煤礦總圖運輸設(shè)計中的場址選擇對策探究

沈丹

摘要：煤礦總圖運輸設(shè)計中的場址選擇是煤礦工程規(guī)劃中至關(guān)重要的一環(huán)。本文結(jié)合真實案例探討場址選擇過程中的關(guān)鍵因素，以及如何根據(jù)地質(zhì)、地形、地貌、煤層賦存、水文地質(zhì)和交通運輸情況等多個因素，制定合理的場址選擇策略。文章通過分析不同場址選擇方案，評估其經(jīng)濟和技術(shù)指標(biāo)與地質(zhì)環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)系，旨在為煤礦總圖運輸設(shè)計提供可行的建議，以確保煤礦開采順利進行，且能最大限度地利用資源。

關(guān)鍵詞：煤礦；總圖運輸設(shè)計；場址選擇；優(yōu)化對比

DOI：10.12433/zgkjtz.20233645

一、項目概況

天云煤礦是通過整合原小天云煤礦、沈石畔勘查區(qū)和部分石灣煤礦三個部分而來的，其中只有原小天云煤礦是實際的生產(chǎn)礦井。原小天云煤礦最初的設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模是每年0.08百萬噸，經(jīng)過2008年的技術(shù)改造后，生產(chǎn)規(guī)模提高到0.42百萬噸，而在2013年7月，陜西省煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)督局正式批準(zhǔn)了0.60百萬噸/年產(chǎn)能，礦井實際生產(chǎn)能力也達到這個數(shù)值。

目前，原小天云煤礦只有一個工業(yè)場地，位于礦田北部，靠近螞蟻河北岸。該煤礦采用立井開拓方式，配置了兩個立井。主立井不僅用于提取煤炭，還負責(zé)回風(fēng)，而副立井則主要用于輔助提煤和引入新鮮風(fēng)。原小天云煤礦，采空區(qū)范圍分布在場地北部和南部，周邊無其他生產(chǎn)礦井小窯。

現(xiàn)有地面設(shè)施均為簡易設(shè)施，主要有辦公區(qū)、宿舍樓2棟、食堂、洗浴澡堂、調(diào)度指揮中心、10kV變電站、主副絞房、主通風(fēng)機房、空壓機房、機修車間、供應(yīng)庫房、污水處理站、飲用水凈化站、發(fā)電機房、救護隊裝備室、鍋爐房、熱風(fēng)爐房等。

二、煤礦總圖運輸設(shè)計中場址選擇的影響因素

煤礦總圖運輸設(shè)計中的場址選擇是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的任務(wù)，必須遵循一系列原則，以確保項目順利進行和高效運營。

（一）地質(zhì)穩(wěn)定性原則

場址應(yīng)具有較為穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境，避免受自然地質(zhì)災(zāi)害如滑坡、泥石流和巖崩的影響。在選址時，應(yīng)盡量選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單、地質(zhì)穩(wěn)定性高的區(qū)域，將對基礎(chǔ)設(shè)施的影響和可能的災(zāi)害風(fēng)險最小化。

天云井田地處陜北黃土高原內(nèi)部，地形復(fù)雜多變，地貌呈現(xiàn)出切割破碎的特點，溝壑縱橫交錯。這一區(qū)域黃土地分布廣泛，且黃土層厚度較大，地貌以黃土梁峁地貌為主。地形的總體趨勢是從西部到東部逐漸升高，海拔高程范圍為+1020～+1481m。該井田最高點位于煤礦的西北部，標(biāo)高為+1481m；最低點位于井田東部大理河河道，標(biāo)高+1020m，相對最大高差為461m。本礦井主要可采煤層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，礦井直接充水含水層為導(dǎo)水裂隙帶導(dǎo)通的瓦窯堡組孔隙裂隙承壓含水巖組，單位涌水量小于0.1L/s.m，

裂隙不發(fā)育，徑流條件差，富水性弱。地表水不構(gòu)成礦井充水的主要因素。井田水文地質(zhì)勘查類型屬二類一型。因此，礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬裂隙含水層充水為主的簡單類型。綜合上述分析，設(shè)計認(rèn)為井田水文地質(zhì)條件對礦井的建設(shè)和生產(chǎn)影響不大。

由于井田地形比較復(fù)雜，溝谷切割嚴(yán)重，礦井工業(yè)場地只能沿井田的幾條大溝或支溝進行選擇，井田內(nèi)沿螞蟻河、大理河兩岸村莊密集，且都是基本農(nóng)田，因此工業(yè)場地選擇需要十分慎重。

（二）井下開拓便利性原則

場地應(yīng)便于井下的開拓和布置，確保采煤系統(tǒng)科學(xué)、適宜。優(yōu)先選擇地形適宜、地質(zhì)條件好的區(qū)域，以減少井巷工程量和建設(shè)周期。考慮井田布局，選擇適合開采的地形，避免復(fù)雜地質(zhì)條件對開采造成影響。

根據(jù)天云煤礦煤層賦存條件，井田含可采煤層

2層，即4-1、4-2煤層，其中，4-1煤為主采煤層，大部可采； 4-2煤層為局部可采煤層?？刹杉兠汉穸葹?.80～2.90m，平均純煤厚度1.84m，屬薄～中厚煤層。煤層厚度變化是自東南向西北逐漸增厚。該煤層為薄—中厚煤層，厚度變化較大，但規(guī)律性明顯，整體結(jié)構(gòu)較簡單。煤類單一，大部可采，屬穩(wěn)定型煤層。

從保證礦井迅速達產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的角度出發(fā)，礦井開拓首采區(qū)及井口位置時應(yīng)盡量在靠近井田西部一帶選址。

（三）交通便利性原則

選址要有便利的交通，尤其要考慮到地表煤的總體運輸方向。選擇正確的位置使得運輸路徑盡可能短、暢通，減少運輸時間和成本。同時，充分利用現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施，尤其是已有的道路網(wǎng)和國家一級公路，以優(yōu)化運輸系統(tǒng)。

天云礦井地處陜西“米”字型公路網(wǎng)內(nèi)，307國道（歧口—銀川）橫穿井田中部，青銀高速公路（青島—銀川）及太中銀鐵路（太原—中衛(wèi)—銀川）從井田北部穿過，各鄉(xiāng)村之間有簡易公路相通，并與210國道相連。已建成通車的西安到包頭鐵路和神木到黃驊鐵路，分別連接了南部的隴海線和北部的京包線。此外，向東還有大秦和神黃兩條西煤東運線通道，它們與京九線和京廣線相接。這樣煤炭運輸網(wǎng)絡(luò)在四個方向上可與全國運輸網(wǎng)絡(luò)相互銜接，具備高度的聯(lián)通性?？紤]到山西省是主要的煤炭客戶地區(qū)，目前采用公路運輸，因此從節(jié)省投資和減少運輸費用的角度出發(fā)，井口和工業(yè)場地的選擇應(yīng)盡量靠近井田北部的307國道附近。這將有助于降低運輸成本，提高煤炭供應(yīng)效率，促進煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（四）生產(chǎn)效率和成本控制原則

場地選擇應(yīng)方便地面生產(chǎn)工序的簡化，保證煤炭有效開采、搬運和運輸。優(yōu)化流水線，減少不必要的步驟，充分利用已有的基礎(chǔ)設(shè)施，尤其是已建好的居住、辦公區(qū)域，達到節(jié)約投資、提升效益的目的。

三、場址選擇方案的設(shè)計以及優(yōu)化對比

（一）工業(yè)場址選擇的主要原則

（1）符合規(guī)劃要求：場址選擇應(yīng)與區(qū)域工業(yè)布局、城鄉(xiāng)總體規(guī)劃相一致，與土地利用總體規(guī)劃和礦區(qū)總體規(guī)劃協(xié)調(diào)一致。

（2）充分利用未開發(fā)土地： 場址宜位于未利用的土地區(qū)域，并盡量避免占用基本農(nóng)田，以保護農(nóng)田資源。

（3）綜合考慮多種因素： 場址選擇需要綜合考慮資源分布、開拓計劃、產(chǎn)品銷售、建設(shè)條件、自然環(huán)境、土地占用拆遷、政策法規(guī)等多個因素，并進行多種方案的技術(shù)經(jīng)濟比較。

（4）防災(zāi)安全： 場址應(yīng)位于不容易受到洪水、潮汐、內(nèi)澇、巖崩、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害威脅的地帶，如果難以完全避免，必須采取可靠的工程措施來應(yīng)對。

（5）協(xié)作與依托： 場址選擇應(yīng)有利于與鄰近工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)、共用動力、機電設(shè)備維修、器材供應(yīng)、綜合利用等方面的協(xié)作，并應(yīng)充分依賴當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施和生活服務(wù)設(shè)施。

（6）項目園區(qū)化： 對于以煤炭為主要原料的一體化項目和綜合利用項目，應(yīng)考慮規(guī)劃布局，實現(xiàn)項目園區(qū)化布局，以提高效益和資源利用率。

（二）工業(yè)場地選擇

場地選擇方案的設(shè)計和優(yōu)化對比是煤礦總圖運輸設(shè)計中的重要步驟，按照上述諸原則綜合分析考慮，經(jīng)過現(xiàn)場勘探，設(shè)計認(rèn)為適合工業(yè)場地的位置有五處：一是利用北部原小天云煤礦工業(yè)場地進行改造；二是井田中部界高梁場地；三是井田東北部倒座峁場地；四是井田東南部閻家溝場地；五是井田南部東溝場地。因此設(shè)計提出了五個場地方案。

1.場地方案一：原小天云煤礦場地

該場地位于井田北部螞蟻河北岸，為原小天云煤礦工業(yè)場地所在地，場地標(biāo)高+1065～+1070m，平場標(biāo)高為+1067m，4-1煤埋深約187m，該處溝谷較緩，長約500m，寬約150m，地形較為狹長，具備建設(shè)礦井的場地條件。

2.場地方案二：界高梁場地

該場地位于井田中部的界高梁附近，場地標(biāo)高約+1205m，4-1煤埋深325m左右，該處地勢較為平坦，寬約270m，長約450m，場地較寬闊，具備建設(shè)礦井的場地條件。

3.場地方案三：倒座峁場地

該場地位于井田東北部大理河西側(cè)紙坊溝內(nèi)的倒座峁村附近的塬上，場地標(biāo)高約+1180m，4-1煤埋深280m左右，場地狹長，具備建設(shè)礦井的場地條件。

4.場地方案四：閻家溝場地

該場地位于井田東南部大理河西側(cè)的閻家溝溝口的塬上，場地標(biāo)高約+1170m，4-1煤埋深260m左右，場地較為平緩，具備建設(shè)礦井的場地條件。

5.場地方案五：東溝場地

該場地位于井田南部大理河西側(cè)的東溝溝頭附近的坡上，場地標(biāo)高約+1140m，4-1煤埋深250m左右，平場后，具備建設(shè)礦井的場地條件。

（三）工業(yè)場地方案比較

各工業(yè)場地方案比較情況具體如表1所示。通過分析，可以得出方案三（倒座峁場地）和方案四（閻家溝場地）存在一些不可行的因素。這些因素包括靠近大理河、周邊有較多村莊和住戶、基本農(nóng)田區(qū)域等，征地可能存在較大困難。而且場地選擇需要位于塬上，與307國道高差較大，難以滿足進場公路展線的要求。因此，設(shè)計認(rèn)為這兩個方案不可行。

方案一（原小天云煤礦工業(yè)場地）、方案二（界高梁場地）和方案五（東溝場地）在外部建設(shè)條件方面都是可行的，各自具有一些優(yōu)勢和劣勢。設(shè)計將結(jié)合這三個可行的場地方案以及井下開拓部署來最終確定工業(yè)場地的選擇。這樣的綜合考慮有助于確保選擇的場地最符合項目需求和可持續(xù)發(fā)展的要求。在進行這三個場地選擇方案的優(yōu)化對比時，需要綜合考慮場地的地質(zhì)穩(wěn)定性、交通便利性、井下開拓便利性、生產(chǎn)效率、成本控制等多個因素。最終選擇的方案應(yīng)符合場地選擇原則，并根據(jù)項目的特點和優(yōu)勢進行優(yōu)化，以實現(xiàn)高效、安全和經(jīng)濟的煤礦生產(chǎn)。

四、結(jié)論

總而言之，煤礦總圖運輸設(shè)計中的場地選擇涉及地質(zhì)、地形、地貌、水文地質(zhì)、交通運輸?shù)榷鄠€方面的因素。選擇場地不僅可以提高煤礦的生產(chǎn)效率，還有助于降低煤礦成本、減少環(huán)境風(fēng)險，實現(xiàn)煤礦資源可持續(xù)發(fā)展。因此，煤礦企業(yè)和相關(guān)研究機構(gòu)需要不斷探索創(chuàng)新，采用先進的技術(shù)手段和綜合性分析方法，以應(yīng)對未來挑戰(zhàn)。只有在合理的場地選擇基礎(chǔ)上，煤礦行業(yè)才能實現(xiàn)高效、可持續(xù)發(fā)展，為社會的能源需求提供持續(xù)且穩(wěn)定的支持。