對改擴(kuò)建礦井開拓方式的優(yōu)化與探討

摘要：文章通過西北某礦井改擴(kuò)建工程實(shí)際，對其礦井開拓方式的優(yōu)化方案從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行了比較與分析，最終確定了一個合理的開拓方案，對建設(shè)一個安全、高效、現(xiàn)代化的煤礦意義重大。

關(guān)鍵詞：開拓方式；優(yōu)化；改擴(kuò)建

中圖分類號：TD217 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2014）21-0008-02

西北地區(qū)煤炭資源相對豐富，但由于大多數(shù)煤礦生產(chǎn)規(guī)模小、工藝落后，安全隱患極大。根據(jù)國家有關(guān)政策要求，塔城地區(qū)將逐步淘汰和關(guān)閉生產(chǎn)工藝落后的礦井，并對生產(chǎn)能力低下的小煤礦實(shí)行資源整合，以進(jìn)一步提高本地區(qū)煤炭生產(chǎn)能力和安全水平。為合理開發(fā)寶貴資源，規(guī)范開采順序，實(shí)現(xiàn)礦井安全高效開采，急需對生產(chǎn)工藝落后、資源回收率低的小型煤礦逐步實(shí)行改造及煤炭資源整合。通過改造擴(kuò)建，進(jìn)一步完善礦井各生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)行集中開采，提高資源回收率，使礦井實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1礦井開拓方式現(xiàn)狀

西北某煤業(yè)公司由創(chuàng)業(yè)井、邊界井、技改井和無煙煤井4個小煤礦整合而成，目前，4個小煤礦中的創(chuàng)業(yè)井和無煙煤井已經(jīng)關(guān)閉，邊界井和技改井正在生產(chǎn)。技改井和邊界井的開拓方式均為斜井開拓，采煤方法已由原來的倉儲式改為走向長壁開采，但由于井上下各生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性差，生產(chǎn)系統(tǒng)能力低，因此，有必要對礦井進(jìn)行改造擴(kuò)建，以進(jìn)一步提高礦井產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)效益。

技改井和邊界井兩個礦井均為斜井開拓，分別沿B9布置主斜井和回風(fēng)斜井兩個井筒。兩個礦井合計生產(chǎn)能力為0.10 Mt/a（技改井原設(shè)計生產(chǎn)能力為0.09 Mt/a，邊界井原設(shè)計生產(chǎn)能力0.01 Mt/a）。

2現(xiàn)有井筒工程

2.1原邊界井主斜井

沿B9煤層傾向布置，井筒開拓方位角289 #778;，井筒平均傾角16 #778;，根據(jù)不同地段圍巖狀況，各段支護(hù)方式見表1。

2.2原邊界井回風(fēng)斜井

沿B9煤層傾向布置，開拓方位與原主斜井平行，位于主斜井北側(cè)，與主斜井井筒平均間距30 m，井筒平均傾角16 #778;，根據(jù)不同地段圍巖狀況，各段支護(hù)方式見表1。

2.3原技改井主斜井

沿B9煤層傾向布置，井筒開拓方位角305 #778;，井筒平均傾角25 #778;。

2.4原技改井回風(fēng)斜井

沿B9煤層傾向布置，井筒開拓方位角302 #778;，井筒平均傾角27 #778;，根據(jù)不同地段圍巖狀況。

以上四條斜井為目前生產(chǎn)井，支護(hù)情況及井筒保存狀況較好，可進(jìn)行利用和改造。

綜上所述，根據(jù)礦井地形特點(diǎn)和煤層賦存條件、結(jié)合礦井改擴(kuò)建技術(shù)原則，從井田地形圖和實(shí)地考察看，井田內(nèi)可供布置工業(yè)場地的位置主要有原邊界井工業(yè)場地位置及原技改井工業(yè)場地位置兩處。對工業(yè)場地方案的最終確定，需結(jié)合井田開拓方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，以便最終確定最佳設(shè)計方案。

3工業(yè)場地及井田開拓方案的選擇

根據(jù)前述兩個可供布置井口和工業(yè)場地位置，提出以下三個開拓方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較。

3.1方案一

井口及工業(yè)場地位置選擇在原邊界井工業(yè)場地內(nèi)，改造原邊界井兩井筒為主、副斜井，利用原技改井兩井筒做回風(fēng)井方案。具體為：開拓方式為斜井開拓，將原邊界井的回風(fēng)斜井?dāng)U大斷面并延深后作新的主斜井，裝備一部膠帶輸送機(jī)和一部架空乘人裝置用作礦井的主提升和人員的運(yùn)送。將邊界井原主斜井?dāng)U大斷面并延深后作改擴(kuò)建后的副斜井，裝備一部提升機(jī)，采用單鉤串車提升，擔(dān)負(fù)礦井的輔助提升任務(wù)。風(fēng)井方案有兩個：一是將原技改井現(xiàn)有的兩條斜井改做回風(fēng)斜井，用目前已經(jīng)存在的兩井（技改井和邊界井）貫通巷作為總回風(fēng)巷將回風(fēng)井與沿B10煤層開掘的回風(fēng)上山連通，構(gòu)成礦井通風(fēng)回路；二是將沿B10煤層開掘的回風(fēng)上山直接掘至地面，作為礦井的總回風(fēng)井。新掘風(fēng)井方案與將原技改井現(xiàn)有的兩條斜井改做回風(fēng)斜井方案相比，主要優(yōu)點(diǎn)是初期不使用兩井貫通巷，翻修工程量小、投資低；缺點(diǎn)是當(dāng)南翼采區(qū)開采時需擴(kuò)修目前已經(jīng)存在的兩井貫通巷作為南翼采區(qū)的總回風(fēng)巷，后期翻修擴(kuò)巷工程量大，礦井總工程量也大，總投資相對較高。以此，設(shè)計采用將原技改井現(xiàn)有的兩條斜井改做回風(fēng)斜井方案。

方案一巷道總工程量為7 190 m，其中新建巖巷、半煤巖巷1 080 m，煤巷5 250 m，修擴(kuò)巷道860 m。

3.2方案二

主、副井口及工業(yè)場地位置分別選擇在原邊界井和原技改井工業(yè)場地內(nèi)，利用原邊界井兩井筒為主井和行人井、利用原技改井兩井筒為副斜井和回風(fēng)井方案。具體為：開拓方式為斜井開拓，將原邊界井的主斜井通過部分地段擴(kuò)大斷面并延深后做新的主斜井，裝備一部膠帶輸送機(jī)用于礦井的煤炭提升；將邊界井原回風(fēng)斜井?dāng)U大斷面并延深后改做運(yùn)人、進(jìn)風(fēng)斜井，裝備一部架空乘人裝置；將原技改井回風(fēng)斜井作大斷面并延深后做為新的副斜井，裝備一部提升機(jī)，采用單鉤串車提升，作為礦井的輔助提升斜井；原技改井的主斜井?dāng)U大斷面后作新的回風(fēng)斜井。

方案二巷道總工程量為8 810 m，其中新建巖巷928 m，煤巷6 384 m，修擴(kuò)巷道1 498 m。

3.3方案三

井口及工業(yè)場地位置選擇在第3勘探線附近（原技改井公廣位置），新建三條井筒方案。具體為：開拓方式為斜井開拓，在第3勘探線附近沿B9煤層底板以16 #778;傾角新掘主斜井，裝備一部膠帶輸送機(jī)和一部架空乘人裝置用作礦井的主提升和人員的運(yùn)送；在新掘主斜井北側(cè)30 m處沿B9煤層底板以24 #778;傾角新掘副斜井，裝備一部提升機(jī)，采用單鉤串車提升，用作礦井的輔助提升井；在新掘副斜井北側(cè)30 m處沿B9煤層底板以24 #778;傾角新掘回風(fēng)斜井。

方案三巷道總工程量為8 100 m，其中新建巖巷、半煤巖巷4 720 m，煤巷3 380 m。

3.4方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

3.4.1方案一

優(yōu)點(diǎn)：

①主、副井筒及工業(yè)場地基本位于整個設(shè)計井田儲量及幾何中心，兩翼儲量均衡，有利于井下巷道布置及井下運(yùn)輸；與方案二相比，主、副斜井采用一次提升，系統(tǒng)簡單、可靠，占用設(shè)備少。

②礦井總工程量及巖巷工程量小，投資低、建設(shè)工期短。

③首采區(qū)輔助運(yùn)輸距離短、系統(tǒng)簡單。

④與方案二相比，地面主要、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)相對集中，便于生產(chǎn)管理。

缺點(diǎn)：

①主斜井?dāng)嗝孑^大，施工和維護(hù)較困難。

②地面供電距離相對較長。

3.4.2 方案二

優(yōu)點(diǎn)：

①開采井田南翼儲量時，輔助運(yùn)輸距離短，環(huán)節(jié)少。

②主斜井?dāng)嗝嫦鄬^小，便于支護(hù)和維護(hù)。

③與一方案相比，地面供電距離較短。

缺點(diǎn)：

①礦井投產(chǎn)總工程量和巖巷工程量大，投資高、建設(shè)工期長。

②首采區(qū)輔助運(yùn)輸距離長，環(huán)節(jié)多。

③地面主要、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)分散，不便于生產(chǎn)管理。

④輔助提升系統(tǒng)復(fù)雜，占用設(shè)備多。

3.4.3 方案三

優(yōu)點(diǎn)：

①主、副斜井采用一次提升，系統(tǒng)簡單、可靠，占用設(shè)備少。

②三條井筒均布置巖層中，壓煤量少。

③首采區(qū)可直接由井下變電所供電，供電距離短，占用供電設(shè)備臺數(shù)少。

④與方案二相比，地面主要、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)相對集中，便于生產(chǎn)管理。

缺點(diǎn)：

①工業(yè)廣場及井筒位置處于井田南部，偏離井田儲量及幾何中心，井筒北翼范圍過大，兩翼儲量不均衡，不利于井下巷道布置及運(yùn)輸。

②北翼回采工作面單翼走向長度大，對防止煤層自然發(fā)火不利。

③三條井筒均布置巖層中，巖巷工程量大，投資高。

4結(jié)語

經(jīng)過綜合分析和比較，方案一具有運(yùn)輸系統(tǒng)簡單、總工程量及巖巷工程量小、井口即工業(yè)場地處于井田的儲量及幾何中心、兩翼儲量均衡，有利于井下巷道布置及井下運(yùn)輸，并且該方案具有投資低，投產(chǎn)快等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計推薦采用方案一。

參考文獻(xiàn)：

[1] 武偉.礦井開拓方式及綜合開拓探討[J].科技風(fēng)，2010，(12).