文 宇，羅康成，高 敏

(貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院， 貴州 貴陽(yáng) 550025)

山腳樹(shù)煤礦整合設(shè)計(jì)方案

文 宇，羅康成，高 敏

(貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院， 貴州 貴陽(yáng) 550025)

針對(duì)原山腳樹(shù)煤礦及相鄰的老屋基煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題，分析原山腳樹(shù)煤礦、老屋基煤礦開(kāi)拓系統(tǒng)主要采掘、運(yùn)輸系統(tǒng)的制約及經(jīng)濟(jì)不合理性。提出了對(duì)兩礦井進(jìn)行資源整合的方案。兩礦井開(kāi)拓系統(tǒng)的優(yōu)化整合，技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，優(yōu)化整合后可提高礦井經(jīng)濟(jì)效益。

山腳樹(shù)煤礦；老屋基煤礦；資源整合；開(kāi)拓系統(tǒng)

1 整合前概況

原老屋基煤礦和原山腳樹(shù)煤礦均屬于貴州盤(pán)江精煤股份有限公司。老屋某煤礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬(wàn)t/a，采用立井開(kāi)拓，開(kāi)拓深度為+1350 m，布置有+1350 m大巷，劃分為3個(gè)采區(qū)，分別為南采區(qū)、北二采區(qū)、北三采區(qū)，其中北三采區(qū)北面與原山腳樹(shù)煤礦相鄰。北二采區(qū)、北三采區(qū)+1350 m水平以上煤層已全部采空，北三采區(qū)+1300 m標(biāo)高以上3、4、12、14、17煤層已采空，+1330 m標(biāo)高以上18號(hào)煤層采空。北二采區(qū)+1180 m標(biāo)高以上3、4、12、14、17煤層已采空，+1230 m標(biāo)高以上18號(hào)煤層采空。南采區(qū)+1425 m標(biāo)高以上3、4號(hào)煤層已采空，+1480 m標(biāo)高以上12、14、17、18號(hào)煤層采空。礦井主井提升方式為箕斗立井提升，提升高度為255.431 m，井底煤倉(cāng)容量為120 t，井口煤倉(cāng)容量為80 t，核定提升能力在140萬(wàn)t/a。井下采區(qū)采用皮帶輸送機(jī)和刮板輸送機(jī)運(yùn)輸原煤，1350主運(yùn)輸大巷采用8 t蓄電池電機(jī)車(chē)牽引3 t固定車(chē)箱式礦車(chē)運(yùn)輸原煤，礦井核定運(yùn)輸提升能力在140萬(wàn)t/a。

原山腳樹(shù)煤礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180萬(wàn)t/a，采用斜井分區(qū)式開(kāi)拓，全井田劃分為一個(gè)水平開(kāi)采，開(kāi)拓深度為+1370 m，根據(jù)構(gòu)造及煤層賦存情況，以F108斷層為界，將井田劃分為南、北兩個(gè)自然邊界采區(qū)，其中南采區(qū)與老屋基礦相鄰。目前，礦井+1370 m水平以上煤層已全部采空，礦井北采區(qū)+1275 m標(biāo)高以上10、12、15、17號(hào)煤層均已采空，礦井南采區(qū)+1290 m標(biāo)高以上10、12煤層采空，+1320 m標(biāo)高以上15、17、18號(hào)煤層均已采空。礦井主井提升方式為皮帶斜井提升，提升高度為201.7 m，主井皮帶提升核定能力在260萬(wàn)t/a左右。井下采用皮帶輸送機(jī)和刮板輸送機(jī)運(yùn)輸原煤,井下原煤經(jīng)刮板運(yùn)輸機(jī)、膠帶直接運(yùn)出井口，原煤通過(guò)火車(chē)運(yùn)到老屋基洗煤廠。整合前原老屋基煤礦及原山腳樹(shù)煤礦的開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

2 整合前存在的主要問(wèn)題

原老屋基礦煤炭通過(guò)+1350 m運(yùn)輸大巷用蓄電池機(jī)車(chē)配合3 t礦車(chē)運(yùn)輸至主立井井底，然后通過(guò)主立井用箕斗提升至地面，運(yùn)輸能力有限，且設(shè)備已使用多年，逐漸老化，設(shè)備經(jīng)常維修，嚴(yán)重影響礦井的正常生產(chǎn)。原山腳樹(shù)煤礦的煤運(yùn)出井口后通過(guò)火車(chē)運(yùn)往老屋基洗煤廠，運(yùn)輸費(fèi)用大、運(yùn)輸能力有限。由于原山腳樹(shù)煤礦地理位置的原因，在原山腳樹(shù)煤礦范圍內(nèi)新建洗煤廠選址困難，為了擺脫山腳樹(shù)煤礦的發(fā)展受到鐵路運(yùn)輸?shù)闹萍s，必須尋求解決山腳樹(shù)煤礦與老屋基洗煤廠間運(yùn)輸問(wèn)題的方案。

3 山腳樹(shù)煤礦整合后礦井開(kāi)拓方案

3.1 整合后礦井井口及地面工業(yè)場(chǎng)地選擇方案

兩礦原有工業(yè)場(chǎng)地及其附屬設(shè)施均已形成，整合設(shè)計(jì)主要考慮礦井主井場(chǎng)地的選擇，對(duì)原有場(chǎng)地及其配套設(shè)施進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，兩礦整合后原煤出井后直接進(jìn)入老屋基選煤廠進(jìn)行洗選，主井井口的選擇要盡量靠近老屋基選煤廠以減少地面生產(chǎn)系統(tǒng)的投資。

礦區(qū)內(nèi)地形比較復(fù)雜且相對(duì)高差較大，結(jié)合地面交通運(yùn)輸條件及老屋基選煤廠位置，整合后井田內(nèi)僅有離老屋基工業(yè)場(chǎng)地以西約500 m靠近拖長(zhǎng)江附近的平緩地帶和猴子田附近的平緩地帶兩個(gè)位置適合布置主井井口及地面生產(chǎn)系統(tǒng)。

圖1整合前原老屋基煤礦及原山腳樹(shù)煤礦的開(kāi)拓系統(tǒng)布置

3.2 整合后礦井開(kāi)拓方案的比選

根據(jù)選定的工業(yè)場(chǎng)地及井口方案并結(jié)合井田煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造等，提出如下3個(gè)開(kāi)拓方案。

方案一：平田立井開(kāi)拓方案。利用老屋基礦現(xiàn)有的工業(yè)廣場(chǎng)布置，改造立井，主立井井口標(biāo)高+1608 m。充分利用老屋基現(xiàn)有的原煤運(yùn)輸巷道系統(tǒng)，將老屋基礦井+1350 m大巷與山腳樹(shù)礦井+1370 m大巷聯(lián)通，原煤通過(guò)+1350 m大巷及+1350 m主石門(mén)由主立井提升出井口后，通過(guò)皮帶運(yùn)往老屋基礦洗煤廠。礦井劃分2個(gè)水平(+1350、+1100 m)10個(gè)采區(qū)，生產(chǎn)采區(qū)分別為一、二、三、四采區(qū)，備用采區(qū)為五采區(qū)，接替采區(qū)為六、七、八、九、十采區(qū)。

方案二：拖長(zhǎng)江斜井開(kāi)拓方案。本方案主斜井井口及輔助工業(yè)場(chǎng)地位于老屋基工業(yè)場(chǎng)地以西約500 m靠近拖長(zhǎng)江附近的平緩地帶，主斜井井口標(biāo)高+1570 m，傾角16°，按174°方位角掘進(jìn)至+1350 m水平與+1350 m主石門(mén)貫通。大巷的布置和采區(qū)劃分同方案一。

方案三：猴子田斜井開(kāi)拓方案。主斜井井口及輔助工業(yè)場(chǎng)地位于井田中南部猴子田的緩坡地帶，主斜井井口標(biāo)高+1586 m，傾角24°，按337°傾角掘進(jìn)345 m后，掘進(jìn)運(yùn)輸斜巷至+1350 m與+1350 m主石門(mén)貫通。大巷的布置和采區(qū)劃分同方案一、二。

整合后礦井開(kāi)拓方案見(jiàn)圖2。

3.3 整合后礦井開(kāi)拓開(kāi)采方案的確定

圖2山腳樹(shù)煤礦整合開(kāi)拓方案布置圖

3.3.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

方案一需要擴(kuò)大現(xiàn)有老屋基煤礦立井井筒斷面，存在施工困難，管理環(huán)節(jié)復(fù)雜，對(duì)主立井進(jìn)行擴(kuò)巷施工嚴(yán)重影響現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)，主立井井筒作為300萬(wàn)t/a的大型礦井，提升立井井筒深度只有250 m，用單繩纏繞式提升已不能滿足要求，只能考慮多繩摩擦提升，從摩擦提升的角度分析，250 m的井筒深度對(duì)300萬(wàn)t/a的井型來(lái)說(shuō)太淺，需要大量的配重來(lái)滿足提升系統(tǒng)的防滑問(wèn)題，而且裝卸載系統(tǒng)也過(guò)于復(fù)雜，且立井井筒設(shè)備投資大、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高。方案二、方案三主斜井均采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，井下生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸環(huán)節(jié)少、運(yùn)輸能力相對(duì)方案一較大，井口工業(yè)場(chǎng)地及主斜井施工對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)不造成影響，且投資相對(duì)較小、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較少、管理維護(hù)容易。因此，從提升運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)的角度，設(shè)計(jì)推薦采用斜井膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸較為合理。因此初步淘汰方案一，對(duì)方案二和三方案做進(jìn)一步技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

3.3.2 主斜井方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

從方案二、方案三兩個(gè)斜井開(kāi)拓方案來(lái)看，主要區(qū)別就在于主斜井的井口位置及主斜井的長(zhǎng)度傾角不同。

(1) 從經(jīng)濟(jì)比較上看，方案二基建投資3007.65萬(wàn)元，年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用741.52萬(wàn)元，方案三基建投資3838.53萬(wàn)元，年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用824.6萬(wàn)元，方案二比方案三的投資少830.89萬(wàn)元，年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用少83.08萬(wàn)元。

(2) 從技術(shù)上看，方案二的優(yōu)點(diǎn)是主斜井工業(yè)場(chǎng)地較為開(kāi)闊，主斜井井口距老屋基選煤廠較近、外運(yùn)方便；缺點(diǎn)是主斜井井筒工程量比方案三大。方案三的優(yōu)點(diǎn)是主斜井井筒工程量小；缺點(diǎn)是主斜井井筒傾角較大，采用大傾角膠帶輸送機(jī)分段運(yùn)輸，主斜井工業(yè)場(chǎng)地需要新購(gòu)置土地，場(chǎng)地較狹窄，地面施工工程量較大，進(jìn)場(chǎng)公路改造較方案二多，地面原煤通過(guò)膠帶運(yùn)至老屋基選煤廠，其運(yùn)輸距離較方案二長(zhǎng)，主斜井井口與老屋基選煤廠相對(duì)分散，管理不便。

總之，方案二具有工業(yè)場(chǎng)地較為開(kāi)闊、開(kāi)拓部署合理、距老屋基選煤廠較近、外運(yùn)方便，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，節(jié)省地面投資等明顯優(yōu)勢(shì)。因此設(shè)計(jì)推薦方案二，即拖長(zhǎng)江斜井開(kāi)拓方案。

3.4 兩礦井整合后的主要效果

(1) 在老屋基選煤廠附近布置主斜井至+1350主石門(mén)，貫通了原老屋基煤礦+1350運(yùn)輸大巷、和原山腳樹(shù)煤礦+1370運(yùn)輸大巷，使井下一采區(qū)、二采區(qū)、三采區(qū)、四采區(qū)、五采區(qū)采用+1350運(yùn)輸大巷直接聯(lián)接，礦井各采區(qū)原煤通過(guò)采區(qū)運(yùn)輸石門(mén)、采區(qū)煤倉(cāng)、+1350運(yùn)輸大巷、+1350主石門(mén)、主斜井至老屋基選煤廠，整合后礦井集中出煤至老屋基選煤廠，采用膠帶輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸，有效的避免了原老屋基煤礦蓄電池電機(jī)車(chē)、箕斗提升運(yùn)輸?shù)闹萍s因素和原山腳樹(shù)煤礦地面鐵路運(yùn)輸至老屋基選煤廠的制約因素，大大的提高礦井原煤運(yùn)輸能力，降低提升運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

(2) 礦井整合后，新布置主斜井集中出煤，貫通原老屋基煤礦+1350運(yùn)輸大巷和原山腳樹(shù)煤礦+1370運(yùn)輸大巷，形成新的+1350運(yùn)輸大巷，充分利用礦井已有的地面及井下開(kāi)拓開(kāi)采巷道以最小的投入使兩礦井有效的整合形成新的礦井。整合后礦井集中出煤，連續(xù)運(yùn)輸，集中管理，有效的提高了礦井的管理水平。

4 結(jié) 論

由于原老屋基煤礦、原山腳樹(shù)煤礦同屬于貴州盤(pán)江精煤股份有限公司的兩對(duì)相鄰礦井，將兩礦井井下+1350運(yùn)輸大巷和+1370運(yùn)輸大巷貫通形成+1350運(yùn)輸大巷，新布置一條主斜井通過(guò)1350主石門(mén)與+1350運(yùn)輸大巷貫通形成整合后原煤運(yùn)輸路線，同時(shí)充分利用已有的地面建構(gòu)筑物和各采區(qū)井下開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)形成整合后山腳樹(shù)煤礦開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)有效解決了原老屋基煤礦提升運(yùn)輸困難和原山腳樹(shù)煤礦原煤地面鐵路運(yùn)輸至老屋基選煤廠的制約等技術(shù)難題，最終實(shí)現(xiàn)兩礦井資源整合后集中管理，減少投資成本，降低礦井運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，達(dá)到提高整合后礦井經(jīng)濟(jì)效益的目的。

[1] 張榮力，何國(guó)偉，李 鐸.采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

[2] GB50215—2005.煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院.貴州盤(pán)江精煤股份有限公司山腳樹(shù)煤礦整合技改初步設(shè)計(jì)[R].貴陽(yáng)：煤炭設(shè)計(jì)研究院，2013.

[4] 楊 勇.石槽村煤礦井田劃分及開(kāi)拓系統(tǒng)優(yōu)化[J].煤炭工程,2013(1):4-6.

[5] 王文書(shū).礦井開(kāi)拓方案的確定方法[J].煤炭工程,2012(9):1-3.

2013-10-08)

文 宇(1981-)，男，貴州德江人，本科，工程師，主要從事煤礦設(shè)計(jì)及安全評(píng)價(jià)工作,Email:wenyu00403022@126.com。