李虎民，李朋峰，劉建林

(陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000)

小紀(jì)汗煤礦13盤區(qū)大巷優(yōu)化設(shè)計

李虎民，李朋峰，劉建林

(陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000)

為了實(shí)現(xiàn)降本增效目的，減少小紀(jì)汗煤礦大巷延伸投資，結(jié)合原開采設(shè)計情況并綜合考慮礦井排水、供電、主輔運(yùn)輸、通風(fēng)等因素，通過理論分析和風(fēng)量驗(yàn)算，提出將13盤區(qū)大巷布置由5條調(diào)整為3條，大巷布置調(diào)整后能夠減少礦井13盤區(qū)開拓投資，同時礦井能夠達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能，并且提出相應(yīng)的生產(chǎn)接續(xù)計劃。

礦井；盤區(qū)；大巷；優(yōu)化設(shè)計

1 原13盤區(qū)大巷布置

小紀(jì)汗煤礦現(xiàn)有井下大巷組采用5條大巷布置，即帶式輸送機(jī)大巷、一(二)號輔助運(yùn)輸大巷和一(二)號回風(fēng)大巷，大巷兼做盤區(qū)巷道，工作面巷道直接與大巷連接。其中一(二)號輔助運(yùn)輸大巷位于大巷組的兩側(cè)，帶式輸送機(jī)大巷位于大巷組的中間，各大巷間距均按40 m設(shè)計，巷道均采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。#1輔運(yùn)大巷服務(wù)南翼采掘工作面輔助運(yùn)輸；#2輔運(yùn)大巷服務(wù)北翼采掘工作面輔助運(yùn)輸；帶式輸送機(jī)大巷服務(wù)全礦井主運(yùn)輸；在小蘇計回風(fēng)立井形成的條件下，#1回風(fēng)大巷服務(wù)于南翼采掘工作面回風(fēng)，#2回風(fēng)大巷服務(wù)于北翼采掘工作面回風(fēng)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)。

2 13盤區(qū)大巷優(yōu)化設(shè)計總體方案

13盤區(qū)采用條帶式開采，大巷延伸段按三巷制，沿11盤區(qū)大巷向西布置，延伸至13盤區(qū)西邊界，大巷組由帶式輸送機(jī)大巷、輔助運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷組成，13盤區(qū)工作面沿大巷布置在兩側(cè)，13盤區(qū)帶式輸送機(jī)大巷直接延伸11盤區(qū)帶式輸送機(jī)大巷，回風(fēng)大巷采用延伸11盤區(qū)#2回風(fēng)大巷，輔助運(yùn)輸大巷采用延伸11盤區(qū)#1回風(fēng)大巷，11盤區(qū)輔助運(yùn)輸大巷與13盤區(qū)回風(fēng)大巷、輔助運(yùn)輸大巷連接處采用繞道連接，該方案與原開采設(shè)計批復(fù)文件一致，利于后期文件審批與驗(yàn)收，同時移交工程量小，井下可實(shí)現(xiàn)雙翼開采，井下開拓較為合理。3條大巷具體布置如圖1所示。

3 大巷優(yōu)化設(shè)計條件下生產(chǎn)接續(xù)計劃安排

綜合考慮實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)，充分利用小蘇計回風(fēng)立井和中央回風(fēng)立井兩條風(fēng)井回風(fēng)，同時滿足回風(fēng)大巷風(fēng)速不超限，通風(fēng)阻力符合規(guī)定，13盤區(qū)采用三條大巷從#3到位聯(lián)巷延伸至井田邊界的前提條件為南翼中厚煤層綜采工作面必須在#3到位聯(lián)巷以東，實(shí)現(xiàn)11盤區(qū)布置一個中厚煤層綜采工作面，13盤區(qū)布置一個厚煤層綜采工作面。

3.1 厚煤層綜采工作面接續(xù)計劃安排

根據(jù)現(xiàn)有五年接續(xù)計劃安排，厚煤層總體接續(xù)為從11 215綜采工作面至13 219綜采工作面順序接替。但根據(jù)井上下對照圖分析，13 201、13 203、13 205、13 207綜采工作面上部住戶較多，11 307綜采工作面至井田邊界綜采工作面上部住戶較少，其中13 223、13 221、13 219綜采工作面上部無住戶，13 217綜采工作面上部有4戶14人，13 215綜采工作面上部有3戶11人，13 213綜采工作面上部3戶7人，13 211綜采上部10戶27人。為了減少移民搬遷一次性投資，考慮綜采工作面回采收益，將厚煤層從11 219綜采工作面回采完成后接替井田邊界綜采工作面，根據(jù)生產(chǎn)接續(xù)計劃安排，11 219綜采工作面于2020年5月份回采完成。按照此方案進(jìn)行接續(xù)，13盤區(qū)能夠延伸至井田邊界，同時此時邊界綜采工作面能夠掘進(jìn)完成，并且小蘇計回風(fēng)立井能夠投入使用。

3.2 中厚煤層生產(chǎn)接續(xù)計劃安排

考慮大巷采用三條制，厚煤層已經(jīng)布置在13盤區(qū)，因此中厚煤層接續(xù)計劃必須布置在11盤區(qū)。中厚煤層生產(chǎn)接續(xù)總體計劃為11 213剩余段綜采工作接替11 207綜采工作，11 214綜采工作面接替11 213剩余段綜采工作面，11 216綜采工作面接替11 214綜采工作面，11 218綜采工作面接替11 216綜采工作面，#3到位聯(lián)巷附近11 220綜采工作面接替11 218綜采工作面，11 210綜采工作面接替11 220綜采工作面，此時時間節(jié)點(diǎn)為2022年5月份，此時厚煤層綜采工作面正在回采南翼13 222綜采工作面。將南翼中厚煤層全部解放完成后，再將中厚煤層綜采工作面安排至北翼11 209綜采工作面及北翼剩余邊角煤回采，在此期間可考慮準(zhǔn)備回采12盤區(qū)中厚煤層綜采工作面。

圖1 13盤區(qū)大巷布置

3.3 接續(xù)范圍內(nèi)綜采工作面布置及產(chǎn)量分析

根據(jù)厚煤層、中厚煤層綜采工作面接續(xù)安排，未來十年內(nèi)全礦厚煤層、中厚煤層兩個綜采工作面配采基本合理，能達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能1 000萬t/a，同時此條件下通風(fēng)能夠滿足要求，10年內(nèi)具體產(chǎn)量分析見表1。

4 優(yōu)化設(shè)計后13盤區(qū)主要輔助生產(chǎn)系統(tǒng)

4.1 13盤區(qū)排水管路布置

礦井排水由13盤區(qū)排水系統(tǒng)、11盤區(qū)排水系統(tǒng)、井底主排水系統(tǒng)共同組成。11，13盤區(qū)涌水分別由各自盤區(qū)排水系統(tǒng)排至井下主水倉，最終由井下主排水泵房排出地面，大巷優(yōu)化設(shè)計中考慮將3趟377 mm排水管路布置在帶式輸送機(jī)大巷。具體排水路線如下：13盤區(qū)涌水→13盤區(qū)水泵房→2煤西翼帶式輸送機(jī)大巷→井下主排水泵房→中央進(jìn)風(fēng)立井→地面。

表1 礦井十年內(nèi)產(chǎn)量計劃表

表2 13盤區(qū)移交時井下用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量分配表

4.2 13盤區(qū)供電線路布置

井下在13盤區(qū)建13盤區(qū)變電所，與13盤區(qū)水泵房聯(lián)建13盤區(qū)水泵房變電所，在#2煤西翼大巷二部帶式輸送機(jī)頭部設(shè)機(jī)頭變電所。變電所采用二回路10 kV進(jìn)線電源，每回路電纜選用2×(MYJV42-8.7/10 kV 3×240 mm2)，經(jīng)鉆孔，通過2煤西翼帶式輸送機(jī)大巷引自小蘇計風(fēng)井場地35 kV變電站10 kV不同的母線段上。

4.3 13盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)能力驗(yàn)證

4.3.1 井下用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量分配

根據(jù)通風(fēng)計算結(jié)果，13盤區(qū)移交時井下各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量配備及進(jìn)回風(fēng)井風(fēng)量分配見表2、表3。

4.3.2 通風(fēng)系統(tǒng)選擇

根據(jù)未來10年內(nèi)采掘工作面布置及產(chǎn)量分析表分析，小蘇計回風(fēng)立井投入使用后，2021年厚煤層綜采工作面13 224面投入生產(chǎn)，此時中厚煤層綜采工作面正?；夭?1 220綜采工作面。為了縮短北翼綜采工作面通風(fēng)路線，降低北翼綜采工作面通風(fēng)阻力，實(shí)現(xiàn)采掘工作面分區(qū)通風(fēng)，13盤區(qū)南翼13 224綜采工作面實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)主要利用小蘇計回風(fēng)立井回風(fēng)，11盤區(qū)南翼中厚煤層綜采工作面主要利用中央回風(fēng)立井回風(fēng)。南翼13 224綜采工作面直接利用小蘇計回風(fēng)立井回風(fēng)；南翼11 220綜采工作面利用中央回風(fēng)立井回風(fēng)。

表3 13盤區(qū)移交時井筒風(fēng)量分配表

4.3.3 井田邊界位置回采期間小蘇計回風(fēng)立井回風(fēng)量驗(yàn)算

井田邊界位置回采期間小蘇計回風(fēng)立井回風(fēng)風(fēng)流主要為13 224綜采工作面、備用綜采工作面、接續(xù)巷道連采掘進(jìn)工作面、盤區(qū)變電所等，盤區(qū)實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)總回風(fēng)量為110.3 m3/s，即13盤區(qū)回風(fēng)大巷內(nèi)回風(fēng)量為110.3 m3/s，回風(fēng)全部利用小蘇計回風(fēng)立井回風(fēng)，可以實(shí)現(xiàn)小通風(fēng)阻力回風(fēng)。根據(jù)回風(fēng)大巷設(shè)計可知，回風(fēng)大巷設(shè)計斷面為18.9 m2，則

v=Q/S=110.3/18.9=5.84 m/s ，

式中：v為風(fēng)速，m/s；Q為風(fēng)量，m3/s；S為斷面面積，m2。

計算結(jié)果小于煤礦安全規(guī)程規(guī)定的回風(fēng)大巷風(fēng)速最大不大于8 m/s的要求，風(fēng)速、風(fēng)量滿足要求[1]。

4.3.4 井田邊界位置綜采工作面通風(fēng)阻力計算

根據(jù)采掘工程平面圖分析，北翼厚煤層綜采工作面回采13 223綜采工作面期間，厚煤層綜采工作面回風(fēng)路線最長，通風(fēng)阻力為最大時期，因此13 223綜采工作面回采期間為通風(fēng)困難時期。根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分析，通風(fēng)困難時期的通風(fēng)路線依次為副斜井、#2輔運(yùn)大巷(包含延伸段)、綜采工作面輔運(yùn)順槽、綜采工作面、綜采工作面回風(fēng)順槽、#2號回風(fēng)大巷(延伸段)、小蘇計回風(fēng)立井。根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)和總風(fēng)量，計算北翼厚煤層綜采工作面通風(fēng)困難時期總通風(fēng)阻力具體見表4。

表4 礦井困難時期通風(fēng)阻力表

根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)及礦井總風(fēng)量，利用通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算分析，其北翼厚煤層通風(fēng)困難時期通風(fēng)阻力為2 043.96 Pa，通風(fēng)阻力滿足不大于2 940.00 Pa的相關(guān)要求。

總之，通過以上分析13盤區(qū)邊界位置南翼綜采工作面期間，礦井在11盤區(qū)布置一個中厚煤層綜采工作面，全礦采掘面可以實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)，礦井能夠合法化生產(chǎn)，礦井通風(fēng)風(fēng)量和通風(fēng)阻力也能滿足相關(guān)要求。

5 13盤區(qū)大巷延伸投資分析

13盤區(qū)輔助運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷、帶式輸送機(jī)大巷#3到位聯(lián)絡(luò)巷至井田邊界距離約3 060 m。根據(jù)目前大巷延伸延米施工費(fèi)用，13盤區(qū)三條大巷延伸共需投資約10 786.5萬元，與五條大巷延伸相比減少投資約9 000萬以上。

6 結(jié)束語

將13盤區(qū)5條大巷調(diào)整為3條大巷設(shè)計優(yōu)化后，雖然厚煤層綜采工作面、中厚煤層綜采工作面布置受限，厚煤層綜采工作面布置在13盤區(qū)中，中厚煤層綜采工作面必須布置在11盤區(qū)內(nèi)，重要分界點(diǎn)為#3到位聯(lián)巷，但是從礦井未來采掘接續(xù)方面分析，采掘接續(xù)能夠滿足生產(chǎn)要求，接續(xù)巷道掘進(jìn)布置比較容易，同時較原方案相比減少兩條大巷共計6 120 m，直接減少投資9 000萬以上，并且大巷延伸方案優(yōu)化后，能夠保障厚煤層的正常生產(chǎn)接續(xù)問題，減少礦井移民搬遷一次性投資。

[1]張榮立，何國緯，李鐸.采礦工程技術(shù)設(shè)計手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.

(本文責(zé)編：齊琳)

李虎民(1970—)，男，陜西合陽人，總工程師，高級工程師，從事煤礦技術(shù)管理方面的工作(E-mail:splhm@163.com)。

TD 823

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1674-1951(2017)11-0026-04

2017-09-11；

2017-11-14