船景煤礦首采區(qū)巷道布置優(yōu)化設(shè)計

賈正奎，王俊超

(四川廣旺集團船景煤業(yè)有限責(zé)任公司，四川宜賓645253)

1 地質(zhì)概況

船景井田含煤地層平均總厚135.35m，共含煤13層，煤層總厚一般為7.53m，含煤系數(shù)5.6%。含煤地層主要由砂巖、泥巖組成，其次為煤、炭質(zhì)泥巖、菱鐵礦及石灰?guī)r等。含可采煤層的宣威組上段，平均厚43.36m，含煤10層，其中可采及局部可采煤層4層，分別為2，7，8－1，8－2煤層，煤層平均總厚5.73m，可采含煤系數(shù)為4.2%。2號煤層直接頂板主要為泥質(zhì)巖類，次為粉砂巖、細砂巖;偽頂為炭質(zhì)泥巖，一般厚0.25m左右，底板多為泥質(zhì)巖。

2 原設(shè)計方案

井口及工業(yè)場地選擇在樂義鄉(xiāng)渾水河西岸的河壩頭，礦井采用平硐開拓，井口標高465m。主平硐位于煤層底板，長度1880m，采用機軌合一布置;在465m水平沿8－2煤層底板35～50m布置一組水平大巷。礦井南北兩翼分開排矸、回風(fēng)。北排矸斜井選在南廠溝，井口標高665m，長度831m，傾角15°，采用機軌合一布置，落平于465m標高后，通過1514m排矸石門與主平硐聯(lián)系;北回風(fēng)斜井選在南廠溝附近的山王廟，井口標高795m，長度757m，傾角25°，落平于480m標高后，通過1280m總回風(fēng)石門與475m回風(fēng)大巷聯(lián)系;大巷位于煤系地層中，用石門及斜巷分別與排矸井及回風(fēng)井相接，形成礦井進、回風(fēng)系統(tǒng)。采區(qū)達到設(shè)計生產(chǎn)能力時，共有3個井筒，即主平硐、北排矸斜井、北回風(fēng)斜井。

結(jié)合煤層賦存條件，將主要運輸巷道及回風(fēng)巷道集中布置在8－2煤層底板35～50m范圍內(nèi)圍巖相對較好的砂巖中。

由于本井田主體構(gòu)造為一簡單開闊的向斜和寬緩近對稱的背斜，地層產(chǎn)狀沿走向和傾向的變化不大，傾角平緩，設(shè)計采用分區(qū)式通風(fēng)，每一采區(qū)都能與水平回風(fēng)巷相連?？偦仫L(fēng)巷平行于主要運輸巷布置在煤層底板巖層中，通過回風(fēng)石門與回風(fēng)井相連。

盤區(qū)巷道布置傾斜長壁開采，中厚煤層采用綜采及高檔普采，薄煤層采用高檔普采，工作面長度為150m。

3 巷道布置優(yōu)化設(shè)計

3.1 方案介紹

3.1.1 大巷層位選擇

根據(jù)煤層底板巖性，結(jié)合魯班山南北礦經(jīng)驗，將膠帶大巷、軌道大巷、回風(fēng)大巷及主要煤倉、車場等重要系統(tǒng)布置在8－2煤層底板90m以下的玄武巖中，該層玄武巖厚度約90m，其下為茅口灰?guī)r，玄武巖強度高，無層理，節(jié)理不發(fā)育，可不支護，進行裸體施工，施工速度快，掘進成本低。考慮將巷道布置在玄武巖頂界下15m位置。

465m主平硐在井口往里600m處向北轉(zhuǎn)30°52'，再掘進約1100m，在77號勘探線西側(cè)進入玄武巖后布置北排矸系統(tǒng)的運洗煤矸石3t底卸式礦車車場、運掘進矸石的1t矸石車翻罐籠車場及255m水平煤炭、矸石轉(zhuǎn)載系統(tǒng)。之后向南轉(zhuǎn)8°28'靠南側(cè)布置軌道大巷，靠北側(cè)布置膠帶大巷，兩大巷間距20m，一直延伸到501號勘探線。

在665m北排矸平硐井口往里550m處向西南方向在玄武巖中布置665m總回風(fēng)大巷，巷道延伸到501勘探線處與一采區(qū)總回風(fēng)石門聯(lián)系。在此處施工傾角為15°的465排矸暗斜井700m后，通過465排矸石門與井底車場連接，進而與主平硐連接起來。

3.1.2 采區(qū)巷道布置

軌道運輸大巷到采區(qū)位置后，向頂板方向布置采區(qū)主石門，并通過502m抬高運輸石門揭穿各煤層。在8－2煤層底板約37m位置，順層布置運煤上山 (978m)、回風(fēng)上山和行人上山 (1152m)，角度均為9°。665總回風(fēng)石門與665回風(fēng)大巷相連形成回風(fēng)系統(tǒng)，運煤上山只布置到第一區(qū)段運輸巷標高638m。軌道上山為了減小提升長度，以15°傾角穿層布置，斜長724m，下部距8－2煤層80m。502m抬高運輸石門向底板方向布置到膠帶運輸大巷位置，在玄武巖中布置采區(qū)煤倉 (高24m，3000t)，各區(qū)段石門及總回風(fēng)石門布置在采區(qū)主系統(tǒng) (上山)西側(cè)50m位置，以利于東翼先跨上山開采，減輕采區(qū)上山受集中壓力影響。在采區(qū)位置的玄武巖中布置井下炸藥庫、采區(qū)變電所，并采用反穿層回風(fēng)小上山與采區(qū)回風(fēng)上山溝通，形成硐室獨立回風(fēng)。

3.2 方案比較

3.2.1 大巷布置比較

(1)布置在煤系地層中

優(yōu)點 距煤層距離近，聯(lián)系煤層的上山、石門距離短，工程量小，如果軟巖支護過關(guān)，配合傾斜長壁采煤法，生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，初期投資小，工期短。

缺點 煤系地層宣威組下段，巖性主要為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，強度極低，而且遇水膨脹，巷道維護極其困難。根據(jù)魯班山南北礦實踐，布置在煤系地層中的開拓、準備巷道，礦山壓力顯現(xiàn)強烈，巷道變形非常大，維護成本高，不能滿足服務(wù)期安全使用;將膠帶大巷、軌道大巷、回風(fēng)大巷及主要煤倉、車場等重要系統(tǒng)布置在煤系地層中，掘進速度慢、支護成本高、維護費用高，且一旦出現(xiàn)問題不能使用，將影響全礦井生產(chǎn);不利于多孔掘進，建設(shè)工期長，總回風(fēng)巷布置在465m水平，需掘進完回風(fēng)斜井 (25°，757m)、回風(fēng)石門 (1280m)后才能掘進總回風(fēng)巷，而且前期需多掘總回風(fēng)巷398m，該施工路徑工期至少增加16個月，不利于早投產(chǎn)，早見效。

(2)布置在玄武巖中

優(yōu)點 玄武巖強度高，無層理，節(jié)理不發(fā)育，巷道可不支護，進行裸體施工，施工速度快，掘進成本低;維護費用少，主要系統(tǒng)穩(wěn)定可靠;總回風(fēng)巷布置在玄武巖中，并上提到665m標高，可通過北排矸平硐施工665m總回風(fēng)大巷，施工條件好，掘進費用低，可節(jié)省工期16個月。

缺點 由于玄武巖頂界距8－2煤層法線距離約90m，煤層傾角較小，開拓巷聯(lián)系煤層的上山、石門工程量大。

3.2.2 采煤方法比較

(1)走向長壁采煤法

優(yōu)點 工作面運輸巷、回風(fēng)巷及底板瓦斯抽采巷道為水平巷道，材料運輸容易，人員行走方便，掘進速度快，掘進成本低;支架、設(shè)備、材料運輸容易，工作面搬家時間短;采煤機傾斜布置，穩(wěn)定性好，有利于綜采效能的發(fā)揮，單產(chǎn)高;回風(fēng)路線短，通風(fēng)阻力小。

缺點 采區(qū)上山工程量大，初期投資大，工期較長。上山維護時間長，維護工作量大;通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、運煤系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)管理要求高。

(2)傾斜長壁采煤法

優(yōu)點 經(jīng)大巷通過盤區(qū)小上山直接布置工作面，生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，初期工程量少。

缺點 工作面輔助運輸困難。工作面運輸、回風(fēng)巷為傾斜巷道，斜長達1200m以上，需多臺絞車接力提升，提升安全性差，設(shè)備、人員占用多，運輸環(huán)節(jié)多，不利于生產(chǎn)、安全管理;人員行走體力消耗大，路途時間長，降低勞動效率;傾斜巷道多，掘進成本高，掘進速度慢。工作面運輸、回風(fēng)巷及煤層底板瓦斯抽采巷均為傾斜巷道，加之傾斜長度大，掘進成本高，掘進速度慢，不利于工作面接替;不利于通風(fēng)、瓦斯管理?？偦仫L(fēng)巷布置在465m水平，工作面回風(fēng)巷為下行風(fēng)，回風(fēng)距離長，通風(fēng)阻力大?；仫L(fēng)距膠帶大巷、軌道大巷近，一旦煤與瓦斯突出出現(xiàn)逆流，逆流瓦斯容易進入主要進風(fēng)系統(tǒng)，災(zāi)害波及范圍大，不利于安全管理;傾斜長壁開采不利于綜采效能的發(fā)揮。傾斜長壁開采，支架、設(shè)備、材料運輸困難，工作面搬家時間長;采煤機俯斜或仰斜割煤，穩(wěn)定性差，傾角大時容易割頂、底;俯斜開采時若采空區(qū)涌水大，涌水將進入工作面，惡化環(huán)境，影響綜采效能。

3.2.3 井巷工程量綜合比較

(1)玄武巖中布置大巷，采區(qū)布置方式

投產(chǎn)井巷工程量25412m，投產(chǎn)井巷工程投資19976.92萬元，投產(chǎn)時的巷道維護費用5214.85萬元;后期井巷工程量17455m，后期巖石井巷工程投資10159.21萬元，后期巖巷維護費用1626.40萬元。

(2)煤系地層中布置大巷，盤區(qū)布置方式

投產(chǎn)井巷工程量21772m，投產(chǎn)井巷工程投資18585萬元，投產(chǎn)時的巷道維護費用5194萬元;后期井巷工程量35922m，后期巖石井巷工程投資23437萬元，后期巖巷維護費用7205萬元。

2種布置方式對比可知:玄武巖中布置大巷，采區(qū)布置方式相比煤系地層中布置大巷，盤區(qū)布置方式減少工程量14827m，節(jié)約總資金17443.85萬元。采區(qū)布置與盤區(qū)布置工程量及費用比較見表1。

表1 采區(qū)布置與盤區(qū)布置工程量及費用比較

4 結(jié) 論

船景煤礦首采區(qū)采用玄武巖布置大巷，采用走向長壁開采，雖然在建井初期投資略大，但后期費用明顯減少，生產(chǎn)系統(tǒng)安全可靠，有利于后期的系統(tǒng)改造、接替，以及后期產(chǎn)能的提高，故最終選定該方案，淘汰原設(shè)計方案，事實也證明該方案在技術(shù)和經(jīng)濟上是可行的。

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