1矿井概况
红山井田位于新疆和布克赛尔蒙古自治县和什托洛盖镇东8km处，距和布克赛尔蒙古自治县县城46km，行政区划隶属和布克赛尔蒙古自治县和什托洛盖镇管辖。矿井设计能力3.0Mt/a，属于新建矿井，服务年限100年，井田所在的和什托洛盖地区地处准噶尔盆地西北部，西准噶尔界山交接地带，基本形态为两山夹一盆地貌景观。地势北高南低，较平缓。勘查区内控制可采煤层14层，从上至下编号为B18煤、B17煤、B15煤、B14煤、B12煤、B11煤、B10煤、B9煤、B8煤、B7煤、B6煤、B5煤、B4煤、B2煤。煤层分布稳定。井田内煤层倾角一般在5°～25°。井田内煤层赋存类似“半碗”型，红山向斜处倾角相对较小，倾角变化由浅到深大致可分三段，第一段为8°～10°、第二段为4°～6°、第三段为1°～14°。
2工业场地位置选择
根据井田范围内地形、公路、外部用煤地点、井下煤层赋存条件等因素，经现场勘查及地形分析出可供比选的工业场地位置方案共3个，如图2所示。
2.1方案一：井田西部工业方案（1号场地）
工业场地布置在井田西部8号勘探线上，B2号煤层露头附近，西邻在建的高速公路，北侧相邻输电线路，距离规划的煤制气场地约12km，场地自然标高+795m。（1）方案一优点。①工业场地布置煤层露头附近，不压煤；②工业场地位于煤层露头，煤层埋藏浅，井巷工程量小、工期短；③工业场地位于矿井高级储量中心线，井下开拓布置合理。（2）方案一缺点。场地距离规划的煤制气场地较远，运往煤制气场地的输送胶带栈桥工程量较大。
2.2方案二：井田中西部工业场地方案（2号场地）
工业场地布置在1号场地东侧约600m，B8号煤层露头附近,北侧相邻输电线路，距离规划的煤制气场地约12km，场地自然标高+810.0m。方案二优点。①工业场地位于煤层埋藏浅部，井巷工程量小、工期短；②工业场地位于矿井高级储量中心线，井下开拓布置合理。方案二缺点。工业场地距离规划的煤制气场地较远，运往煤制气场地的输送胶带栈桥工程量较大，工业场地需留设保护煤柱。
2.3方案三：井田中央工业场地方案（3号场地）
场地布置在井田中心，钻孔9-11附近，距离规划的煤制气储煤场约14km，场地自然标号830.0m。（1）方案三优点。工业场地布置井田中央，有利全矿井开拓布置，服务半径大。（2）方案三缺点。①工业场地布置井田中央，偏离高级储量；②煤层埋藏深，井巷工程量大、工期长；③工业场地需留设大量保护煤柱；④距规划的煤制气场地最远，运往规划煤制气场地的输送胶带栈桥工程最大，且输送胶带栈桥压煤，需留设保护煤柱。综合上述分析，三个场地方案虽各有利弊，但方案三由于煤炭反向运输距离长，煤层埋藏深，需留设工业场地及带式输送机栈桥煤柱，作为主井场地明显不合理，综合井上下条件该方案不予考虑作为主井工业场地。在各方案中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。
3井筒选择
井田开拓方式根据矿井设计生产能力、井田地质条件、煤层赋存条件、开采技术条件、装备条件等综合确定。
3.1主井
在煤层埋藏深度不大时，普遍采用胶带斜井；当煤层埋深较深时，一般应采用立井开拓。本项目所选工业场地位置均位与煤层露头附近。煤层埋藏深度较浅，采用运输能力大，设备安全可靠的斜井带式输送机作为主运输更为有利。同时，主运输采用胶带运输方式，对于矿井后期产能的提升相对立井更容易实现。本井田工业场地第四系地层较浅，岩性主要由砂碎石和砾石组成，井筒穿过地层含水量较少，不受水威胁，仅煤层露头存在火烧区，施工井筒时尽量避开火烧区范围，并对火烧区采取疏水、注浆等安全措施，井筒安全施工是可以保证的，因此本井田主井井筒形式推荐采用主斜井。3.2副井副井有副立井、轨道副斜井以及缓坡副斜井三种方式可供选择。
3.2.1副立井提升
（1）副立井优点。①立井提升效率高，能力大；②比轨道副斜井提升安全性高；③副立井通风能力大，直径7m井筒完全可以满足矿井通风要求；④施工速度快，有利于缩短建井工期。（2）副立井缺点。①系统操作复杂；②绞车及电控设备投资较高；井架（或井塔）土建费用较高；
3.2.2轨道副斜井提升
（1）轨道副斜井优点。①操作简单，绞车及电控设备投资较小；②井口房等土建投资较小。（2）轨道副斜井缺点。①容易发生跑车事故；②提升高度和长度受限，运输能力小。
3.2.3缓坡副斜井提升
（1）缓坡副斜井的优点：①无提升设备，系统灵活简单；②井口房等土建投资最小。（2）缓坡副斜井的缺点：井巷工程量较大。考虑矿井的实用性及经济性，缓坡副斜井优势明显，本设计将结合开拓方案最终确定副井方式。
3.3风井
根据本井田条件，适合本井田开拓的风井的形式有回风立井和回风斜井。其中回风立井位于采区边界（井底车场），回风斜井位于工业场地。
3.3.1回风立井
（1）回风立井优点：①施工期短。回风立井深度在378m左右，立井施工期约4个月左右；②矿井建设期间排矸能力大；③通风能力大；④回风立井与主斜井、缓坡副斜井均位于两个场地，井筒同时到底后可相对掘进，全矿井施工期短；⑤回风立井位于采区边界（井底车场），有利于矿井发生事故时人员逃生。（2）回风立井缺点有：施工较斜井复杂。
3.3.2回风斜井
（1）优点：施工简单、方便。（2）缺点：施工期长，回风斜井长度在800m左右，立井施工期约6个月左右；矿井建设期间排矸能力小；通风能力小；回风斜井与主斜井、缓坡副斜井均位于一个场地，全矿井施工期长。因此，本设计考虑回风立井较回风斜井优势明显，推荐采用回风立井。
4开拓方案
根据工业场地位置、煤层赋存条件、矿井设计生产能力以及目前的矿井装备水平等因素，设计对矿井开拓提出如下三个方案。
4.1方案一：主斜井+缓坡副斜井开拓
矿井主、副斜井井口位于1号场地，场地较为开阔，地形平坦，场地标高+795.0m，选煤厂的产品煤通过输煤栈桥运往煤制气场地。主斜井倾角为16°，斜长744m；缓坡副斜井井倾角为6°，斜长3041m,其中2020m缓坡斜井兼作中央辅助运输上山。根据煤层埋深及其它开采条件，矿井采用两个水平开拓全井田，一水平标高+500m，二水平标高+200m，两水平之间通过一水平中央胶带运输下山、中央辅助运输下山和中央回风下山联系。一水平分为上、下山开拓，一水平上山开采+500m水平以上的煤层，两个水平阶段高度为300m；一水平下山开采+500m水平与+200m水平之间的煤层，阶段高度为300m；二水平为下山开拓，二水平下山开采+200m水平以下的煤层，阶段高度约为300m。中央回风立井落底一水平后，设一水平井底车场（+500m），并布置一水平辅助运输石门（+500m）、一水平回风石门（+500m），贯穿一水平各煤层。一水平开采的B7煤、B5煤、B4煤和B2煤为中厚～厚煤层且间距适当，沿各煤层布置采区上、下山；一水平其它煤层为薄～中厚煤层，分别沿15煤和9煤布置采区集中上、下山联合开采。一水平7煤、5煤、4煤和2煤辅助、胶带、回风下山沿各煤层落底+200m水平后，设二水平井底车场及石门（+200m），并沿5煤、4煤和2煤向东布置二水平5煤、4煤和2煤辅助、胶带、回风下山开采二水平煤层。矿井投产初期在井田中部开凿中央回风立井，并布置第一水平的井底车场（+500m），利用中央上山开采，首采下煤组，通风方式为中央式，后期过渡为分区式。
4.2方案二：主斜井+副斜井（轨道）开拓
矿井水平划分、大巷布置、初期中央回风立井、后期进、回风立井布置和首采煤组同方案一。不同是：①矿井主、副斜井井口位于2号场地，场地标高+810.0m；②主斜井倾角为16°，斜长1310m；③副斜井井倾角为20°，斜长1067m；④井下辅助运输为轨道运输。
4.3方案三：主斜井+副立井开拓
矿井水平划分、大巷布置、主井场地及主井形式同方案一。不同是：①矿井副井井口位于3号场地，场地标高+835.0m；②副井形式为立井，副立井深度为635m；③副立井为两个水平提升，一水平为+500m，二水平为+200m；④首采煤组为上煤组。初期投产在15煤布置辅助运输、胶带运输大巷和回风大巷。
4.4开拓方案比选
4.4.1技术比选
（1）方案一优点。①工业场地不压煤，节省煤炭资源；②中央大巷位于先期开采地段中央，沿斜轴部和110kv保护煤柱布置，有利于全矿井整体开拓布置，矿井排水，节省煤炭资源；③辅助运输为无轨胶轮车，现代化程度高，机动灵活，运输环节少，运输能力大；④首采区勘探程度高，工作面推进长度适中；⑤初期开采下组煤，下组煤煤层厚，条件好，有利矿井达产。方案一缺点：缓坡斜井较长，岩巷工程量较多。（2）方案二与方案一比选。方案二较方案一的优点：副斜井工程量小;缺点：①工业场地压煤量较大，22.56Mt；②轨道运输较无轨胶轮车运输现代化程度低，不灵活，运输环节多，运输能力小；③轨道运输存在跑车等安全隐患，地面和井下均需布置轨道系统，需布置调车线。（3）方案三与方案一比选。方案三较方案一的优点：.副井兼顾上、下煤组，井筒服务半径大；缺点：①工业场地压煤量较大，35.56Mt；②初期开采上组煤，上组煤煤层薄，条件差，不利于矿井达产；③副立井提升系统复杂，不便于管理；④首采区勘探程度低，工作面推进长度短，搬家频繁。
4.4.2经济效益比选
三个方案的投资主要包括井筒、采掘巷道、井口房、井塔、运煤皮、及电控设备、辅助运输车辆等可比部分，方案一投资为14435万元；方案二投资14254万元；方案三投资28169。方案二投资比方案一少181万元，方案三比方案一多13734万元。方案二虽然比方案一少投资181万元，但方案一技术优势明显，故选择方案一。
5结语
（1）根据红山煤矿的地质条件、外部条件、煤层赋存条件，考虑各方面影响因素，选择方案一为最佳方案，工业场地布置在井田西部8号勘探线上，B2号煤层露头附近，西邻在建高速公路，北邻输电线路。（2）对三个开拓方案分别进行技术和经济比较，主要区别为场地的位置、副井井筒、辅助运输方式，最终确定副井采用缓坡副斜井、主井采用主斜井、风井采用回风立井，即方案一更符合该矿井的实际。
作者：丁杨 单位：中煤科工集团北京华宇工程有限公司
相关专题：中小企业存货管理论文 皖南医学院学报投稿
