楊曉毅

(中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，陜西西安 710054)

0 引言

建新煤礦位于陜西省延安市建莊礦區(qū)的南部，地處延安市黃陵縣腰坪鄉(xiāng)境內(nèi)，行政區(qū)劃隸屬腰坪鄉(xiāng)管轄，距黃陵縣城66 km。井田東西長約10．5 km，南北寬約6．0 km，面積約41．979 6 km2，井田北與建北井田毗鄰。

礦井于2008年3月開工建設(shè)，2012年10月竣工并通過驗(yàn)收，核準(zhǔn)生產(chǎn)能力為4．0 Mt/a。

建新煤礦現(xiàn)有副斜井斜長1 025 m，傾角18°，承擔(dān)礦井輔助提升運(yùn)輸任務(wù)、進(jìn)風(fēng)兼做安全出口，裝備一臺JK-3．5×2．5型礦井提升機(jī)，采用單鉤串車提升方式，井下輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車。隨著礦井的開拓延伸，建新煤礦現(xiàn)有輔助運(yùn)輸系統(tǒng)負(fù)荷已達(dá)極限，需新增一條副斜井。

1 井田概況

建新煤礦地處陜北黃土高原南部的低中山丘陵地帶，區(qū)內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，地形復(fù)雜，屬侵蝕構(gòu)造地形，井田總地勢西南部高、東北部低。井田基巖僅在較大溝谷出露，其余均被第四系黃土覆蓋。井田地層由老至新依次為:三疊系上統(tǒng)瓦窯堡組(T3w)、侏羅系下統(tǒng)富縣組(J1f)，侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)、直羅組(J2z)，白堊系下統(tǒng)宜君組(K1y)、洛河組(K1l)、環(huán)河組(K1h)和第四系(Q)等。

井田構(gòu)造較簡單，無斷層、巖漿巖等不良構(gòu)造，水文地質(zhì)條件屬于簡單型，可采煤層4層，主采可采煤層為4－2煤，基本全區(qū)可采。煤層埋深為520～700 m，可采厚度0 ～11．74 m，平均5．68 m。

礦井采用斜井單水平開拓方式，水平高程+930．00 m。礦井現(xiàn)有3條井筒，分別是:主斜井、副斜井、一號回風(fēng)立井。主斜井擔(dān)負(fù)全礦原煤提升運(yùn)輸任務(wù)、進(jìn)風(fēng)并兼作礦井安全出口;副斜井擔(dān)負(fù)全礦輔助提升任務(wù)、進(jìn)風(fēng)并兼作礦井安全出口;一號回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)全礦回風(fēng)任務(wù)并兼作礦井安全出口。

主斜井、副斜井井底附近在4－2煤布置有一組東西向開拓大巷至一號回風(fēng)立井井底附近，再從一號回風(fēng)立井井底附近至井田西南邊界布置一組開拓大巷。

礦井目前正在回采42盤區(qū)4－2煤層4210工作面，回采工作面采用綜采放頂煤采煤法，井下現(xiàn)有兩個綜掘工作面。

2 新增副斜井的必要性

2．1 現(xiàn)有輔助提升系統(tǒng)安全、可靠性差

根據(jù)原國家安全監(jiān)管總局《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于印發(fā)淘汰落后安全技術(shù)工藝、設(shè)備目錄(2016年)的通知》(安監(jiān)總科技〔2016〕137號)文件，礦井現(xiàn)采用的4輛XRB-15-9/6型普通軌抱軌式斜井人車屬于國家淘汰落后設(shè)備，該設(shè)備存在跑車、掉道及側(cè)翻等安全隱患，事故率較高，車體重，制動可靠性較低，容易發(fā)生重大群體性安全事故，必須改造。

2．2 現(xiàn)有輔助提升系統(tǒng)復(fù)雜、效率低

目前建新煤礦井下輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車，而井筒內(nèi)輔助運(yùn)輸采用有軌串車提升，井底設(shè)有換裝硐室及等候室，材料、人員在井底需要換裝及換乘，系統(tǒng)復(fù)雜。隨著井下輔助運(yùn)輸距離的增加，副斜井提升系統(tǒng)壓力逐年增大，材料出入井必須經(jīng)過串車提升、井下?lián)Q裝兩道工序;人員出入井必須經(jīng)過乘坐斜井人車、井下?lián)Q乘無軌車輛兩道工序，候車時間長，最大班工人下井時間及作業(yè)時間均已接近規(guī)范要求的上限，現(xiàn)有輔助提升系統(tǒng)效率低下。

為了實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，淘汰落后人車裝備，簡化輔助提升系統(tǒng)，提高效率和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，需對礦井現(xiàn)有輔助提升系統(tǒng)進(jìn)行改造，新增一條副斜井很有必要。

3 工業(yè)場地及井口位置

目前礦井工業(yè)場地建在窯上村附近，場地內(nèi)布置主、副斜井井口。該場地沿南川河西側(cè)布置;場地地貌屬南川河Ⅰ級階地，地形較為平坦開闊，呈長條形;場地地層構(gòu)成簡單，表層為厚度不大的第四系沖洪積層，下伏為白堊系下統(tǒng)砂巖。

3．1 影響井口位置與工業(yè)場地的主要因素

地形條件:建新井田地處陜北黃土高原南部的低中山丘陵地帶，區(qū)內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，地形復(fù)雜。井田植被發(fā)育，森林茂密。工業(yè)場地選擇困難，宜充分利用已有工業(yè)場地。

地面設(shè)施:現(xiàn)有工業(yè)場地已經(jīng)建有綜采設(shè)備庫、機(jī)修車間等輔助設(shè)施以及供電、道路、通信等基礎(chǔ)設(shè)施。井口及工業(yè)場地布置在現(xiàn)有工業(yè)場地可充分利用既有地面設(shè)施。

交通運(yùn)輸條件:本礦井所在區(qū)域地形復(fù)雜，修建道路等設(shè)施困難。公路、鐵路等設(shè)施宜盡可能利用已有設(shè)施。

煤層賦存條件:本井田范圍內(nèi)，各可采煤層均為大部或局部可采煤層，井口位置及工業(yè)場地宜盡可能布置在煤層賦存區(qū)域外，減少壓覆煤炭損失?，F(xiàn)有工業(yè)場地位于4－2煤層可采范圍外，適合作為新增副斜井井口及工業(yè)場地。

3．2 井口位置與工業(yè)場地位置的確定

鑒于本礦井為生產(chǎn)礦井，工業(yè)場地位置在選擇時，本著集中建設(shè)、統(tǒng)一管理、減少重復(fù)投資，外部運(yùn)輸距離短，壓煤損失少，避免影響礦井正常生產(chǎn)的原則，確定現(xiàn)有工業(yè)場地副斜井西側(cè)作為新增副斜井井口，場地高程+1 250 m左右。

4 新增副斜井井筒型式及比較

隨著礦井的開拓延伸，現(xiàn)有輔助運(yùn)輸系統(tǒng)負(fù)荷已達(dá)極限，同時考慮到人員安全下井的問題，需新增一條副斜井。針對新增副斜井井筒型式主要有兩種方案:方案一，大傾角斜井(18°);方案二，緩坡斜井(5.5°)。通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的比較，確定新增副斜井開拓方式。

4．1 大傾角斜井(18°)方案

新增副斜井井筒斜長1 035 m，傾角18°，井筒凈寬5．1 m，凈斷面積 18．4 m2，采用雙鉤串車提升方式，提升系統(tǒng)選用2JK-3．5×2．6型單卷筒礦井提升機(jī)一臺，人員提升采用RKQ 15-9/6型異形軌卡軌人車，軌距900 mm，井筒落底后與井底換裝硐室相連，新增副斜井建成后承擔(dān)礦井人員及其他物料輔助運(yùn)輸、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)，現(xiàn)有副斜井承擔(dān)礦井井下矸石升井，水泥沙石和液壓支架等大件下井的輔助運(yùn)輸、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)。

4．2 緩坡斜井(5．5°)方案

新增副斜井井筒長度3 927 m，垂深315．8 m，傾角5．5°，最大800 m設(shè)置一段50 m長的緩沖平段，坡度5‰，每300 m設(shè)置會讓硐室，井筒凈寬5．6 m，凈斷面積22．4 m2，采用無軌膠輪車從地面至井下直達(dá)運(yùn)輸，井筒落底后與井底換裝硐室相連，承擔(dān)礦井的人員、材料輔助運(yùn)輸、進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)，現(xiàn)有副斜井僅承擔(dān)少量進(jìn)風(fēng)、安全出口等任務(wù)。

4．3 井筒型式技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較

技術(shù)方面:雖然大傾角斜井具有井筒施工工期短的優(yōu)點(diǎn)，但其系統(tǒng)復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，運(yùn)行效率低，地面軌道系統(tǒng)布置占地面積大，本礦井為生產(chǎn)礦井，現(xiàn)有場地實(shí)施困難，對礦井生產(chǎn)系統(tǒng)影響較大;而緩坡斜井具有系統(tǒng)簡單，環(huán)節(jié)少，機(jī)動靈活、輔助運(yùn)輸可實(shí)現(xiàn)從地面到井下無軌膠輪車直達(dá)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，利于生產(chǎn)管理，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且符合大型高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)的要求。

經(jīng)濟(jì)方面:雖然緩坡斜井初期投資比大傾角斜井高約4 900萬元，但是大傾角斜井比緩坡斜井年運(yùn)營費(fèi)高約2 200萬元，從長期看緩坡斜井方案更優(yōu)，見表1。

5 結(jié)語

目前國內(nèi)緩坡副斜井開拓技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)十分成熟，無軌輔助運(yùn)輸系統(tǒng)具有連續(xù)、快速、效率高，施工工藝簡單，維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，文中通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的綜合比選，同時參考周邊礦井建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，確定新增副斜井井筒型式采用緩坡斜井(5．5°)。為建新煤礦實(shí)現(xiàn)低投入、低消耗、低排放和高效率的國內(nèi)一流礦井奠定了基礎(chǔ)。

表1 新增副斜井井筒型式經(jīng)濟(jì)比較表