淺談楊村礦井設(shè)計(jì)特點(diǎn)與創(chuàng)新

徐海鵬

（中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院，南京 210031）

1 概述

楊村礦井為《淮南新集礦區(qū)總體規(guī)劃》規(guī)劃礦井之一，礦井位于淮南礦區(qū)陳橋區(qū)東北，地處安徽省亳州、阜陽、淮南三市交界,由國(guó)投新集能源股份有限公司開發(fā)建設(shè),中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，礦井正在建設(shè)中。

楊村井田走向長(zhǎng)14.8km，傾向?qū)?.2～7.0km，面積72.7604km2，井田總體為走向北西、傾向北東的單斜構(gòu)造，地層傾角一般10～25°，構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等。可采煤層共有10層，主要可采煤層從下而上有1、6-1、8、11-2、13-1等5層，礦井地質(zhì)資源量88293萬t，采儲(chǔ)量43950.8萬t。礦井水文地質(zhì)條件中等～復(fù)雜型；按煤與瓦斯突出設(shè)計(jì)；煤塵有爆炸危險(xiǎn)性；各煤層為不自燃～容易自燃；煤種以氣煤為主；煤質(zhì)屬中灰、特低中～低硫、低磷、中～高熱值煤。

礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500萬t/a，服務(wù)年限65.1a。礦井開拓方式采用立井多水平開拓，一水平標(biāo)高-945m，工業(yè)場(chǎng)地設(shè)主、副、風(fēng)井3個(gè)井筒，以2個(gè)采區(qū)2個(gè)綜采工作面保證礦井產(chǎn)量。

2 礦井設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 工業(yè)場(chǎng)地及井口位置的選擇特點(diǎn) 楊村礦井工業(yè)場(chǎng)地及井口位置受西淝河影響，西淝河在井田地面繞彎通過，井田儲(chǔ)量賦存面積絕大部分位于西淝河主河道及蓄洪區(qū)之下，僅在楊村鄉(xiāng)附近淝左堤以北局部范圍不在西淝河影響范圍，而淝左堤（即西淝河左大堤）為國(guó)家一級(jí)堤防，根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)，西淝河左堤以內(nèi)不允許建設(shè)礦井建（構(gòu)）筑物，礦井井位及工業(yè)場(chǎng)地選擇必須服從于有關(guān)防洪法規(guī)，只能布置于淝左堤以北，即井口位于楊村鄉(xiāng)，淝左堤以外，0－6孔附近東側(cè)，該井位具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）位于西淝河行洪區(qū)以外，不影響行洪和蓄洪；（2）位于井田的走向中心和儲(chǔ)量中心，有利于礦井均衡生產(chǎn)；（3）工業(yè)場(chǎng)地壓煤和西淝河左大堤保護(hù)煤柱基本重合；（4）新生界松散層厚度薄，有利于建井；（5）工程量少，貫通距離短，建設(shè)工期短。

2.2 開拓開采布置特點(diǎn) 礦井采用立井多水平開拓，由于本井田煤層傾角較大，煤層平距不是很大，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，13-1煤至1煤的煤層平距為493～1096m，平均815m，即石門工程量不大，因此經(jīng)綜合比較，設(shè)計(jì)采用采用集中大巷、分區(qū)石門大巷布置方式，在13-1煤層底板巖石中布置服務(wù)于所有煤（層）組的集中大巷，用分區(qū)石門貫穿各煤（層）組，并以煤（層）組為單元建立各采區(qū)上山，具有生產(chǎn)環(huán)節(jié)少，工程量省，巷道維護(hù)量小的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 井筒施工方法及井壁結(jié)構(gòu)形式 設(shè)計(jì)在大斷面井筒厚表土條件下優(yōu)化井壁結(jié)構(gòu)，優(yōu)化井筒斷面平面布置，主井直徑7.5m，裝備2對(duì)32t箕斗；副井直徑7.5m，裝備一對(duì)1.5t礦車雙層四車罐籠（一寬一窄）；風(fēng)井井筒凈直徑分別為7.8m，三井深度分別為987m、1001m和987m。三井筒采用凍結(jié)法施工，主井、副井、風(fēng)井凍結(jié)深度分別為723m、725m和800m，創(chuàng)目前在建礦井凍結(jié)深度全國(guó)之最。

主井、副井、風(fēng)井三個(gè)井筒凍結(jié)段均采用雙層鋼筋混凝土、塑料夾層復(fù)合井壁，即雙層現(xiàn)澆鋼筋混凝土井壁，在外層井壁與地層之間鋪設(shè)厚25mm～75mm的聚苯乙烯泡沫板，用于外層井壁的保溫及緩壓；在內(nèi)、外層井壁之間敷設(shè)2層1.5mm厚的聚苯乙烯塑料夾層，用于克服內(nèi)、外層井壁施工過程中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為CF50。由于基巖段大多為不穩(wěn)定地層，其中局部為斷層破碎帶，只有少量段高為較穩(wěn)定或穩(wěn)定地層，且基巖地層含水量較大，施工中出現(xiàn)片幫、冒水現(xiàn)象，因此，基巖段亦以雙層井壁為主。

3 礦井設(shè)計(jì)創(chuàng)新

設(shè)計(jì)在深井、厚表土、瓦斯突出、高地溫、高地壓、多煤層復(fù)雜條件下建設(shè)大型現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井，充分利用成熟的采煤技術(shù)，并積極進(jìn)行相關(guān)創(chuàng)新，與同類型礦井相比，建井技術(shù)、開拓開采、運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)方案有所創(chuàng)新。

3.1 巷道支護(hù)優(yōu)化與創(chuàng)新 由于楊村礦井為千米深井，深部高地壓作用影響明顯，-995m處垂直應(yīng)力超過20MPa，礦井巷道支護(hù)較困難，設(shè)計(jì)按照不同情況采用不同的支護(hù)組合。一般較穩(wěn)定巖層段巷道采用成本相對(duì)較低的錨網(wǎng)索噴+二次錨網(wǎng)噴、注漿支護(hù)方式，即一次支護(hù)采用“錨網(wǎng)索噴”，二次支護(hù)滯后迎頭60～80m進(jìn)行二次錨網(wǎng)噴支護(hù)，并及時(shí)進(jìn)行幫頂注漿；在局部斷層破碎帶及受采動(dòng)影響區(qū)域采用錨網(wǎng)索噴+套36U型棚+噴注或鋼管混凝土支架復(fù)合支護(hù)方式，并在其壁后充填砂石，實(shí)現(xiàn)讓壓與抗壓相結(jié)合，保證巷道支護(hù)效果。

設(shè)計(jì)除了優(yōu)選巷道位置、采取合適的斷面形式外，在解決巷道支護(hù)困難方面還有如下措施：（1）巷道掘進(jìn)首選機(jī)械掘進(jìn)，減少掘進(jìn)對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保持圍巖整體強(qiáng)度；（2）增大巷道間距，各巷道之間保持55m間距，減少相互擾動(dòng)；（3）考慮在地面預(yù)注漿對(duì)采區(qū)上山所處的層位提前進(jìn)行加固；（4）大巷通過管道排水，一方面減少巷道開挖量，另一方面減少礦井水對(duì)巖石的浸泡破壞。

3.2 矸石分時(shí)運(yùn)輸創(chuàng)新 由于礦井為煤與瓦斯突出礦井，巖巷掘進(jìn)量大，為減少輔助運(yùn)輸和副井提升量，井下矸石采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸。采區(qū)設(shè)矸石膠帶輸送機(jī)上山，為減少大巷數(shù)目及設(shè)備，大巷膠帶輸送機(jī)采用分時(shí)運(yùn)輸矸石，主井其中一對(duì)32t箕斗負(fù)責(zé)分時(shí)提升井底矸石倉(cāng)儲(chǔ)存矸石，地面設(shè)分時(shí)運(yùn)輸膠帶輸送機(jī)運(yùn)至臨時(shí)矸石山存放。分時(shí)運(yùn)輸工作制度采用一天一次，井下在采區(qū)均設(shè)采區(qū)煤倉(cāng)，煤倉(cāng)容量1000m3，可滿足井下采區(qū)約2h的煤炭生產(chǎn)量，經(jīng)計(jì)算，井下矸石分時(shí)運(yùn)輸需時(shí)1.72h，不影響礦井正常生產(chǎn)。該系統(tǒng)在減少礦井基建投資情況下實(shí)現(xiàn)了矸石的連續(xù)運(yùn)輸，具有轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用省、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。

3.3 大巷排水系統(tǒng)創(chuàng)新 楊村礦井由于地壓較大，井巷變形量大，為減少水溝掘進(jìn)對(duì)巷道的破壞及礦井水對(duì)巷道的浸泡，井下軌道大巷敷設(shè)D400無縫鋼管，在各采區(qū)上山下部設(shè)沉淀池，工作面涌水匯入各采區(qū)上山下部的沉淀池，沉淀池高出軌道大巷8m，沉淀后礦井水進(jìn)入無縫鋼管通過自流最終排至井底車場(chǎng)水倉(cāng)入口處。

3.4 砂石水泥物料輸送系統(tǒng) 由于地壓大，井下巷道部分采用鋼管混凝土支護(hù)，其壁后需充填大量砂漿混凝土，礦井?dāng)M采用物料輸送系統(tǒng)，將砂石、水泥混合干料通過管道輸送至井下掘進(jìn)工作面，供掘進(jìn)工作面壁后充填及噴漿使用。

該系統(tǒng)在地面設(shè)圓筒形鋼板料倉(cāng)，將干燥物料通過風(fēng)力經(jīng)風(fēng)井井筒管路輸送至井下，然后經(jīng)100～150m水平管路輸送至中轉(zhuǎn)站，該系統(tǒng)輸送能力為10 m3/h，井下設(shè)置4個(gè)中轉(zhuǎn)站和5個(gè)移動(dòng)工作站。移動(dòng)工作站主要用于掘進(jìn)工作面的壁后充填、噴射混凝土。該系統(tǒng)減少了礦井輔助運(yùn)輸量，提高了礦井自動(dòng)化水平。

4 結(jié)語

針對(duì)楊村礦井地質(zhì)地形及煤層賦存特點(diǎn)，在井口位置選擇和開拓布置上合理選擇設(shè)計(jì)方案，在巷道支護(hù)及矸石運(yùn)輸?shù)确矫嬗兴鶆?chuàng)新，為該礦井的建設(shè)提供了可靠的保證,也為礦井投產(chǎn)后，安全、高效的生產(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)。

[1] 張榮立，何國(guó)緯，李鐸．采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)［M] ．北京:煤炭工業(yè)出版社，2003