馮振華

（山西煤銷集團(tuán)晉城有限公司，山西 晉城 048000）

資源整合煤礦建設(shè)數(shù)字化安全高效礦井設(shè)計(jì)優(yōu)化探討與研究

馮振華

（山西煤銷集團(tuán)晉城有限公司，山西 晉城 048000）

通過對(duì)資源整合煤礦蓋州煤業(yè)的設(shè)計(jì)方案優(yōu)化論證與研究，提出了創(chuàng)新礦井建設(shè)理念，推行“一礦一井一面”模式，采用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)，建設(shè)數(shù)字化安全高效礦井。

整合煤礦；安全高效；建設(shè)

1 概述

2009年以來山西全省范圍內(nèi)實(shí)行了煤炭企業(yè)兼并重組整合工作，一舉改變了原來煤礦“多、小、散、亂”的布局，提高了煤炭行業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度,使煤炭行業(yè)發(fā)展走上了快車道。山西煤銷集團(tuán)晉城有限公司在此次整合中共整合煤礦79座，整合后形成25座礦井，整合煤炭資源18億t，總產(chǎn)能達(dá)2355萬t，均需重新進(jìn)行建設(shè)，山西煤銷集團(tuán)晉城有限公司認(rèn)為一個(gè)整合礦井能否建設(shè)好，關(guān)鍵在設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，只有進(jìn)行不斷地反復(fù)研究與論證，才能實(shí)現(xiàn)方案的合理性、技術(shù)的先進(jìn)性、投入的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦井的安全高效性。

2 整合礦井概況

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)蓋州煤業(yè)屬晉城公司一個(gè)下屬煤礦，由原青龍山、東南兩座年產(chǎn)30萬t礦井和董莊一個(gè)年產(chǎn)15萬t的關(guān)閉礦井整合而成，礦井批準(zhǔn)開采3號(hào)、9號(hào)、15號(hào)煤層，均為無煙煤，井田面積為16.2434 km2，礦井批復(fù)生產(chǎn)能力90萬t/a。開采深度由+1030m～+800m標(biāo)高，井田內(nèi)含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，目前二疊系下統(tǒng)山西組3號(hào)煤已開采完畢，主要開采煤層為太原組9號(hào)和15號(hào)煤層，其中：9號(hào)煤層：位于太原組中下部，含0～1夾矸，夾矸厚0.20m～0.33m，結(jié)構(gòu)簡單，煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，局部為泥巖，底板為粉砂巖或砂質(zhì)泥巖，局部為石灰?guī)r和泥巖，井田內(nèi)西部及中東部9號(hào)煤層部分被剝蝕。煤層厚1.20m～2.20m，平均1.62m，賦存區(qū)穩(wěn)定可采煤層。15號(hào)煤全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，煤層厚1.70m～3.90m，平均2.78m。井田內(nèi)9號(hào)、15號(hào)煤層均屬自燃煤層，煤塵無爆炸性，礦井屬低瓦斯礦井。

構(gòu)造：井田總體構(gòu)造形態(tài)為一組背向斜相間的寬緩的褶曲構(gòu)造，地層傾角2°～4°，井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層，井田西部原開采時(shí)揭露4個(gè)直徑30m～60m的陷落柱，對(duì)井田內(nèi)煤層開采影響不大，井田內(nèi)構(gòu)造控制程度總體較高，井田構(gòu)造屬簡單類型。礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為5 754萬t，其中9號(hào)煤1 615萬t，15號(hào)煤4 139萬t。

3 存在的主要問題

井田內(nèi)被整合礦井技術(shù)資料不全，尤其是地質(zhì)資料如煤層賦存情況、原采空區(qū)、開采現(xiàn)狀及開采技術(shù)條件等，圖紙準(zhǔn)確度低，且圖上標(biāo)示不清;被整合煤礦原井筒、井下巷道、裝備基本不可利用。原青龍山煤業(yè)和原東南煤業(yè)兼并重組前均為年產(chǎn)30萬t以下的小煤窯，其井巷工程及主要設(shè)備基本無利用的價(jià)值。董莊煤礦則為原關(guān)閉煤礦，井筒早已填埋;工業(yè)場(chǎng)地選擇受限制，地面建筑可利用的少。被整合煤礦地面工業(yè)場(chǎng)地均較小，受地形地勢(shì)影響大，且建筑簡陋，質(zhì)量差，能利用的少。

4 方案優(yōu)化

1）先對(duì)被整合煤礦進(jìn)行盡職調(diào)查，并在被整合煤礦原有鉆探資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)“點(diǎn)、線、面”相結(jié)合的原則，在全井田范圍內(nèi)又打了8個(gè)鉆孔進(jìn)行補(bǔ)充勘探，摸清了礦井資源儲(chǔ)量分布及煤層賦存等情況，重新編制整合礦井地質(zhì)報(bào)告，為礦井開拓部署提供了詳細(xì)依據(jù)，確保了礦井的勘探精度滿足建設(shè)需要。

2）對(duì)三座被整合煤礦原場(chǎng)地進(jìn)行調(diào)研比較，認(rèn)為將礦井的工業(yè)場(chǎng)地布置在原青龍山煤礦工業(yè)場(chǎng)地東側(cè)比較適合礦井開發(fā)。

3）對(duì)礦井開拓部署進(jìn)行充分論證，提出兩套方案：方案一（推薦方案）：充分利用原青龍山煤礦的工業(yè)場(chǎng)地，依據(jù)井田內(nèi)各可采煤層距地表淺的特點(diǎn)（9號(hào)煤層距地表僅30m左右），新打一個(gè)主斜井、一個(gè)副斜井，并刷大原青龍山副斜井為回風(fēng)斜井，主斜井采用普通膠帶機(jī)運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車；方案二：刷大改造原青龍山煤礦副斜井和回風(fēng)立井為整合后的主斜井和回風(fēng)立井，重新開鑿副斜井，主斜井采用大傾角膠帶運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車。

經(jīng)比較方案一具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：主斜井選用普通膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，井下轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，生產(chǎn)潛力大。設(shè)備和人員占用數(shù)量少、管理簡單，營運(yùn)費(fèi)用低，便于實(shí)現(xiàn)集中控制；利用原青龍山煤礦副斜井做回風(fēng)斜井，斜井施工簡單，不需裝備梯子間，井筒裝備費(fèi)用低；主斜井較方案二靠近井田儲(chǔ)量中心，井下營運(yùn)費(fèi)用低，地面生產(chǎn)系統(tǒng)順暢，且場(chǎng)區(qū)污染少；工業(yè)場(chǎng)地分區(qū)合理，有利于礦井生產(chǎn)，方便管理；新開井筒井口標(biāo)高相對(duì)較高，不受主河道洪水威脅。缺點(diǎn)：就是新開井筒多，施工準(zhǔn)備期長，初期井筒投資相對(duì)較大。

4）礦井開采9號(hào)煤層，運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)三條大巷均布置在煤層中，由于9號(hào)煤埋藏淺，故將煤倉布置在9號(hào)煤層下部，將來兼顧15號(hào)煤層開采，實(shí)現(xiàn)了“多做煤巷、少做巖巷”的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，減少了井巷工程量，節(jié)省了礦井建設(shè)投資。

5）建設(shè)安全高效礦井，對(duì)各系統(tǒng)、環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，技術(shù)裝備現(xiàn)代化。

（1）主斜井井筒內(nèi)裝備一臺(tái)帶寬為1000mm的鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)，運(yùn)量大、連續(xù)性強(qiáng)，且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；副斜井采用無軌膠輪車擔(dān)負(fù)人員、設(shè)備（包括大件）、材料的提升任務(wù)。

（2）礦井實(shí)行一采兩掘，實(shí)現(xiàn)“一井一面”達(dá)到年產(chǎn)90萬t的生產(chǎn)能力要求，并為下一步礦井?dāng)U建改造留有足夠余地。掘進(jìn)采用兩臺(tái)EBZ—120型綜掘機(jī)組，SSJ800/40可伸縮膠帶輸送機(jī)，巷道實(shí)行錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋托梁支護(hù)；采面采用走向長壁式綜采采煤工藝，設(shè)計(jì)選用ZZ4400/11/23型支撐掩護(hù)液壓支架，MG200/475-WD采煤機(jī)，綜采工作面實(shí)現(xiàn)集中控制。整個(gè)采掘系統(tǒng)具有簡單可靠、資源回收率高、開采成本低、建設(shè)投資省、生產(chǎn)效率高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

（3）井下主輔運(yùn)輸系統(tǒng)：運(yùn)煤系統(tǒng)全部采用膠帶輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的自動(dòng)化，并將膠帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)與調(diào)度電話及工業(yè)電視系統(tǒng)一起構(gòu)成完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信和遙控；輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車，運(yùn)輸能力大，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，管理方便。

（4）礦井通風(fēng)系統(tǒng)貫徹大斷面、高風(fēng)量、低風(fēng)阻思路，采用兩進(jìn)一回通風(fēng)系統(tǒng)，選用BDK-10-№26型礦用防爆對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)，礦井總需風(fēng)量120 m3/s，礦井通風(fēng)容易和困難時(shí)期等積孔分別為4.39 m2和3.25m2，礦井通風(fēng)阻力為容易；主通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，

（5）供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙回路供電，采用KJ284型供電安全監(jiān)控系統(tǒng)，配合礦井工業(yè)電視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線路、電力設(shè)備等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)集中控制、操作、遙控、故障分析處理及變電站、水泵房等無人值守等，確保供電質(zhì)量，做到安全可靠。

（6）礦用無線通訊實(shí)行人員管理二合一系統(tǒng)，是一套以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為傳輸主干的星型結(jié)合總線型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案，實(shí)現(xiàn)井上對(duì)井下的語音調(diào)度以及井下對(duì)井上的信息反饋。

（7）礦用廣播系統(tǒng)采用可靠的數(shù)字廣播通信系統(tǒng)，選擇與調(diào)度系統(tǒng)平臺(tái)相適應(yīng)的擴(kuò)播分站及電話，可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下分區(qū)廣播及井上下的雙向通話。

（8）建設(shè)工業(yè)電視系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及計(jì)算管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度，無縫聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化數(shù)字礦山。

（9）設(shè)計(jì)適度增加了地面設(shè)施，地面布置緊湊合理、分區(qū)明確、線路簡捷、占地面積小，做到了簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，減少行政、福利設(shè)施的目的。

（10）隱患專項(xiàng)治理方面，保系統(tǒng)完善，重點(diǎn)是煤層自然發(fā)火和3號(hào)煤層采空區(qū)積水及地表降水等水患威脅，在進(jìn)行礦井設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮采后噴灑阻化劑、地面防洪及井下物探、鉆探相結(jié)合的綜合防滅火和防治水措施，從設(shè)計(jì)之初就著力消除設(shè)計(jì)缺陷，做到本質(zhì)安全。

經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，簡化了系統(tǒng)，減少了環(huán)節(jié)，達(dá)到用人少，投資省，安全高效的目的，本項(xiàng)目建設(shè)總造價(jià)為51 611萬元，噸煤投資為570元，礦井總?cè)藬?shù)不超400人。

5 結(jié)束語

通過對(duì)資源整合礦井蓋州煤業(yè)建設(shè)數(shù)字化安全高效礦井的設(shè)計(jì)研究分析，認(rèn)為只要?jiǎng)?chuàng)新礦井建設(shè)理念，在地質(zhì)情況摸清后，資源整合煤礦完全可以推行“一礦一井一面”，采用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)，提高煤礦裝備現(xiàn)代化、系統(tǒng)自動(dòng)化、管理信息化水平，建設(shè)成數(shù)字化安全高效礦井，對(duì)其它資源整合礦井建設(shè)具有很好的借鑒意義。

Discussion on Digital,Safe and Efficient M ines'Construction through Resource Integration

FENG Zhen-hua

(Jincheng Co.,Shanxi Coal Transportation and Sales Group,Jincheng Shanxi048000)

By design optimization argumentation and research on the resources integration of Gaizhou Coal Enterprise,the author proposes a creative mine construction idea.By the promotion of one-mine-one-well-one-face model,advanced and appropriate technology is adopted to build the digital,safe and efficientmines.

mine integration;safety and efficiency;construction

TD212；TD679

A

1672-5050（2011）09-0068-03

2011-03-27

馮振華（1968—），男，山西太原人，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦安全生產(chǎn)經(jīng)營管理。

徐樹文