永興煤礦開拓方案優(yōu)化比選探討

李勇

摘 要：為了合理有序地開發(fā)煤炭資源，合理優(yōu)化礦井，提高單井規(guī)模，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，積極響應(yīng)整合實(shí)施方案，根據(jù)永興煤礦現(xiàn)有井下和地面實(shí)際情況，結(jié)合煤炭資源整合礦井建設(shè)規(guī)范，提出了適宜于該礦井井筒開拓以及井下開拓部署的兩個(gè)方案，綜合論證了礦井開拓方案的可行性和合理性，為礦井投資和設(shè)計(jì)單位優(yōu)化該礦井開拓方案提供了重要參考意見。

關(guān)鍵詞：煤炭生產(chǎn) 資源整合 開拓方案 探討

中圖分類號：TD223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（a）-0027-02

永興煤礦位于陜西省子洲縣城西南約40 km處，由原永盛聯(lián)辦煤礦和槐樹岔煤礦整合擴(kuò)大而成，井田東西寬3.9 km，南北長8.2 km，面積29.436 7 km2。

1 資源條件

（1）地層與構(gòu)造：地表均被松散層所覆蓋，沒有大的褶皺和斷裂，區(qū)域穩(wěn)定性好，地層總體傾向西北，傾角一般為1°～3°，局部地層有微波狀起伏。（2）煤層特征：可采煤層有2層（Ⅶ上、Ⅶ中），Ⅶ上煤層位于瓦窯堡組第四段中部，埋深在68.17～246.00 m，全區(qū)可采，煤層厚度由西北向東南部逐漸變厚；Ⅶ中煤層距Ⅶ上煤層0.74～12.58 m，大部可采，煤層厚度由東南向東北、西南逐漸變薄以致不可采。（3）其他開采技術(shù)條件：整合區(qū)內(nèi)主要充水含水層和間接充水含水層及風(fēng)化巖含水層富水性弱，地下水補(bǔ)給條件差，屬水文地質(zhì)條件簡單的礦床。井田內(nèi)瓦斯含量低，各可采煤層均有煤塵爆炸危險(xiǎn)，屬自燃煤層。

2 生產(chǎn)能力及服務(wù)年限

（1）儲(chǔ)量條件：整合區(qū)參與資源量估算的Ⅶ上、Ⅶ中兩層煤，設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量5 448萬t，可采儲(chǔ)量4 321萬t。（2）煤層條件：井田內(nèi)Ⅶ上煤層全區(qū)可采，可采厚度0.42～2.35 m，平均厚度1.26 m。Ⅶ上煤層生產(chǎn)能力較大，有利于礦井初期開采。Ⅶ中煤層大部可采，可采厚度0.40～1.44 m，平均厚度0.73 m。Ⅶ中煤層生產(chǎn)能力較小。（3）采場接續(xù)條件：考慮到煤層儲(chǔ)量分布情況，Ⅶ上煤層全區(qū)可采，井田東側(cè)賦存較厚，平均1.5 m，井田西側(cè)0.8～1.0 m；Ⅶ中煤層大部可采，平均厚度0.73 m。確定Ⅶ上煤層劃分為兩個(gè)盤區(qū)，一盤區(qū)位于井田中部東側(cè)，生產(chǎn)能力較大，利于礦井初期開采；后期開采Ⅶ上煤層二盤區(qū)和Ⅶ中煤層（不劃分盤區(qū)）時(shí)，由于煤層薄，確定兩層煤聯(lián)合開采（其中主采Ⅶ上煤層二盤區(qū)，配采Ⅶ中煤層）。（4）礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限：根據(jù)礦井資源儲(chǔ)量、可采儲(chǔ)量和開采技術(shù)條件等，適宜建設(shè)0.60 Mt/a的中型礦井。礦井年工作日為330 d，每天四班作業(yè)，其中，三班采煤，一班檢修與準(zhǔn)備，日凈提升運(yùn)輸時(shí)間16 h。首采Ⅶ上煤層一盤區(qū)，可采儲(chǔ)量8.46 Mt，生產(chǎn)能力0.60 Mt/a，服務(wù)年限10.1 a。聯(lián)合開采Ⅶ上煤層二盤區(qū)和Ⅶ中煤層，其中Ⅶ上煤層二盤區(qū)可采儲(chǔ)量20.40 Mt，生產(chǎn)能力0.35 Mt/a，服務(wù)年限41.6 a；Ⅶ中煤層可采儲(chǔ)量14.35 Mt，生產(chǎn)能力0.25 Mt/a，服務(wù)年限41.0 a，則聯(lián)合開采服務(wù)年限為41.6 a，全礦井總服務(wù)年限51.7 a。

3 井田開拓與開采

3.1 工業(yè)場地的選擇

（1）原有工業(yè)場地：根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，原工業(yè)場地位于井田西北部的臺(tái)地上，布置一斜一立井井筒，資源整合擴(kuò)大至0.60 Mt/a，原有場地地形狹窄，溝壑縱橫，受到場地的制約，無法再擴(kuò)大，因此，原有場地不能滿足地面生產(chǎn)系統(tǒng)、儲(chǔ)煤場以及行政福利設(shè)施的布置，需另選工業(yè)場地。

（2）增加工業(yè)場地（新選）：結(jié)合煤層賦存特點(diǎn)、交通運(yùn)輸條件，經(jīng)多次現(xiàn)場踏勘并和業(yè)主協(xié)商，確定將另一工業(yè)場地選擇在原有工業(yè)場地東側(cè)1.7 km處，該處場地開闊、平坦，能夠滿足擴(kuò)大規(guī)模的需求。

方案一：采用三條斜井開拓：（1）原有場地作為風(fēng)井工業(yè)場地。在原有場地，將原主斜井改造為斜風(fēng)井，作為礦井回風(fēng)井并兼做安全出口。原立風(fēng)井報(bào)廢，并永久封閉，風(fēng)井場地布置有主扇配電室。（2）新選場地布置主、副井筒及相應(yīng)設(shè)施。在新選場地，新開鑿主斜井、副斜井，分別作為全礦井的原煤運(yùn)輸井筒和輔助運(yùn)輸井筒。場地主要布置有主井、副井和相應(yīng)生產(chǎn)系統(tǒng)、儲(chǔ)煤場以及行政辦公設(shè)施等。根據(jù)煤層賦存以及煤層間距情況，采用一個(gè)水平開采全井田。主水平設(shè)在Ⅶ中煤層（即下部煤層），水平標(biāo)高+990.0 m。井下3條大巷在井田中央布置，向南掘進(jìn)至井田邊界，主運(yùn)大巷沿Ⅶ中煤層布置，輔運(yùn)大巷、回采大巷沿Ⅶ上煤層布置，主運(yùn)大巷與輔運(yùn)大巷之間采用斜巷聯(lián)通，利用大巷布置條帶工作面進(jìn)行回采。首采工作面布置在主斜井南側(cè)。（3）后期立風(fēng)井（新建）?？紤]到礦井服務(wù)年限較長，后期運(yùn)輸、通風(fēng)距離較長，確定在礦井后期增設(shè)立風(fēng)井，作為后期的回風(fēng)及安全出口。

方案二：采用兩斜一立井綜合開拓：（1）原有場地作為副井工業(yè)場地。在原有場地，利用已有一對井筒，原主斜井改造為副斜井，用作提升材料及設(shè)備；原立風(fēng)井功能不變，仍做礦井回風(fēng)兼作安全出口。場區(qū)主要布置有副井及其輔助設(shè)施、風(fēng)井及其輔助設(shè)施、變電所、機(jī)修車間及綜采設(shè)備庫、材料庫、消防材料庫、材料堆場、鍋爐房以及污水處理站等。（2）新選場地作為主井工業(yè)場地。在新選場地，只布置主斜井，作為全礦井的原煤出煤井。場區(qū)主要布置有主井及其輔助設(shè)施、鍋爐房、變電所、聯(lián)合建筑、洗選系統(tǒng)、儲(chǔ)煤場及裝車、運(yùn)煤系統(tǒng)等工業(yè)設(shè)施和行政辦公樓、職工宿舍樓等生活設(shè)施。采用一個(gè)水平開采全井田，主水平設(shè)在Ⅶ中煤層，水平標(biāo)高+990.0 m。井下3條大巷布置以及首采工作面布置與方案一相同。（3）后期立風(fēng)井（新建）：位置與方案一相同。

3.2 兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較

方案一優(yōu)點(diǎn)：（1）供電、供水、通信以及煤炭外運(yùn)條件好。（2）工業(yè)場地布置有主斜井和副斜井以及相應(yīng)生產(chǎn)系統(tǒng)和行政辦公設(shè)施，管理方便。（3）與方案二相比，工業(yè)場地設(shè)置10 kV變電所，專供主斜井皮帶機(jī)以及生產(chǎn)系統(tǒng)、洗選煤車間和辦公樓等用電，風(fēng)井場地設(shè)置主扇配電室，專供對旋通風(fēng)機(jī)等用電，其投資較方案二少500萬元。（4）首采區(qū)工作面位于煤層較厚區(qū)域，儲(chǔ)量穩(wěn)定可靠，井下開拓劃分、開采布置合理，利于布置回采工作面正常生產(chǎn)以及達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模。

方案一缺點(diǎn)：（1）新開鑿副斜井傾角5.5°，斜長1 889 m，采用防爆無軌膠輪車運(yùn)輸輔助設(shè)備及材料，建井工期需12個(gè)月，較方案二長5個(gè)月，初期井巷投資較方案二大。（2）主井工業(yè)場地占地面積較大，增加征地費(fèi)用。

方案二優(yōu)點(diǎn)：（1）供電、供水、通信以及煤炭外運(yùn)條件好。（2）副井工業(yè)場地的一對井筒均可利用，可減少前期基建投資。（3）首采區(qū)工作面位于煤層較厚區(qū)域，儲(chǔ)量穩(wěn)定可靠，井下開拓劃分、開采布置合理，利于布置回采工作面正常生產(chǎn)以及達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模。

方案二缺點(diǎn)：（1）主、副井工業(yè)場地由于分開布置，且較遠(yuǎn)，管理分散、不方便。（2）主、副井工業(yè)場地由于分開布置，因此，造成地面管理人員多，井下工人相應(yīng)較多一些，費(fèi)用成本相應(yīng)增加。（3）主、副井工業(yè)場地需分別設(shè)置辦公樓、職工宿舍、食堂、污水處理站、鍋爐房以及占用相應(yīng)的場地大。（4）主井工業(yè)場地10 kV變電所專供主斜井皮帶機(jī)以及生產(chǎn)系統(tǒng)、洗選煤車間和辦公樓等用電，副井工業(yè)場地也需設(shè)10 kV變電所，專供副斜井絞車以及輔助生產(chǎn)設(shè)施、鍋爐房、機(jī)修車間和對旋通風(fēng)機(jī)等用電；由于是兩套設(shè)備，其投資較方案一多500萬元以上。（5）由于副斜井距離主斜井較遠(yuǎn)，且副斜井采用絞車下放材料及設(shè)備，井下需進(jìn)行設(shè)備換裝，后期井下輔助運(yùn)輸成本將大大增加。

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較，開拓方案采用方案一更為合理。

3.3 開拓部署

（1）井筒位置及數(shù)目：礦井移交生產(chǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)，共布置3條井筒，分別為主斜井、副斜井、斜風(fēng)井，其中在主工業(yè)場地只布置主斜井和副斜井，在風(fēng)井工業(yè)場地布置斜風(fēng)井。礦井后期開采二盤區(qū)時(shí)，服務(wù)年限長，其運(yùn)輸、通風(fēng)距離長，且考慮到兩層煤同時(shí)開采的影響，需風(fēng)量增大，在井田南部中央另選立風(fēng)井，井下靠近回風(fēng)大巷一側(cè)，開鑿后期立風(fēng)井。

水平劃分及標(biāo)高：開采Ⅶ上、Ⅶ中煤層，其層間距約6.38 m，采用一個(gè)水平開采全井田，主水平（即皮帶運(yùn)輸大巷）設(shè)在Ⅶ中煤層，水平標(biāo)高為+990.0 m。

大巷及工作面布置：主運(yùn)大巷沿Ⅶ中煤層布置，輔運(yùn)大巷、回采大巷沿Ⅶ上煤層布置，3條大巷均為半煤巖巷，大巷之間及兩側(cè)各留設(shè)30 m護(hù)巷煤柱。首采Ⅶ上煤層工作面時(shí)，其原煤通過皮帶運(yùn)輸順槽溜煤眼轉(zhuǎn)載至Ⅶ中煤層的主運(yùn)大巷，然后從主斜井運(yùn)出地面。

盤區(qū)劃分：Ⅶ上煤層和Ⅶ中煤層間距約6.38 m，考慮到煤層儲(chǔ)量分布情況，確定Ⅶ上煤層劃分為兩個(gè)盤區(qū)，一盤區(qū)位于主斜井南側(cè)，Ⅶ上煤層其余部分劃分為二盤區(qū)，Ⅶ中煤層不劃分盤區(qū)。

開采順序：首采Ⅶ上煤層一盤區(qū)（0.60 Mt/a），開采10.1 a時(shí)，接續(xù)聯(lián)合布置開采Ⅶ上煤層二盤區(qū)和Ⅶ中煤層（主采Ⅶ上煤層二盤區(qū)0.35 Mt/a，配采Ⅶ中煤層0.25 Mt/a），兩層煤的采煤工作面均沿大巷兩翼?xiàng)l帶布置，工作面后退式回采，總的開采順序?yàn)橛山斑h(yuǎn)，即整體推進(jìn)方向由北向南。

3.4 采煤方法、首采區(qū)布置

采煤方法的選擇：根據(jù)Ⅶ上煤層、Ⅶ中煤層的賦存特征、開采技術(shù)條件、開拓方式，采煤方法選用綜采采煤法，一次采全高，對于Ⅶ上煤層、Ⅶ中煤層的0.6～0.4 m薄煤層開采區(qū)域，可選用螺旋采煤法開采。

首采區(qū)位置及資源儲(chǔ)量：首采Ⅶ上煤層一盤區(qū)，該盤區(qū)布置在主斜井南側(cè)，為矩形狀，近水平，煤層平均1.5 m，其儲(chǔ)量穩(wěn)定可靠，盤區(qū)長2 910 m，寬2 015 m，面積5.87 km2，可采儲(chǔ)量8.46 Mt。配備一個(gè)綜采工作面，垂直大巷布置工作面皮帶運(yùn)輸順槽、輔助運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽，平行井田東邊界保護(hù)煤柱線布置工作面切眼，工作面長150 m，走向長2 910 m，年推進(jìn)度2 376m，一井一面即可滿足0.60 Mt/a生產(chǎn)規(guī)模。

3.5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）礦井移交時(shí)，井巷工程量總長度13 788.7 m，其中，利用巷道1 251 m，新掘巷道12 527.7 m；萬噸掘進(jìn)率220.63m/萬t；礦井的建井工期為21個(gè)月，礦井建設(shè)總工期為24個(gè)月。（2）礦井移交時(shí)，礦井開拓煤量2.00 Mt，可采期3.3 a；準(zhǔn)備煤量1.63 Mt，可采期2.7 a；回采煤量0.60 Mt，可采期1.0 a。

4 結(jié)語

根據(jù)永興煤礦現(xiàn)有井下和地面實(shí)際情況，結(jié)合煤炭資源整合礦井建設(shè)規(guī)范，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較，選擇了3條斜井開拓方案，投資省，工期短，技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，后經(jīng)投資方及設(shè)計(jì)院多次論證，認(rèn)為該方案更優(yōu)越，雙方最終認(rèn)同并采用了筆者提出的開拓方案。

參考文獻(xiàn)

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