孫疃煤礦安全改建方案選擇

徐海鵬

（中煤科工集團南京設計研究院，南京 210031）

孫疃煤礦安全改建方案選擇

徐海鵬

（中煤科工集團南京設計研究院，南京 210031）

本文針對孫疃煤礦由于井田范圍擴大，生產采掘工作面數量增加以及瓦斯等級升級帶來的問題，進行了相應的安全改建，解決了礦井長遠瓦斯綜合治理、南北兩翼通風困難的問題，簡化和優化了礦井安全生產系統，保證礦井正常接替。

安全改建；通風系統；井筒改造

1 安全改建工程概況

孫疃煤礦原井田面積44.3km2，井田南北走向長10km，東西傾斜寬3～5km，開采深度至-800m煤層底板等高線。礦井采用立井，大巷+分區石門開拓方式，一水平標高-545m。設計在工業廣場內布置主井（直徑5.0m）、副井（直徑7.0m）、回風井（直徑6.0m）3個井筒，采用中央并列式通風方式，設計生產能力180萬t/a，2012年核定生產能力為300萬t/a，同年升級為高瓦斯礦井。

根據《國土資源部關于安徽省淮北煤炭國家規劃礦區礦業權設置方案（修編）的批復》，孫疃煤礦井田面積擴大為146.78km2，南北長7.8～11.9km，東西寬10.8～16.5km，深度至-1500m煤層底板等高線，井田范圍見圖1。

圖1 孫疃煤礦井田范圍示意圖

由于孫疃礦目前開采一水平以淺可采煤量6730萬t，適宜正規綜采面開采的僅10年左右，接替的二水平（-800m水平）受孫疃鎮壓煤及構造影響，剩余可采儲量僅為2600萬噸，僅可供生產6年左右。考慮到礦井二、三水平為煤與瓦斯突出區域的可能性較大，需采用底（頂）抽巷等瓦斯預抽防突治理措施。因此，只有通過安全改建工程，提前打開深部三水平（-1100m水平）煤層，進行區域性瓦斯綜合治理，為煤層瓦斯治理提供足夠的時間和空間，才能保證礦井正常的生產接替。

2 安全改建工程方案

2.1 安全改建的內容

孫疃煤礦生產能力提高以及瓦斯等級升級，礦井生產面貌與原設計發生較大變化，為了保證礦井安全生產，需對礦井原有通風及運輸系統等進行改造。

首先，生產采掘工作面數量增加，帶來礦井配風量和通風阻力發生較大變化，礦井生產集中在淺部一、二水平時配風量達到371m3/s，深部三水平生產時，風量達到500m3/s，而原設計通風系統進風能力295.8m3/s（其中主井94.2m3/s，副井201.6m3/s），回風能力為314.4m3/s，故需對礦井現有通風系統進行改造。

其次，由于后期二水平瓦斯治理的需要，巖巷工程量增加，目前礦井副井裝備1.5t雙層四車雙罐籠（一寬一窄），JKMD-4×4（Ⅲ）型落地式多繩摩擦輪提升機，矸石提升能力僅50萬t/a左右，若后期二水平矸石及材料仍通過原副井提升，則原副井提升能力不能滿足生產的需要，需進行改造。

第三，孫疃煤礦井田范圍擴大后，自孫疃礦井原井口及工業場地至31煤層-1200m等高線距離達到約9km。因此，利用原工業場地內3個井筒無法解決長距離通風（最長約20km）、長距離運人（上下班時間單向2小時以上）等問題，因此新增井筒及工業場地開采深部資源是必要的。

因此，孫疃煤礦的安全改建工程內容主要概括為二個方面：一是開采淺部時增加進回風能力以及輔助提升能力，二是解決深部開采時的通風及運輸等問題。

2.2 淺部安全改建方案

為了解決淺部進回風能力以及輔助提升能力問題，設計提出四個方案：

方案一：增加南、北兩翼回風井，中央風井改造為箕斗井兼進風井，原主井提升矸石及劣質煤。

方案二：增加北回風井及新箕斗井（凈直徑6.0m），原主井提升矸石及劣質煤。

方案三：增加南、北兩翼回風井，中央風井改造為第二副井。方案四：增加北翼進風井，南翼回風井。

以上四個方案均新增2個井筒，其風量均能滿足淺部開采時的要求，但方案四輔助提升能力不足，安全改建不徹底，若將進風井裝備為副井，由于北風井位置位于井田邊界，若為副井，則折返運輸多，輔助運輸工作量大，此方案不予推薦。

方案三增加南、北風井的基礎上，將原工業場地內中央風井改造為第二副井，此方案優點是增加礦井輔助提升能力，不需要對礦井還有煤炭運輸裝載系統進行改造，且新增副井位于原工業場地內，方便材料及矸石運輸。此方案與方案一最大的不同是井下矸石運輸方式問題，方案一矸石采用膠帶運輸機運輸，方案三矸石采用礦車運輸，與礦車相比，采用膠帶輸送機運輸具有運量大、連續性好、轉載環節少、運營費用省、事故率低等主要優點。其次，方案一能夠實現不同煤種及煤質的分運要求，系統較為靈活，對提高煤質及當前形勢下提高市場競爭力具有重要的意義。故方案一優于方案三。

根據原工業場地偏于井田南翼的實際情況，提出方案二，其風量及提升能力均能滿足要求，新增箕斗井位于原工業場地內，不需新征地且少壓煤，但南翼采區通風阻力不滿足要求，經計算，方案二南翼通風阻力過大，南翼一個采區生產時風量為137m3/s，中央風井最大負壓3500Pa左右，南翼二個采區生產時風量為238m3/s，中央風井最大負壓4000Pa左右，不滿足《煤礦井工開采通風技術條件》要求，且南翼回風大巷回風能力不足，需要新增掘進2.8km回風大巷。

故設計推薦方案一，增加南、北兩翼回風井，南風井場地選址于30-7鉆孔以東27m處，北風井場地選址于16-5鉆孔以北約390m處，待風井系統形成后，將原中央風井改造為箕斗井兼進風井（提升矸石及劣質煤）。

2.3 深部三水平延深時安全改建方案

當采場轉向深部時，根據現有瓦斯鉆孔資料，預計三水平將升級為煤與瓦斯突出區域，深部最多布置二個回采面。根據井田傾斜長度達到10.8～16.5km的特點，設計推薦深部采用分區通風，增加一對井筒，其中深部副井進風，井筒直徑8.6m，深部風井回風，井筒直徑7.5m，礦井通風系統為中央對角式和分區通風結合的混合式。工業場地布置于20-S5鉆孔東側約220m處，煤炭運輸采用分區布置主暗斜井接至一水平主運輸系統，經箕斗井提升至原工業場地進入原煤系統。

3 結論

綜上所述，本次安全改建工程主要包括二個部分，一是在礦井淺部南、北翼新增南、北風井，解決井田南、北部采區通風問題，實現礦井兩翼對角式通風，優化礦井通風系統；同時對原淺部中央風井進行改造，將原中央風井改造為箕斗井（煤炭提升），原主井改為提升矸石及劣質煤，以解決淺部進風、提矸能力不足問題；二是礦井三水平延深，增建深部副井和回風井2個井筒，以解決礦井深部開采時瓦斯治理、人員設備運輸以及通風安全等問題。

安全改建工程實施后，礦井共有4個場地（見圖1），分別為原礦井主工業場地，新增南、北風井場地以及深部工業場地，安全改建工程可以有效解決孫疃礦井長遠瓦斯綜合治理、南北兩翼通風困難的問題，簡化和優化礦井安全生產系統，保證礦井正常接替。

[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.

徐海鵬（1981—），男，江蘇東臺人，工程師，碩士，從事礦山設計工作。