朱愛華

(山西晉城煤業(yè)集團(tuán) 勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 晉城 048006)

1 背 景

長(zhǎng)平煤業(yè)井田面積為54.912 7 km2，井田內(nèi)穩(wěn)定可采煤層為3號(hào)和15號(hào)煤層，現(xiàn)采3號(hào)煤層，證載能力為500萬t/a。

長(zhǎng)平煤業(yè)采用主斜井集中出煤、分區(qū)通風(fēng)和輔助提升的分區(qū)開拓方式，單水平——盤區(qū)式開拓3號(hào)煤層。井田內(nèi)共布置有6塊工業(yè)場(chǎng)地、11個(gè)井筒(見圖1)。另外在選煤廠場(chǎng)地正在建設(shè)新主斜井，預(yù)計(jì)2022年底投運(yùn)，屆時(shí)由新主斜井擔(dān)負(fù)全礦井原煤提升任務(wù)，現(xiàn)有主斜井不再擔(dān)負(fù)原煤提升任務(wù)。

圖1 長(zhǎng)平煤業(yè)井筒分布

2 15號(hào)煤的研究范圍、生產(chǎn)能力和服務(wù)年限

預(yù)計(jì)2023年初，3號(hào)煤一、二、四盤區(qū)全部解放，且下覆15號(hào)煤帶壓突水系數(shù)均小于0.06 MPa/m，具備安全開采條件，因此將3號(hào)煤一、二、四盤區(qū)下部22.3 km2的15號(hào)煤作為該次研究范圍。

由于15號(hào)煤屬中高硫煤，3號(hào)煤屬特低硫煤，為保證配采原煤混合硫分小于1%[1]，15號(hào)煤層設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按200萬t/a考慮。經(jīng)估算，22.3 km2研究范圍內(nèi)15號(hào)煤層資源量約為11 200萬t，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量約為6 500萬t，服務(wù)年限約為23 a。

3 影響15號(hào)煤開拓的主要因素

3.1 15號(hào)煤原煤提升井

新主斜井2022年底投運(yùn)，15號(hào)煤預(yù)計(jì)在2025年后才可能投產(chǎn)，因此由新主斜井擔(dān)負(fù)15號(hào)煤原煤提升任務(wù)。

3.2 15號(hào)煤層資源條件

長(zhǎng)平煤業(yè)井田地層總體是一個(gè)單斜構(gòu)造，東高西低，地層傾角3～12°，構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型。15號(hào)煤層上距3號(hào)煤層平均91.04 m，平均煤厚3.51 m，直接頂為泥巖，基本頂為K2石灰?guī)r，底板主要為泥巖、鋁土質(zhì)泥巖。15號(hào)煤水文地質(zhì)類型為中等，研究范圍內(nèi)帶壓突水系數(shù)小于0.06 MPa/m。15號(hào)煤屬高瓦斯礦井；15號(hào)煤屬自燃煤層，無煤塵爆炸危險(xiǎn)性，地溫地壓正常。

3.3 地面河流、建(構(gòu))筑物

丹河、太洛公路和太焦鐵路、220 kV城堡線從井田東部南北向穿過；井田北部布置有新主斜井、選煤廠和運(yùn)煤通道，對(duì)井田開拓有一定影響。其余零散分布的地面村莊不影響15號(hào)煤層開拓布局。

4 15號(hào)煤開拓規(guī)劃方案

4.1 開拓規(guī)劃原則

充分利用現(xiàn)有場(chǎng)地和井筒，采用暗斜井延深開拓方式，在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少延深開拓工程量，節(jié)約基建投資，縮短建設(shè)工期[2]。

4.2 15號(hào)煤開拓規(guī)劃方案

1) 開拓方案一(釜山進(jìn)風(fēng)立井+暗斜井)：15號(hào)煤層采用“暗斜井”開拓方式。由釜山進(jìn)風(fēng)立井擔(dān)負(fù)15號(hào)煤層人員和散料提升任務(wù)。從釜山風(fēng)井井底東部大巷向15號(hào)煤層布置輔運(yùn)暗斜井(20°)、膠帶暗斜井(16°)和1對(duì)進(jìn)、回風(fēng)暗立井，其中輔運(yùn)暗斜井擔(dān)負(fù)15號(hào)煤層輔助提升任務(wù)，膠帶暗斜井擔(dān)負(fù)原煤和人員提升任務(wù)，原煤經(jīng)3號(hào)煤膠帶機(jī)大巷、運(yùn)煤聯(lián)絡(luò)巷、新主斜井運(yùn)至地面。暗斜井落底15號(hào)煤后，沿SF17斷層向南布置15號(hào)煤一盤區(qū)巷道，向北布置15號(hào)煤四盤區(qū)巷道。

從長(zhǎng)平進(jìn)回風(fēng)立井井底附近布置1個(gè)運(yùn)人暗斜井(20°)和1對(duì)進(jìn)回風(fēng)暗立井落底15號(hào)煤層后，東西方向布置二盤區(qū)巷道與四盤區(qū)巷道連通，形成二盤區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)。

首采盤區(qū)為井田東南部的一盤區(qū)。15號(hào)煤開拓方案一見圖2。

圖2 15號(hào)煤開拓方案一

2) 開拓方案二(長(zhǎng)平進(jìn)風(fēng)立井+暗斜井)：將2204巷向東延伸到選煤廠下部布置膠帶暗斜井(16°)落底15號(hào)煤層后，沿15號(hào)煤層向東布置二盤區(qū)巷道，將2204巷向西延伸布置井底煤倉與新主斜井井底運(yùn)煤聯(lián)絡(luò)巷連通，形成15號(hào)煤層原煤運(yùn)輸提升系統(tǒng)。從長(zhǎng)平進(jìn)風(fēng)立井井底附近向西布置1個(gè)輔運(yùn)暗斜井(20°)和1個(gè)運(yùn)人暗斜井(20°)落底到15號(hào)煤層，和長(zhǎng)平進(jìn)風(fēng)立井共同擔(dān)負(fù)材料設(shè)備和人員的輔助提升任務(wù)。在長(zhǎng)平回風(fēng)立井井底附近布置一個(gè)回風(fēng)暗立井，和長(zhǎng)平回風(fēng)立井共同擔(dān)負(fù)15號(hào)煤二盤區(qū)回風(fēng)任務(wù)。

從膠帶暗斜井井底東側(cè)、15號(hào)煤二盤區(qū)西部邊界向南布置15號(hào)煤四盤區(qū)巷道至3號(hào)煤層大巷下部，仰斜開采四盤區(qū)；平行SF17斷層繼續(xù)向南布置15號(hào)煤一盤區(qū)巷道，俯斜開采一盤區(qū)。從釜山風(fēng)井井底東部大巷向15號(hào)煤布置1個(gè)輔運(yùn)暗斜井(20°)，和釜山進(jìn)風(fēng)立井共同擔(dān)負(fù)15號(hào)煤一、四盤區(qū)材料設(shè)備輔助提升任務(wù)，同時(shí)布置1對(duì)進(jìn)回風(fēng)暗立井擔(dān)負(fù)15號(hào)煤一、四盤區(qū)通風(fēng)任務(wù)。

首采盤區(qū)為井田東北的二盤區(qū)，分南北兩翼開采。15號(hào)煤開拓方案二見圖3。

圖3 15號(hào)煤開拓方案二

3) 開拓方案三(延深釜山進(jìn)風(fēng)立井+暗斜井)：延深釜山進(jìn)風(fēng)立井到15號(hào)煤層擔(dān)負(fù)一、四盤區(qū)人員和散料提升任務(wù)；布置1個(gè)回風(fēng)暗立井，由釜山回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)15號(hào)煤層一、四盤區(qū)回風(fēng)任務(wù)；同時(shí)從釜山風(fēng)井井底大巷向西布置1個(gè)輔運(yùn)暗斜井(20°)，擔(dān)負(fù)15號(hào)煤層大型設(shè)備和長(zhǎng)材的輔助提升任務(wù)。輔運(yùn)暗斜井落底15號(hào)煤層后，重疊3號(hào)煤層四盤區(qū)巷道向北布置15號(hào)煤四盤區(qū)巷道至井田北部邊界，其中四盤區(qū)膠帶巷通過膠帶暗斜井(16°)+井底煤倉與新主斜井搭接形成原煤運(yùn)輸提升系統(tǒng)。

從長(zhǎng)平進(jìn)回風(fēng)立井井底東西方向布置15號(hào)煤二盤區(qū)巷道，分南北兩翼開采二盤區(qū)。其中盤區(qū)膠帶巷、盤區(qū)輔運(yùn)巷向西與膠帶暗斜井、四盤區(qū)輔運(yùn)巷連通，形成主輔運(yùn)輸系統(tǒng)。在長(zhǎng)平風(fēng)井井底附近布置1個(gè)運(yùn)人暗斜井(20°)和1對(duì)進(jìn)、回風(fēng)暗立井，和長(zhǎng)平進(jìn)回風(fēng)立井共同擔(dān)負(fù)二盤區(qū)人員提升和通風(fēng)任務(wù)。

沿SF8～SF10斷層帶南側(cè)東西方向布置15號(hào)煤一盤區(qū)巷道，與15號(hào)煤四盤區(qū)巷道連通，形成主、輔運(yùn)輸和回風(fēng)系統(tǒng)，由南向北單翼開采。

后期可從輔運(yùn)暗斜井井底、重疊3號(hào)煤層開拓大巷向西布置1組15號(hào)煤層巷道，開拓井田西部15號(hào)煤層。

首采區(qū)選在井田中部的四盤區(qū)，分東西兩翼開采。15號(hào)煤開拓方案三見圖4。

圖4 15號(hào)煤開拓方案三

4.3 方案比選

15號(hào)煤開拓方案投產(chǎn)工程量、工期和投資估算見表1。

表1 15號(hào)煤開拓方案投產(chǎn)工程量、工期和投資估算

15號(hào)煤開拓方案優(yōu)缺點(diǎn)比較見表2。

表2 15號(hào)煤開拓方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

2) 推薦方案。3號(hào)煤層二、四盤區(qū)回采結(jié)束后，釜山進(jìn)風(fēng)立井主要擔(dān)負(fù)3號(hào)煤層五、六兩個(gè)盤區(qū)的人員提升任務(wù)，長(zhǎng)平進(jìn)、回風(fēng)立井閑置。方案二若利用長(zhǎng)平進(jìn)、回風(fēng)立井開拓延深，則15號(hào)煤作業(yè)人員居住在長(zhǎng)平場(chǎng)地，人員和散料從長(zhǎng)平進(jìn)風(fēng)立井運(yùn)到15號(hào)煤層，與3號(hào)煤層系統(tǒng)互不干擾，既可以提高提升效率，還可以充分利用現(xiàn)有場(chǎng)地設(shè)施。另外3號(hào)煤一、二、四盤區(qū)下部22.3 km2的15號(hào)煤服務(wù)年限達(dá)到了23 a，遠(yuǎn)大于投資回收期(約為7 a)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

經(jīng)綜合比選，方案二是最優(yōu)方案，設(shè)計(jì)推薦方案二。后期西部15號(hào)煤層再考慮延深開拓方案。

5 結(jié) 語

前期利用長(zhǎng)平進(jìn)、回風(fēng)井和暗斜井開拓延深3號(hào)煤層一、二、四盤區(qū)下部22.3 km2的15號(hào)煤，系統(tǒng)最優(yōu)，開拓布局最合理。同時(shí)建議對(duì)3號(hào)煤層四盤區(qū)下部15號(hào)煤層進(jìn)行補(bǔ)充勘探，為開拓開采提供地質(zhì)資料。