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（1）煤层开采能力的校核
井田内二1煤层为主采煤层，煤厚11.2m，为特厚煤层，赋存较稳定，厚度变化不大。煤层倾角平均7°～21°，地质条件相对简单，根据现代化矿井―一矿一井一面‖的发展模式，可以布置一个综采工作面来满足生产能力要求。
（2）运输能力的校核
本矿井设计为大型矿井，开拓方式立井单水平开拓，主井采用箕斗提升机提煤，副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。工作面生产的原煤经分带斜巷里的胶带输送机运到采区煤仓，由大巷内的胶带输送机运至井底煤仓，再经主井箕斗提升机提升至地面，运输连续，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的运输。井下辅助运输采用矿车运输，运输能力能满足矿井要求，技术成熟，系统稳定性高。
（3）通风安全条件的校核
矿井瓦斯涌出量小，属于低瓦斯矿井，矿井煤尘爆炸危险性不大，但是煤层有自然倾向性，自燃发火期为4~6个月，因自燃发火期很长，所以不需要采取特殊防范措施。考虑到本井田走向和倾向平均都不大于5km，范围较小，因此矿井采用中央并列式通风，在井田中央的工业广场设置一个中央风井，可以满足通风要求。
（4）储量条件的校核
根据《煤炭工业矿井设计规范》第2.2.5条规定：矿井的设计生产能力与服务年限相适应，才能获得好的技术经济效益。井型和服务年限的对应要求见表3-1。
表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限
矿井设计生产能力万ta 600及以上 300～500 120～240 45～90 9～30 矿井设计 服务年限 第一开采水平服务年限 煤层倾角<25° 40 35 30 25 各省自定 煤层倾角 25°～45° — — 25 20 煤层倾角 >45° — — 20 15 a 70 60 50 40 由上表可知：煤层倾角低于25°，矿井设计生产能力为1.2～2.4 Mt/a时，矿井设计服
务年限不宜小于50a，第一开采水平设计服务年限不宜小于30a。
本设计中，煤层倾角低于25°，设计生产能力为1.5Mt/a，矿井服务年限为50.6a，第一水平服务年限为31.2a，符合《规范》的规定。
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4 井田开拓
4.1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媒体，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。
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。
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。
6根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。
4.1.1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；主提升胶带化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少，提升深度有限；
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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。
本矿井煤层倾角小，平均15°，为缓倾斜煤层；表土层较厚，无流沙层；水文地质情况比较简单，经后面比较确定井筒形式为立井两水平（位于井田中央）。
2）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；
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； 井田两翼储量基本平衡； 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； 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；
距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。 4.1.2工业场地的位置
工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中央。
工业场地的形状和面积：根据表2.1工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为14.4ha，形状为矩形，长400m，宽360m。 4.1.3开采水平的确定及采盘区划分
井田主采煤层为二1煤层，其它煤层均不可采。设计中针对二1煤层。二1煤层倾角平缓平均15°，为缓倾斜煤层，故设计为立井两水平开采。一水平标高-200m，主要开采方式为采区式开采，二水平标高-330m，主要开采方式为采区式开采。二1煤层生产能力：可采储量为98.67Mt，服务年限为50.6a。 4.1.4主要开拓巷道
二1号煤层平均厚度为4m，赋存稳定，底板起伏不是很大，为缓倾斜煤层，煤层厚度变化不大，煤质硬度中等。矿井轨道大巷、运输大巷布置均布置在岩石中，大巷间距40m。由于矿井属于低瓦斯矿井，不用再布置回风巷。轨道大巷，运输大巷两条岩石大巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，轨道大巷、运输大巷沿底板掘进，大巷位于井田中央，沿等高线方向布置。 4.1.5方案比较
本矿区井田境界内，自东北至西南，煤层倾角逐渐增大，东北地区煤层倾角在7°左右，西南地区煤层倾角平均20°，所以东北地区可以考虑采用带区布置方式。
又本矿井开拓延伸可考虑以下二种方案：双立井延伸；双暗斜井延伸。
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双立井延伸：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。
暗斜井延伸：采用两个暗斜井延伸时，暗斜井立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。
1) 提出方案
根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下： 方案一：立井两水平开采，暗斜井延深至-330m水平，岩石大巷。 主、副井井筒均为立井，第二水平延深采用暗斜井，均采用采区上山准备方式。斜井提煤运输能力大，开凿费用低廉，为此提出第二水平延深采用暗斜井。大巷布置在煤层底板岩层中，采用中央并列式通风。如图4-1。
方案二：立井两水平开采，立井延深至-330 m水平，岩石大巷。 主、副井井筒均为立井，第二水平延深采用立井延伸，均采用采区上山式开采。采用中央并列式通风。如图4-1。
方案三：立井两水平开采，暗斜井延深至-500m水平，岩石大巷。
主、副井井筒均为立井开拓，第二水平采用暗斜井延深。大巷布置在煤层底板岩层中。一水平采用采区上山式开采，二水平采用采区上下山式开采，采用中央并列式通风，如图4-1。
方案四：立井两水平开采，立井延深至-500 m水平，岩石大巷。
主、副井井筒均为立井开拓，第二水平采用立井延深，大巷布置在煤层底板的岩层中，一水平采用采区上山式开采，二水平采用采区上下山式开采。采用中央并列式通风，如图4-1
。
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图4-1 开拓方案比较图
所提四个方案水平数目均相同，区别在于井筒延深形式和开采方式以及由此及起的部分基建、生产费用不同。
2) 经济比较
方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于下列表中：见表4-1、表4-2、表4-3、表4-4、表4-5和表4-6。
方案1与方案2的区别在于二水平延深是暗斜井延伸还是立井延伸，两方案生产系统都比较简单可靠，相同的立井开凿和井底车场开凿费用没有比较。比较结果是方案1在经济上优势十分明显，并且方案1是暗斜井延深，不干扰现行矿井的正常生产，因此选择方案1。
方案3与方案4的区别也仅在于二水平延深是暗斜井延深还是立井延深，两方案生产系统都比较简单可靠，相同的立井开凿和井底车场开凿费用没有比较。比较结果是方案3在经济上优势十分明显，因此选择方案3。
方案1和方案3比较，方案1和方案3的初期建井费用相同，但方案3的基建费用和生产经营费用分别比方案1高出11.4%和6.3%，总费用也比方案1高出6.8%，经过经济比较后，并且结合本矿的实际条件，选择方案1。
在上述经济比较中需要说明以下几点：
(1) 两方案中，第一水平的大巷布置及工作面划分完全一致，因此由此产生的基建费用和生产经营费用相同，在所有四个方案中均不比较第一水平的各种费用，只比较第二水平。
(2) 方案1、3的区别仅在于方案1通过暗斜井延深至-830m水平，第二水平采用采区上山开采，方案3通过暗斜井延伸至-750m水平，第二水平采用采区上山开采。因方案1和方案3的井底车场、石门、运输轨道大巷均布置在坚硬的岩层中，它们的维护费用低于5元/a2m。
(3) 立井、大巷、石门及采区上下山的辅助运输费用均按占运输费用的20%进行估算。 综上所述：综合经济、技术和安全三方面的考虑，方案1是最优方案，即该设计宜选