云泰煤礦主井和工業(yè)廣場優(yōu)化設計

吳成兵

重慶市能源投資集團科技有限責任公司設計分公司，重慶 400060

科學發(fā)展、安全發(fā)展是煤礦企業(yè)當前和今后永恒的主題[1,2]。我市大多數煤炭企業(yè)均屬小煤礦，地質構造較復雜，煤層賦存條件較差，也因此包含了一定的技術含量，所需采取的技術與安全對策相對應更加細致、周密。

針對小煤礦各種開采難點，合理選擇開拓方式尤為重要，相比較而言，平硐開拓具有建井快，初期投入少等特點，為眾多小型煤炭企業(yè)所接受。其中，平硐開拓的主井選址和工業(yè)廣場的布置也是重要問題之一。

本文以重慶市云陽縣云泰煤礦為例，介紹了在復雜地形下，突破傳統(tǒng)方式合理選擇了主井井口位置，并分散布置生產區(qū)、煤倉和生活區(qū)，解決了原主井掘進和通風問題。

1 地質特征

（1）地質構造

云泰煤礦位于重慶市云陽縣農壩鎮(zhèn)，礦區(qū)位于巖水背斜中段南翼，構造形態(tài)簡單，為單斜構造。

區(qū)內石灰?guī)r廣布，地層南傾，產狀較平緩，微有波狀起伏，受溶蝕破壞作用影響，分離切割巖層，溝谷縱橫，呈現深溝及陡峭的單面山形地貌，礦區(qū)外圍南東側洼地局部可見小型落水洞，如圖1。

同時，礦區(qū)范圍地形標高一般在1500米左右，最高點為橋頂包，標高+1819.00米，最低點在羊圈溝，標高+1030.40米（該處為陡崖狀），相對高差788.60米，地形坡角一般10°～35°。

（2）含煤地層

礦區(qū)含礦（煤）地層為二疊系上統(tǒng)吳家坪組，平均厚426.24米，為東吳運動后期淺海相碳酸鹽臺地上的濱海～淺海碳酸鹽型含煤建造沉積體系。與下伏地層茅口組呈假整合接觸，與上覆長興組為連續(xù)沉積，整合接觸，分層標志不甚明顯。

（3）地震

根據國家震發(fā)辦（1992）160號文頒發(fā)的《中國地震烈度區(qū)劃圖（1990）》及《中國地震烈度劃分圖（1990）使用規(guī)定》，本區(qū)地震基本烈度為VI度。

根據國家質量技術監(jiān)督局2001-02-025發(fā)布的《中國地震動參數區(qū)劃圖》（GB18306-2001），該區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期0.35s。

2 開拓方式的選擇

（1）井筒形式比較

平硐開拓與斜井開拓、立井開拓具有以下優(yōu)勢[3]：①井下出煤不需提升轉載直接由平硐外運，其運輸環(huán)節(jié)和運輸設備少、系統(tǒng)簡單、費用低；②平硐的地面工業(yè)建筑較簡單，不需要結構復雜的井架和絞車房和硐口車場；③硐內不設水倉、水泵房和排水設備，大大節(jié)省平硐水平以上煤炭開采時的排水費用，有利于水災防治；④平硐施工技術要求不高，掘進速度快，周期短，可加快礦井建設；⑤硐口位置選擇靈活，可不留和少留地面工業(yè)廣場、平硐的保護煤柱，煤炭資源損失少。

（2）井筒形式選擇原則

礦井主要井筒形式選擇依據的一般性原則[3]是先選擇平硐，后選擇斜井，最后考慮立井。在確定礦井開拓方式時，應該針對井田地質地形條件、煤層賦存條件、井型大小，外部材料和設備供應等條件，先提出幾個可行的主要井筒布置方案，經過技術經濟論證，最后確定一個比較好的方案。

（3）云泰煤礦開采技術條件

地形地貌前文已敘述。本礦井開采標高+1350m～+1250m，煤層賦存較高的丘陵地區(qū)。

綜上所述，礦井開拓方式選擇平硐開拓。

3 主井的選擇

圖1 區(qū)域構造綱要圖

平硐開拓中主井選址原則：（1）與某一開采水平標高平齊；（2）地形較平緩，有足夠的空間布置工業(yè)廣場；（3）有足夠的水源。

根據傳統(tǒng)選擇原則，結合礦區(qū)情況，單從地形等特點，井筒主井選擇在與開采最低標高+1250m平齊，地勢平坦的位置，如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)選擇井口位置示意圖

圖3 考察后選擇井口位置示意圖

從整個地形圖看，并結合現場考察，知該位置為主井井口布置的最佳位置，且運輸、工業(yè)廣場設施布置都很簡單。但該井口距煤層約2050m，即主平硐需掘長2050m，那么對小煤礦（生產能力60kt/a）而言，后期1000m巷道的掘進、通風困難，掘進效率極低，所耗工期長，乃至需投入大量資金才能掘出主平硐，與初期建設應盡量減少投入，經濟見效快相悖，在經濟上不合理。

針對以上問題，現場調研，主井井口選擇在+1250m標高沖溝附近，如圖3所示。該處擬建井口距煤層1200m，相比前面所述井口位置近800多m，對現有技術掘進1200m的巷道難度小很多，大大節(jié)省了建井工期和初期投入。

4 工業(yè)廣場的布置

如圖3所示，該方案雖然縮短了工期，提升了后期掘進速度，解決了通風困難的問題。但是，擬建井口附近地勢較陡，不適合建設工業(yè)廣場。

針對這一問題，見圖4，采取生產區(qū)、生活區(qū)和煤倉分散布置，對2個小山包進行爆破沉降開辟出工業(yè)廣場所需的場地。其中生產區(qū)距井口約30m，生活區(qū)距井口120m左右，煤倉位于生產區(qū)和生活區(qū)之間。這種布置方式，在滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定下，合理運用了地形，解決了主井井口附近無足夠面積布置工業(yè)廣場設施問題。

圖4 工業(yè)廣場示意圖

5 結語

針對小型煤礦，掘進技術相對落后，主井井口應盡量選擇離井田范圍開采煤層較近的位置，對不能集中建設工業(yè)廣場所需設施，可以考慮在符合相關規(guī)程下依地形分散布置生產區(qū)、煤倉和生活區(qū)，從而安全可靠合理地解決技術、經濟問題。

[1]曹樹剛，張立強，劉延保等.小煤礦事故致因模型及預防保障體系分析[J].煤炭學報，2008，33(6)：629-634

[2]白燕杰.極近距離煤層群采區(qū)巷道布置優(yōu)化及開采順序研究[D].重慶：重慶大學，2011

[3]曹樹剛，勾攀峰等.采煤學[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2012