综合开拓的应用和选择——黑金刚播报
发布时间：
2025-07-17
前言
在矿井开采领域，综合开拓作为一种独特且重要的开拓方式，正日益受到广泛关注。综合开拓，指的是采用立井、斜井、平硐等任何两种或两种以上的开拓方式，对井田进行综合开发的过程。这种开拓方式的实质，是紧密结合具体矿井的煤层开采条件，巧妙地进行不同井硐形式的优势组合，从而实现矿井开采的高效与安全。
在实际的矿井开采作业中，单一的井硐形式往往存在一定的局限性，难以完全满足复杂多变的地质条件和多样化的开采需求。而综合开拓方式的出现，恰好有效弥补了这一不足。它能够充分发挥各种井硐形式的独特优势，根据不同的地质条件和生产技术要求，灵活选择最为合适的井硐形式进行组合，进而实现矿井的高效、安全开采。
例如，当遇到煤层埋藏较深、表土层较厚且水文地质条件复杂的情况时，立井开拓虽然施工难度较大、成本较高，但因其提升能力大、对深部开采适应性强等优点，成为了一种重要的选择；而斜井开拓在煤层埋藏深度较浅、表土层较薄且地质条件相对简单的情况下，具有施工简单、成本低、运输效率较高等优势；平硐开拓则在地形条件适宜，煤层埋藏在山岭地区且赋存位置较高时，展现出施工难度小、成本低、通风和运输系统简单等显著特点。通过综合开拓，我们可以将这些不同井硐形式的优势有机结合起来，形成最适合特定矿井的开拓方案。
可以说，综合开拓在矿井开采中占据着举足轻重的地位，是实现矿井可持续发展和提高经济效益的关键因素之一。它不仅能够提高矿井的生产效率和资源回收率，降低生产成本和安全风险，还能更好地适应不同的地质条件和市场需求，为矿井的长期稳定发展奠定坚实基础。
综合开拓的应用实例
在实际的矿井开采中，综合开拓方式的应用极为广泛，根据不同的地质条件和开采需求，衍生出了多种具体的开拓形式。以下将通过具体实例，深入剖析几种常见的综合开拓方式。
（一）主斜井 - 副立井开拓
主斜井 - 副立井开拓方式在大型、特大型矿井中具有显著优势，能够充分发挥主、辅提升能力大、系统简单、通过风量大等优点，是一种技术经济效果良好的开拓方式 。许多主斜井 - 副立井开拓的矿井，是在生产矿井扩建后逐步形成的。
（图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)
以某矿区的矿井为例，该矿井原为斜井开拓，在开采初期，斜井开拓凭借其施工相对简单、初期投资较少等优势，满足了矿井的基本生产需求。然而，随着开采深度的不断增加，原斜井开拓方式在辅助提升和通风方面逐渐暴露出问题。辅助提升能力不足，难以满足深部开采所需的大量设备和材料运输；通风线路过长，通风阻力增大，导致井下通风效果不佳，严重影响了生产效率和安全生产。
为解决这些问题，该矿井在井田深部新打副立井。副立井的建设，有效提升了辅助提升能力，能够快速、高效地将人员、设备和材料输送至井下，同时缩短了通风线路，降低了通风阻力，使井下通风条件得到显著改善。而原斜井则继续作为主井，装备带式输送机，充分发挥其运输能力大、效率高的优势，实现了煤炭的高效运输。通过这种改造，该矿井成功转变为主斜井 - 副立井开拓方式，不仅解决了深部开采的难题，还大幅提高了矿井的生产能力和经济效益 。
再如另一矿区，原本是由多个浅部开采的片盘斜井组成。随着开采的推进，这些片盘斜井逐渐面临资源整合和深部开采的需求。为实现集中化开采，提高生产效率，该矿区对原有的斜井井筒进行了新掘或改造，装备带式输送机，使其成为主井，承担主要的煤炭运输任务。同时，在深部新开副立井，负责辅助提升和通风等任务。通过这种方式，该矿区成功实现了从分散的片盘斜井开拓向主斜井 - 副立井综合开拓的转变，有效整合了资源，提高了矿井的整体效益 。
（二）主立井 - 副斜井开拓
主立井 - 副斜井开拓方式适用于开采煤层赋存不深的矿井，其形成过程有着不同的出发点。在煤田浅部的井田开发中，为减少立井井筒掘进工程量，节约矿井建设投资，同时加快矿井建设速度，一些小型矿井会在井田中部开凿一个立井，主要担负提煤或混合提升任务。立井具有提升速度快、提升能力大的优点，能够满足矿井对煤炭提升的需求。与此同时，从煤层露头向下开一个斜井，担负辅助提升任务，并作为安全出口。斜井的施工相对简单，掘进速度较快，能够在较短时间内投入使用，为矿井的辅助运输和人员安全提供了保障。这种开拓方式系统简单，基建工程量和投资相对较少，建设工期短，能够快速见效，非常适合煤田浅部的小型矿井 。
（图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)
在开采赋存不深的近水平煤层的大型矿井中，有时会先采用立井开拓。立井开拓能够满足大型矿井对提升能力和通风的要求，但随着生产的发展，为进一步加大辅助提升能力，并增设矿井安全出口，会再打一个副斜井。副斜井的加入，使得矿井的辅助提升能力得到显著增强，能够更好地满足大型矿井对设备、材料运输的需求，同时也增加了矿井的安全出口，提高了矿井的安全性。这样就形成了主立井 - 副斜井的开拓方式，充分发挥了立井和斜井的优势，适应了大型矿井的生产需求 。
还有一些原为立井开拓的小型矿井，在扩大矿井生产能力后，由于原有的提升系统无法满足新增的生产需求，会新打一个副斜井。副斜井的建设能够分担部分提升任务，与原有的立井形成互补，共同满足矿井扩大生产后的提升需求。通过这种方式，小型矿井在不进行大规模立井改造的情况下，实现了生产能力的提升，提高了矿井的经济效益。以王凤矿为例，该矿位于河北省邯郸市峰峰矿区境内，井田地形起伏不大，表土层厚约 30m，地质构造为 Ⅲ 类，断层发育，含可采煤层 6 层，煤层倾角在 10 - 20°。该矿是在小煤窖开采的基础上经多次改扩建建设起来的，一水平至场面采用三个立井开拓，二水平至一水平采用暗斜井联系。为增大二水平辅助运输能力，新增一副斜井，形成了主立井 - 副斜井的开拓方式，有效解决了矿井深部开采的辅助运输问题，保障了矿井的持续生产 。
（三）平硐 - 斜井开拓
平硐 - 斜井开拓按主、副井配置不同，有主平硐 - 副斜井和主斜井 - 副平硐两种基本形式。在主平硐 - 副斜井开拓中，一般主平硐兼具副井的大部分功能，如辅助运提、通风、行人等，因此采用主平硐开拓的矿井在一定程度上可归入平硐开拓 。但在某些特殊情况下，当平硐上山部分斜长很大，且有合适的地形条件时，会将平硐上山划分为若干水平，在上部水平适当位置开凿斜井。这些斜井主要担负上部水平掘进施工的排矸任务，将矸石经斜井提出并舍弃在上部山区，同时也承担人员、材料的提升任务，发挥着类似副井的作用。井下开采出的煤炭则经上山下运至主平硐，再由主平硐运出。例如，某矿区的矿井，由于平硐上山部分斜长较大，为了提高施工效率和运输能力，在合适位置开凿了斜井。斜井的存在，使得上部水平的掘进施工能够更加顺利地进行，矸石能够及时排出，人员和材料的运输也更加便捷，有效提高了矿井的生产效率 。
（图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)
还有一些原采用平硐开拓的矿井，在进行扩大井型改扩建时，为了增加矿井辅助提升能力，会在适当位置新掘副斜井，从而形成主平硐 - 副斜井的开拓方式。这种方式充分利用了平硐运输、排水等系统简单的优点，同时通过新增副斜井，弥补了平硐开拓在辅助提升能力方面的不足，使矿井能够适应扩大生产后的需求 。
（图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)
在主斜井 - 副平硐开拓中，对于开采赋存不深的水平煤层的大型矿井，若有合适的煤层和地形条件，会开掘一条平硐做为副井，掘进一个斜井并装备带式输送机，用作主井。如有条件，再配以装备带式输送机的运输大巷，则能进一步提高运输效率，实现煤炭的高效运输。以榆家梁煤矿为例，该矿是在原生产能力为 21 万 t/a 小矿井的基础上改建的，采用了主斜井 - 副平硐 - 副斜硐开拓方式。副斜硐可供无轨胶轮车运行，方便了人员和材料的运输。通过这种开拓方式的应用，榆家梁煤矿成功实现了生产能力的大幅提升，2007 年产原煤超千万吨，取得了良好的经济效益和社会效益 。
（图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)
综合开拓的选择因素
综合开拓方式的选择是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素，以确保选择的开拓方式能够满足矿井生产的需求，实现高效、安全、经济的开采目标。下面将从地质地形条件、生产能力需求和经济因素考量三个主要方面进行详细阐述。
（一）地质地形条件
地质地形条件是影响综合开拓方式选择的重要因素之一，它直接关系到井硐的布置、施工难度以及矿井的安全生产。不同的煤层倾角、厚度、埋藏深度等都会对井硐形式的选择产生重要影响。
对于煤层倾角较小的情况，斜井开拓可能是一个较为合适的选择。因为在这种情况下，斜井的施工相对容易，且能够方便地实现煤炭的运输。例如，当煤层倾角在 8° - 25° 之间时，缓倾斜煤层的特点使得斜井开拓能够充分发挥其优势，如施工技术和设备要求相对较低，建井周期短，初期投资少等。通过合理设计斜井的坡度和提升系统，可以实现煤炭的高效运输，满足矿井的生产需求 。
当煤层倾角较大，达到 25° - 45° 时，属于倾斜煤层。此时，立井开拓可能更具优势。立井开拓的井筒垂直布置，提升系统稳定性高，能够承受较大的提升载荷，适合大深度、大产量的矿井开采。在这种情况下，立井开拓可以更好地解决煤炭提升和运输的问题，确保矿井的安全生产 。
煤层厚度也是影响开拓方式选择的重要因素。对于薄煤层，由于开采空间有限，需要选择能够适应小空间作业的开拓方式。平硐开拓在一些地形条件适宜的情况下，可能是薄煤层开采的理想选择。平硐开拓施工难度小，成本低，能够快速实现煤炭的开采和运输。而对于厚煤层，由于煤炭储量丰富，需要考虑如何提高开采效率和资源回收率。主斜井 - 副立井开拓方式在这种情况下可能更为合适，主斜井装备带式输送机，能够实现煤炭的高效运输，副立井则负责辅助提升和通风等任务，确保矿井的正常生产 。
埋藏深度对开拓方式的选择也起着关键作用。当煤层埋藏较深时，立井开拓通常是首选。因为立井开拓能够有效解决深部开采的提升和通风问题。例如，在一些煤系地层上部表土层厚度较大，或者煤层埋藏深度较大的矿井中，立井开拓凭借其井筒短、提升速度快、提升能力大的优点，能够满足深部开采对煤炭提升和通风的要求。而对于埋藏较浅的煤层，斜井开拓或平硐开拓可能更为经济实用。斜井开拓施工简单，成本低；平硐开拓则具有运输系统简单、通风阻力小等优点，能够在满足生产需求的同时，降低矿井的建设和运营成本。
此外，地质构造如断层、褶皱等也会对开拓方式产生影响。在地质构造复杂的区域，需要更加谨慎地选择开拓方式，以确保井硐的稳定性和安全性。例如，在断层发育的地区，可能需要避免在断层附近布置井硐，或者采取特殊的支护措施来保证井硐的安全。而在褶皱构造区域，需要根据褶皱的形态和走向，合理设计井硐的位置和方向，以减少地质构造对开采的影响。
（二）生产能力需求
露天矿生产能力的大小与综合开拓方式密切相关。不同的生产能力需求需要选择不同的井硐组合，以确保生产的顺利进行。
对于大型露天矿，其生产能力大，对运输系统的要求也更高。在这种情况下，主斜井 - 副立井开拓方式往往能够满足其生产需求。主斜井装备带式输送机，具有运输能力大、效率高的特点，能够快速将大量煤炭运输到地面 。副立井则主要负责辅助提升和通风等任务，确保矿井的正常运行。通过这种组合方式，大型露天矿能够实现高效的生产，满足市场对煤炭的大量需求 。
小型露天矿的生产能力相对较小，对开拓方式的要求也相对较低。主立井 - 副斜井开拓方式在这种情况下可能更为合适。主立井的提升速度快、提升能力大，能够满足小型露天矿对煤炭提升的需求 。副斜井的施工相对简单，成本较低，能够在一定程度上分担主立井的提升任务，同时也可以作为安全出口，提高矿井的安全性 。
生产能力的变化也会影响开拓方式的选择。当露天矿需要扩大生产能力时，可能需要对原有的开拓方式进行改造或调整。例如，一些原为立井开拓的小型矿井，在扩大生产能力后，由于原有的提升系统无法满足新增的生产需求，会新打一个副斜井。副斜井的建设能够分担部分提升任务，与原有的立井形成互补，共同满足矿井扩大生产后的提升需求。
（三）经济因素考量
经济因素是综合开拓方式选择中不可忽视的重要方面，它直接关系到矿井的投资成本和经济效益。在选择综合开拓方式时，需要充分考虑基建工程量、基建期限、矿石损失与贫化、设备供应等经济因素，以实现经济效益的最大化。
基建工程量和基建期限是影响经济成本的重要因素。不同的开拓方式其基建工程量和基建期限各不相同。例如，立井开拓的井筒施工难度大，需要采用特殊的施工设备和技术，因此基建工程量大，基建期限长，成本也相对较高。而斜井开拓和平硐开拓的施工相对简单，基建工程量和基建期限相对较短，成本也较低。在选择开拓方式时，需要根据矿井的实际情况，综合考虑这些因素，以降低基建成本。
矿石损失与贫化也会对经济效益产生重要影响。不合理的开拓方式可能导致矿石损失和贫化增加，从而降低矿石的回收率和质量，影响矿井的经济效益。因此，在选择开拓方式时，需要充分考虑如何减少矿石损失与贫化。例如，合理设计井硐的位置和开采顺序，采用先进的采矿技术和设备，能够有效减少矿石损失与贫化，提高矿石的回收率和质量。
设备供应也是经济因素考量的重要内容。不同的开拓方式需要不同类型和规格的设备，设备的采购、安装和维护成本也各不相同。在选择开拓方式时，需要考虑设备的供应情况和成本，选择性价比高的设备，以降低设备成本。还需要考虑设备的可靠性和维护便利性，以确保设备的正常运行，减少设备故障对生产的影响。
以某矿区为例，在选择开拓方式时，充分考虑了经济因素。该矿区经过详细的技术经济论证，对比了不同开拓方式的基建工程量、基建期限、设备成本、矿石损失与贫化等因素。最终选择了主斜井 - 副立井开拓方式，因为这种方式在满足生产能力需求的同时，基建工程量相对较小，基建期限较短，设备成本较低，且能够有效减少矿石损失与贫化 。通过这种选择，该矿区实现了经济效益的最大化，取得了良好的投资回报 。
综合开拓的选择原则
（一）满足产量和质量要求
综合开拓方式的首要选择原则是满足产量和质量要求，这是确保矿井经济效益和市场竞争力的关键。在煤炭市场中，煤炭的产量和质量直接影响着企业的销售和利润。一个能够稳定提供大量优质煤炭的矿井，往往能够在市场中占据优势地位，获得更高的经济效益。
以某大型煤矿为例，该煤矿在选择综合开拓方式时，充分考虑了矿井的产量和质量要求。通过对地质条件的详细勘探和分析，确定了采用主斜井 - 副立井开拓方式 。主斜井装备了先进的带式输送机，运输能力大，能够满足矿井大规模煤炭开采的运输需求 。副立井则主要负责辅助提升和通风等任务，确保矿井的正常运行 。这种开拓方式使得该煤矿的煤炭产量得到了大幅提升，同时也保证了煤炭的质量 。通过合理的开采布局和生产管理，该煤矿能够生产出符合市场需求的优质煤炭，提高了产品的市场竞争力 。
满足产量和质量要求还需要考虑煤炭的品种和用途。不同的煤炭品种和用途对煤炭的质量要求不同，因此在选择综合开拓方式时，需要根据煤炭的品种和用途，合理确定开采工艺和运输系统。对于动力煤，主要关注其发热量、灰分、硫分等指标；对于炼焦煤，则更注重其粘结性、结焦性等指标。通过合理的开拓方式选择和生产管理，能够生产出满足不同用户需求的煤炭产品，提高矿井的经济效益。
（二）简化生产系统
简化生产系统是综合开拓方式选择的重要原则之一。一个复杂的生产系统不仅会增加建设和运营成本，还会增加生产管理的难度，降低生产效率。而简化生产系统则能够提高生产效率，降低成本，为集中生产创造条件。
在选择综合开拓方式时，需要充分考虑如何简化生产系统。例如，合理确定井硐的数量、位置和功能，避免出现过多的井硐和复杂的运输线路。通过优化井硐的布局，使煤炭的运输、提升和通风等环节更加顺畅，减少中间环节的损耗和延误。采用先进的技术和设备，实现生产过程的自动化和智能化，也能够有效简化生产系统。自动化的采煤设备、运输设备和通风设备等，能够减少人工操作的环节，提高生产效率和安全性。
某煤矿在进行综合开拓方式选择时，充分考虑了简化生产系统的原则。该煤矿通过对井田地质条件的分析，确定了采用主斜井 - 副立井开拓方式，并合理布置了井硐的位置 。主斜井主要负责煤炭的运输，副立井则负责辅助提升和通风等任务 。通过这种布局，煤炭的运输线路得到了简化，运输效率得到了提高 。该煤矿还采用了先进的自动化采煤设备和运输设备，实现了生产过程的自动化控制，减少了人工操作的环节，进一步提高了生产效率 。
（三）确保安全生产
确保安全生产是综合开拓方式选择的根本原则。煤矿生产是一个高风险的行业，安全事故不仅会造成人员伤亡和财产损失，还会对企业的声誉和发展造成严重影响。因此，在选择综合开拓方式时，必须严格遵守煤矿安全生产的相关规定，建立完善的通风系统，减少巷道维护量，保障矿井安全生产。
通风系统是煤矿安全生产的重要保障。在选择综合开拓方式时，需要根据矿井的地质条件和开采规模，合理设计通风系统，确保井下有足够的新鲜空气供应，排出有害气体和粉尘。例如，对于瓦斯含量较高的矿井，需要采用合理的通风方式和通风设备，降低瓦斯浓度，防止瓦斯爆炸事故的发生。合理布置巷道，减少巷道的交叉和拐弯，也能够降低通风阻力，提高通风效果。
减少巷道维护量也是确保安全生产的重要措施。巷道维护量过大不仅会增加生产成本，还会影响矿井的正常生产。在选择综合开拓方式时，需要充分考虑巷道的稳定性和维护难度，选择合适的井硐形式和支护方式。例如，对于地质条件复杂的区域，采用立井开拓可以减少巷道在复杂地质条件下的暴露，降低巷道维护的难度。采用先进的支护技术和材料，如锚杆支护、锚索支护等，也能够提高巷道的稳定性，减少巷道维护量。
（四）适应技术和设备条件
综合开拓方式的选择应与当前国家的技术水平和设备供应情况相适应。随着科技的不断进步，煤矿开采技术和设备也在不断更新换代。选择能够适应当前技术水平和设备供应的综合开拓方式，不仅能够保证矿井的正常生产，还能够为采用新技术、新工艺创造条件，推动矿业可持续发展。
在当前技术水平下，一些先进的采煤技术和设备已经得到广泛应用。例如，综采技术、综掘技术、自动化运输设备等。在选择综合开拓方式时，需要考虑这些技术和设备的应用需求。主斜井 - 副立井开拓方式在大型矿井中应用广泛，因为主斜井可以装备带式输送机，实现煤炭的高效运输，这与当前先进的运输设备相匹配 。而副立井则可以采用先进的提升设备，满足矿井的辅助提升需求 。
选择综合开拓方式还需要考虑设备的供应情况和维护便利性。一些先进的设备可能需要特定的技术支持和维护条件，如果当地的设备供应和维护能力不足，可能会影响设备的正常运行。因此，在选择综合开拓方式时，需要充分考虑当地的设备供应和维护能力，选择适合当地条件的设备和开拓方式。
以某新建煤矿为例，在选择综合开拓方式时，充分考虑了当前的技术水平和设备供应情况。该煤矿采用了主斜井 - 副立井开拓方式，并配备了先进的综采设备、带式输送机和自动化通风设备 。这些设备的应用，不仅提高了矿井的生产效率和安全性，还为采用新技术、新工艺创造了条件 。由于该煤矿所在地区的设备供应和维护能力较强，能够及时提供设备的维修和保养服务，保证了设备的正常运行 。
小结
综合开拓作为一种灵活且高效的开拓方式，在矿井开采中具有不可替代的重要性。通过对多种开拓方式的有机结合，综合开拓能够充分发挥不同井硐形式的优势，适应复杂多变的地质条件和多样化的开采需求，为矿井的高效、安全开采提供了有力保障。
在实际应用中，主斜井 - 副立井开拓、主立井 - 副斜井开拓和平硐 - 斜井开拓等多种形式都展现出了各自的特点和优势 。主斜井 - 副立井开拓在大型、特大型矿井中表现出色，能够充分发挥主、辅提升能力大、系统简单、通过风量大等优点；主立井 - 副斜井开拓则适用于开采煤层赋存不深的矿井，具有系统简单、基建工程量和投资省、建设工期短等优势；平硐 - 斜井开拓则根据主、副井配置的不同，在不同的地形和煤层条件下发挥着重要作用 。
综合开拓方式的选择需要综合考虑地质地形条件、生产能力需求和经济因素考量等多个方面。地质地形条件如煤层倾角、厚度、埋藏深度以及地质构造等，直接影响着井硐形式的选择；生产能力需求决定了井硐的组合方式，以满足不同规模矿井的生产要求；经济因素考量则包括基建工程量、基建期限、矿石损失与贫化、设备供应等，确保选择的开拓方式能够实现经济效益的最大化。
满足产量和质量要求、简化生产系统、确保安全生产以及适应技术和设备条件是综合开拓方式选择的重要原则。
（文章参考了 慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永的课件 )
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