付億杰

(煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計研究院,河北石家莊 050051)

倡源煤礦升級改造設(shè)計優(yōu)化與創(chuàng)新

付億杰

(煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計研究院,河北石家莊 050051)

Design Opt im ization and Innovation in Upgrade and Reformation of Changyuan Colliery

設(shè)計結(jié)合倡源煤礦地形復(fù)雜、場地狹窄的特點,在井筒和原煤儲存?zhèn)}布置上進行了優(yōu)化與創(chuàng)新,打破常規(guī)布置方式,取得了場地布置緊湊、節(jié)省占地、挖方量少、節(jié)省投資的效果。對于條件類似的礦井,具有借鑒意義。

升級改造;優(yōu)化與創(chuàng)新;混合井

1 礦井現(xiàn)狀

1.1 概況

倡源煤礦為升級改造礦井,原生產(chǎn)能力0.15Mt/a,改造后生產(chǎn)能力 0.90Mt/a。礦井升級改造批準(zhǔn)開采石炭二疊系煤層 6層,分上、下兩組,上組為 2,3,5號煤層,下組為 9,10,11號煤層,其中主采煤層為 9號和 11號,平均厚度分別為 2.18m,2.98m;煤層埋藏深度 80～700m。

井田所處地形復(fù)雜,地勢起伏,沖溝發(fā)育。

井田內(nèi)斷層較發(fā)育,地質(zhì)構(gòu)造類型屬中等;水文地質(zhì)條件為中等 -復(fù)雜類型;為低瓦斯礦井。

原礦井開采范圍為井田西南部淺部煤層,采用斜井開拓方式;工業(yè)場地位于井田西南邊界,東距介 (休)—沁 (源)公路 6km,布置有主、副、回風(fēng),3個斜井井筒。

礦井升級改造開采深部煤層,設(shè)計推薦采用立井開拓方式,工業(yè)場地位于井田中南部。

1.2 地形條件分析

礦井升級改造設(shè)計選擇的工業(yè)廣場北臨介—沁公路;南為梨樹溝,溝深約 60m,寬約 140m;東、西兩側(cè)為沖溝,溝深 15～30m,寬 20～40m,坡陡溝深。越過東側(cè)沖溝為高 40～80m的石山。中部較平坦的區(qū)域呈南北寬、東西長的窄條狀,寬約80～230m,長約 480m,面積約 7.44hm2。顯然,僅此面積無法滿足工業(yè)場地布置需要。復(fù)雜且狹窄的地形,給總圖布置帶來較大困難。

1.3 設(shè)計的原則

復(fù)雜的地形條件使場地挖、填方量大,建筑地基處理難度大、費用高,因此,設(shè)計必須充分利用地形地勢,統(tǒng)籌各建 (構(gòu))筑物布局,盡量減少挖、填方和地基處理工程量,做到布置緊湊,減少占地,節(jié)省投資。

2 設(shè)計優(yōu)化與創(chuàng)新

2.1 提升井筒數(shù)目與布置方式優(yōu)化

由于工業(yè)場地地形狹窄,合理確定提升井筒的數(shù)目和布置方式,是本井田開拓方案的關(guān)鍵和重點。為此,設(shè)計結(jié)合原有井筒布置,提出了 2個方案進行比較。

方案 1 單立井布置方案。工業(yè)場地內(nèi)新建一個混合立井作為礦井的主提升和輔助提升井,兼進風(fēng)及安全出口,改造原副斜井作為礦井的專用回風(fēng)井,原主斜井作為礦井的行人斜井 (安全出口)。混合立井井筒直徑 8m,深度 498.5m,裝備 1對 1t礦車單層 2車普通罐籠 (一寬一窄)和 1對 9t多繩箕斗。

方案 2 雙立井布置方案。工業(yè)場地內(nèi)新建主立井和副立井作為礦井的主提升井和輔助提升井,回風(fēng)斜井和行人斜井的布置同方案 1。主立井井筒直徑5m,深度442.5m,裝備1對9t多繩箕斗;副立井井筒直徑6m,深度467.5m,裝備1對1t礦車單層 2車普通罐籠 (一寬一窄)。

方案 1特點:

(1)井口房、井架數(shù)量少,占地少,工業(yè)場地布置緊湊。

(2)井筒斷面較大,施工作業(yè)空間大,有利于采用大型鑿井設(shè)備,井筒施工速度較快。

(3)1套鑿井設(shè)備施工,不受場地狹窄因素影響。

(4)通過統(tǒng)籌規(guī)劃,合理布局,大部分建(構(gòu))筑物位于原始基礎(chǔ)上,減少挖、填方和地基處理工程量,降低基礎(chǔ)施工難度與費用。

(5)投資省,比方案 2節(jié)省投資 706萬元。(6)2套提升設(shè)備布置在 1個井筒內(nèi),生產(chǎn)管理較復(fù)雜。

(7)井筒永久裝備壓占井口時間長,影響井巷工程施工,建井工期長。

方案 2特點:

(1)主、副提升設(shè)備在不同的井筒內(nèi)獨立運行,互不影響,生產(chǎn)管理簡單。

(2)主、副井永久裝備可以交替施工,對井巷工程施工影響較小,建井工期較短。

(3)工業(yè)場地布置分散,占地面積大。

(4)由于場地狹窄,主、副井筒施工期間相互影響較大。

(5)部分建 (構(gòu))筑物位于回填土上,回填深度最大 20余米,基礎(chǔ)處理難度大,費用高。

混合提升井已在國內(nèi)開灤集團呂家坨礦、兗礦集團南屯礦、新光集團淮北劉東礦等多個礦井成功使用。從呂家坨礦混合提升井的運行情況來看,混合井存在的一些缺點,如 2套提升設(shè)備布置在 1個井筒內(nèi),相互干擾、管理較復(fù)雜等,完全可以通過加強管理而避免。

綜合分析,方案 1優(yōu)于方案 2,因此,設(shè)計推薦采用方案 1,即混合井布置方案。

2.2 地面原煤儲存?zhèn)}布置創(chuàng)新

地面原煤儲存?zhèn)}應(yīng)選擇在地形簡單,挖、填方工程小,基礎(chǔ)易處理、費用低的位置。但本礦井工業(yè)場地狹窄,地形復(fù)雜,溝深山陡,沒有適合布置原煤儲存?zhèn)}的位置?；旌暇畺|側(cè)為深 15～30m的沖溝,若在此處建原煤儲存?zhèn)},則基礎(chǔ)處理難度大,費用高;東南側(cè)為一石頭山,高 40～80m,開山挖方工程量大,費用高;北側(cè)靠近介—沁公路,設(shè)計作為預(yù)留選煤廠位置,不能占用。

為此,設(shè)計人員提出了開鑿“山體倉”的方案,即將原煤儲存?zhèn)}布置在山體內(nèi),由通常的地面“明倉”改為“暗倉”。利用鑿井技術(shù)在東南側(cè)石山體內(nèi)開鑿 4個直徑 15m、高 35m的原煤儲存?zhèn)},倉下開鑿原煤膠帶輸送機隧道,通過膠帶將煤運至原煤裝車倉裝車外運。布置方式見圖 1。

圖1 地面原煤儲存?zhèn)}布置

此種布置方式優(yōu)點有:

(1)充分利用自然地形,不需開山和平整場地,減少挖方工程量約 3×105m3,僅此一項節(jié)省投資約 690萬元。

(2)原煤儲存?zhèn)}“隱身”山體內(nèi),工業(yè)場地內(nèi)既看不到落地煤,又看不到原煤倉,是對建設(shè)環(huán)保型礦井理念的具體深化和實踐。

(3)利用原始山體地形地勢,節(jié)省占地。

(4)煤倉倉體靠巖石支承,不需做基礎(chǔ),節(jié)省基礎(chǔ)施工費用。

(5)煤倉倉壁受力狀態(tài)好。一般情況下煤倉倉壁受倉內(nèi)貯料的張力單向作用,混凝土受力狀態(tài)不好;而本煤倉倉壁受圍巖擠壓力和煤的張力的共同作用,可保持平衡狀態(tài)。

3 結(jié)論

結(jié)合倡源煤礦地形復(fù)雜、場地狹窄的特點,經(jīng)設(shè)計優(yōu)化和創(chuàng)新,在井筒和原煤儲存?zhèn)}布置上打破常規(guī),積極探索,充分利用地形地勢,節(jié)省投資,減少占地。目前,混合井井筒和原煤儲存?zhèn)}均已投入使用,運行和使用狀況良好。實踐證明,設(shè)計是成功的,達(dá)到了預(yù)期目的。

本礦井的設(shè)計優(yōu)化與創(chuàng)新思路,對于地形復(fù)雜、場地狹窄的同類型礦井具有借鑒意義。

[責(zé)任編輯:周景林]

TD214.2

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1006-6225(2010)06-0034-02

2010-03-22

付億杰 (1965-),男,河北靈壽人,高級工程師,副總工程師,主要從事煤礦設(shè)計及項目管理工作。