李 偉，何廣宏

（1.山西汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)公司，山西 靈石 031300；2.汾西同達工程設(shè)計有限公司，山西 介休 032000）

山西全省進行的煤礦礦井兼并重組有效實現(xiàn)了煤炭資源的整合、技術(shù)力量的增強及礦井產(chǎn)量的提升；同時先進的開采技術(shù)、詳細的勘探資料及統(tǒng)籌利用原有工程、設(shè)施，有效地提升礦井的產(chǎn)能和保障職工的安全。合理選擇工業(yè)場地和井筒直接影響兼并重組礦井的礦建工程量、建設(shè)速度和投資，以及關(guān)系著礦井投產(chǎn)后高產(chǎn)、高效和安全生產(chǎn)的長遠發(fā)展目標(biāo)。因此，礦井整合時需因地制宜進行工業(yè)場地及井筒部署方案比選。以資源整合的正升煤業(yè)公司為例，面對該礦井筒多、地面設(shè)施繁雜、資源條件復(fù)雜等情況，如何合理選擇工業(yè)場地及井筒部署方案，為類似條件資源整合礦井設(shè)計提供示范、借鑒具有現(xiàn)實意義。

1 井田概況

汾西正升煤業(yè)公司是由原楊家莊煤業(yè)公司、汾陽安興煤業(yè)公司、楊家莊金泰和煤業(yè)公司、楊家莊安源煤業(yè)公司、汾陽金平煤業(yè)公司兼并整合后重新組建而成。礦區(qū)呈不規(guī)則多邊形，走向東西長度5.266 km，傾向南北寬4.871 km，面積8.375 1 km2。根據(jù)地質(zhì)報告可知，井田地質(zhì)類型屬于構(gòu)造簡單偏中等，煤層呈單斜賦存，受褶曲影響，走向變化較大；未發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入；礦區(qū)內(nèi)發(fā)育12 條正斷層，其中落差大于等于10 m的斷層5 條。大部分斷層走向以北偏東為主，局部影響到工作面布置，降低回采率，可能會導(dǎo)通上部采空區(qū)積水及上下含水層水，造成采掘工作面涌水量加大或者突水。F3斷層落差190 m，造成斷層下盤奧灰含水層和上盤煤系地層對盤，需要留設(shè)斷層防水煤柱。在礦區(qū)中部和東南部發(fā)育陷落柱8 個；影響工作面正常布置。根據(jù)鄰近礦井生產(chǎn)實際，陷落柱內(nèi)巖石較破碎，奧灰水頭一般低于煤層賦存標(biāo)高，奧灰水一般情況下不會通過陷落柱導(dǎo)通煤系含水層。但陷落柱可能導(dǎo)通上部采空區(qū)積水及上下含水層水，造成采掘工作面涌水量加大或者突水，回采工作面采取硬過或搬遷避開措施。

井田內(nèi)賦存上組煤2、3 及4 號煤層和下組煤9+10 號煤層，其中全區(qū)可開采的2、3 號煤層和9+10號煤層，各可采煤層埋藏平緩，傾角最大約9°。2、3 號煤層在兼并重組前大部分已被開采。9+10 號煤層為礦區(qū)內(nèi)大部分屬于合并層，該合并層為全區(qū)穩(wěn)定可采層，平均厚度為7.50 m，其中探明的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量（111 b）48.334 Mt，占保有資源/ 儲量的61%；控制的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量（122 b）8.841 Mt，111 b+122 b占保有資源/ 儲量的72%；推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量（333）21.825 Mt；礦井可采儲量為40.432 Mt。以F5斷層為界，西部9+10 號煤層資源賦存豐富，9 號和10 號煤層之間無夾矸或者夾矸厚度??； 東部9+10號煤層資源受斷層、陷落柱等構(gòu)造影響開采難度大，賦存相對少，9 號和10 號煤層之間存在0.6～1.0 m厚的夾矸。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為0.90 Mt/a。

2 井田開拓方案

2.1 影響井田開拓開采的因素

（1）本礦區(qū)資源整合前五座礦井主要開采上組煤2、3 號煤層，資源枯竭。下組煤9+10 號煤層全區(qū)未采動，且穩(wěn)定、厚度大，在重組后礦井水平設(shè)置、大巷布置應(yīng)重點考慮9+10 號煤層的開采。

（2）井田內(nèi)地形復(fù)雜，溝壑縱橫，影響井口及工業(yè)場地位置選擇。結(jié)合五座礦井地面現(xiàn)有場地、設(shè)備，考慮以后發(fā)展要求，優(yōu)先利用原有場地。

（3）下煤組9+10 號煤層埋深60～340 m。第四系、上第三系地層厚度小，無含水流砂層，井田可采用斜井開拓，也可采用立井開拓。

（4）煤層呈單斜賦存，受褶曲影響，走向變化較大，開拓大巷沿井田南部邊界的走向布置三條，F(xiàn)5斷層以西，開拓大巷向南偏23°，平行走向布置；工作面按傾斜長臂采煤法布置，西翼井田雙翼開采，東翼井田單翼開采。

（5）井田內(nèi)褶曲、陷落柱較發(fā)育，對煤層開采有一定影響。特別是F5斷層為落差5 m斷層，F(xiàn)5斷層以西，走向變化不大，煤層傾角一般6°以下，采場面積大，9+10 煤層未經(jīng)開采，宜作為首采塊段。F5斷層以東，走向變化較大，礦井開采后期考慮。

2.2 開拓方案選擇

根據(jù)上述影響井田開拓開采因素和正升煤業(yè)公司整合前礦井四鄰對應(yīng)關(guān)系（見圖1），通過對兼并重組的五個煤業(yè)公司的工業(yè)場地及井筒現(xiàn)有布局進行調(diào)研、比較。楊家莊煤業(yè)公司處于整合井田西北角，安興煤業(yè)公司位于井田東南角，選擇這兩個煤業(yè)公司地面工業(yè)廣場作為整合正升煤業(yè)公司的工業(yè)場地存在有兩個弊端：一是兩個工業(yè)場地均位于井田邊界，不利于井下開拓大巷部署和井下煤炭開采、運輸；二是距離地面高速公路較遠，不利于地面煤炭運輸。鑒于以上兩個原因，工業(yè)場地不考慮楊家莊煤業(yè)公司、安興煤業(yè)公司礦原有的工業(yè)場地。山西楊家莊安源煤業(yè)公司處于整合后井田中部，屬于中心位置礦井，但安源煤業(yè)公司地面位于黃土山包上，場地狹小，設(shè)施不完善，距離地面高速公路距離也比較遠；距離東溝村近，環(huán)保要求高；安源煤業(yè)公司立井井筒直徑小、原落底在上組煤，改造工程量也比較大。因此，上述三個不可行場地方案直接排除，本文著重對楊家莊金泰和煤業(yè)公司的工業(yè)場地和金平煤業(yè)公司的工業(yè)場地位置方案進行詳細論證比選。

圖1 正升礦整合前各礦井四鄰對應(yīng)關(guān)系

（1）方案一：改造原金平煤業(yè)公司的工業(yè)場地，利用原副立井和回風(fēng)立井，新建主斜井

原金平煤業(yè)公司的工業(yè)場地位于礦區(qū)的中央，地勢較平坦，地面自然標(biāo)高+935～+955 m，挖方量5.8 萬m3，填方量34.0 萬m3，距離汾柳高速公路近，場地平整、開闊，地面部分建構(gòu)筑物可利用，因此該工業(yè)場地作為整合后正升煤業(yè)公司的主工業(yè)場地，但需修場外道路3.1 km。在原金平煤業(yè)公司的工業(yè)場地增設(shè)斜長為889 m的主斜井，采用主斜井煤炭提升和大件下井的機軌合一布置方式；改造原金平煤業(yè)公司的副立井作為輔助提升井,延伸長度為76 m。

原金泰和煤業(yè)公司地勢雖不平坦，但原礦井已建有凈直徑5.0 m的主立井筒，質(zhì)量好，位于井田西南部邊界附近，宜利用其作為風(fēng)井及邊界安全出口。因此原金泰和煤業(yè)公司的場地和改造主立井作為整合后礦井的副工業(yè)場地和回風(fēng)立井。該場地和高家莊村的安全煤柱重合，減少壓煤損失。

巷道布置：主斜井落底+690 m水平，開采9+10 號煤層；布置立式井底煤倉、中部甩車場與東、西翼運輸大巷連接；副立井通過通風(fēng)行人巷連通東、西翼大巷； 沿井田南部邊界由東向西布置西翼運輸大巷、軌道大巷及回風(fēng)大巷。東翼運輸大巷、軌道運輸大巷及回風(fēng)大巷自主斜井井底向東南約23°方位布置?；仫L(fēng)立井直接落到9+10 號煤層，通過總回風(fēng)大巷與西翼回風(fēng)大巷連通，開拓巷道總掘進11 970 m。首采區(qū)位于井田西翼的91 采區(qū)，采區(qū)準(zhǔn)備巷道利用西翼大巷，首采區(qū)地面無村莊等建筑物。正升煤業(yè)公司的工業(yè)場地位置及井筒開拓方案一，見圖2。

圖2 正升煤業(yè)公司的工業(yè)場地位置及井筒開拓方案一

主工業(yè)場地和回風(fēng)井工業(yè)場地總壓煤3.80 Mt；主工業(yè)場地的電力供應(yīng)：采用雙母線，引至西面的高陽35 kW變電站，距離12 km。

（2）方案二：利用原金泰和煤業(yè)公司的工業(yè)場地及改造原金泰和煤業(yè)公司副立井，新增主斜井，改造原金泰和煤業(yè)公司的主立井為前期回風(fēng)立井，改造金平煤業(yè)公司的副立井為后期回風(fēng)立井。

若利用原金泰和煤業(yè)公司的工業(yè)場地作為主工業(yè)場地，該場地位于井田西南部邊界附近，不利于井下煤炭運輸；臨近有鄉(xiāng)村公路，需修寬8 m、長4.9 km的場外道路；該場地地勢陡峭，地面自然標(biāo)高+1 030～+1 081 m，需挖方量75.2 萬m3，填方量20.6 萬m3；但原金泰和煤業(yè)公司的主、副立井井筒筒凈直徑5.0 m，質(zhì)量好；原副立井改造刷大為輔助提升的副立井，主立井改造為礦井回風(fēng)的回風(fēng)立井，回風(fēng)立井通過回風(fēng)平巷與回風(fēng)大巷連通，延伸長度為44 m； 在主工業(yè)場地新建主斜井安裝帶式輸送機擔(dān)負煤炭提升，落底到+706 m水平，井筒斜長為974 m。

原金平煤業(yè)公司位于礦區(qū)中央的工業(yè)場地改造為后期副回風(fēng)井場地，該場地的副立井改造為后期回風(fēng)立井,延伸長度為76 m，見圖3。

圖3 正升礦井工業(yè)場地位置及井筒方案二

巷道布置：相比于方案一，主斜井落底到+706 m水平后，只布置立式井底煤倉；副立井改造井底車場，與東、西翼運輸大巷連接，實現(xiàn)物料運輸任務(wù)；三條開拓巷道與方案一相同，沿井田南部邊界由東向西布置?；仫L(fēng)立井延伸落到9+10 號煤層，直接與回風(fēng)大巷連通，開拓巷道總掘進11 096 m。首采區(qū)與方案一相同，首采區(qū)地面無村莊等建筑物。

主工業(yè)場地和后期回風(fēng)井工業(yè)場地總壓煤5.40 Mt；主工業(yè)場地的電力供應(yīng)：采用雙母線，引自西面的高陽35 kW變電站，距離14 km。

3 井筒方案技術(shù)、經(jīng)濟比較

經(jīng)濟比較時,礦建工程的投資按1 萬元/m，修建公路的投資按930 萬元/km，工業(yè)場地填挖方的投資按7.5 萬元/m3，架設(shè)輸電線路投資按50.5 萬元/km，兩個方案進行綜合比較，比較結(jié)果見表1。

表1 井口及工業(yè)場地位置方案比較

比較可以看出：方案一（金平場地方案）優(yōu)點如下：

（1）投資省，較方案二節(jié)省投資4 800 萬元。

（2）原金平煤業(yè)公司的工業(yè)場地已建成，填挖方量小，有利于場地設(shè)施的重新布置，有利于施工；方案二工業(yè)場地地形復(fù)雜，填挖方量大，建筑物地基處理復(fù)雜，費用高，工期長。

（3）場外公路短，可避開村莊，工農(nóng)關(guān)系簡單，方案二場外公路需要經(jīng)過高家莊村，不利于處理工農(nóng)關(guān)系。

（4）方案一較方案二地面標(biāo)高低，降低了礦井提升費用，有利于礦井高產(chǎn)高效發(fā)展。

4 結(jié)語

通過綜合調(diào)研正升煤業(yè)公司的資源整合情況、資源開采條件及現(xiàn)有的設(shè)施、工程，經(jīng)兩個工業(yè)場地和井筒部署方案詳細的經(jīng)濟、技術(shù)比選，最終確定工業(yè)場地位于原金平煤業(yè)公司的工業(yè)場地并改造、新建井筒的綜合開拓方案一為井田的推薦方案，即井口及工業(yè)場地位于原金平煤業(yè)公司的工業(yè)場地，新掘主斜井；原金平煤業(yè)公司副立井刷擴為輔助提升的副立井，原金泰和煤業(yè)公司的主立井刷擴為回風(fēng)立井；開拓大巷沿井田南部邊界東西布置三條，西翼井田雙翼開采，東翼井田單翼開采。