1 矿区概述及井田地质特征
1.1 矿区概述
1.1.1 矿区地理位置
井田位于乌苏市西南50km处，乌苏市白杨镇。地理座标：东经84º20ˊ47\"~84º25ˊ，北纬44º8ˊ30\"~44º9ˊ30\"。井田西端的乌苏四棵树煤炭有限责任公司及井田东端的乌苏电厂均有公路直达乌苏市区并与国道312线相接，北疆铁路经乌苏市区南部通过，矿井交通较为便利。
1.1.2 地形地貌
井田位于天山北麓低中山区，地势西南高，东北低。IX线以西，海拨+1400m~+1600m，高差不大，但切割细碎。IX经以东，海拨+1050m~+1450m，地形切割剧烈，沟谷纵横，高差达400m以上。地貌上是一已肢解的冲积扇区，由侵蚀的低中山和侵蚀~堆积阶地组成。
1.1.3 河流
井田东有四棵树河，西有喇嘛庙河。
四棵树河自南而北流经矿区东端，水面宽10~15m，汛期水流湍急，河床坡度5º左右。洪水期流量为27m3/s~29.3 m3/s，枯水期流量为2.24 m3/s~2.27 m3/s。年平均流量9.14 m3/s，历年最大流量487 m3/s，最小流量0.35 m3/s。年径流量2.89亿m3。
喇嘛庙河为山泉汇集的山间小溪，流量0.17~0.39 m3/s，后因七号平硐在上游设立水源地，现流量仅0.08~0.13 m3/s。
1.1.4 气象及地震
矿区6~8月为夏季。7月份平均气温23.3℃。6~7月多雨，经常雹雨交加形成山洪，冰雹直径可达1厘米。10月份中上旬开始降雪，次年3月底至4月初消融。年平均降水量245.6mm，最高年份达426.2mm，年平均均蒸发量为1857.7mm，最大冻土深度约1.5m。冬季常大雾迷漫，能见度极差。
矿区位于博洛霍洛地震带上，地震频繁。根据地质报告地震裂度属八度预测区。 1930年至今，矿区及邻近区共发生大于4.7级中强震14次，其中，6级以上5次，7级以上1次，小于4.7级地震不下百余次，且震中距矿区不超过75km，属地震多发区。
1.1.5 水源、电源情况
矿井东西两端有四棵树河、喇嘛庙河。目前七号井在喇嘛庙河建有取水工程，可
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为八号井居住区供水。八号井工业广场水源为五号平硐（八号井为该平硐的接替井）。该水源昼夜涌水量为1860m3。水质经化验达到饮用水标准。水源地标高为+1545m，取水方便。
四棵树煤炭有限责任公司在矿部有35kv变电站一座，该变电站的电源取自乌苏电厂，主变压器为1250kvA，35/6.3KV一台。公司决定新建一座35kv区域变电站，从该变电站出两趟6kv线路供八号井用电。
1.2 地质特征
1.2.1 地层
矿区出露地层有石炭系、三迭系、侏罗系和第四系，由老到新分述如下： (1) 石炭系：由灰绿色凝灰质粉砂岩夹砾岩及流纹质晶屑凝灰岩组成，局部夹角砾熔岩。地层内有石英闪长玢岩和花岗岩侵入体。厚度大于100m。
(2) 三迭系：下部为下统仓房沟群（T1Chb）。由紫红色砾岩夹紫红色泥岩和黄绿色矿岩组成。上部为中~上统小泉沟群（T2-2xg）。由褐棕色泥岩夹薄层铁质砂岩、砂砾岩及煤线组成，底部为岩性稳定的黄绿色粗砂岩、砾岩。地层总厚度大于340m。
(3) 侏罗系：为一套河湖相-湖相含煤岩系。
① 下侏罗统八道湾组（J1s）：主要岩性为细砂岩、细砾岩、泥质粉砂岩，炭质泥岩和煤层。岩层厚度东西相差不大，南北差异明显，四棵树向斜北翼厚251.85m，南翼厚239.27m。含煤情况变化较大，北翼含煤3~5层，南翼I线以西含煤14层，I线以东含煤仅1-2层。与下伏地层整合接触。
② 下侏罗统三工河组（J1S）：紧靠八道湾组分布，不含煤，是以湖泊相为主的细碎屑沉积，是分隔A、B煤组的明显标志层。总厚87.69~255.52m，据岩相组合特征分上下两个亚组。
③ 中侏罗统西山窑组（J2X）：分布于四棵树向斜两翼及翘起部位。由细碎屑岩夹砂岩、砂砾岩、炭质泥岩及煤线组成。按含煤性分上下两段。
砂质泥岩~粉砂岩段（下段J2X1）：
主要由灰黄色、灰绿色泥质粉砂岩、砂质、粉砂质泥岩中夹细砂岩，中~粗砂岩组成的浅湖-河漫相沉积。向斜南翼地层夹2~3层不稳定劣质煤层，厚67.1~90m。与下伏地层整合接触。
含煤段（上段J2X2）：B煤组的可采、局部可采煤层均赋存在该段内，以B1煤层之下一层较稳定的砂岩或砂砾岩与下段分开。
向斜南翼，I线以西由灰白色砂岩，灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩、灰色泥岩、炭质、高炭质泥岩及煤层组成的三个下粗上细的沉积旋回。I线以东，以每个旋回底部砂岩变得薄而不稳定，地层中细碎屑岩比例高于西部，菱铁质岩石增多为特点。该段
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在南翼含煤3~18层，地层厚82.85~139.05m。
向斜北翼，由2个不明显的沉积旋回组成，以砂岩、砂砾岩为主夹粉砂岩、砂质泥岩，含煤1~4层。厚99.6-104.5m。
④ 中侏罗统头屯河组（J2t）：分布于向斜轴部附近，分上下两个亚组。 下亚组（J2t1）：以粗碎屑岩为主，为灰黄色砂岩、砾岩夹泥质粉砂岩及菱铁矿。南翼厚149.60m~190.46m，北翼厚112m左右。与下伏地层假整合接触。
上亚组（J2t2）：以细碎屑岩为主，为灰绿、黄绿、紫色泥质粉砂岩及灰色泥岩，其中夹砾岩，含砾砂岩薄层及煤线。底部为黄色粉砂岩夹粗砂岩、砾岩。向斜南翼西部厚105m，东部厚295m，北翼厚度大于86m。
⑤ 上侏罗统齐古组（J3q）：仅分布于向斜轴部西北角，上部紫红色、灰绿色砂质泥岩夹泥质粉砂岩；下部为灰色、灰绿色砂砾岩、砂岩夹薄层粉砂质泥岩、泥质粉砂岩。底部为一层黄色砾岩与下伏地层不整合接触，厚150.59m。
(4) 第四系
井田内第四系面积约占50~60%，按成因可分为下更新统冰水沉积层、中更新统洪积层、上更新统洪积层、上更新统风积黄土层、上更新统及全新统洪积冲积层和现代冲积层。岩性为砾石、砂、砂土、亚砂土、风积黄土、砾石等，厚度10~50m不等。
1.2.2 构造
矿区内基本构造为四棵树向斜及向斜南北的F3、F1压扭性逆冲断裂。 (1) 褶皱构造
四棵树向斜，轴长约3km。向斜轴向300~310º，轴面以75~85º角向北东倾斜。为一南缓北陡的不对称向斜。向斜南翼地层倾角浅缓深陡（7~32º），北翼地层倾角浅陡深缓（35~66º）。向斜轴部拗陷最深处位于BI线两侧，该处地层弯曲幅度大，两侧倾角均达50~55º，呈紧密状褶曲。
(2) 断裂构造
矿区内共有10条断层，编号分别为F1、F2、F3、F4、F5、F7、F8、F9、F10、F11。其中对B煤组有影响的断裂为F1、F10分述如下：
F1断裂：位于矿区北侧，倾角75~80º，倾向210~240º，断距280m，长4.5km。在四棵树河西岸向斜北翼翘起部位，对B5煤层浅部稍有破坏。
F10断裂：位于四棵树向斜西段北翼，李家窑东150m处，沿NE26º方向延伸150m，倾角75º，为右旋压扭性断裂，水平断距30m，落差18m，破坏了B5、B1煤层地表露头，破坏深度40余米。
由此可以看出,所有断层均位于井田的外围或煤层露头,对矿井的开采无影响.
1.2.3 煤层
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(1)含煤地层
本井田含煤地层为西山窑组含煤段，共含煤1~18层，平均总厚18.3m。按含煤段平均厚度110m计，含煤系数为16.6%，平均可采总厚15.86m。
(2)煤层
井田内共含煤6层。B5煤层全区可采，B1、B6煤层在南翼大部可采，B3、B4、B5„煤层在南翼局部可采北翼不存在。B2煤不可采。因此，本井田的主采煤层为B5、B6、B1。煤层的特征表达如下：
① B1煤层：
为中厚~厚煤层。南翼BI线以西，煤层平均可采厚3.98m，结构较简单，BI线及其以东，煤层分叉变薄，结构变得较复杂，平均可采厚仅1.45m。北翼仅见层位，煤层已不复存在。全井田煤层0~5.28m，平均2.96m。南翼井田大部可采。
② B5煤层:
为较稳定的厚~特厚煤层。厚4.53~19.91m，平均8.73m。煤层结构较简单，向斜南翼分成上下两层,上分层平均厚度2.60m，下分层平均厚度6.26 m，上下分层间距0.42m；向斜北翼不分层。全井田均可采。
③ B6煤层:
主要分布在南翼，为较稳定~不稳定的大部可采煤层，厚0~5.13m，平均3.72m。可采范围在加I-BⅡ线之间。南翼井田大部可采。
1.2.4 煤质
(1)煤的物理性质
各煤层性质基本相同，呈黑色，条痕深棕色，多具沥青光泽，燃点低，着火快、焰中长、焰色浅红、烟青淡不结焦。
煤的比重B1为1.3t/m3;B5为 1.29 t/m3;B6为1.29 t/m3。 (2)煤的工业分析
由于矿井的主采煤层为B1、B5、B6，三层煤工业分析及其它指标见表1-2-1：
主采煤层煤质特征表
表1-2-1 指标 水分(两极值/平均值) 灰分(两极值/平均值) 挥发分(两极值/平均值) 全硫(两极值/平均值) 单位 % % % % B1 3.34-10.05 7.43 8.14-38.53 20.27 49.43-57.62 52.86 0.14-0.47 0.25 B5 2.43-14.45 8.01 4.88-41.33 13.78 41.16-55.6 47.68 0.15-0.74 0.34 B6 4.45-14.14 7.98 9.75-48.8 23.88 44.4-53.32 49.3 0.16-0.31 0.23 4
发热量(两极值/平均值) MJ/kg 29.33-32.35 31.15 27.32-32.05 30.42 20.4-30.99 29.43 1.2.5 水文地质
井田内地形为西南高，东北低，地表切割剧烈。地表河流主要为四棵树河和剌嘛庙河。四棵树河为流经井田边的唯一常年河流，发源于井田南部高山区，河水标高为1000~1200m，年平均流量9.14 m3/s,年平均经流量2.89亿m3。四棵树河其位置低，对于井田地下水的形成不起主导作用。
井田主体构造为四棵树向斜，该向斜控制着本区的水文地质条件，根据补充勘探（精查）报告，三工河组又隔绝了西山窑组（Ⅲ）与八道湾组（Ⅰ）两个含水段的水力联系，因此西山窑组（Ⅲ）和头屯河组（Ⅳ）含水段成了向斜南翼矿井直接充水含水层。牧业队至小南布拉克一带的孔隙潜含水层（Ⅳ）覆盖于煤系地质以上，既是第Ⅲ、Ⅳ含水段的主要补给来源，也是矿井的直接充水水源。
(1)含水层
井田内共有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ五个含水层，现分述如下： 西山窑组碎屑岩孔隙裂隙水（第Ⅲ含水段）：
西山窑组地层主要分布于向斜南翼，地层厚149.95-227.07m，含水层主要由砂岩和煤层组成，局部夹有砂砾岩，厚5.37-57.73m，平均21.51m。含水层裂隙不发育。向斜南翼水位埋深1.46-22.86m，水位标高1331.42-1354.77m，单位涌水量0.00067-0.01306l/s.m，渗透系数0.0034-0.0326m/d。向斜北翼马家窑立井水位标高+1353m，排水量0.492-0.756 l/s.m 。第Ⅲ段单泉流量0.001-0.039 l/s。
头屯河组碎屑岩孔隙裂隙水（第Ⅳ含水段）：
分布于向斜核部，地层总厚254.60-385.46m。含水层由砂岩和砾岩构成，厚15.72-75.71m，平均41.04m。向斜南翼钻孔水位埋深18.33-24.14m，水位标高1353.49-1426.69m单位涌水量0.00083-0.0286 l/s.m，渗透系数0.0015-0.0538m/d。向斜北翼水位标高1304.70m，单位涌水量0.00088 l/s.m,渗透系数0.0010m/d。该含水段的单泉流量0.0019-0.137t/s。其富水性，透水性极不均匀。
烧变岩及基岩风化带裂隙潜水（第V含水段）：
烧变岩主要分布于向斜南翼。富水性强。QZ1孔水位埋深6.24-14.26m,单位涌水量0.1004-0.257l/s.m，渗透系数0.4714-0.8226m/d。QZ22孔水位埋深13.81m,单位涌水量0.7136-1.0622l/s.m,渗透系数3.7742-4.3188m/d。
基岩风化带发育深度一般20-50m。水位埋深1.25-9.45m，浅井单位涌水量0.0042-0.464l/s.m。渗透系数0.2-0.76m/d。
第四系孔隙潜水
第Ⅵ含水层（上更新统冲洪职孔隙潜水含水层）：位于四棵树河谷和林场沟至小
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南布拉克一带，含水层由含漂石的卵砾层夹杂砂土组成，厚9.51-30.04m，水位埋深9.94-16.43m，水位标高1392.58-1534.22m，钻孔单位涌水量0.0064-0.137l/s.m。渗透系数0.0222-0.2448m/d。
(2)隔水层及透水不含水层
隔水层：中侏罗统第Ⅲ、Ⅳ含水段之间为泥质岩石构成的隔水层，也是B6煤层的顶板，厚度3.86-52.31m。煤层开采后，顶板陷落起不到隔水作用。
透水不含水层：矿区内第四系中、下更新统卵砾石层，上更新统黄土及牧业队以东地段的卵砾石层，全新统残坡积层、洪积层，因分布位置高，泄水条件好，又无补给水源，因而为透水不含水岩层。
地下水补给、径流、排泄条件:
四棵树河是矿区最低侵蚀基面，是地下水的排泄通道。喇嘛庙河通过其东侧火烧层对松树沟一带的第Ⅲ、Ⅳ含水段产生直接联系。对B煤组地下水补给起主导作用的是林场沟季节性水流。
第四系孔隙水与烧变岩裂隙潜水之间有密不可分的水力联系，它们具有同一水位，共同的补给源和动态特征，其补给条件受地表水制约，由于井田切割剧烈，排泄方式主要为形成泉水排泄，另一方面向侏罗系含水层渗透。
侏罗系裂隙水主要通过火烧层裂隙、风化带裂隙与第四系孔隙潜水沟通，而后沿层向两侧深部渗透，并向四棵树河方面运移、排泄。
1.2.6 矿井开采的技术条件
(1)顶底板
煤层的伪顶、底和直接顶底板以炭质泥岩、泥岩、粉砂岩-砂质泥岩为主，局部粉砂岩。除个别粉砂岩的干燥抗压强度为39MPa/m2外，其余岩石的抗压强度均较低。因此，顶底板属松软岩层，受压易突起，遇水泥化，因此煤层顶、底稳固性差。
(2)瓦斯
根据地质报告B组煤瓦斯含量平均为0.437m3/t，属低瓦斯矿井。各煤层瓦斯情况见表1-2-2
各煤层瓦斯情况表
表1-2-2
瓦斯成分（%） 瓦斯含量（m3/t.可燃物） 瓦斯瓦斯分煤层 带 CH4 CO2 N2 CH4 CO2 合计 等级 13.29 1.96 84.74 0.278 0.054 0.332 I B6 N2- CH4 19.62 3.2 77.18 0.493 0.037 0.53 I B5 N2- CH4 64.74 0.46 32.08 0.385 0.01 0.395 I B1 N2- CH4 0.403 0.034 0.437 平均 26.13 1.87 72
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(3)煤尘爆炸性
根据实验B组煤各煤层火焰长度全部大于400mm，所需扑灭火焰的岩粉量为40%-75%，均具有爆炸性。各煤层煤层煤尘爆炸性试验成果见表1-2-3。
各煤层煤层煤尘爆炸性试验成果表
表1-2-3
煤层 工业分析（%） 水分 B6 B5 B1 7.91 10.31 7.16 (4)煤的自燃
B煤组煤层属自燃-很易自燃发火的煤，自燃发火期3-6个月。 (5)地温
地质报告对附近的小煤矿进行了地温调查，井温多在15-16℃，未发现地热异常区段，根据BK7孔简易井温测量结果，平均梯度为1.38-1.79℃/100m。矿井总体上属地温正常区。
灰分 26.45 16.13 32.06 挥发分 49.14 50.09 53.04 爆炸性试验 火焰长度（mm） 岩粉量（%） 61.67 68.57 55 结论 有爆炸性 1.2.7 地质勘探程度及存在问题
《新疆自治区乌苏县四棵树煤矿B组煤补充勘探（精查）报告》是由新疆自治区地质矿产局第九地质大队1991年5月提交的。1992年自治区矿产储量委员会以新储决（1992）第4号文批准。
补充勘探报告是在充分研究利用以往地质勘探成果基础上进行的，重点突出，方法手段选择适当，勘探类型确定合理，勘探线距选择正确，工程布置基本合理，勘探程度达到了精查要求。
主要成果为：
()1井田内构造已查明，构造形态按要求进行了控制。
(2)查明了含煤地层，煤层数量，各煤层的煤层厚度、结构、煤质、层间距等赋存情况。
(3)查明了勘探区的地下水赋存条件和含水层的水力联系。
(4)对矿井的开采技术条件进行了详细调查和了解，基本查明了煤层顶底板、工程地质条件、火烧区、采空区范围并对煤层瓦斯含量，煤尘爆炸性及自燃等做了调查试验、预测。
(5)通过勘探共获得工业储量A+B+C级80800kt，其中：A+B级32810kt，各级储
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量分布基本合理。
尽管如此，地质报告也存在如下不足。
77年-78年前勘探工作中，所有钻孔用泥浆碎石封孔，不符合规范要求，这次补勘又无法弥补，将来生产中应加强防范措施。BK2孔为地质、水文综合孔，但钻孔质量差，没有完整的水文年资料。
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2 井田境界及储量
2.1 井田境界
根据新国土资采划[2002]第114号文的批复，乌苏四棵树煤炭有限责任公司八号井东起四棵树河与乌苏电厂煤矿相邻，西到四棵树向斜的尾端，南起煤层露头，北至向斜轴部北500m处。
井田走向长2～3km，南北倾斜宽0.5～3km，面积约5.18km2,井田共有12个座标拐点圈定，井田拐点座标为： 点号 1 2 3 4 5 6 X坐标 4895825.000 4895415.000 4895623.000 4895320.000 4895320.000 4894000.000 Y坐标 15289295.000 15290273.000 15290377.000 15291050.000 15292145.000 15292655.000 点号 7 8 9 10 11 12 X坐标 4893720.000 4893963.000 4893150.000 4893170.000 4894155.000 4895405.000 Y坐标 15292463.000 15291818.000 15291372.000 15289986.000 15290040.000 15289000.000 2. 2 储量
2.2.1 地质资源储量
本矿井可采煤层为B1、B5和B6号煤层，其中B1煤层平均厚度3.98m；B5煤层平均厚度8.28m；B6煤层平均厚度为3.72m.,煤层容重为1.3t/m3 。
Zz= S×M×r （2-1）
式中：Zz——地质资源储量储量；
S——井田面积m2； M——煤层的厚度；
r——煤的容重，取平均值为1.30 t/m3；
Zz=5.18×106×（3.98+8.28+3.72）×1.30=10760.932万t
2.2.2 工业资源/储量
矿井工业储量是指地质资源量经可行性评价后，其经济意义在边际经济及以上的基础储量的内蕴经济的资源储量乘以可信度系数之和,计算公式如下：
Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k （2-2）
式中：Zg —— 矿井工业资源/储量；
Z111b —— 探明的资源量中的经济的基础储量； Z122b—— 控制的资源量中的经济的基础储量； Z2M11 —— 探明的资源量中的边际经济的基础储量； Z2M22—— 控制的资源量中的边际经济的基础储量；
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Z333k —— 推断的资源量；
k ——可信度系数，取0.7 ~ 0.9，井田地质构造简单、煤层赋存稳定k值
取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定k值取0.7，本井田地质构造中等简单、煤层赋存稳定，因此k值取0.8。
根据钻孔布置，在矿井地质资源储量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。
根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则：
Z111b=10760.932×60%×70%=4519.591万t Z122b=10760.932×30%×70%=2259.796万t Z2M11=10760.932×60%×30%=1936.968万t Z2M22=10760.932×30%×30%=968.454万t Z333k=10760.932×10%×0.8=860.874万t 故矿井工业储量为：
Zg= Z111b + Z122b + Z2M11+ Z2M22+ Z333k =10545.713万t
2.2.3 设计资源/储量
矿井设计资源储量计算，其中P1按矿井工业储量的3%估算，则： Zs=10545.713-10545.713×3%=10229.342万t
2.2.4 设计可采储量
矿井设计可采储量计算，其中P2按矿井设计资源储量的2%估算，则： Zk=(10229.342-10229.342×2%)×80%=8019.804万t
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3 矿井设计年生产能力及服务年限
3.1 矿井的工作制度
矿井工作制度为年工作日为300d，每天三班作业、两班生产，一班准备，每天净提升时间为14h。
3.2 矿井设计年生产能力及服务年限
3.2.1矿井设计生产能力
根据矿井的储量情况，煤层赋存情况以及矿井的开采条件和当地的发展规划等情况，对矿井的生产能力共考虑了三个方案，分别为0.45Mt/a、0.6Mt/a和0.9Mt/a，现就三个方案从下面几个方面进行了比较、论证。
矿井的可采储量为8019.804万t，则生产能力为0.45Mt/a时服务年限为127a，生产能力为0.6Mt/a时服务年限为95a，生产能力为0.9Mt/a时服务年限为63a。三个方案均满足《煤炭工业矿井设计规范》对矿井服务年限的要求，同时也看出生产能力为0.3Mt/a时，服务年限偏长，0.45Mt/a和0.9 Mt/a比较合适。
从煤层的厚度来看，B5煤平均厚8.28m，赋存属于稳定煤层，适合综采放顶煤采煤方法， B6煤平均厚度3.72m，赋存较稳定，适合综合机械化采煤方法，0.9Mt/a规模较合适。
因此，本矿井采用0.9Mt/a。
3.2.2 矿井服务年限
矿井服务年限必须与井型相适应。根据《煤炭工业矿井设计规范》要求，矿井设计生产能力在0.45 ~ 0.9 Mt/a范围之内，矿井设计服务年限应大于40a。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为：
T=Zk /（A×K ） （3-1） 式中：T——矿井服务年限，a；
Zk——矿井设计可采储量，Mt； A——矿井设计生产能力，Mt/a； K——矿井储量备用系数，取1.4。 则矿井服务年限为：
T = 8019.804/（90×1.3） = 63.65（a） 大于40 a符合《煤炭工业矿井设计规范》要求。
3.2.3 井型校核
按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进
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行校核：
（1）煤层开采能力
井田内B5煤平均厚度8.28 m，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采放顶煤工作面保产。
（2）辅助生产环节的能力校核
矿井设计为大型矿井，主立井采用箕斗运煤，副立井采用罐笼辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用架线电机车运输，运输能力大，调度方便灵活。
（3）矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足《煤炭工业矿井设计规范》要求。
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4 井田开拓
4.1 矿井开拓的基本问题
4.1.1 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。
（1）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。
（2）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。
4.1.2 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
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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；主提升胶带输送机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、辅助提升能力小，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。
本矿井的主体构造为向斜构造，设计的范围为向斜南翼，主采煤层B1、B5、B6煤层，煤层埋藏浅，结构简单，赋存稳定～较稳定，煤层属中厚—厚煤层，煤层倾角20º左右，矿井水文地质条件简单对开采的影响较小，故适合斜井开拓。
（2）主副井筒位置的确定
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。
①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。 ②井田两翼储量基本平衡。
③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。
④工业广场应充分利用地形，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。工业广场宜少占耕地，少压煤。
⑤距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。
综合以上因素，结合矿井实际情况，提出本矿井主副井筒布置位置如下： 主井井口坐标： x=4894981.975m y=15289894.626m z=+1467m 副井井口坐标： x=4895000.618m y=15289866.595m z=+1467m （3）风井井口位置的选择
应在满足通风要求的前提下，与提升井筒的贯通距离最短，并利用各种煤柱以减少保护煤柱的损失。边界风井布置在井田边界之外，减少了煤柱损失。风井井筒布置
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位置：
风井井口座标：x=4895132.560m y=15290045.750m z=+1464m
4.1.3 工业场地的位置
工业场地的形状和面积：根据工业场地占地面积规定，0.45 ~ 0.9Mt/a矿井占地面积指标为1.5公顷/0.1Mt，确定地面工业场地的占地面积为1.4公顷即14×104 km2，形状为矩形，长边垂直于井田走向，长为400 m，宽为350 m。工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部。 4.1.4 开采水平的确定
本矿井煤层露头标高为-380 m，煤层埋藏最深处达-1000 m，垂直高度达630 m，根据《煤炭工业矿井设计规范》规定，缓倾斜、倾斜煤层的阶段垂高为200 ~ 350 m，因此必须采用多水平开采，由于本矿被F1走向大断层划分为东西两部分，其中任何一部分均不能划分为两个阶段，结合阶段斜长考虑，决定本井田划分为两个水平或三个水平。
本矿井煤层倾角平均为20°，煤层赋存标高为+950～+1400m，高差为450m。因此以一个水平（上下山）进行全井田的开拓比较合适。
井田为倾斜煤层，阶段垂高以200～250m为宜，考虑到上山开采条件比下山开采条件优越，上山阶段，垂高定为250m，下山阶段垂高定为200m，大巷水平为+1150m。 4.1.5 主要开拓巷道
1）运输大巷的布置
由于运输大巷服务年限较长，且煤层的顶底板均为泥岩，为便于维护和使用，且不受煤层开采的影响，将大巷布置在距煤层底板大约30 m处的细砂岩中。岩层大巷其优点是巷道维护条件好，维护费用低，巷道施工能够按要求保持一定方向和坡度；便于设置煤仓。
2）井底车场的布置
由于井底车场一般要为整个矿井服务，服务时间较长，故要布置在较坚硬的岩层中。本矿井布置位置选择在煤层底板中。煤层底板为坚硬的细砂岩。维护费用较低。 4.1.6 矿井开拓延伸
本矿井开拓延伸可考虑以下二种方案：立井直接延伸；暗斜井延伸。
立井直接延伸：采用双立井延伸时可充分利用原有的各种设备和设施，提升系统单一，转运环节少，经营费低，管理较方便。但采用这种方法延伸时，原有井筒同时担任生产和延伸任务，施工与生产相互干扰，立井接井时技术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井筒施工组织复杂，为延伸井筒需要掘进一些临时工程，延伸后提升长度增加，能力下降，可能需要更换提升设备。
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暗斜井延伸：采用两个暗斜井延伸时，暗斜井主井内铺设胶带输送机，系统较简单且运输能力大，可充分利用原有井筒能力，同时生产和延伸相互干扰少。其缺点是增加了提升、运输环节和设备，通风系统较复杂。
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