李勇

摘 要：為了合理有序地開發(fā)煤炭資源，合理優(yōu)化礦井，提高單井規(guī)模，實現(xiàn)高效生產，積極響應整合實施方案，根據(jù)永興煤礦現(xiàn)有井下和地面實際情況，結合煤炭資源整合礦井建設規(guī)范，提出了適宜于該礦井井筒開拓以及井下開拓部署的兩個方案，綜合論證了礦井開拓方案的可行性和合理性，為礦井投資和設計單位優(yōu)化該礦井開拓方案提供了重要參考意見。

關鍵詞：煤炭生產 資源整合 開拓方案 探討

中圖分類號：TD223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（a）-0027-02

永興煤礦位于陜西省子洲縣城西南約40 km處，由原永盛聯(lián)辦煤礦和槐樹岔煤礦整合擴大而成，井田東西寬3.9 km，南北長8.2 km，面積29.436 7 km2。

1 資源條件

（1）地層與構造：地表均被松散層所覆蓋，沒有大的褶皺和斷裂，區(qū)域穩(wěn)定性好，地層總體傾向西北，傾角一般為1°～3°，局部地層有微波狀起伏。（2）煤層特征：可采煤層有2層（Ⅶ上、Ⅶ中），Ⅶ上煤層位于瓦窯堡組第四段中部，埋深在68.17～246.00 m，全區(qū)可采，煤層厚度由西北向東南部逐漸變厚；Ⅶ中煤層距Ⅶ上煤層0.74～12.58 m，大部可采，煤層厚度由東南向東北、西南逐漸變薄以致不可采。（3）其他開采技術條件：整合區(qū)內主要充水含水層和間接充水含水層及風化巖含水層富水性弱，地下水補給條件差，屬水文地質條件簡單的礦床。井田內瓦斯含量低，各可采煤層均有煤塵爆炸危險，屬自燃煤層。

2 生產能力及服務年限

（1）儲量條件：整合區(qū)參與資源量估算的Ⅶ上、Ⅶ中兩層煤，設計資源儲量5 448萬t，可采儲量4 321萬t。（2）煤層條件：井田內Ⅶ上煤層全區(qū)可采，可采厚度0.42～2.35 m，平均厚度1.26 m。Ⅶ上煤層生產能力較大，有利于礦井初期開采。Ⅶ中煤層大部可采，可采厚度0.40～1.44 m，平均厚度0.73 m。Ⅶ中煤層生產能力較小。（3）采場接續(xù)條件：考慮到煤層儲量分布情況，Ⅶ上煤層全區(qū)可采，井田東側賦存較厚，平均1.5 m，井田西側0.8～1.0 m；Ⅶ中煤層大部可采，平均厚度0.73 m。確定Ⅶ上煤層劃分為兩個盤區(qū)，一盤區(qū)位于井田中部東側，生產能力較大，利于礦井初期開采；后期開采Ⅶ上煤層二盤區(qū)和Ⅶ中煤層（不劃分盤區(qū)）時，由于煤層薄，確定兩層煤聯(lián)合開采（其中主采Ⅶ上煤層二盤區(qū)，配采Ⅶ中煤層）。（4）礦井設計生產能力及服務年限：根據(jù)礦井資源儲量、可采儲量和開采技術條件等，適宜建設0.60 Mt/a的中型礦井。礦井年工作日為330 d，每天四班作業(yè)，其中，三班采煤，一班檢修與準備，日凈提升運輸時間16 h。首采Ⅶ上煤層一盤區(qū)，可采儲量8.46 Mt，生產能力0.60 Mt/a，服務年限10.1 a。聯(lián)合開采Ⅶ上煤層二盤區(qū)和Ⅶ中煤層，其中Ⅶ上煤層二盤區(qū)可采儲量20.40 Mt，生產能力0.35 Mt/a，服務年限41.6 a；Ⅶ中煤層可采儲量14.35 Mt，生產能力0.25 Mt/a，服務年限41.0 a，則聯(lián)合開采服務年限為41.6 a，全礦井總服務年限51.7 a。

3 井田開拓與開采

3.1 工業(yè)場地的選擇

（1）原有工業(yè)場地：根據(jù)現(xiàn)場調查，原工業(yè)場地位于井田西北部的臺地上，布置一斜一立井井筒，資源整合擴大至0.60 Mt/a，原有場地地形狹窄，溝壑縱橫，受到場地的制約，無法再擴大，因此，原有場地不能滿足地面生產系統(tǒng)、儲煤場以及行政福利設施的布置，需另選工業(yè)場地。

（2）增加工業(yè)場地（新選）：結合煤層賦存特點、交通運輸條件，經多次現(xiàn)場踏勘并和業(yè)主協(xié)商，確定將另一工業(yè)場地選擇在原有工業(yè)場地東側1.7 km處，該處場地開闊、平坦，能夠滿足擴大規(guī)模的需求。

方案一：采用三條斜井開拓：（1）原有場地作為風井工業(yè)場地。在原有場地，將原主斜井改造為斜風井，作為礦井回風井并兼做安全出口。原立風井報廢，并永久封閉，風井場地布置有主扇配電室。（2）新選場地布置主、副井筒及相應設施。在新選場地，新開鑿主斜井、副斜井，分別作為全礦井的原煤運輸井筒和輔助運輸井筒。場地主要布置有主井、副井和相應生產系統(tǒng)、儲煤場以及行政辦公設施等。根據(jù)煤層賦存以及煤層間距情況，采用一個水平開采全井田。主水平設在Ⅶ中煤層（即下部煤層），水平標高+990.0 m。井下3條大巷在井田中央布置，向南掘進至井田邊界，主運大巷沿Ⅶ中煤層布置，輔運大巷、回采大巷沿Ⅶ上煤層布置，主運大巷與輔運大巷之間采用斜巷聯(lián)通，利用大巷布置條帶工作面進行回采。首采工作面布置在主斜井南側。（3）后期立風井（新建）。考慮到礦井服務年限較長，后期運輸、通風距離較長，確定在礦井后期增設立風井，作為后期的回風及安全出口。

方案二：采用兩斜一立井綜合開拓：（1）原有場地作為副井工業(yè)場地。在原有場地，利用已有一對井筒，原主斜井改造為副斜井，用作提升材料及設備；原立風井功能不變，仍做礦井回風兼作安全出口。場區(qū)主要布置有副井及其輔助設施、風井及其輔助設施、變電所、機修車間及綜采設備庫、材料庫、消防材料庫、材料堆場、鍋爐房以及污水處理站等。（2）新選場地作為主井工業(yè)場地。在新選場地，只布置主斜井，作為全礦井的原煤出煤井。場區(qū)主要布置有主井及其輔助設施、鍋爐房、變電所、聯(lián)合建筑、洗選系統(tǒng)、儲煤場及裝車、運煤系統(tǒng)等工業(yè)設施和行政辦公樓、職工宿舍樓等生活設施。采用一個水平開采全井田，主水平設在Ⅶ中煤層，水平標高+990.0 m。井下3條大巷布置以及首采工作面布置與方案一相同。（3）后期立風井（新建）：位置與方案一相同。

3.2 兩個方案的優(yōu)缺點比較

方案一優(yōu)點：（1）供電、供水、通信以及煤炭外運條件好。（2）工業(yè)場地布置有主斜井和副斜井以及相應生產系統(tǒng)和行政辦公設施，管理方便。（3）與方案二相比，工業(yè)場地設置10 kV變電所，專供主斜井皮帶機以及生產系統(tǒng)、洗選煤車間和辦公樓等用電，風井場地設置主扇配電室，專供對旋通風機等用電，其投資較方案二少500萬元。（4）首采區(qū)工作面位于煤層較厚區(qū)域，儲量穩(wěn)定可靠，井下開拓劃分、開采布置合理，利于布置回采工作面正常生產以及達到設計規(guī)模。

方案一缺點：（1）新開鑿副斜井傾角5.5°，斜長1 889 m，采用防爆無軌膠輪車運輸輔助設備及材料，建井工期需12個月，較方案二長5個月，初期井巷投資較方案二大。（2）主井工業(yè)場地占地面積較大，增加征地費用。

方案二優(yōu)點：（1）供電、供水、通信以及煤炭外運條件好。（2）副井工業(yè)場地的一對井筒均可利用，可減少前期基建投資。（3）首采區(qū)工作面位于煤層較厚區(qū)域，儲量穩(wěn)定可靠，井下開拓劃分、開采布置合理，利于布置回采工作面正常生產以及達到設計規(guī)模。

方案二缺點：（1）主、副井工業(yè)場地由于分開布置，且較遠，管理分散、不方便。（2）主、副井工業(yè)場地由于分開布置，因此，造成地面管理人員多，井下工人相應較多一些，費用成本相應增加。（3）主、副井工業(yè)場地需分別設置辦公樓、職工宿舍、食堂、污水處理站、鍋爐房以及占用相應的場地大。（4）主井工業(yè)場地10 kV變電所專供主斜井皮帶機以及生產系統(tǒng)、洗選煤車間和辦公樓等用電，副井工業(yè)場地也需設10 kV變電所，專供副斜井絞車以及輔助生產設施、鍋爐房、機修車間和對旋通風機等用電；由于是兩套設備，其投資較方案一多500萬元以上。（5）由于副斜井距離主斜井較遠，且副斜井采用絞車下放材料及設備，井下需進行設備換裝，后期井下輔助運輸成本將大大增加。

經技術經濟綜合分析比較，開拓方案采用方案一更為合理。

3.3 開拓部署

（1）井筒位置及數(shù)目：礦井移交生產達到設計生產能力時，共布置3條井筒，分別為主斜井、副斜井、斜風井，其中在主工業(yè)場地只布置主斜井和副斜井，在風井工業(yè)場地布置斜風井。礦井后期開采二盤區(qū)時，服務年限長，其運輸、通風距離長，且考慮到兩層煤同時開采的影響，需風量增大，在井田南部中央另選立風井，井下靠近回風大巷一側，開鑿后期立風井。

水平劃分及標高：開采Ⅶ上、Ⅶ中煤層，其層間距約6.38 m，采用一個水平開采全井田，主水平（即皮帶運輸大巷）設在Ⅶ中煤層，水平標高為+990.0 m。

大巷及工作面布置：主運大巷沿Ⅶ中煤層布置，輔運大巷、回采大巷沿Ⅶ上煤層布置，3條大巷均為半煤巖巷，大巷之間及兩側各留設30 m護巷煤柱。首采Ⅶ上煤層工作面時，其原煤通過皮帶運輸順槽溜煤眼轉載至Ⅶ中煤層的主運大巷，然后從主斜井運出地面。

盤區(qū)劃分：Ⅶ上煤層和Ⅶ中煤層間距約6.38 m，考慮到煤層儲量分布情況，確定Ⅶ上煤層劃分為兩個盤區(qū)，一盤區(qū)位于主斜井南側，Ⅶ上煤層其余部分劃分為二盤區(qū)，Ⅶ中煤層不劃分盤區(qū)。

開采順序：首采Ⅶ上煤層一盤區(qū)（0.60 Mt/a），開采10.1 a時，接續(xù)聯(lián)合布置開采Ⅶ上煤層二盤區(qū)和Ⅶ中煤層（主采Ⅶ上煤層二盤區(qū)0.35 Mt/a，配采Ⅶ中煤層0.25 Mt/a），兩層煤的采煤工作面均沿大巷兩翼條帶布置，工作面后退式回采，總的開采順序為由近及遠，即整體推進方向由北向南。

3.4 采煤方法、首采區(qū)布置

采煤方法的選擇：根據(jù)Ⅶ上煤層、Ⅶ中煤層的賦存特征、開采技術條件、開拓方式，采煤方法選用綜采采煤法，一次采全高，對于Ⅶ上煤層、Ⅶ中煤層的0.6～0.4 m薄煤層開采區(qū)域，可選用螺旋采煤法開采。

首采區(qū)位置及資源儲量：首采Ⅶ上煤層一盤區(qū)，該盤區(qū)布置在主斜井南側，為矩形狀，近水平，煤層平均1.5 m，其儲量穩(wěn)定可靠，盤區(qū)長2 910 m，寬2 015 m，面積5.87 km2，可采儲量8.46 Mt。配備一個綜采工作面，垂直大巷布置工作面皮帶運輸順槽、輔助運輸順槽和回風順槽，平行井田東邊界保護煤柱線布置工作面切眼，工作面長150 m，走向長2 910 m，年推進度2 376m，一井一面即可滿足0.60 Mt/a生產規(guī)模。

3.5 主要技術經濟指標

（1）礦井移交時，井巷工程量總長度13 788.7 m，其中，利用巷道1 251 m，新掘巷道12 527.7 m；萬噸掘進率220.63m/萬t；礦井的建井工期為21個月，礦井建設總工期為24個月。（2）礦井移交時，礦井開拓煤量2.00 Mt，可采期3.3 a；準備煤量1.63 Mt，可采期2.7 a；回采煤量0.60 Mt，可采期1.0 a。

4 結語

根據(jù)永興煤礦現(xiàn)有井下和地面實際情況，結合煤炭資源整合礦井建設規(guī)范，經過技術經濟綜合分析比較，選擇了3條斜井開拓方案，投資省，工期短，技術上可行，經濟上合理，后經投資方及設計院多次論證，認為該方案更優(yōu)越，雙方最終認同并采用了筆者提出的開拓方案。

參考文獻

[1] 榆林市榮巖地質勘探有限公司編.陜西省子洲縣永興煤礦（整合區(qū)）勘探報告[R].

[2] 原子洲縣永盛聯(lián)辦煤礦和槐樹岔煤礦《采掘工程平面圖》《井上下對照圖》等資料[Z].

[3] 《煤礦安全規(guī)程》《煤礦防治水規(guī)定》《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》及有關國家煤炭工業(yè)現(xiàn)行的政策、法規(guī)、條例等[Z].