長平煤業(yè)15號煤開拓規(guī)劃方案研究

朱愛華

(山西晉城煤業(yè)集團 勘察設計院有限公司，山西 晉城 048006)

1 背 景

長平煤業(yè)井田面積為54.912 7 km2，井田內(nèi)穩(wěn)定可采煤層為3號和15號煤層，現(xiàn)采3號煤層，證載能力為500萬t/a。

長平煤業(yè)采用主斜井集中出煤、分區(qū)通風和輔助提升的分區(qū)開拓方式，單水平——盤區(qū)式開拓3號煤層。井田內(nèi)共布置有6塊工業(yè)場地、11個井筒(見圖1)。另外在選煤廠場地正在建設新主斜井，預計2022年底投運，屆時由新主斜井擔負全礦井原煤提升任務，現(xiàn)有主斜井不再擔負原煤提升任務。

圖1 長平煤業(yè)井筒分布

2 15號煤的研究范圍、生產(chǎn)能力和服務年限

預計2023年初，3號煤一、二、四盤區(qū)全部解放，且下覆15號煤帶壓突水系數(shù)均小于0.06 MPa/m，具備安全開采條件，因此將3號煤一、二、四盤區(qū)下部22.3 km2的15號煤作為該次研究范圍。

由于15號煤屬中高硫煤，3號煤屬特低硫煤，為保證配采原煤混合硫分小于1%[1]，15號煤層設計生產(chǎn)能力按200萬t/a考慮。經(jīng)估算，22.3 km2研究范圍內(nèi)15號煤層資源量約為11 200萬t，設計可采儲量約為6 500萬t，服務年限約為23 a。

3 影響15號煤開拓的主要因素

3.1 15號煤原煤提升井

新主斜井2022年底投運，15號煤預計在2025年后才可能投產(chǎn)，因此由新主斜井擔負15號煤原煤提升任務。

3.2 15號煤層資源條件

長平煤業(yè)井田地層總體是一個單斜構(gòu)造，東高西低，地層傾角3～12°，構(gòu)造復雜程度屬中等類型。15號煤層上距3號煤層平均91.04 m，平均煤厚3.51 m，直接頂為泥巖，基本頂為K2石灰?guī)r，底板主要為泥巖、鋁土質(zhì)泥巖。15號煤水文地質(zhì)類型為中等，研究范圍內(nèi)帶壓突水系數(shù)小于0.06 MPa/m。15號煤屬高瓦斯礦井；15號煤屬自燃煤層，無煤塵爆炸危險性，地溫地壓正常。

3.3 地面河流、建(構(gòu))筑物

丹河、太洛公路和太焦鐵路、220 kV城堡線從井田東部南北向穿過；井田北部布置有新主斜井、選煤廠和運煤通道，對井田開拓有一定影響。其余零散分布的地面村莊不影響15號煤層開拓布局。

4 15號煤開拓規(guī)劃方案

4.1 開拓規(guī)劃原則

充分利用現(xiàn)有場地和井筒，采用暗斜井延深開拓方式，在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少延深開拓工程量，節(jié)約基建投資，縮短建設工期[2]。

4.2 15號煤開拓規(guī)劃方案

1) 開拓方案一(釜山進風立井+暗斜井)：15號煤層采用“暗斜井”開拓方式。由釜山進風立井擔負15號煤層人員和散料提升任務。從釜山風井井底東部大巷向15號煤層布置輔運暗斜井(20°)、膠帶暗斜井(16°)和1對進、回風暗立井，其中輔運暗斜井擔負15號煤層輔助提升任務，膠帶暗斜井擔負原煤和人員提升任務，原煤經(jīng)3號煤膠帶機大巷、運煤聯(lián)絡巷、新主斜井運至地面。暗斜井落底15號煤后，沿SF17斷層向南布置15號煤一盤區(qū)巷道，向北布置15號煤四盤區(qū)巷道。

從長平進回風立井井底附近布置1個運人暗斜井(20°)和1對進回風暗立井落底15號煤層后，東西方向布置二盤區(qū)巷道與四盤區(qū)巷道連通，形成二盤區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)。

首采盤區(qū)為井田東南部的一盤區(qū)。15號煤開拓方案一見圖2。

圖2 15號煤開拓方案一

2) 開拓方案二(長平進風立井+暗斜井)：將2204巷向東延伸到選煤廠下部布置膠帶暗斜井(16°)落底15號煤層后，沿15號煤層向東布置二盤區(qū)巷道，將2204巷向西延伸布置井底煤倉與新主斜井井底運煤聯(lián)絡巷連通，形成15號煤層原煤運輸提升系統(tǒng)。從長平進風立井井底附近向西布置1個輔運暗斜井(20°)和1個運人暗斜井(20°)落底到15號煤層，和長平進風立井共同擔負材料設備和人員的輔助提升任務。在長平回風立井井底附近布置一個回風暗立井，和長平回風立井共同擔負15號煤二盤區(qū)回風任務。

從膠帶暗斜井井底東側(cè)、15號煤二盤區(qū)西部邊界向南布置15號煤四盤區(qū)巷道至3號煤層大巷下部，仰斜開采四盤區(qū)；平行SF17斷層繼續(xù)向南布置15號煤一盤區(qū)巷道，俯斜開采一盤區(qū)。從釜山風井井底東部大巷向15號煤布置1個輔運暗斜井(20°)，和釜山進風立井共同擔負15號煤一、四盤區(qū)材料設備輔助提升任務，同時布置1對進回風暗立井擔負15號煤一、四盤區(qū)通風任務。

首采盤區(qū)為井田東北的二盤區(qū)，分南北兩翼開采。15號煤開拓方案二見圖3。

圖3 15號煤開拓方案二

3) 開拓方案三(延深釜山進風立井+暗斜井)：延深釜山進風立井到15號煤層擔負一、四盤區(qū)人員和散料提升任務；布置1個回風暗立井，由釜山回風立井擔負15號煤層一、四盤區(qū)回風任務；同時從釜山風井井底大巷向西布置1個輔運暗斜井(20°)，擔負15號煤層大型設備和長材的輔助提升任務。輔運暗斜井落底15號煤層后，重疊3號煤層四盤區(qū)巷道向北布置15號煤四盤區(qū)巷道至井田北部邊界，其中四盤區(qū)膠帶巷通過膠帶暗斜井(16°)+井底煤倉與新主斜井搭接形成原煤運輸提升系統(tǒng)。

從長平進回風立井井底東西方向布置15號煤二盤區(qū)巷道，分南北兩翼開采二盤區(qū)。其中盤區(qū)膠帶巷、盤區(qū)輔運巷向西與膠帶暗斜井、四盤區(qū)輔運巷連通，形成主輔運輸系統(tǒng)。在長平風井井底附近布置1個運人暗斜井(20°)和1對進、回風暗立井，和長平進回風立井共同擔負二盤區(qū)人員提升和通風任務。

沿SF8～SF10斷層帶南側(cè)東西方向布置15號煤一盤區(qū)巷道，與15號煤四盤區(qū)巷道連通，形成主、輔運輸和回風系統(tǒng)，由南向北單翼開采。

后期可從輔運暗斜井井底、重疊3號煤層開拓大巷向西布置1組15號煤層巷道，開拓井田西部15號煤層。

首采區(qū)選在井田中部的四盤區(qū)，分東西兩翼開采。15號煤開拓方案三見圖4。

圖4 15號煤開拓方案三

4.3 方案比選

15號煤開拓方案投產(chǎn)工程量、工期和投資估算見表1。

表1 15號煤開拓方案投產(chǎn)工程量、工期和投資估算

15號煤開拓方案優(yōu)缺點比較見表2。

表2 15號煤開拓方案優(yōu)缺點比較

2) 推薦方案。3號煤層二、四盤區(qū)回采結(jié)束后，釜山進風立井主要擔負3號煤層五、六兩個盤區(qū)的人員提升任務，長平進、回風立井閑置。方案二若利用長平進、回風立井開拓延深，則15號煤作業(yè)人員居住在長平場地，人員和散料從長平進風立井運到15號煤層，與3號煤層系統(tǒng)互不干擾，既可以提高提升效率，還可以充分利用現(xiàn)有場地設施。另外3號煤一、二、四盤區(qū)下部22.3 km2的15號煤服務年限達到了23 a，遠大于投資回收期(約為7 a)，經(jīng)濟效益顯著。

經(jīng)綜合比選，方案二是最優(yōu)方案，設計推薦方案二。后期西部15號煤層再考慮延深開拓方案。

5 結(jié) 語

前期利用長平進、回風井和暗斜井開拓延深3號煤層一、二、四盤區(qū)下部22.3 km2的15號煤，系統(tǒng)最優(yōu)，開拓布局最合理。同時建議對3號煤層四盤區(qū)下部15號煤層進行補充勘探，為開拓開采提供地質(zhì)資料。