前言
在煤炭开采领域，井田开拓方式的选择对于矿井的生产效率、经济效益和安全保障至关重要。综合开拓作为一种结合具体矿井煤层开采条件，进行不同井硐形式优势组合的开拓方式，近年来在我国得到了越来越广泛的应用。其中，主平硐、主斜井 - 副平硐、副斜井综合开拓方式，因其独特的优势和适应性，在特定的地质和开采条件下展现出了显著的技术经济效果 。这种开拓方式充分融合了平硐开拓和斜井开拓的长处，为实现高效、安全的煤炭开采提供了有力保障。
（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 )
各井硐的功能与特点
主平硐
主平硐作为矿井开拓的重要组成部分，具有独特的优势。其巷道长轴线与水平面近似平行，直接与地面相通，承担着矿井主要的运输任务。在运输方面，主平硐充分展现出了其高效性。由于其水平的特性，煤炭等物料能够在重力作用下自流运输，无需额外的提升设备，这大大减少了运输环节和运输设备的使用，降低了运输成本，提高了运输效率。在一些采用主平硐开拓的矿井中，煤炭从井下工作面开采出来后，可通过胶带输送机等设备直接运输至地面，整个运输过程简洁流畅，减少了因提升和转载带来的时间损耗和设备故障风险。
同时，主平硐在排水方面也具有显著优势。因其具有一定的向外坡度，通常保持在 3 - 5°，井下涌水能够在重力作用下自然流出井外，无需在硐内设置复杂的水泵房和水仓等排水硐室，减少了井巷工程量和排水设备的投入，降低了排水费用，也有利于防治水灾，提高了矿井的安全性。
在上组煤层开拓中，主平硐发挥着核心作用。它作为主要的运输通道，将上组煤层开采出来的煤炭源源不断地运往地面，为矿井的煤炭销售和生产运营提供了有力支持。同时，主平硐还承担着运料、出矸、行人、进风以及敷设管线等重要任务，是保障矿井正常生产的关键通道。
主斜井
主斜井的巷道长轴线与水平面呈一定角度，与地面直接连通。当主斜井装备带式输送机时，其在煤炭运输方面具有诸多突出特点。带式输送机具有强大的运输能力，能够满足大规模煤炭开采的运输需求。在一些大型矿井中，主斜井带式输送机的运输能力可达每小时数千吨甚至上万吨，能够高效地将井下开采的煤炭快速运至地面，大大提高了矿井的生产效率。
这种运输方式具有连续性强的优势，能够实现煤炭的不间断运输，避免了因间断运输带来的时间浪费和效率低下问题。带式输送机还具备自动化程度高的特点，可通过先进的控制系统实现远程监控和操作，减少了人工干预，降低了劳动强度，提高了运输的安全性和可靠性。
主斜井采用带式输送机运输，对于矿井的延深也具有积极意义。随着矿井开采的不断深入，需要进行矿井延深以获取更多的煤炭资源。在这种情况下，带式输送机运输系统能够相对容易地进行改造和延伸，以适应矿井延深后的运输需求，为矿井的可持续发展提供了便利条件。
副平硐与副斜井
副平硐同样是与地面相通的水平巷道，在矿井生产中主要承担辅助运输任务。它负责将井下所需的材料、设备等物资运输至各个工作地点，为矿井的正常生产提供物资保障。副平硐还在通风方面发挥着重要作用，为井下提供新鲜风流，排出污浊空气，改善井下作业环境，保障作业人员的身体健康和安全生产。
副斜井作为与地面直接通达的倾斜巷道，在矿井辅助提升中扮演着关键角色。它主要用于提升人员、设备和矸石等，确保人员能够安全快捷地进出矿井，设备能够及时运输至井下工作地点，矸石能够及时运出地面。副斜井还承担着进风任务，为井下提供充足的新鲜空气，满足井下作业的通风需求。在一些矿井中，副斜井还作为安全出口，在紧急情况下，为人员的疏散和逃生提供了重要通道，保障了人员的生命安全。
综合开拓的优势分析
适应复杂地质条件
这种主平硐、主斜井 - 副平硐、副斜井综合开拓方式，能够出色地适应复杂多变的地质条件，充分发挥各种井硐的独特优势。上组煤层通常埋藏较浅，采用平硐开拓具有显著的优势。平硐开拓的施工相对简单，建井速度快，能够快速实现煤炭的开采和运输 。由于平硐的水平特性，在运输过程中能够利用重力自流运输，减少了运输设备的使用和能耗，降低了运输成本。同时，平硐的排水系统简单，涌水能够自然流出，无需复杂的排水设备和设施，提高了矿井的安全性和可靠性 。
下组煤层若埋藏较深或赋存条件较为复杂，斜井开拓则更为合适。斜井开拓在井筒掘进技术、施工设备、井筒装备及安装技术等方面相对简单，掘进速度快，建井期短，出煤早，初期投资少。在一些矿井中，下组煤层采用斜井开拓，能够快速打通通往煤层的通道，提前实现煤炭开采，为企业带来经济效益。
斜井还能在沿煤层掘进过程中补充地质资料，为后续的开采提供更准确的地质信息。对于深部煤层，斜井采用带式输送机运输，能够实现井下运输的连续化与自动化，提升能力不受井筒深度的限制，可满足大型矿井的高产高效开采需求。这种综合开拓方式根据不同煤层的赋存条件，灵活选择平硐和斜井开拓，充分发挥了各自的优势，提高了对复杂地质条件的适应性，为矿井的高效开采奠定了坚实基础。
提升开采效率
从运输、通风、提升等环节来看，主平硐、主斜井 - 副平硐、副斜井综合开拓方式对开采效率的提升作用十分显著。在运输环节，主平硐利用重力自流运输煤炭，效率高且成本低。煤炭从井下工作面开采出来后，通过胶带输送机等设备沿着主平硐的坡度直接运输至地面，减少了运输环节和设备，提高了运输效率。主斜井装备带式输送机，运输能力大，连续性强，自动化程度高。能够将大量煤炭快速、连续地从井下运往地面，满足矿井大规模生产的需求 。
通风方面，副平硐和副斜井承担着为井下提供新鲜风流的重要任务。它们与主平硐、主斜井共同构成了合理的通风网络，确保井下各个作业地点都能有充足的新鲜空气，排出污浊空气，改善井下作业环境，保障作业人员的身体健康和安全生产。合理的通风系统还能有效降低瓦斯浓度，减少瓦斯事故的发生风险，为矿井的安全生产提供保障。
提升环节上，副斜井主要用于提升人员、设备和矸石等。其提升方式能够确保人员安全快捷地进出矿井，设备及时运输至井下工作地点，矸石及时运出地面。在提升人员时，副斜井采用专门的提升设备，如人车等，保证人员的安全和舒适。在提升设备和矸石时，根据设备和矸石的重量、体积等特点，选择合适的提升设备和方式，提高提升效率。这种综合开拓方式通过优化各个环节的设计和运行，有效地提高了矿井的开采效率，保障了矿井的高产高效生产。
降低成本与风险
主平硐、主斜井 - 副平硐、副斜井综合开拓方式在降低成本与风险方面也具有明显优势。在工程量和投资方面，这种开拓方式能够根据煤层赋存条件和开采要求，合理布置井硐，减少不必要的井巷工程量。上组煤层采用平硐开拓，避免了开凿立井或斜井所需的大量工程和投资。下组煤层采用斜井开拓，相比于立井开拓，井筒掘进工程量小，所需的设备和材料少，投资成本低 。
这种开拓方式还能减少地面工业设施的建设规模和投资。由于平硐和斜井的施工和装备相对简单，地面工业设施的配套也相对简单，降低了建设成本。在一些采用这种综合开拓方式的矿井中，地面工业广场的占地面积较小，设施布局紧凑，减少了土地购置成本和设施建设成本。
在应对突发情况时，该开拓方式也具备良好的安全保障。多个井硐作为安全出口，在发生火灾、瓦斯爆炸等紧急情况时，为人员的疏散和逃生提供了更多的选择，提高了人员的生存几率。不同井硐在通风、排水等方面相互配合，增强了矿井的抗灾能力。当某个井硐出现通风故障时，其他井硐可以及时补充新鲜风流，确保井下通风安全。当矿井涌水量突然增大时，各个井硐的排水系统可以共同发挥作用，及时排出涌水，防止水灾事故的发生。这种综合开拓方式通过降低成本和提高安全保障，为矿井的可持续发展提供了有力支持。
应用案例分析
以盘江火铺矿为例，该矿在开拓过程中采用了主平硐、主斜井 - 副平硐、副斜井综合开拓方式，取得了良好的效果 。盘江火铺矿所处地质条件复杂，煤层赋存状况差异较大。上组煤层埋藏相对较浅，而下组煤层埋藏较深 。针对这种情况，该矿决定采用综合开拓方式。
在开拓过程中，上组煤层利用主平硐进行开拓。主平硐承担着上组煤层煤炭的主要运输任务，其重力自流运输的方式大大提高了运输效率，降低了运输成本。同时，主平硐还兼顾运料、出矸、行人、进风以及敷设管线等功能，为上组煤层的开采提供了全方位的支持。
对于下组煤层，盘江火铺矿采用了主斜井和副斜井进行开拓。主斜井装备带式输送机，实现了煤炭的高效运输，满足了下组煤层大规模开采的需求。副斜井则主要用于提升人员、设备和矸石，保障了下组煤层开采的物资和人员运输。
在开拓过程中，盘江火铺矿也遇到了一些问题。在主斜井施工过程中，由于地质条件复杂，出现了局部岩石破碎、涌水等情况，给施工带来了一定的困难。为了解决这些问题，该矿采取了一系列有效的措施。在岩石破碎地段，采用了先进的支护技术，如锚网喷支护、锚索支护等，确保了井筒的稳定性。针对涌水问题，加强了排水系统的建设，增加了排水设备的数量和排水能力，及时排除了井筒内的积水，保证了施工的顺利进行。
在通风系统建设方面，也面临着一些挑战。由于矿井采用综合开拓方式，通风路线较长，通风阻力较大。为了确保井下通风安全，该矿优化了通风系统设计，增加了通风设备的功率和数量，合理调整了通风网络，降低了通风阻力，保证了井下各个作业地点的通风需求。
通过采用主平硐、主斜井 - 副平硐、副斜井综合开拓方式，盘江火铺矿在实际生产中取得了显著的效果。矿井的生产效率得到了大幅提升，煤炭产量逐年增加，为企业带来了良好的经济效益 。该开拓方式的安全性也得到了充分体现，多个安全出口和合理的通风、排水系统，有效降低了事故发生的风险，保障了员工的生命安全 。盘江火铺矿的成功经验，为其他类似地质条件的矿井提供了有益的借鉴，证明了这种综合开拓方式在实际应用中的可行性和优越性 。
施工要点与注意事项
施工顺序与协调
在主平硐、主斜井 - 副平硐、副斜井综合开拓的施工过程中，合理安排施工顺序至关重要。通常情况下，首先进行主平硐的施工，因为主平硐施工相对简单，建井速度快，能够快速形成矿井的运输通道，为后续的施工和煤炭开采提供便利 。在主平硐施工的同时，可以根据工程进度和施工条件，适时开展主斜井和副平硐的施工 。主斜井的施工需要注意井筒的坡度和支护，确保井筒的稳定性和施工安全 。副平硐的施工则要注重与主平硐和其他井硐的连接，保证辅助运输和通风系统的畅通 。
在施工过程中，各井硐之间的协调配合是确保工程顺利进行的关键。不同井硐的施工队伍之间需要建立有效的沟通机制，及时交流施工进度、技术难题和安全问题等信息。在井筒施工与井底车场施工的衔接过程中，要合理安排施工顺序和施工时间，确保两者能够顺利对接，避免出现施工冲突和延误。在运输系统的建设中，要考虑主平硐、主斜井和副平硐的运输能力和运输方式，合理配置运输设备，确保煤炭和物料的运输顺畅。通风系统的建设也需要各井硐之间的密切配合，根据井硐的布局和通风需求，合理布置通风设备和通风管道，确保井下通风良好。通过合理安排施工顺序和加强各井硐之间的协调配合，可以提高施工效率，保证工程质量，确保矿井能够按时建成并投入生产。
安全保障措施
施工过程中，安全风险不容忽视，必须采取有效的防范措施。瓦斯是煤矿开采中常见的安全隐患之一，它具有易燃、易爆的特性。为了防范瓦斯事故，需要建立完善的瓦斯监测系统，在井下各个作业地点和通风关键部位安装瓦斯传感器，实时监测瓦斯浓度。一旦瓦斯浓度超过安全标准，立即发出警报，采取相应的措施，如加强通风、停止作业等，降低瓦斯浓度，确保作业安全。在一些高瓦斯矿井中，还会采用瓦斯抽采技术，提前将煤层中的瓦斯抽出，降低瓦斯含量，减少瓦斯事故的发生风险。
透水事故也是煤矿施工中的重大安全风险，可能会对人员生命和矿井设施造成严重威胁。为了防止透水事故的发生，需要加强地质勘探工作，详细了解井田内的水文地质条件，包括含水层的分布、水位变化、隔水层的厚度和稳定性等信息。在施工过程中，严格执行“有疑必探，先探后掘” 的原则，采用先进的物探、钻探等技术手段，对前方的地质情况进行探测，提前发现可能存在的透水隐患 。当发现有透水迹象时，立即停止施工，采取有效的堵水和排水措施，如注浆堵水、增加排水设备等，防止透水事故的发生 。
顶板事故也是施工中需要重点防范的安全风险之一。在井巷掘进过程中，由于岩石的破碎、节理裂隙的发育等原因，容易导致顶板坍塌。为了预防顶板事故，需要根据不同的地质条件和井巷断面尺寸，选择合理的支护方式，如锚网喷支护、锚索支护、支架支护等。在施工过程中，加强对顶板的监测，及时发现顶板的变形和松动情况，采取相应的加固措施，如补打锚杆、锚索等，确保顶板的稳定。
为了提高施工人员的安全意识和应急处理能力，还需要加强安全教育培训。定期组织施工人员参加安全知识培训和应急演练，使他们熟悉各种安全风险的防范措施和应急处理方法。在培训中，可以结合实际案例，讲解安全事故的原因和危害，提高施工人员的安全警惕性。通过加强安全教育培训，可以有效减少人为因素导致的安全事故，保障施工人员的生命安全和矿井的安全生产。
技术难点攻克
在复杂地质条件下施工，常常会遭遇诸多技术难题，需要采取针对性的解决方法。井筒支护是施工中的关键环节，尤其是在松软岩层、破碎带等地质条件下，井筒的稳定性面临严峻挑战。对于松软岩层，因其具有强度低、塑性大、易变形等特点，常规的支护方式往往难以满足要求。在这种情况下，可以采用锚网喷联合支护技术，通过锚杆的锚固作用、钢筋网的加强作用和喷射混凝土的封闭作用，共同提高围岩的稳定性。在一些松软岩层中，还可以采用锚索支护技术，锚索能够深入到稳定的岩层中，提供更大的锚固力，增强支护效果。
对于破碎带，由于岩石破碎、节理裂隙发育，容易出现片帮、冒顶等情况。在破碎带施工时，可以采用超前支护技术，如超前锚杆、超前小导管等，在开挖前对破碎带进行加固，防止岩石坍塌。还可以采用注浆加固技术，将水泥浆或化学浆注入破碎带的裂隙中，使破碎的岩石胶结在一起，提高其整体性和强度。
大坡度斜井施工也是一个技术难点，在施工过程中，需要解决提升、运输、排水等问题。在提升方面，由于斜井坡度大，提升设备需要具备足够的提升能力和稳定性。可以采用大功率的提升绞车和高强度的钢丝绳，确保人员、设备和物料的安全提升。在运输方面，为了提高运输效率，可以采用胶带输送机等连续运输设备，并根据斜井的坡度和长度，合理调整设备的参数。在排水方面，由于斜井存在一定的坡度，涌水容易积聚在井底。为了解决排水问题，可以在井底设置排水泵房和水仓，安装足够数量和排水能力的排水设备，及时排除涌水。还可以采用分段排水的方式，将涌水分段排出，减轻排水设备的负担。通过采取这些针对性的技术措施，可以有效攻克复杂地质条件下施工的技术难题，确保工程的顺利进行。
小结
主平硐、主斜井 - 副平硐、副斜井综合开拓方式，是一种科学、高效、安全的井田开拓方式。它通过巧妙地结合平硐开拓和斜井开拓的优势，成功地解决了复杂地质条件下煤炭开采的难题 。这种开拓方式在适应复杂地质条件、提升开采效率、降低成本与风险等方面表现卓越，为矿井的高产高效和可持续发展提供了坚实保障 。
在实际应用中，盘江火铺矿等矿井的成功案例充分证明了这种综合开拓方式的可行性和优越性。通过对这些案例的深入分析，我们可以清晰地看到，在合理的施工组织和有效的安全保障措施下，这种开拓方式能够顺利实施，并取得良好的经济效益和社会效益。
（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 )
