興隆煤礦井田開拓方案的可行性分析

張 童

（1.太原理工大學 礦業(yè)工程學院，太原 030024；2.華潤煤業(yè)集團有限公司，太原 030006）

山西忻州神池的興隆煤業(yè)有限公司兼并原忻州華基煤業(yè)有限公司、原忻州衡江煤業(yè)有限公司，重組后生產(chǎn)能力0.90 Mt/a，礦井采用斜井開拓方式，井田面積4.012 8 km2，開采石炭系2號-5號煤層。

1 井田開拓方案的基礎(chǔ)狀況

1）已有井筒及工業(yè)場地利用的合理性及可行性：原衡江煤業(yè)有限公司井田南部的主斜井、回風斜井重組后已關(guān)閉。原華基煤業(yè)有限公司井田北東部的主斜井、回風斜井于兼并重組后已關(guān)閉。原華基煤業(yè)有限公司井田北中部的新主斜井、新副斜井地面工業(yè)場地改造后可滿足重組后地面工業(yè)廣場需求，其中新主斜井延伸利用，新副斜井關(guān)閉。

2）井筒形式選擇：該礦為緩傾煤層，為了利用井田地形，首采區(qū)位于井田北東部，交通便利，盡可能避開對居民區(qū)的干擾，且井田北東部煤層埋藏深較小，因此在井田北中部延伸利用原華基煤業(yè)有限公司新主斜井，并在其東側(cè)平行地新掘副斜井，在井田中東部新建回風斜井。再因原華基煤業(yè)有限公司新主斜井的井口標高1 491.523 m，井口位于溝底，不能滿足防洪要求，因此主斜井按原坡度向外延伸39 m，井口標高度達到1 505.0 m，原新副斜井僅施工42 m，且其井口標高1 485.790 m，位于溝底，不能滿足防洪要求，因此關(guān)閉不用。

3）地面工業(yè)廣場的選擇：原華基煤業(yè)有限公司新主、副斜井的地面工業(yè)廣場也位于井田北中部，較為開闊的場地內(nèi)，改造利用不需基本農(nóng)田，可征租。因此，利用現(xiàn)有原新主、副斜井地面工業(yè)廣場，而其回風斜井地面工業(yè)場區(qū)需新建。

4）開拓層位及首采區(qū)選擇：①開拓層位選擇。批準開采的2號-5號煤層，在井田北東部較為規(guī)整，受采空區(qū)及斷層影響較小，埋藏較淺，且在地面工業(yè)廣場附近，故首采區(qū)就近布置在井田北東部2號煤層內(nèi)。②首采區(qū)位置選擇。按照就近布置的原則，首采區(qū)位于井田北東部2號煤層內(nèi)的201采區(qū)，首采區(qū)以111b儲量為主。

2 主要開拓方案及比較及其分析

根據(jù)煤層賦存特點，結(jié)合現(xiàn)有井筒、地面工業(yè)場地及井下條件，提出兩個開拓方案。

2.1 第一方案

1）受地面工業(yè)場地的制約及兼顧F5斷層南部井田的開拓布置，在井田北中部按原坡度向外延伸利用原華基煤業(yè)有限公司新主斜井，在其東側(cè)30 m外新建副斜井；兩井筒平行布置，掘進至+1360 m水平；并在井田東中部邊界附近，新建回風斜井。①主斜井傾角20°20′，斜長417 m，按原坡度向外延伸39 m，利用原有308 m，新掘70 m，延伸后的主斜井井口 80 坐標：X=4 326 289.901，Y=19 608 459.311，Z=1505.78；54 坐標：X=4326337.371，Y=19608530.091，α=353°42′42″，β=20°20′，主斜井（延伸利用）表土段采用鋼筋混凝土半圓拱型支護，基巖段采用錨索錨噴半圓拱型支護。②副斜井（新建）傾角16°，斜長506 m，井口 80 坐標:X=4 326 345.769，Y=19 608 495.981，Z=1 500；54 坐標:X=4 326 393.239，Y=19 608 566.761，α=353°42′42″，β=16°。副斜井（新建）表土段采用鋼筋混凝土半圓拱型支護，基巖段采用錨索錨噴半圓拱型支護。③主副井地面工業(yè)廣場儲裝系統(tǒng)及生產(chǎn)生活設(shè)施、地面設(shè)施要相應配套完善。回風斜井（新建）斜長573 m，井口80坐標：X=4 325 915.228，Y=19 609 001.847，Z=1 500；54 坐標：X=4 325 962.698，Y=19 609 072.627，α=55°6′7″，β=16°，回風斜井（新建）表土段采用鋼筋混凝土半圓拱型支護，基巖段采用錨索錨噴半圓拱型支護。新建風井場地，需新增占地。④主、副斜井延伸至5號煤層底板內(nèi)+1 360 m水平，建立井底車場。在其兩側(cè)布置井底煤倉、中央變電所、中央水泵房、井底消防材料庫、井底避難硐室、井下等候室、調(diào)度室、井下急救站等，以及井底主副水倉、管子道。

2）受F5斷層（落差40~100 m）影響，使其兩側(cè)煤層底板標高相差較大，為了兼顧兩側(cè)煤層，礦井開拓初期：在主斜井落平后按原方位掘進+1 360 m運輸大巷308 m，副斜井落平后按原方位掘進井底車場110 m，+1 360 m軌道大巷137 m，并平行布置+1 360 m回風大巷55 m，由大巷聯(lián)絡(luò)巷溝通3條+1 360 m水平大巷。后期沿5號煤層頂板延伸3條+1 360 m水平大巷至F7斷層，利用2號、5號煤層后期（運輸、軌道、回風）暗斜井，開采F7斷層以南井田，具體為：①F2斷層北側(cè)，3條+1 360 m水平大巷位于5號煤層底板巖石內(nèi)（30~45 m），為巖石巷道。②F5斷層南北兩側(cè)附近，3條+1 360 m水平大巷位于5號煤層頂?shù)装鍘r石內(nèi)，為巖石巷道。③F5斷層南側(cè)，3條+1 360 m水平大巷沿5號煤層頂板煤層內(nèi)掘進至F7斷層。④F7斷層南側(cè)掘進2號、5號煤層后期（運輸、軌道、回風）暗斜井，分別進入2號、5號煤層。

3）利用貫穿井田南北的3條大巷開拓全井田。利用采區(qū)煤倉、采區(qū)車場、暗斜井及回風巷聯(lián)絡(luò)各采區(qū)巷道。在井田北中部邊界附近新建回風斜井，貫穿2號、5號煤層，落平后與+1 360 m回風大巷（初期段55 m）溝通，形成通風系統(tǒng)，采用分列式通風。新建回風斜井服務全井田。

4）受F5斷層（落差40~100 m）影響，礦井初期：在主斜井163 m處沿2號煤層底板按方位角150°5′掘進2號煤層中運輸巷（傾角1°22′）300 m；在副斜井180 m處開叉掘進2號煤層采區(qū)集中車場，見2號煤層后，沿2號煤層底板按方位角150°5′掘進2號煤層集中軌道巷（傾角1°22′）296 m；建立201采區(qū)上部車場，以垂直于2號煤層集中運輸（軌道）巷方位角，沿2號煤層布置3條201采區(qū)下山巷道，至井田北東部邊界，布置201首采區(qū)（單翼下山采區(qū)）。在201采區(qū)上部布置202采區(qū)，在F5斷層與F6斷層間布置203采區(qū)（單翼下山采區(qū)），以F7斷層為中心，在F6斷層與F8斷層之間布置204采區(qū)（雙翼下山采區(qū)），在F8斷層與井田南部邊界間布置205采區(qū)（單翼下山采區(qū)）。

5）5號煤層采區(qū)布置基本同于2號煤層，區(qū)別在于開拓后期3條+1 360 m水平大巷中部西側(cè)（王虎莊村莊附近）布置507采區(qū)（單翼上山采區(qū)），在505采區(qū)（單翼下山采區(qū)）西部布置506采區(qū)（單翼上山采區(qū)）。

6）根據(jù)陽方口井田構(gòu)7號孔資料以及宏遠煤礦水井資料，推測本井田奧灰水位標高為1 072.5~1 085 m，而5號煤最低底板標高1 180 m，高于奧灰水位，故不存在帶壓開采。全礦井共布置1個+1 360 m水平，12個采區(qū)。2號煤層 5個采區(qū)（201、202、203、204、205），5 號 煤 層 7 個 采 區(qū)（501、502、503、504、505、506、507）。

2.2 第二方案

第二方案的水平劃分與采區(qū)劃分相同于方案。

不同之處是：在井田中部（F5斷層中部東側(cè)）新掘回風立井，回風井井筒貫穿2號、5號煤層，井筒至+1 360 m水平(5號煤層底板巖中)，與+1 360 m水平回風大巷溝通。新掘回風立井井口80坐標:X=4 325 606.421，Y=19 608 514.465，Z=1 555；54 坐標:X=4 325 655.308，Y=19 608 585.569，β=90°；見 2 號煤層底板垂深162 m，見5號煤層底板垂深221 m，井筒總垂深222 m。新建回風立井表土段采用鋼筋混凝土圓拱型支護，基巖段采用混凝土圓拱型支護；新建風井場地，并需新增占地。首采區(qū)布置同第一方案。

2.3 開拓方案技術(shù)分析

第一方案優(yōu)點：①風井工業(yè)場地在井田北中部邊界附近，交通方便；②斜井井井筒施工難度小，建設(shè)期較短；③與生產(chǎn)區(qū)與辦公區(qū)、生活區(qū)距離較遠，噪音小。④受周邊采空區(qū)及積水區(qū)影響小。第一方案缺點：①風井井筒煤占用儲量相對較大；②風井井筒工程量相對較大；③立體交叉相對較大，施工復雜。

第二方案優(yōu)點：①風井井筒煤占用儲量相對較??；②風井井筒工程量相對較??；③巷道布置立體交叉相對較少；④與生產(chǎn)區(qū)與辦公區(qū)、生活區(qū)距離較近，管理方便。第二方案缺點：①與F5斷層距離較近施工難度大；②立井井筒施工復雜，建設(shè)期較長；③受周邊采空區(qū)及積水區(qū)影響大。

2.4 開拓方案的經(jīng)濟分析

從表1可以看出，兩方案可比部分投資相差-252萬元；第二方案比第一方案服務年限縮短0.3年，且多壓煤26萬t，折合時價9 100萬元；回風斜井可采用掘進機施工，建設(shè)期較短。因此采用第一方案。

3 結(jié)論

經(jīng)對興隆煤礦開拓方案的可行性分析，得出結(jié)論：該礦開拓方案采用第一方案，全礦共布置1個+1 360 m水平，12個采區(qū)。2號煤層5個采區(qū)（201、202、203、204、205），5 號煤層 7 個采區(qū)（501、502、503、504、505、506、507）。

表1 開拓方案的經(jīng)濟比較表