新街臺格廟礦區(qū)井田劃分方案研究

(神東煤炭集團公司，陜西 榆林 719315)

新街臺格廟礦區(qū)位于鄂爾多斯高原的中南部，行政區(qū)劃隸屬鄂爾多斯市伊金霍洛旗，是新街礦區(qū)總體規(guī)劃中的西部后備區(qū)。礦區(qū)呈丘陵地貌，為侵蝕性丘陵及風(fēng)積沙漠區(qū)，地表植被稀疏，地勢中部高四周低，最高點海拔標(biāo)高1501.6m，最低點海拔標(biāo)高1259.0m，一般海拔標(biāo)高1300～1420m，相對高差120m。礦區(qū)東部與新街礦區(qū)相鄰，南部和西部與呼吉爾特礦區(qū)相鄰，北部與高頭窯礦區(qū)相鄰，礦區(qū)東西寬9.7～26.0km，南北長37.7～43.7km，面積771.0km2，總資源量14425.79Mt。煤炭外運主要通過礦區(qū)鐵路專用線，該線路主要為臺格廟新街礦區(qū)服務(wù)。礦區(qū)周邊主要有蘭嘎一級公路、包茂高速、伊成公路、烏阿公路及其他鄉(xiāng)村公路，地形相對較好，可以滿足建設(shè)要求。

1 礦區(qū)煤質(zhì)賦存情況及井田劃分原則

1.1 煤質(zhì)賦存情況

礦區(qū)煤層賦存于中侏羅統(tǒng)延安組，全區(qū)隱伏，煤系地層構(gòu)造形態(tài)為一向西傾斜的單斜構(gòu)造，并發(fā)育寬緩的波狀起伏，地層傾角1°～3°，構(gòu)造復(fù)雜程度屬簡單類。自上而下含有：2-1上、2-1、2-2上、2-2、3-1、3-1下、3-2、4-1、5-1、5-2、5-3、6-1、6-2、6-2下、6-3煤，共15層，其中除3-1下煤與6-2下煤為局部可采不穩(wěn)定煤層外，其余均為大部可采較穩(wěn)定煤層，煤層埋藏深度一般大于500m而小于1000m，資源量估算垂深519～919m，煤層賦存情況見表1。煤質(zhì)為低灰～特低灰、低硫、低磷、高～特高熱值的不黏煤、長焰煤及弱黏煤，是良好的民用及動力用煤，適用于火力發(fā)電。煤中焦油產(chǎn)率高，為富～高油煤，可作低溫干餾原料煤。

表1 煤層賦存情況

1.2 井田劃分原則

1)礦區(qū)井田劃分堅持“高起點、高技術(shù)、高質(zhì)量、高效率、高效益”的五高建設(shè)方針，充分依托自然資源與技術(shù)裝備優(yōu)勢，以特大型或大型井田為主，實行規(guī)?；?、集約化生產(chǎn)，向規(guī)模要效益，實現(xiàn)安全生產(chǎn)[1-4]。

2)井田劃分應(yīng)考慮充分利用“資源整裝配置，一個礦區(qū)一個開發(fā)主體”的有利條件，堅持統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局、有序開發(fā)、有效利用和規(guī)模經(jīng)濟的原則[5-7]。

3)井田劃分應(yīng)考慮劃分的井田尺寸合理，能與礦井規(guī)劃生產(chǎn)能力相適應(yīng)、與礦區(qū)開發(fā)強度相適應(yīng)、與礦區(qū)建設(shè)規(guī)模相適應(yīng)；井口和礦井工業(yè)場地位置，應(yīng)有利于地面的聯(lián)合布置(聯(lián)合礦井模式)，減少重復(fù)建設(shè)[8-10]。

4)井田劃分應(yīng)充分考慮煤層賦存條件，盡量簡化同一礦井內(nèi)各煤層的壓茬關(guān)系，為礦井的安全高效打下堅實的基礎(chǔ)；盡量減少同一礦井內(nèi)的局部賦存煤層的次邊際經(jīng)濟資源量，以節(jié)約資源。

5)井田的劃分應(yīng)結(jié)合煤層賦存條件，按照一個礦井兩個工作面模式，采用先進技術(shù)裝備，設(shè)計和建設(shè)大型現(xiàn)代化煤礦。礦區(qū)東、南部勘查程度相對較高，且煤層賦存穩(wěn)定，厚度大，屬重點開發(fā)區(qū)，宜建設(shè)特大型礦井；礦區(qū)北部、西北部勘查程度相對較低，且煤層賦存條件較差，工作面單產(chǎn)能力小，宜以工作面產(chǎn)量確定礦井規(guī)模。

6)由于該礦區(qū)地形高差大、地面季節(jié)性河流溝谷發(fā)育，且井田建設(shè)規(guī)模大，井田的劃分應(yīng)充分考慮地面工業(yè)場地以及地面裝車站的布置，地面裝車站不宜布置于隧道中、橋梁上以及溝谷中。

7)井田劃分應(yīng)以經(jīng)濟效益為中心，力求礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)少、井巷工程量少，建設(shè)工期短，投資省、達產(chǎn)快、效益好，使礦區(qū)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

2 礦區(qū)井田劃分方案及比選

2.1 井田劃分方案

2.1.1 方案一：七井方案

根據(jù)煤層賦存情況以及礫石層分布情況，結(jié)合礦區(qū)鐵路走向，將礦區(qū)劃分為東西兩大區(qū)域；對于東部區(qū)域，為盡量減少各井田三角煤量、將鐵路壓煤與大巷煤柱重合，設(shè)計以平行新恩鐵路方向向北平移5km作為一號井的北部邊界，再向北平移12km劃分為三號井，三號井北部邊界與礦區(qū)鐵路之間區(qū)域劃分為五號井；對于西部區(qū)域，從井下工作面的布置以及合理集中開采考慮，沿勘探線方向劃分為四塊，從南向北分別為二號井、四號井、六號井以及七號井，其中二號井、四號井、六號井北部邊界與一、三、五號井北部邊界在礦區(qū)中部無縫對接，全礦區(qū)共劃分為七個井田，從而形成七井方案，如圖1所示。

圖1 七井方案布置示意圖

1)一號井田位于礦區(qū)最東南部，西以新恩鐵路、礦區(qū)專用線為界，東部、南部以礦區(qū)邊界，北部以2-2煤賦存邊界為界。井田東西長約9.3～14.5km，南北寬約9.8～16.0km，面積約150.5km2。井田內(nèi)共有資源量2751.77Mt，預(yù)計可采儲量1810.16Mt。井田內(nèi)主要開采煤層為2-1、3-1、3-2、5-1、6-2、6-3等煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在1.8～3.5m之間，并有大面積3.5～5.0m以上區(qū)域，僅局部煤層厚度在0.8～1.8m之間，各煤層壓茬關(guān)系簡單，工作面單產(chǎn)能力大，礦井建設(shè)規(guī)模為15.0Mt/a?？紤]1.4的儲量備用系數(shù)，一號井服務(wù)年限為86.2a。

2)二號井田位于礦區(qū)最西南部，西部、南部以礦區(qū)邊界為界，東部與一號井無縫對接，北部至51勘探線向北約400m處。井田東西長約11.5～16.5km，南北寬約9.7km，面積約140.8km2。井田內(nèi)共有資源量2895.90Mt，預(yù)計可采儲量1932.78Mt。井田內(nèi)主要開采煤層為2-1上、2-1、2-2上、3-1、5-1、5-3、6-2、6-3等煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在1.8～3.5m之間，并有大面積3.5～5.0m以上區(qū)域，僅局部煤層厚度在0.8～1.8m之間，各煤層壓茬關(guān)系相對簡單，工作面單產(chǎn)能力大，礦井建設(shè)規(guī)模為15.0Mt/a?？紤]1.4的儲量備用系數(shù)，二號井服務(wù)年限為92.0a。

3)三號井田位于礦區(qū)中東部，西以規(guī)劃礦區(qū)鐵路專用線為界，東以礦區(qū)邊界為界，北以27-12孔與23-2孔連線為界。井田東西寬約10.7km，南北長約12.2km，面積約125.9km2。井田內(nèi)共有資源量2522.32Mt，預(yù)計可采儲量1866.52Mt。井田內(nèi)主要開采煤層為2-2上、2-2、3-1、6-1、6-2等煤層。根據(jù)煤層厚度分析，主采煤層大部分煤層厚度在1.8～5.0m之間，局部可采煤層厚度在0.8～1.8m之間，并且各煤層壓茬關(guān)系簡單，工作面單產(chǎn)能力大，礦井建設(shè)規(guī)模為15.0Mt/a?？紤]1.4的儲量備用系數(shù)，三號井服務(wù)年限為88.9a。

4)四號井田位于礦區(qū)中西部，西以礦區(qū)邊界為界，東與三號井無縫對接，北至29勘探線向北約670m處，南與二號井無縫對接。井田東西寬約7.7～13.3km，南北長約11.3km，面積約116.7km2。井田內(nèi)共有資源量2216.45Mt，預(yù)計可采儲量1546.40Mt。井田內(nèi)主要開采煤層為2-1、2-2上、5-1、5-2、5-3、6-2、6-3等煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在1.8～3.5m之間，并有部分3.5～5.0m以上區(qū)域，區(qū)內(nèi)各煤層壓茬關(guān)系相對簡單，工作面單產(chǎn)能力較大，礦井建設(shè)規(guī)模為15.0Mt/a?？紤]1.4的儲量備用系數(shù)，四號井服務(wù)年限為73.6a。

5)五號井田位于礦區(qū)東北部，西部、北部以規(guī)劃礦區(qū)鐵路專用線為界，東部以礦區(qū)邊界為界，南部與三號井無縫對接。井田東西寬約7.0～10.0km，南北長約6.1～12.2km，面積約80.8km2。井田內(nèi)共有資源量1410.29Mt，預(yù)計可采儲量1015.41Mt。井田內(nèi)主要可采煤層為2-2上、2-2、3-1、5-1、6-1等煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在0.8～3.5m之間，部分區(qū)域在3.5～5.0m以上，各可采煤層壓茬關(guān)系相對復(fù)雜，且工作面單產(chǎn)能力不大，考慮礦井的穩(wěn)產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模為10.0Mt/a。考慮1.4的儲量備用系數(shù)，五號井服務(wù)年限為72.5a。

6)六號井田位于礦區(qū)中西北部，西以礦區(qū)邊界為界，東與五號井無縫對接，北至9勘探線向北約1140m處，南與四號井無縫對接。井田東西寬約5.4～7.8km，南北長約10.5km，面積約62.5km2。井田內(nèi)共有資源量1003.99Mt，預(yù)計可采儲量616.70Mt。井田內(nèi)主要可采煤層為2-2上、2-2、4-1、5-2、6-1、6-2、6-3煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在0.8～2.5m之間，部分區(qū)域在2.5～3.5m之間，各可采煤層壓茬關(guān)系相對復(fù)雜，且工作面單產(chǎn)能力小，考慮礦井的穩(wěn)產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模為5.0Mt/a。按照1.5的儲量備用系數(shù)計算，六號井服務(wù)年限為82.2a。

7)七號井田位于礦區(qū)最北部，西部、北部、東部均以礦區(qū)邊界為界，南部與五、六號井無縫對接。井田東西長6.0～16.0km，南北寬3.5～7.7km，面積約93.8km2。井田內(nèi)共有資源量1625.06Mt，預(yù)計可采儲量954.84Mt。井田內(nèi)主要可采煤層為2-2上、2-2、3-1、4-1、5-1、5-2、6-1、6-2、6-3煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在0.8～2.5m之間，部分區(qū)域在2.5～5.0m之間，各可采煤層壓茬關(guān)系相對復(fù)雜，且工作面單產(chǎn)能力小，考慮礦井的穩(wěn)產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模為8.0Mt/a。按照1.5的儲量備用系數(shù)計算，七號井服務(wù)年限為79.6a。

2.1.2 方案二：六井方案A

考慮到礦區(qū)北部區(qū)域煤層埋藏深、開發(fā)成本高、應(yīng)盡量建設(shè)特大型礦井的建議，故而將七井方案中的五、六號井合并為五號井開發(fā)建設(shè)，則礦區(qū)北部區(qū)域劃分為南北向兩個特大型礦井，全礦區(qū)劃分為六個礦井，如圖2所示。

圖2 六井方案A布置圖

1)一、二、三、四號井情況同七井方案中的一、二、三、四號井。

2)五號井位于礦區(qū)的中北部，西部、東部以礦區(qū)邊界為界，北部與六號井相接，南部與三、四號井相接。井田東西12.5～15.7km，南北9.5～10.0km，面積約138.6km2。井田內(nèi)共有資源量2285.46Mt，預(yù)計可采儲量1572.09Mt。井田內(nèi)主要可采煤層為2-2上、2-2、3-1、5-1、6-1等煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在0.8～3.5m之間，部分區(qū)域在3.5～5.0m以上，各可采煤層壓茬關(guān)系相對復(fù)雜，且工作面單產(chǎn)能力不大，考慮礦井的穩(wěn)產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模為15.0Mt/a。副立井、回風(fēng)立井設(shè)于井田東部煤層賦存較厚區(qū)域，初期即將大巷延伸至井田最東部區(qū)域，于2-2上煤與2-2煤北翼分別布置一個綜采工作面，煤厚約3.5m與6.5m，工作面生產(chǎn)能力約5.0Mt/a與10.0Mt/a，以2個綜采工作面保證礦井生產(chǎn)能力的實現(xiàn)，后期在壓茬關(guān)系難以解決時增加配采工作面?？紤]1.4的儲量備用系數(shù)，五號井服務(wù)年限為74.9a。

3)六號井田位于礦區(qū)最北部，西部、北部、東部均以礦區(qū)邊界為界，南部與五號井相接。井田東西長4.7～15.8km，南北寬4.0～8.1km，面積約98.5km2。井田內(nèi)共有資源量1753.89Mt，預(yù)計可采儲量1059.76Mt。井田內(nèi)主要可采煤層為2-2上、2-2、3-1、4-1、5-1、5-2、6-1、6-2、6-3煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在0.8～2.5m之間，部分區(qū)域在2.5～5.0m之間，各可采煤層壓茬關(guān)系相對復(fù)雜，且工作面單產(chǎn)能力小，考慮礦井的穩(wěn)產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模為10.0Mt/a?？紤]煤層壓茬關(guān)系，初期開采2-2上煤與2-2煤，煤層平均厚度均約為3.0m，生產(chǎn)能力約5.0Mt/a，以兩個工作面保證礦井設(shè)計生產(chǎn)能力的實現(xiàn)。后期在壓茬關(guān)系難以解決時增加一個配采工作面，全礦井以2～3個工作面保證礦井設(shè)計生產(chǎn)能力并實現(xiàn)礦井的穩(wěn)產(chǎn)?？紤]1.5的儲量備用系數(shù)，六號井服務(wù)年限為70.7a。

2.1.3 方案三：六井方案B

方案二中北部五號井需通過井下約5.5km長距離帶式輸送機實現(xiàn)北部二井的煤炭洗選、儲運集中，初期井巷工程量大；五號井需單設(shè)地面副井工業(yè)場地，外部聯(lián)系、管理較為不便。設(shè)計從地面更易聯(lián)合考慮，將七井方案中的五、六、七號井田劃分為東西兩個井田，形成六井方案B，如圖3所示。

圖3 六井方案B布置示意圖

1)一、二、三、四號井情況同七井方案中的一、二、三、四號井。

2)五井位于礦區(qū)東北部，西以規(guī)劃礦區(qū)鐵路專用線為界，北部、東部以礦區(qū)邊界為界，南部與三井無縫對接。井田東西寬4.5～10.8km，南北長13.4～18.5km，面積約137.9km2。井田內(nèi)共有資源量2215.46Mt，預(yù)計可采儲量1424.49Mt。井田內(nèi)主要可采煤層為2-2上、2-2、3-1、5-1、6-1等煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在0.8～3.5m之間，部分區(qū)域在3.5～5.0m以上，各可采煤層壓茬關(guān)系相對復(fù)雜，且工作面單產(chǎn)能力不大，考慮礦井的穩(wěn)產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模為12.0Mt/a?？紤]1.5的儲量備用系數(shù)，五號井服務(wù)年限為79.1a。

3)六井位于礦區(qū)西北部，西部、北部以礦區(qū)邊界為界，東部與五井無縫對接，南部與四井無縫對接。井田東西寬5.2～7.7km，南北長16.8～18.0km，面積約99.2km2。井田內(nèi)共有資源量1823.88Mt，預(yù)計可采儲量1173.82Mt。井田內(nèi)主要可采煤層為2-2上、2-2、3-1、4-1、5-1、5-2、6-1、6-2、6-3煤層。根據(jù)煤層厚度分析，大部分煤層厚度在0.8～2.5m之間，部分區(qū)域在2.5～5.0m之間，各可采煤層壓茬關(guān)系相對復(fù)雜，且工作面單產(chǎn)能力小，考慮礦井的穩(wěn)產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模為8.0Mt/a?？紤]1.5的儲量備用系數(shù)，六號井服務(wù)年限為97.8a。

2.2 井田劃分方案綜合分析

2.2.1 方案一(七井方案)優(yōu)缺點

1)優(yōu)點：①南部主力礦井(一、二、三、四號井)資源量集中，適宜四井聯(lián)合布置、北部三井選煤廠聯(lián)合布置，場地集中，占地較少；②井田劃分與各煤層賦存特點和可采邊界線基本一致，煤層壓茬關(guān)系簡單，邊角煤少，尺寸合理，利于井下工作面的布置；③礦井煤炭直接通過新街鐵路專用線集中外運，鐵路線路最短；④礦區(qū)北部劃分為三個井田，單井規(guī)模小、達產(chǎn)較容易，礦區(qū)生產(chǎn)能力有保證。

2)缺點：北部礦井生產(chǎn)能力偏小，尤其是六號井生產(chǎn)能力偏??；北部六號井需用地面長距離帶式輸送機實現(xiàn)北部三井的煤炭洗選、儲運集中，北部五號井需通過井下長約5.5km大巷實現(xiàn)北部三井的煤炭洗選、儲運集中。

2.2.2 方案二(六井方案A)優(yōu)缺點

1)優(yōu)點：①五號井東部區(qū)域煤層賦存條件最差，單產(chǎn)能力最低，而西部區(qū)域煤層賦存條件較好，易于實現(xiàn)厚薄配采；②五號、六號井薄厚煤層配采比較合理，生產(chǎn)規(guī)模高于其他兩種方案，在增加初期采面、初期工程量的情況下，礦區(qū)總規(guī)?？勺龅阶畲?。

2)缺點：北部五號井需通過井下約5.5km長距離帶式輸送機實現(xiàn)北部二井的煤炭洗選、儲運集中，初期井巷工程量大；五號井需單設(shè)地面副井工業(yè)場地，外部聯(lián)系、管理較為不便。

2.2.3 方案三(六井方案B)優(yōu)缺點

1)優(yōu)點：①礦區(qū)北部劃為東西兩個井田，立井開拓，可共用一個集中工業(yè)場地，便于實現(xiàn)地面儲、裝、運、洗選大聯(lián)合；②礦井設(shè)計生產(chǎn)能力適中，初期以一井兩面可達產(chǎn)。

2)缺點：根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，六號井煤層薄，層數(shù)多，資源量大，但煤層生產(chǎn)能力小，礦井規(guī)模小，服務(wù)年限長；五號井如初期開采煤層賦存較好區(qū)域，則大巷及井筒工程量最大，礦區(qū)總規(guī)模最小。

2.3 井田方案比選

1)三個方案南部四井的劃分均是相同的，從煤層的賦存條件、工作面及礦井生產(chǎn)能力以及地面集中布置等方面考慮，均是合理的。三個方案的不同點主要是礦區(qū)北部區(qū)域劃分為三井還是兩井、是東西劃分還是南北劃分的區(qū)別。

2)方案二與方案三比較，其北部區(qū)域均劃分為兩井，不同點主是方案二為南北向劃分井田，方案三為東西向劃分井田，方案三的主要優(yōu)勢是更利于地面兩井的聯(lián)合，而方案二的主要優(yōu)勢是更利于井下厚薄煤層的搭配開采，另外方案二將五號井主井井筒設(shè)于五、六號井集中工業(yè)場地，井下通過5.5km大巷相連，也可實現(xiàn)地面主要生產(chǎn)系統(tǒng)、洗選系統(tǒng)以及裝車系統(tǒng)的集中布置，且總工程量仍比方案三少，因此方案二有一定的優(yōu)勢。

3)方案一與方案二比較，其主要區(qū)別是北部區(qū)域劃分為三個井田還是兩個井田，方案一的主要優(yōu)勢是北部三個井田生產(chǎn)能力相對較合理，達產(chǎn)以及穩(wěn)產(chǎn)較為容易，主要劣勢為多一個井田，開發(fā)成本相對較高；方案二的主要優(yōu)勢是北部兩井生產(chǎn)能力均較大，礦井?dāng)?shù)量少，開發(fā)成本相對較低，主要劣勢為根據(jù)目前的開采技術(shù)條件，北部兩井穩(wěn)產(chǎn)均相對較為困難。但根據(jù)該礦區(qū)“五高五化”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及“數(shù)字煤礦、智能煤礦”的建設(shè)，將集成國內(nèi)外最先進的技術(shù)與管理經(jīng)驗，并考慮煤礦開采技術(shù)的發(fā)展情況，方案二后期五、六號井也是可以穩(wěn)產(chǎn)的。并且方案二總規(guī)模85.00Mt/a，各礦井服務(wù)年限高于《煤炭工業(yè)礦區(qū)總體規(guī)劃規(guī)范》規(guī)定的特大型礦區(qū)服務(wù)年限。

綜合以上分析，方案二是比較合理的，即六井方案A。

3 結(jié) 語

礦區(qū)井田劃分是一項非常系統(tǒng)而復(fù)雜的工程，井田劃分是否合理直接影響著礦區(qū)的開發(fā)建設(shè)方式、礦井開采方式、地面工業(yè)場地布置方式以及后期投產(chǎn)運營等諸多方面，只有經(jīng)過多方面科學(xué)合理的統(tǒng)籌規(guī)劃和分析論證，才能讓礦區(qū)井田劃分方案設(shè)計真正能夠指導(dǎo)礦區(qū)的開發(fā)建設(shè)。