李家溝資源整合礦井的開拓方案優(yōu)化設計研究

陳自新

（神華寧煤集團 靈州建井工程公司，寧夏 靈武 751410）

1 礦井概況

李家溝煤礦由原李家溝萬里煤礦與原李家溝煤礦整合而成。整合后，李家溝煤礦主采煤層為3-1號上、4-2號中、5-1號和6-1號上煤層，屬低瓦斯礦井，各煤層均有爆炸危險性。煤的自燃等級為Ⅰ級，屬于容易自燃煤層。礦井設計生產(chǎn)能力1.20Mt/a。

2 影響礦井開拓部署的因素

1）井田內(nèi)地形較復雜，工業(yè)場地選擇受地形影響較大。2）李家溝煤礦為整合礦井，井下有3-1上煤采空區(qū)，選擇井筒及工業(yè)場地位置時應避開采空區(qū)。3）井田內(nèi)可采煤層有12層，分為5個煤組，煤層間距5～30 m不等；其中3-1號上、4-2號中、5-1和6-1號上4層煤較穩(wěn)定，大部分可采；其余8層煤不穩(wěn)定，局部可采或零星可采。開拓巷道布置時，較穩(wěn)定煤層宜單獨布置；局部可采或零星可采煤層，利用主采開拓巷道就近聯(lián)合布置。

3 開拓方案的提出

根據(jù)工業(yè)場地位置的選擇，并結(jié)合已有現(xiàn)狀、原有礦井采空區(qū)范圍及井下巷道布置，設計提出兩個開拓方案。

1）方案一：采用斜井開拓方式，利用李家溝已有的主斜井作為整合后礦井的主斜井，傾角9°，斜長479.4 m，裝備1條1.0 m寬的帶式輸送機，擔負全礦井主提升任務。利用李家溝已有的副斜井作為整合后的礦井的副斜井，傾角6°，斜長765.3 m，裝備防爆無軌膠輪車，擔負全礦井輔助提升及運輸任務。在西部滿來溝南側(cè)，布置1個回風斜井，傾角20°，斜長175.4 m，擔負礦井回風任務，井筒內(nèi)設有臺階和扶手，兼做礦井的安全出口。

三個井筒初期均落底于主采3-1號上煤層，用于開采2號、3號煤組。2-2號上、2-2號中煤層局部可采，平均間距13.06 m；3-1號上煤層大部可采，3-1號煤層局部可采，與3-1號上煤層間距平均為5.12 m；2-2號中、3-1號上煤層平均間距30.04 m。鑒于2-2號上、2-2號中煤層局部可采、間距較小，2-2號上、2-2號中煤層采用聯(lián)合布置；3-1號上、3-1號煤層間距較小，3-1號上、3-1號煤層采用聯(lián)合布置。主斜井、副斜井落底后沿3-1號上煤層向西布置3-1號上膠帶大巷和3-1號上輔運大巷，并平行布置3-1號上回風大巷。副斜井見2-2號上煤層時開口沿2-2號上煤層布置2-2號上輔運大巷(2-2號上無煤后轉(zhuǎn)入2-2號中)，沿2-2號中煤層布置2-2號中膠帶大巷、并通過集中煤倉與3-1號上膠帶大巷相接?；仫L斜井見2-2號上煤層時開口沿2-2號上煤層布置2-2號上回風大巷。3-1號上、3-1號煤層采用聯(lián)合布置，3-1號煤層利用3-1號上煤層開拓巷道開采。

開采4號、5號、6號煤組時，充分利用開采2號、3號煤組的井筒及部分開拓巷道，采用斜巷延深。由于4-2號中、5-1號和6-1號上煤層較穩(wěn)定、大部可采，其余煤層為不穩(wěn)定、局部可采或零星可采，故僅在較穩(wěn)定煤層單獨布置開拓巷道，局部可采或零星可采煤層利用主采開拓巷道就近聯(lián)合布置。在4-2號中、5-1號和6-1號上3層主采煤層南北向分別布置3組巷道，由3-1號上輔運大巷反向向東開輔運斜巷（-6°），見上述3層主采煤層后分別與3層煤的輔運大巷相接，形成輔運系統(tǒng)。由3-1號上膠帶大巷向北設膠帶轉(zhuǎn)運巷，再向東開膠帶斜巷（-16°），見煤后分別與3層煤的膠帶大巷相接，形成運煤系統(tǒng)。回風斜井直接延深至4-2號中煤層，落底后沿4-2號中煤層布置4-2號中回風大巷，并分別與3層煤的回風大巷相接，形成回風系統(tǒng)。

2號、3號煤組各劃分為2個采區(qū)，4號、5號和6號煤組各劃分為2個采區(qū)。煤炭運輸方式采用帶式輸送機運輸，輔助運輸采用防爆無軌膠輪車。礦井采用機械抽出式通風方式，通風系統(tǒng)為中央并列式。

2）方案二：工業(yè)場地、井口位置、開拓方式、井筒布置及裝備與方案一相同。2-2號上、2-2號中煤層采用聯(lián)合布置，開拓巷道布置也與方案一相同。與方案一不同之處在于：3-1號上煤層的3條開拓大巷的布置方向為南北向，井筒落底在3-1號上煤層的底板。3條開拓大巷靠近3-1號上煤層采空區(qū)邊界向北布置。

開采4號、5號和6號煤組時，充分利用開采2號、3號煤組的井筒及部分開拓巷道，采用暗斜井延深。與方案一不同之處在于：4-2號中、5-1和6-1號上3層主采煤層3組開拓巷道沿東西向分別布置。由3-1號上膠帶大巷向北設膠帶斜巷（-18°），見上述3層主采煤層后分別與4-2號中、5-1和6-1號上3層煤的膠帶大巷相接，形成運煤系統(tǒng)。由3-1號上輔運大巷向東反向開輔運斜巷（-6°），見煤后開口通過輔運聯(lián)巷分別與3層煤的輔運大巷相接，形成輔運系統(tǒng)?；仫L斜井直接延深，見煤后開口分別通過回風聯(lián)巷與3層煤的回風大巷相接，形成回風系統(tǒng)。

其余煤層根據(jù)遠近局部小聯(lián)合處理。采區(qū)劃分個數(shù)、運輸方式、通風方式同方案。

4 開拓方案的比選

4.1 方案一的主要優(yōu)缺點

1）方案一的優(yōu)點。①初期開采2號、3號煤組時，主斜井與3-1號上膠帶大巷可鋪設1條膠帶輸送機運煤，占用設備臺數(shù)少，系統(tǒng)簡便。②開采4號、5號和6號煤組時，膠帶斜巷、輔運斜巷平行布置，見煤后直接與三層煤的開拓大巷相接，無需用聯(lián)絡巷聯(lián)絡，聯(lián)絡巷工程量較少。

2）方案一的缺點。①開采3-1號上煤時，現(xiàn)采空區(qū)北部范圍3-1號上煤不易回采。②開采4號、5號和6號煤組時，多1個膠帶轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)，運輸系統(tǒng)復雜。③ 4號、5號、6號煤組3條大巷南北向布置，東翼工作面推進長度較短，回采工作面搬家次數(shù)較多，同時天爾曼溝東側(cè)煤層不易回采。

4.2 方案二的主要優(yōu)缺點

1）方案二的優(yōu)點。①開采4號、5號和6號煤組時，少一膠帶轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，煤炭運輸系統(tǒng)簡便。②開采3-1號上煤時，現(xiàn)采空區(qū)北部范圍3-1號上煤易于回采。③4號、5號和6號煤組3條大巷東西向布置，天爾曼溝東側(cè)煤層易于回采。

2）方案二的缺點。①初期開采3號煤組時，主斜井與3-1號上北膠帶大巷分別鋪設膠帶輸送機，占用設備臺數(shù)多。②開采4號、5號和6號煤組時，輔運斜巷與3層煤的輔運大巷間、回風斜巷與3層煤的回風大巷間需聯(lián)絡巷聯(lián)絡，聯(lián)絡巷工程量多。

5 結(jié)束語

兩個方案的井巷工程量及資本投資基本相同。但從技術(shù)角度及煤層開采回收方面考慮，方案二在開采4號、5號和6號煤組時，少1條膠帶轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，煤炭運輸系統(tǒng)簡便；對北部范圍3-1號上煤和天爾曼溝東側(cè)煤層也容易回采。綜合而言方案二較合理，推薦方案二作為井田開拓方案。

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