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        薄煤層礦井采區(qū)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用

        2018-12-08 07:15:42韓衛(wèi)棟李學(xué)
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年22期
        關(guān)鍵詞:采區(qū)礦井斷層

        韓衛(wèi)棟 李學(xué)

        摘 要:山東新陽能源公司屬于黃河北煤田,針對礦井煤層薄、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的特點,對采區(qū)設(shè)計、巷道布置進(jìn)行了優(yōu)化,并在現(xiàn)場實施,優(yōu)化后降低了礦井萬噸掘進(jìn)率,減少了掘進(jìn)費用和矸石產(chǎn)生量,對礦井可持續(xù)經(jīng)濟開采具有重要的意義。本文根據(jù)礦井地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育且勘探程度低和生產(chǎn)布局實際,對其進(jìn)行可行性研究。

        關(guān)鍵詞:黃河北煤田;薄煤層;地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜;采區(qū)設(shè)計;巷道布置;優(yōu)化

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.070

        1 概況

        山東新陽能源有限公司礦井井田位于濟南市濟陽縣和天橋區(qū)境內(nèi),東側(cè)2.5公里為220國道,北側(cè)3公里為青銀高速公路(青島—銀川),井口位于濟陽縣崔寨鎮(zhèn),南距濟南市區(qū)23公里,東北距濟陽縣城25公里,是山東省煤炭工業(yè)“十一五”規(guī)劃開發(fā)的黃河北煤田之一。礦井煤層薄,煤層厚度0.9m~1.4m,平均煤厚只有1.08米,平均傾角6°,為薄煤層開采。井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,根據(jù)大斷層賦存情況,整個井田劃分8個采區(qū),現(xiàn)主要開采1、7煤層。區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育且探查程度低,放面時很有可能包容斷層,嚴(yán)重制約生產(chǎn)。按照“沒有最好,只有更好”的理念開展優(yōu)化設(shè)計,施工探巷進(jìn)行探查,分析斷層賦存情況,通過設(shè)計優(yōu)化,合理布置巷道,規(guī)避斷層,提高回采工作面回采效率,實現(xiàn)礦井安全高效發(fā)展。在此,對四采七層西翼采區(qū)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)進(jìn)一步論述。

        2 采區(qū)基本條件分析

        山東新陽能源有限公司-506水平七層四采區(qū)采用雙翼布置方式,四采七層西翼西鄰DF15(H=19m∠47°)斷層,南鄰DF11(H=15m∠55°)斷層,走向長度600米,傾斜長度500米,面長120米。原設(shè)計4個工作面,分別為4701W面、4702W面、4703W面、4704W面。4701面放面時切眼上下端頭各揭露一條落差6米以上斷層,全巖段長達(dá)80米,被迫施工2條補巷規(guī)避斷層,增大了放面工程量,并導(dǎo)致工作面面長縮短。根據(jù)多年以來的摸索與總結(jié),鄰近較大斷層處往往伴生斷層發(fā)育,4702面與4701面地質(zhì)條件類似。

        3 技術(shù)現(xiàn)狀及需求

        縱觀當(dāng)前我國煤炭回采工作面現(xiàn)狀,工作面放面時大多先施工上下順槽,最后施工切眼,因地質(zhì)構(gòu)造不清楚,工作面放出后往往包含較大斷層。為保證合理的采掘接續(xù),工作面通常采用放震動炮法強行通過斷層,如果放炮強行通過斷層不但會造成巖石量多影響煤質(zhì),而且會對液壓支架、煤機等設(shè)備造成較大損壞,另外存在較大安全隱患。

        放面前,施工探巷探查斷層賦存情況并作分析,進(jìn)一步對工作面設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化,合理布置巷道,規(guī)避斷層,保障回采區(qū)隊高產(chǎn)高效,對礦井安全高效生產(chǎn)具有重要意義。

        4 設(shè)計優(yōu)化措施

        (1)探明工作面構(gòu)造情況。四采七層南區(qū)西翼工作面西臨DF15斷層,受大斷層影響,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變。4701W放面時切眼上下端頭各揭露一條落差6米以上斷層,全巖段長達(dá)80米,被迫施工2條補巷規(guī)避斷層,增大了放面工程量。4702W面放面時改變以往先施工兩巷后掘切眼的做法,利用4701運煤巷先施工邊界切眼,作為探巷探查4702面走向斷層情況,探巷長度290米,探明一條落差8米斷層。(2)補巷規(guī)避斷層。根據(jù)探巷實際揭露地質(zhì)構(gòu)造情況,探巷開門施工28米揭露一條落差8米的走向斷層,針對走向較大斷層,施工補巷規(guī)避,盡量減少斷層對工作面的影響,有利于組織生產(chǎn),提高產(chǎn)量。(3)調(diào)整工作面面長。施工補巷規(guī)避斷層后,如材料巷再按面長110米開門,工作面長不足60米,制約高效生產(chǎn),根據(jù)4702W切眼斷層賦存和巷道全長290余米的實際,將4702W工作面面長重新設(shè)計為160米,既合理規(guī)避了斷層,又將初采面長增大到100米,保障回采區(qū)隊高產(chǎn)高效。(4) 優(yōu)化四采七層南區(qū)西翼設(shè)計優(yōu)化。鑒于采區(qū)傾斜長度約500米的實際,把工作面?zhèn)€數(shù)由原設(shè)計的4個優(yōu)化為3個,節(jié)省一條回采巷道,長約600米。優(yōu)化后如圖1所示:

        5 技術(shù)特征及創(chuàng)新點

        (1)針對四采七層西翼地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變的實際,改變以往先施工兩巷后掘切眼的慣例,提前探明了斷層賦存情況。(2)施工補巷規(guī)避了切眼揭露落差8米的斷層,最大限度消除了斷層對產(chǎn)量提升的影響。(3)根據(jù)探明的斷層和補巷施工情況優(yōu)化工作面布置,節(jié)省了回采巷道600米。

        6 效益分析

        (1)經(jīng)濟效益分析。減少了巷道投入。 四采七層南區(qū)西翼工作面?zhèn)€數(shù)由4個優(yōu)化為3個,節(jié)省巷道600米,每米巷道費用人工費+材料費+電費=2316.5+880.6+182.8=3379.9元/米。節(jié)省巷道投入3379.9*600=202.8萬元。

        共計產(chǎn)生效益為節(jié)省巷道投入費用 -研發(fā)人員工資=202.8-15.01=187.8萬元。

        (2)社會效益分析。通過設(shè)計優(yōu)化,合理規(guī)避了斷層,減少了斷層對組織生產(chǎn)的影響,減少了矸石升井量,又保證了初采面長,保障回采高產(chǎn)高效,社會效益顯著。

        7 結(jié)語

        該技術(shù)適用于黃河北煤田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變的薄煤層礦井,借用已掘巷道,提前施工探巷探明斷層賦存情況,施工補巷規(guī)避斷層后,以便于回采面組織生產(chǎn)為基礎(chǔ),合理確定順槽施工方案,減少了不必要的巷道施工,降低礦井萬噸掘進(jìn)率。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王克軍.采區(qū)設(shè)計優(yōu)化與應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理,2013,38(01).

        [2]劉木林.淺談深部西一采區(qū)設(shè)計方案優(yōu)化的體會[J].江西煤炭科技,2008(04).

        作者簡介:韓衛(wèi)棟(1987-),男,山東安丘人,本科,助理工程師,副主任,研究方向:煤礦井下設(shè)計。

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