新疆天富小溝礦業(yè)井田開拓及采區(qū)布置設(shè)計

楊永忠

（新疆天富小溝礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 石河子 832026）

井田開拓方案及采區(qū)布置方式的選擇是井田規(guī)劃和設(shè)計的重要任務(wù)之一，合理的井田開拓方案和采區(qū)布置形式能節(jié)省礦區(qū)生產(chǎn)成本，保證礦井的安全高效開采[1-3]，采取適當(dāng)?shù)牟贾梅绞綄笃谏a(chǎn)及安全十分有利，如避免將主要巷道設(shè)于高應(yīng)力區(qū)和復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，可節(jié)約后期巷道支護(hù)成本[4-5]。本文根據(jù)新疆天富小溝礦業(yè)的井田地質(zhì)條件，對其開拓方案和采區(qū)布置進(jìn)行了設(shè)計。

1 工程概況

新疆天富小溝礦業(yè)位于石河子市西南部，距離石河子市區(qū)75km，隸屬于沙灣縣管轄。井田走向長度3.5km，井田內(nèi)共有可采煤層8層，平均可采厚度1.14m。井田范圍內(nèi)交通十分便利。

2 影響開拓方式確定的因素

2.1 井田地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

井田內(nèi)無斷層等錯段現(xiàn)象，井田構(gòu)造復(fù)雜程度屬簡單類，從井田地質(zhì)及水文地質(zhì)條件看，井田范圍內(nèi)無強(qiáng)含水層、松散層及流砂層，因此井田地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對礦井的開拓方式影響不大。

2.2 地形地貌和外部建設(shè)條件

井田地表為崎嶇不平的山谷與溝壑，整體上呈現(xiàn)南高北低。根據(jù)地形地貌條件及煤層賦存情況，礦井具備平硐開拓條件，設(shè)計應(yīng)優(yōu)先考慮平硐開拓方案。

3 井田開拓

3.1 開拓方案

根據(jù)以上影響井田開拓方式的因素，并結(jié)合小溝煤礦具體地質(zhì)條件，根據(jù)“因地制宜”的原則，確定開拓方案如下：

礦井開拓方式為斜井-平硐聯(lián)合開拓，布置兩個斜井、兩個平硐，礦井通風(fēng)系統(tǒng)為中央分列式，各項設(shè)施基本齊全，形成了較為完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，各個井筒的具體參數(shù)如下：

四號斜井（主井）位于井田西部邊界附近，布置在B7煤層中，井口標(biāo)高+1363.969m，傾角23°，斜長215m，斷面6.8m2。 四號斜井一方面作為進(jìn)風(fēng)井為井下提供新鮮風(fēng)流，另一方面負(fù)責(zé)提升煤炭。三號平硐（副井）如圖1（a）所示，井口標(biāo)高+1366m，長度2900m，斷面5.2m2，砌碹支護(hù)。其主要作用是運(yùn)輸材料、設(shè)備、矸石等，并兼作進(jìn)風(fēng)井口。三號斜井（人行井）位于井田西部邊界附近，與四號斜井平行布置，井口標(biāo)高+1363.378m，傾角30°，斜長167m，斷面5.2m2，采用料石砌碹支護(hù)。二號平硐（風(fēng)井）)如圖1（b）所示，井口標(biāo)高+1443.06m，長2700m，斷面7.7m2，采用三心拱料石砌碹支護(hù)，兼作安全出口。

圖1 平硐巷道斷面圖

3.2 提升設(shè)備

提升設(shè)備的選型對綜采礦井生產(chǎn)效率具有決定性的影響，根據(jù)井下巷道布置及煤層開采條件確定主斜井和人行斜井的提升方案如下：主斜井使用型號2JT-1.6/20型雙滾筒提升機(jī)絞車，配備1t礦車雙鉤串車提升，人行斜井采用型號GKT-1.6/30型單滾筒提升機(jī)絞車，配備單鉤串車提升。

3.3 排水系統(tǒng)

在進(jìn)行開拓方案設(shè)計時，應(yīng)充分考慮開拓及井下采區(qū)巷道掘進(jìn)和生產(chǎn)時的排水系統(tǒng)，以免造成不合理的排水設(shè)計，給礦井帶來經(jīng)濟(jì)損失甚至影響井下生產(chǎn)安全。本設(shè)計中將水倉設(shè)置在井底+1280m水平，結(jié)合礦井涌水量情況，設(shè)計水倉容積為220m3。為使水倉積水可及時有效地排至地面，在水泵房內(nèi)安裝兩臺離心式水泵， 水泵揚(yáng)程154m，排水量72m2/h，沿三號斜井鋪設(shè)排水管路至地面。

3.4 地面生產(chǎn)系統(tǒng)

該礦依井口地形，在距井口100m處布置了地面裝車倉。+1280m水平的煤使用礦車從主斜井提升至地面后，由翻車裝載設(shè)備將礦車內(nèi)的煤翻至運(yùn)輸皮帶，在篩選車間進(jìn)行篩分，之后用皮帶運(yùn)至地面煤倉。地面車輛可在地面煤倉進(jìn)行裝車運(yùn)往目的地。

4 采區(qū)巷道布置

采區(qū)巷道布置方式合理與否，影響到礦井的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)安全，在采區(qū)巷道設(shè)計時應(yīng)考慮地質(zhì)條件、開采方法、開采應(yīng)力擾動、通風(fēng)、排水等多方面的影響。根據(jù)該礦井的實際情況，確定的采區(qū)巷道布置如圖2所示。

圖2 采區(qū)巷道布置圖

4.1 煤層開采順序

根據(jù)本井田各煤層層間距小的特點，采用煤層群聯(lián)合布置開采，開采順序為：先采+1365m水平以下（+1365～+1100m）煤層，再采+1365m水平以上（+1365～+1650m）煤層。同一水平的煤層應(yīng)先對上區(qū)段進(jìn)行開采，之后開采下區(qū)段；同一區(qū)段的煤層，為方便施工同時節(jié)約生產(chǎn)成本，應(yīng)先開采上層煤，后開采下層煤。各個工作面可根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整開采順序，以達(dá)到最為經(jīng)濟(jì)合理的開采順序。

4.2 采區(qū)上、下山設(shè)計

首采區(qū)設(shè)計有軌道下山、回風(fēng)下山、運(yùn)輸下山三條下山。其中軌道下山為穿煤層布置方式，長度640m，傾斜角度25°，主要作用為進(jìn)風(fēng)和輔助提升；回風(fēng)下山+1270m標(biāo)高以上設(shè)計沿B1煤層底板布置，+1270m標(biāo)高以下沿B4煤層布置；運(yùn)輸下山的基本參數(shù)為：長度800m，角度22°，且運(yùn)輸下山在煤層中的布置方式為穿層布置。根據(jù)該井田煤倉距離近、厚度薄的特點在設(shè)計開拓巷道和采區(qū)巷道時，應(yīng)采用聯(lián)合布置以節(jié)約開采成本，達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。

4.3 采區(qū)其他巷道的設(shè)計

（1） 區(qū)段石門設(shè)計

區(qū)段石門是井下巷道相互聯(lián)系以滿足運(yùn)輸和通風(fēng)需要的重要位置，本方案區(qū)段石門分別布置在+1270m、+1190m標(biāo)高，區(qū)段石門穿煤層布置在軌道下山。采用這種布置方式還可以滿足井下聯(lián)合開采的需要。

（2）區(qū)段運(yùn)輸巷道、回風(fēng)巷道設(shè)計

為提高礦井產(chǎn)量同時充分利用采區(qū)巷道，開采工作面布置為兩翼開采工作面，因此需要設(shè)計采區(qū)工作面區(qū)段巷道。為減小區(qū)段巷道受開采擾動的影響，留設(shè)10～15m的保護(hù)煤柱。在開采過程中，應(yīng)根據(jù)具體條件，適當(dāng)調(diào)整保護(hù)煤柱的尺寸，確保區(qū)段巷道的安全。

（3）采區(qū)車場

采區(qū)設(shè)有+1365m上車場、+1270m中車場、+1190m中車場以及+1100m下車場。中部車場均采用單道起坡雙車道布置形式。

4.4 采區(qū)排水

工作面回采巷道中應(yīng)布置集水水窩，集水水窩可將巷道涌水集中起來進(jìn)行排水。在井下各個工作面和巷道布置排水泵，將各工作面的涌水統(tǒng)一排入+1100m水倉，之后沿既定的排水方案由三號斜井排至地表。

4.5 采煤方法選擇

根據(jù)開拓方式、采區(qū)巷道布置方式，決定采用走向長壁后退式采煤方法，具體設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 主要采煤設(shè)備特征表

5 結(jié)論

（1）根據(jù)新疆天富小溝礦業(yè)地質(zhì)資料，分析了影響其井田開拓方案設(shè)計的主要因素。結(jié)合主要影響因素，并考慮實際地質(zhì)條件，確定該礦開拓方案為“斜井-平硐”聯(lián)合開拓；

（2）依據(jù)井田開拓方案和可采煤層情況對采區(qū)巷道進(jìn)行了設(shè)計，采取布置三條下山，同時確定了工作面采煤方法及主要設(shè)備。