元寶灣煤礦工業場地與開拓方式的選擇

摘 要：元寶灣煤礦由原山西山陰元寶灣煤礦和山陰縣上漫溝煤礦重組整合而成，針對該整合礦井，在利用原有工業場地的基礎上，文中提出工業場地選擇二個方案，然后結合礦井開拓方式，進行全面的技術及經濟比較，在技術最優化、經濟合理化、已有設施利用最大化的原則基礎上，確定采用元寶灣-上漫溝斜井單水平開拓方案開采全井田。

關鍵詞：元寶灣煤礦；工業場地；井田開拓

1 井田概況

元寶灣煤礦地處大同煤田南部礦區邊緣地帶，屬整合礦井，批準生產能力為0.90Mt/a（服務年限33.6a），由原山西山陰元寶灣煤礦和山陰縣上漫溝煤礦（均為斜井開拓）重組整合而成，開采3-1、4、6、9號煤層，平均煤層厚度分別為2.71m、7.26m、3.47m、2.03m，煤層間距分別為16.64m、24.39m、22.29m，各煤層層位相對穩定，3-1、4號煤層基本采完，剩余煤量多為三角煤、村莊建筑物壓煤。井田地層比較平緩，傾角3°～10°。礦井屬低瓦斯礦井，可采煤層埋藏深度較淺，均在距地表30～120m左右。

2 礦井工業場地的選擇

礦井整合后有三個工業場地可以利用，即原元寶灣煤礦主井工業場地、副井工業場地、原上漫溝煤礦工業場地。由于原元寶灣副井工業場地存在將僅有好的煤層塊段分割、壓煤量大等突出缺點，不考慮利用，設計在利用其它兩個工業場地的基礎上提出二個方案：

2.1 方案一：元寶灣-上漫溝方案

方案一是利用原元寶灣煤礦主井工業場地作為整合后的礦井主、副井工業場地，利用原上漫溝煤礦工業場地作為整合后的礦井風井場地。該方案主要優點是：①工業場地開闊；②通風系統負壓變動范圍小、穩定性好。主要缺點是：①壓煤量大；②受采空區影響工業場地只有向井田南部布置，整個地面生產、生活、辦公區布置不盡合理。

2.2 方案二：上漫溝方案

該方案中利用原上漫溝煤礦工業場地作為整合后的工業場地。本方案的出發點是：盡可能使主、副、風井井口及生產系統集中在同一工業場地內，管理方便；工業場地與村莊、斷層煤柱靠近，減少壓煤量。該方案主要缺點：①工業場地位于狹窄的溝谷中，場地狹窄，外擴困難；②外部運輸條件差；③工業場地內沒有可靠水源。

可見，方案一與方案二工業場地選擇方案在技術上都是可行的，存在各自的優缺點，綜合比較技術上方案一優于方案二，但是工業場地選擇最終要結合礦井開拓方式進行進一步的比較。

3 井田開拓方式的選定

根據工業場地選擇方案及現有的井筒情況，結合煤層賦存淺的特征，且6號煤與9號煤為本井的主要開采煤層，平均間距22m，所以設計考慮斜井單水平開拓，并在6號煤設一個輔助水平。在工業場地選擇方案的基礎上，對井筒選擇及井下大巷布置提出以下兩個方案：

3.1 方案一：元寶灣-上漫溝斜井單水平開拓方案

在選定的主、副井工業場地內，利用原元寶灣主斜井作為整合后主斜井，新掘一條傾角6°副斜井，全長1757m（其中水平緩沖段[2]129m），擔負輔助運輸任務兼任入風井。利用原上漫溝煤礦工業場地作為整合后的礦井風井場地，將其主、風井井筒并聯改造后作為回風井。

礦井共劃分三個盤區，見圖1。井田北部邊界布置三條大巷，直至三盤區附近，在F1斷層附近向南布置一組大巷為二盤區服務。本井主水平布置在9號煤層中，在6號煤層布置輔助水平，巷道位置6號與9號煤層重疊布置。

初期開采一盤區的6號煤層，利用6號煤的三條大巷作為盤區巷道，工作面采用俯斜開采。

井下主運輸采用膠帶輸送機運輸，輔助運輸采用膠輪車運輸。

通風方式為中央分列式通風，即主、副井進風，回風井回風。

井田開拓方案一，見圖1。

3.2 方案二：上漫溝斜井單水平開拓方案

利用原上漫主斜井作為整合后礦井的主斜井；將原有風井擴斷面作為整合后礦井的回風井；新掘一條傾角6°副斜井，井筒全長2221m，其中水平緩沖段[2]143m。井筒內采用無軌膠輪車運輸，擔負輔助運輸任務兼任入風井。

本方案礦井通風方式為中央并列式，主、副井進風、回風井回風，開拓、運輸方式、盤區劃分、大巷位置、初期開采位置和煤層同方案一。

4 井田開拓方案的比較與選擇

4.1 開拓方案技術比較

4.1.1 方案一：元寶灣-上漫溝斜井單水平開拓方案

（1）優點：①主、副井井筒和風井井筒為原有場地，場地開闊，對外聯絡方便；②建設期間可利用現有的井筒提升設施，實現兩翼對掘貫通，縮短建設工期（比方案二少2個月）；③根據本井煤層賦存條件和儲量分布，儲量大部分位于F1斷層以西，同時主斜井位于井田西北部，初期巷道工程量省，運輸費用低；④礦井風井場地處于井田中部，通風系統負壓變動范圍小、穩定性好[1]；⑤回風斜井由原上漫溝煤礦兩斜井并聯，不需要整體擴斷面，只需對并聯后的上口聯絡段進行擴巷改造即可。

（2）缺點：①壓煤量大；②工業場地位于井田的西北角，偏離井田的儲量中心。但本井田面積較小，相對影響較小；③不受采空區影響可利用的工業場地范圍較小；④比方案二多增加一條集中膠帶機大巷。

4.1.2 方案二：上漫溝斜井單水平開拓方案

（1）優點：與方案一缺點相反。

（2）缺點：①現有工業場地狹窄，地形高差大、地面建筑、生產設施布置難度大，外擴困難，需另外征地；②外部運輸條差；③工業場地內沒有可靠水源；④場地標高比方案一高74m，初期巷道工程量大，運距長；⑤井筒工程量比方案一長464m；⑥需增加一套盤區排水系統。

綜上所述，方案一較方案二：方案一場地開闊，對外聯絡方便；建設工期短；井筒工程量省；礦井通風系統穩定性好；風井擴巷改造工程量小，井下開拓布局簡單合理，有利于礦井穩產、高效，可以看出在技術層面上，方案一要優于方案二。

4.2 開拓方案經濟比較

方案一與方案二相比，井筒工程量少464m，井筒總投資少1047萬元；井下大巷多393m，投資多608萬元；工業場地填方挖方少19.3萬m3，投資少425萬元；圍墻占地少4.7hm2，投資少118萬元；場外公路少1km，投資少82萬元；建井工期少2個月。總投資方案一比方案二少1064萬元，因此從經濟上綜合分析，方案一略優于方案二。

綜合方案一與方案二的技術及經濟比較，設計認為方案一技術上最優，經濟上合理，故推薦方案一，即元寶灣-上漫溝斜井單水平開拓方案。

5 結語

根據元寶灣煤礦其整合及井田內煤層、已有巷道工程等特點，對工業場地提出了二個方案，然后綜合經濟比較，最終選擇了方案一，即元寶灣-上漫溝斜井單水平開拓方案。鑒于礦井整合的特殊性，工業場地及開拓方式的選擇必須要考慮多方面的因素，充分考慮利用現有的設備設施及巷道工程，盡量做到技術最優化、經濟合理化、已有設施利用最大化的統一。

參考文獻

[1]張榮立，何國緯，李鐸.采礦工程設計手冊[M].北京：煤炭工業出版社，2003.

[2]GB50533-2009煤礦井下輔助運輸設計規范[S].

作者簡介：辛崇偉（1984-），男，碩士，2010年畢業于中國礦業大學（北京）采礦工程專業，現在長春煤炭設計研究院從事煤炭規劃研究和煤礦工程設計工作。