场地距井田储量中心较近，有利于井下运输；4）副井工业场地大部分位于井田可采范围以外，压覆资源量最少；5）初期投资较方案三低。
缺点：1）副井场地较狭窄，地面设施布置较困难；2）副井距井田储量中心较远，辅助运输环节多，不利于矿井长远发展；3）可利用的现有地面设施较少；4）副井工业场地距离外部公路和电源最远；5）主井场地位于井田中部偏东，井田双翼不均衡；6）主、副井不在同一场地内，不利于管理；7）建井工期较方案一长2个月；8）初期投资较方案一高。
（3）方案三
优点：1）场地较为开阔、平坦，利于工业场地优化布置；2）距离外部公路距离最近；3）主、副井位于同一工业场地，便于管理；4）工业场地位于井田中北部，井田双翼较均衡。
缺点：1）该场地位于井田中北部，压覆井田深部资源量较大；2）没有利用矿井现有设施；3）井筒距离首采区最远，初期井巷工程量最大；4）工业场地部分位于井田范围外；5）距水源地最远，供水线路最长；6）建井工期最长，较方案一长8个月，较方案二长6个月；7）初期投资最高。
四、结束语
根据上述比较结果，方案一虽然没有利用现有设施，但新掘主、副斜井均位于井田中部的同一场地内，场地最为开阔、平坦，不仅利于工业场地优化布置，又有利于矿井的长期发展，而且初期井巷工程量最小，投资最低，运营费最低，建井工期最短，较方案二和方案三优势明显。因此，经综合考虑各方面因素后，推荐方案一。
作者简介：杜学渊（1963），男，本科，高级工程师，现就职于新疆煤矿设计研究院有限责任公司，主要从事采矿设计等方面的工作。
关键词：开拓方案；改扩建；井口位置
中图分类号：X752文献标识码： A
一、矿井概况
西北某煤矿位于天山北麓的中低山区，南北向岭谷相间分布，地势南高北低，向北西方向倾斜。井田总体呈一向北缓倾斜的单斜构造，倾向10°～25°，倾角10°～15°，浅部稍缓，深部略陡的变化特点。井田内除在西北部发育有F6逆冲断层外，地表未发现有褶曲等其它构造，构造类型总体上属简单构造类型。井田主要有第四系松散岩类及侏罗系沉积碎屑岩类。本矿位于呼图壁县城正南56km，石梯子小西沟呼图壁林场一带，行政区域属呼图壁县石梯子乡管辖，在昌吉电网的覆盖区内。
二、井口位置与工业场地的确定
井田内地形复杂，沟壑纵横，地形起伏较大，可供选择的工业场地的地形有限，重点考虑南部东沟河和北部干沟河的带状河漫滩的平坦地带。根据矿井地形实际条件，经现场踏勘，井口位置及工业场地提出三个可供选择的场地方案：A场地：位于井田西南部的东沟河河谷，即现有0.09Mt/a矿井工业广场。B场地：位于井田中部ZK203钻孔以北的平坦区域。C场地：位于井田中北部ZK403钻孔东北约270m处的平坦区域。
三块场地都各有不同的优缺点，对工业场地方案的最终确定，需结合井田开拓方案进行技术、经济比较，以便最终确定最佳设计方案。
三、矿井开拓方案的选择
矿井可采煤层煤层埋深较浅，多在180m～250m，井筒采用斜井开拓方式比立井开拓方式系统简单，施工难度小，工期短，而且易于管理。因此设计推荐井筒均采用斜井开拓方式。根据煤层赋存条件、工业场地位置、矿井设计生产能力以及目前国内类似开采条件矿井的技术装备水平等因素，设计对矿井开拓提出3个方案。
3.1 方案一：在B场地新掘主、副斜井
新掘主斜井井口位于井田中部ZK203钻孔处，新掘副斜井井口位于主斜井井口以北约400m处。
主斜井：采用半圆拱形断面，净宽4.0m，净断面积12.24m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井口标高+1580m，井底标高+1430m，井筒全长485m。井筒内铺设B=1000mm的带式输送机，担负全矿井提煤任务，兼作矿井进风井。
副斜井：采用半圆拱形断面，净宽4.2m，净断面积13.6m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井口标高+1552.5m，井底标高+1450m，井筒斜长332m。井筒采用单钩串车提升，担负全矿井提矸及运送材料、设备和人员，作为主要进风井和矿井安全出口。
斜风井：井口位于井田中部ZK202钻孔东北约90m处。井口标高+1675m，井底标高+1555m水平，垂深120m，倾角25°，斜长284m。采用半圆拱形断面，净宽4.5m，净断面积15.1m2，井颈段采用钢筋混凝土支護，井筒段采用现浇混凝土支护。担负矿井回风任务，设台阶和扶手，作为矿井安全出口。
3.2 方案二：在B场地新掘主斜井，利用原有混合提升斜井为副斜井
新掘主斜井井口位于井田中部ZK203钻孔处，现生产矿井的混合提升斜井位于A场地内。
主斜井：井口标高+1580m，井筒至一水平+1450m水平垂深130m，斜长421m，井底标高+1430m，井筒全长485m。采用半圆拱形断面，净宽4.0m，净断面积12.24m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井筒内铺设B=1000mm的带式输送机，担负全矿井提煤任务，兼作矿井进风井，作为矿井安全出口。
副斜井：利用现生产矿井的混合提升斜井，并沿B2煤层底板延深至+1555m水平。井口标高+1725m，倾角17°段长度为85.5m，煤层段长度为664m，延深段长度为284m。井颈段采用半圆拱形断面，钢筋混凝土支护方式，净宽4.2m，净断面积13.6m2；井筒段采用矩形断面，锚喷支护方式，净宽4.2m，净断面积12.6m2。采用单钩串车提升，担负全矿井提矸及运送材料、设备和人员和进风任务，并作为矿井安全出口。
斜风井：斜风井布置同方案一。水平设置及采区划分同方案一。通风方法为机械抽出式，通风方式为分列式。
3.3 方案三：在C场地新掘主、副斜井
新掘主斜井井口位于井田中北部ZK403钻孔东北约270m处，新掘副斜井井口位于主斜井井口以东约50m处。
主斜井：井口标高+1510m，井筒至一水平+1450m水平垂深60m，斜长194m，井底标高+1280m，井筒全长744m。采用半圆拱形断面，净宽4.0m，净断面积12.24m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井筒内铺设B=1000mm的带式输送机，担负全矿井提煤任务，兼作矿井进风井，作为矿井安全出口。
副斜井：井口标高+1510m，井筒至一水平+1450m水平垂深60m，斜长194m，井底标高+1300m，井筒全长680m。采用半圆拱形断面，净宽4.2m，净断面积13.6m2，倾角18°。井颈段采用钢筋混凝土支护，井筒段采用锚网喷支护方式。井筒采用单钩串车提升，担负全矿井提矸及运送材料、设备和人员和进风任务，并作为矿井安全出口。
斜风井：斜风井布置同方案一。水平设置及采区划分同方案一。通风方法为机械抽出式，通风方式为分列式。
3.4 开拓方案的确定
各开拓方案优缺点如下：
（1）方案一
优点：1）场地最为开阔、平坦，利于工业场地优化布置；2）距离外部公路相对较近；3）主、副井位于同一工业场地，便于管理；4）场地靠近井田储量中心，有利于井下运输；5）辅助运输环节少，距离短；6）改扩建工程施工不影响现有生产矿井；7）有利于矿井深部煤层的开采，有利于企业的长期发展；8）建井工期最短；9）初期投资和运营费最低。
缺点：1）矿井工业场地位于井田中部，压覆资源量较大；2）矿井现有设施没有得到利用；3）场地位于井田中部偏东，井田两翼不均衡；4）距水源地较远，供水线路较长。
（2）方案二
优点：1）利用了现生产矿井的部分设施，最大限度减少初期土建工程量；2）利用了原有混合提升斜井，减少了初期井筒工程量；3）主井工业场地距井田储量中心较近，有利于井下运输；4）副井工业场地大部分位于井田可采范围以外，压覆资源量最少；5）初期投资较方案三低。
缺点：1）副井场地较狭窄，地面设施布置较困难；2）副井距井田储量中心较远，辅助运输环节多，不利于矿井长远发展；3）可利用的现有地面设施较少；4）副井工业场地距离外部公路和电源最远；5）主井场地位于井田中部偏东，井田双翼不均衡；6）主、副井不在同一场地内，不利于管理；7）建井工期较方案一长2个月；8）初期投资较方案一高。
（3）方案三
优点：1）场地较为开阔、平坦，利于工业场地优化布置；2）距离外部公路距离最近；3）主、副井位于同一工业场地，便于管理；4）工业场地位于井田中北部，井田双翼较均衡。
缺点：1）该场地位于井田中北部，压覆井田深部资源量较大；2）没有利用矿井现有设施；3）井筒距离首采区最远，初期井巷工程量最大；4）工业场地部分位于井田范围外；5）距水源地最远，供水线路最长；6）建井工期最长，较方案一长8个月，较方案二长6个月；7）初期投资最高。
四、结束语
根据上述比较结果，方案一虽然没有利用现有设施，但新掘主、副斜井均位于井田中部的同一场地内，场地最为开阔、平坦，不仅利于工业场地优化布置，又有利于矿井的长期发展，而且初期井巷工程量最小，投资最低，运营费最低，建井工期最短，较方案二和方案三优势明显。因此，经综合考虑各方面因素后，推荐方案一。
作者简介：杜学渊（1963），男，本科，高级工程师，现就职于新疆煤矿设计研究院有限责任公司，主要从事采矿设计等方面的工作。