与众周知，采矿许可证划定矿井采矿权范围的方法为：平面上用坐标进行界定平面范围，立面上用开采深度进行界定，这样平面界限与深度界限之间就形成了三角资源，这部分资源虽然平面上在采矿许可证范围内，但是深度上却超出了开采深度。往往这部分“三角资源”均作为生产矿井各煤层的自然延伸部分，属于同一个地质构造单元。作为一块完整的资源统筹规划，以实现深部资源科学合理开采。
朱仙庄煤矿深部勘查区煤炭资源埋藏深度在-700m～-1100m，位于朱仙庄煤矿采矿权平面范围内，为朱仙庄煤矿各煤层的自然延伸部分，属于同一个地质构造单元，不具备独立建立矿井的条件。深部勘查区（-700m～-1100m）宜与朱仙庄煤矿-250m～-700m区域进行资源整合，作为一块完整的资源统筹规划。实现深部资源的科学合理开采的研究势在必行。另外，为了维持矿井的正常接替，需尽快打开深部资源，为矿井的采掘接替留足更多的时间和空间。
1.矿井概况
朱仙庄煤矿位于淮北矿区宿县区东部，行政区划隶属宿州市埇桥区，矿井西北距淮北市64km，距宿州市13km，南邻芦岭煤矿。本矿井交通便利，铁路专用线在芦岭车站与津浦线接轨，宿（州）～泗（县）公路穿过矿区中部。
朱仙庄煤矿采用立井、多水平、集中大巷开拓方式，全矿井共布置5个井筒，分别为主井、副井、南二进风井，西风井、南二回风井，目前生产水平为一水平、二水平；一水平标高-435m，二水平标高-680m；全井田以F10断层为界分为南、北两翼，北翼一水平划分为2、4、6、8、10、12采区；南翼一水平划分为1、3、5、7采区；北翼二水平划分为Ⅱ84和Ⅱ86采区，南翼二水平划分为Ⅱ1、Ⅱ3、Ⅱ5采区。
目前，主要回采8、10煤，正在生产采区有Ⅱ3、Ⅱ5、810正在生产的工作面分别为Ⅱ1055综采工作面、8106综放工作面；正在准备88采区；井下共有8个掘进工作面，其中煤巷掘进工作面2个，岩巷掘进工作面6个。
当前，矿井采用走向长壁的采煤法，开采工艺为一次采全高及放顶煤的开采工艺，全部垮落法管理顶板；掘进工艺为综掘和普掘，其中煤巷掘进采用综掘工艺，岩巷掘进采用综掘和普掘工艺。
2. 深部煤层开采技术条件分析
研究范围为二水平（-680m）以深至-1100m之间的煤炭资源，具体为：西起二水平与三水平边界，东到矿井边界，北及F23断层，南达矿井边界，本区走向长约3500～3600m，倾斜宽700～800m。
本区内构造与井田主体构造一致，总体为一轴向近NNW的向斜，深部区覆盖于向斜两翼。西翼保存完整，地层倾角16～18°；东翼受F22与F21等逆断层的影响，分上下两盘，下盘地层倾角20～25°，上盘地层倾角45～70°。
深部区共发现最大落差大于10m断层42条，其中正断层25条，逆断层17条；按断层最大落差来分，则最大落差大于等于100m的4条，最大落差大于等于50而小于100m的6条，最大落差大于等于20而小于50m的10条，最大落差大于等于10而小于20m的22条；按查明程度来分，则查明断层40条，基本查明断层2条；断层展布以北北西向为主。
深部区含可采煤层4层，分别为6、7、8和10煤层，平均总厚14.88m，其中8和10煤层为较稳定煤层，煤层平均总厚13.12m，占可采煤层总厚的88%；6和7煤层为不稳定煤层，煤层平均总厚1.76m，占可采煤层总厚的12%，涉及煤层为8煤、10煤。
本区保有资源量5952.4万吨，可采储量为3653.0万t，可采储量约占保有资源储量的61.4%。
通过对实施区域煤炭资源赋存条件分析，总体来看开采技术条件相对较好，适合综合机械化开采，但瓦斯治理难度相对较大，需要提前实施相应瓦斯综合治理工程，进行区域瓦斯治理，另外本区煤层埋藏深度大，在巷道支护、地压治理以及采场围岩控制方面需要深入研究。
3.东部区域开拓设计
3.1三角资源开拓方案的主要原则
1．从节省投资，缩短工期的角度分析，三水平的开拓应尽量利用现有浅部系统且不影响浅部生产；
2．设计应对现有系统及设施进行充分分析，合理利用现有设施及各生产系统的富余能力；
3．从总体上保证矿井开拓方式的科学性、先进性、经济性，综合考虑各生产系统的优化、各主要系统对深部区开拓方式的影响。
4．设计理念要具有前瞻性，并结合现行国家政策、煤炭行业发展趋势，力争把朱仙庄煤矿改建为绿色、智能化的安全高效矿井。
3.2三角资源开拓方案
根据矿井深部资源情况，并结合现有生产系统现状，深部资源考虑采用暗斜井延深，本报告对采用集中暗斜井延深和分区暗斜井延深两个方案进行比较。
3.2.1方案Ⅰ
方案Ⅰ：集中暗斜井延深方式
考虑到三水平可采储量主要集中在ⅡF1断层以南，ⅡF1断层以北可采储量较少，其以北部分工作面的推进距离较短且为单翼采区，本方案将集中暗副斜井布置在三水平储量中心，即ⅡF1断层以南区域，采用集中暗斜井的延深方式，布置一条暗副斜井至三水平；暗副斜井及三水平大巷位于10煤层底板，在三水平建立独立的进风、排水、供电等系统，同时服务于Ⅲ3采区、Ⅲ1采区；该方案暗副斜井暂不装备，三水平辅助运输由各采区轨道上山承担，三水平煤炭运输采用上运方式，煤炭运输由各采区胶带机上山承担，再经转载胶带机巷运至二水平胶带机大巷，回风均由各采区回风上山直接回至二水平回风大巷。集中暗斜井延深方案见图3-1。
三水平采用集中暗斜井、分区进风大巷开拓方式。各块段的开拓如下：Ⅲ1采区：采区下部车场通过-1000m进风大巷与三水平暗副斜井联接，采区布置轨道上山、胶带机上山和回风上山共3条上山，均布置在10煤层底板，采区上部车场与二水平轨道大巷直接相联系，采区回风直接回至二水平采区上山，采区煤炭运输采用上运方式，胶带机上山通过煤仓与二水平皮带机大巷相连。
Ⅲ3采区：采区下部车场通过-1000m进风大巷与三水平暗副斜井联接，采区布置轨道上山、胶带机上山和回风上山共3条上山，均布置在10煤底板，采区上部车场与二水平采区下部车场联系，采区回风直接回至二水平采区上山，采区煤炭运输采用上运方式，由胶带机上山通过转载胶带机巷经过煤仓与二水平皮带机大巷相连。
图3-1集中暗斜井延深方案
3.2.2方案Ⅱ
分区暗斜井延深方式:鉴于深部区内受到倾斜断层（SF1、IIF1、F22）的切割，将本区域切割成为两个块段，考虑对两块段实施分区开拓，即布置两条分区暗斜井的延深方式，在F22断层以南及以北区域分别布置暗副斜井，对两个块段进行分别开拓，初期移交F22断层以南区域，本方案可以节省开拓大巷的工程量。具体布置方式为：
ⅡF1断层以南区域，采用暗斜井的延深方式，布置一条暗副斜井至三水平（-1000m），服务于Ⅲ3采区；ⅡF1断层以北区域再布置一条暗副斜井至三水平；各分区三水平大巷均布置于10煤层底板，各自块段在三水平建立独立的进风、排水、供电等系统，分别服务于Ⅲ3、Ⅲ1采区；各分区暗副斜井暂不装备，三水平辅助运输由各采区轨道上山承担，三水平煤炭运输采用上运方式，由各采区胶带机上山承担，再经转载胶带机巷运至二水平胶带机大巷，回风均由各采区回风上山直接回至二水平回风大巷。其他与方案Ⅰ相同。
3.2.3方案比较
经分析和比较，虽然实施分区开拓（方案Ⅱ）能够节省大巷工程量960m，但是两个分区都需要单独布置供电、排水系统且增加井巷工程量，不利于实现集中生产；综上，结合矿井实际开拓开采现状，考虑井巷工程量、工期、对矿井生产的影响程度、大巷揭煤和过断层次数等方面综合考虑，推荐方案Ⅰ，即集中暗副斜井延深方式。
4.开拓部署
本次三水平延深采用集中暗斜井延深方式，暗副斜井倾角20°～24°，上部车场与轨道大巷联系，井筒不装备，作为三水平进风井及安全出口。暗副斜井净宽5.4m，净高4.1m，巷道净断面19.0m2，采用锚网索喷的支护方式。
4.2水平划分及标高
本矿井深部区煤炭资源埋藏深度为-700～-1000m，当前矿井生产水平二水平标高为-680m，对于三水平标高应考虑水平具有一定的可采储量和服务年限，有合理的阶段垂高等因素，结合三水平井硐室及大巷岩性，设计推荐三水平标高为-1000m。
4.3三水平主要硐室
三水平采用暗斜井、主要石门及大巷开拓方式，通过三水平进风大巷与各采区上山联系；由于三水平煤炭均通过各采区胶带机上山运至二水平，矸石、材料、设备等由二水平直接通过各采区轨道上山进入工作面，因此，三水平不设集中井底车场。
三水平主要硐室包括三水平中央变电所、水泵房、管子道、井底水仓、避难硐室、消防材料库等。
5.首采区位置及地质特征
5.1首采煤层选择
本矿井三水平（整合区）主要可采煤层为8煤、10煤，8煤层平均厚度为10.53m、10煤层平均厚度为2.59m，8煤及10煤间距约35～100m，平均间距70.56m，具备上行开采（先采10煤层）的条件，首采煤层选择8或10煤层在技术上都是可行的。
根据三水平钻孔瓦斯含量统计分析，8煤层瓦斯含量（CH4,daf）两极值为0.00～18.68cm3/g，10煤层瓦斯含量（CH4,daf）两极值为0.00～14.16cm3/g，显然8煤层最大瓦斯含量大于10煤层最大瓦斯含量。首采10煤层可以作为8煤层的保护层，矿井目前采取首采10煤层保护层，首采面采用“一面四巷”瓦斯治理模式。因此推荐首采10煤层，作为8煤层的保护层开采。
5.2首采区位置的选择
5.2.1首采区位置选择原则
（1）首采区要求地质勘探程度较高、地质构造较简单、储量丰富可靠，且煤层赋存稳定。
（2）首采区应布置在井筒附近，尽量减少初期开拓工程量、减少井巷贯通距离，节省投资，缩短建井工期，选择利于矿井尽快产生效益的区域。
矿井配采计划、工作面接替见表3-1-1。
（3）首采区布置要有利于瓦斯治理和通风管理。
（4）首采区布置应有利于采场接替，投产后易于拓展空间。
5.2.2首采区位置选择
根据三水平开拓部署及煤层资源赋存状况进行综合考虑，将三水平整合区划分为两个采区，分别为Ⅲ1、Ⅲ3采区、两个采区均位于三水平暗副斜井附近，对两者比较如下：
III1采区走向长800～850m，倾斜宽700～720m，煤层倾角8～25°，为单翼采区，可推进长度为800～850m；其中首采10煤层，煤层厚度平均为2.59m。
III3采区走向长2200～2500m，倾斜宽850～900m，煤层倾角8～17°，采区资源储量5009.7万吨、可采储量2758万吨，为双翼采区，可推进长度为1100～1500m；其中首采10煤层可采量为560万吨，煤层厚度平均为2.59m。
经比较分析，III3采区工作面可推进长度相对较长且为双翼采区，服务年限较长、煤层厚度和储量均优于III1采区，III3采区初期移交工程量省、工期短。因此，本报告推荐三水平首采III3采区。
6.结论与展望
（1）深部区“三角”资源与现有煤炭资源同属一个地质构造单元。作为一块完整的资源统筹规划，实现深部资源科学合理开采。
（2）深部区资源的开采应充分利用现有生产系统、实现高效开采，将集中暗副斜井布置在三水平储量中心，即ⅡF1断层以南区域，采用集中暗斜井的延深方式，布置一条暗副斜井至三水平；暗副斜井及三水平大巷位于10煤层底板，在三水平建立独立的进风、排水、供电等系统，同时服务于Ⅲ3采区、Ⅲ1采区。
（3）首采区要选择地质勘探程度较高、地质构造较简单、储量丰富可靠，且煤层赋存稳定，有利于采场接替，投产后易于拓展空间。
（4）随着矿井开采深度的增加，瓦斯治理将成为制约矿井安全生产和稳产、高产的主要因素。建立三水平通风、排水系统，提前对三水平煤层进行区域瓦斯治理，实现深部煤层的安全开采。
参考文献:
[1]张荣立,何国纬,李铎.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社,2003.
[2]应急管理部,《煤矿安全规程》[M].北京:应急管理出版社,2022,90-91:177—205.
[3]煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司. 朱仙庄煤矿深部开采安全改建工程可行性研究报告[R].合肥:煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司,2021.
[4]马传跃,回新冬,徐爱民.祁东煤矿7⁃1煤沿空巷道超前支护研究与应用[J]. 煤炭科技,2020,41(6):56⁃59,67.
[5]章磊,王勇,高保彬,等.复杂矿井绿色安全开采体系设计探讨[J].煤炭工程,2017,49(7):4⁃7.
[6]张煜铖.公乌素煤矿三号井开拓､开采优化[J].煤炭技术,2019,38(7):65-67.
[7]黄华.磁窑沟煤矿13号煤层水平延深开采技术方案设计[J].煤炭工程,2020,52(5):38-42.
[8]王继波.铁法晓南煤矿二水平延深设计方案优化研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2005.
作者简介:李伟利(1985—)，男，汉，安徽淮北人，高级工程师，硕士，毕业于安徽理工大学，现任煤炭工业合肥设计研究院所总工程师助理，矿井项目负责人，主要从事矿井设计、咨询、规划方面的研究工作。
