對(duì)改擴(kuò)建礦井首采區(qū)巷道布置優(yōu)化設(shè)計(jì)的分析

杜學(xué)淵

摘 要：改擴(kuò)建礦井首采區(qū)巷道布置是否合理對(duì)礦井的快速、安全投產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)效益的影響至關(guān)重要，文章針對(duì)新疆某礦井現(xiàn)有采區(qū)巷道布置的優(yōu)缺點(diǎn)及適用情況，對(duì)優(yōu)化開(kāi)拓布局的關(guān)鍵性問(wèn)題及主要環(huán)節(jié)做了介紹，以期對(duì)類似礦井有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：改擴(kuò)建礦井；首采區(qū)；巷道布置；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TD822.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）15-0167-01

1 礦井概況

興和煤礦于1998年建井，原為3萬(wàn)t礦井，現(xiàn)礦井改擴(kuò)建為生產(chǎn)能力1.2 Mt/a。井田位于頭屯河西岸，總體呈一單斜構(gòu)造，地層走向呈北西～南東向，傾向西南，傾角為12 ？觷～32 ？觷之間。礦井+1 500 m水平以上煤層無(wú)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，為高瓦斯區(qū)域；礦井+1 500～1 150 m水平之間煤層評(píng)估具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。井田煤層煤塵均具有爆炸性，井田各主要可采煤層以易自燃煤層為主。

根據(jù)各方面論證，礦井改擴(kuò)建后將采用主斜井、副立井的綜合開(kāi)拓方式。分煤組、分水平進(jìn)行開(kāi)拓，全礦井兩個(gè)水平開(kāi)采：①水平標(biāo)高+1 350 m；②水平標(biāo)高+1 150 m。

2 首采區(qū)位置的選擇

2.1 首采區(qū)數(shù)目和位置選擇

根據(jù)礦井已確定的開(kāi)拓方式，礦井達(dá)產(chǎn)時(shí)布置一采區(qū)（+1 500 m輔助水平以上煤層），礦井投產(chǎn)一采區(qū)9號(hào)煤層工作面。設(shè)計(jì)推薦一采區(qū)為礦井首采區(qū)，一采區(qū)有如下優(yōu)點(diǎn)：①一采區(qū)煤層煤質(zhì)較好；②儲(chǔ)量較為豐富，煤層賦存穩(wěn)定；③勘探程度高，工作面接續(xù)可靠；④建井工期最短，達(dá)產(chǎn)快，效益好。

2.2 首采區(qū)地質(zhì)特征

2.2.1 采區(qū)尺寸

一采區(qū)位于+1 500 m輔助水平以上，1勘探線以西，采區(qū)服務(wù)年限約為3.0 a，開(kāi)采標(biāo)高為+1 500 m以上的下組煤（9號(hào)～11號(hào)煤層），單翼布置，走向長(zhǎng)度約為900～1 000 m。

2.2.2 構(gòu) 造

井田位于頭屯河西岸，總體呈一單斜構(gòu)造，地層走向呈北西～南東向，傾向西南，傾角為12 ？觷～32 ？觷之間，礦井北部地層傾角大于礦區(qū)南部地層傾角，在礦區(qū)的西北部，地層走向向西偏轉(zhuǎn)，傾向?yàn)?0 ？觷左右。

2.2.3 煤層賦存

井田主要含煤段為中侏羅統(tǒng)八道灣組地層的下部（J1b1）共含煤12層，其煤層自上而下編號(hào)為1～12號(hào)。其中首采區(qū)可采的煤層為7、8、9、10、11號(hào)煤層均為大部可采煤層，煤層厚度2.76～9.02 m，煤層平均總厚為5.89 m。

2.2.4 水文地質(zhì)

井田大部分煤層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面—頭屯河河床標(biāo)高以下，常年性河流—頭屯河從井田南界流經(jīng)，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，為向西傾斜的單斜構(gòu)造，未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造。

2.2.5 其他開(kāi)采技術(shù)條件

一采區(qū)煤層直接頂板為粗砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，較軟；煤層底板為粗砂巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖；投產(chǎn)采區(qū)按高瓦斯煤層設(shè)計(jì)；煤塵有爆炸性；煤層易自燃。

2.3 首采區(qū)資源儲(chǔ)量

一、二采區(qū)地質(zhì)資源儲(chǔ)量共28.42 Mt，工業(yè)資源量為26.52 Mt，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為11.42 M。

3 采區(qū)巷道布置的確定

3.1 現(xiàn)有礦井情況

該礦井為改擴(kuò)建礦井，設(shè)計(jì)利用原混合提升立井作改擴(kuò)建后的副立井，+1 500 m水平的井底車場(chǎng)的巷道及硐室可以作為改擴(kuò)建礦井的車場(chǎng)（+1 500 m水平）。在+1 500 m水平車場(chǎng)向北的+1 500 m水平的軌道石門(mén)，可以直接和新掘的主斜井的+1 500 m水平運(yùn)輸巷相連；礦井開(kāi)采三、四采區(qū)時(shí)，布置的+1 500 m水平軌道大巷可以通過(guò)新掘一段+1 500 m水平軌道石門(mén)和副立井車場(chǎng)相通。

3.2 采區(qū)巷道布置情況

井田內(nèi)對(duì)采區(qū)巷道布置影響最大的是火燒區(qū)和采空區(qū)的分布，由于7號(hào)、8號(hào)煤層采空區(qū)底線標(biāo)高為+1 520 m的水平，因此，礦井投產(chǎn)工作面可以布置在+1 500 m水平的9號(hào)煤層中。根據(jù)礦井煤層賦存情況和淺部小井開(kāi)采現(xiàn)狀分析，礦井的巷道布置系統(tǒng)可以分為一采區(qū)的+1 500 m輔助水平以上和二采區(qū)的1 350 m水平至+1 500 m水平之間兩個(gè)部分。

3.2.1 一采區(qū)+1 500 m輔助水平以上巷道系統(tǒng)布置

根據(jù)淺部小井開(kāi)采現(xiàn)狀，+1 500 m輔助水平以上7、8號(hào)煤層都已經(jīng)回采完畢，剩余的其它煤層（9號(hào)～11號(hào)煤層）淺部都有火燒區(qū)，底部標(biāo)高在+1 580 m水平左右，留設(shè)30 m的安全隔離煤柱后，僅能布置一個(gè)工作面。因此，工作面回風(fēng)水平為+1 540 m水平。

回采9～11號(hào)煤層時(shí)，+1 500 m水平軌道石門(mén)沿伸到9～11號(hào)煤層，在+1 500 m水平布置軌道上山。主運(yùn)輸通過(guò)工作面運(yùn)輸順槽經(jīng)集中運(yùn)輸斜巷到主斜井下部的+1 500 m水平煤倉(cāng)。

最后通過(guò)主斜井帶式輸送機(jī)到達(dá)地面；新鮮風(fēng)流通過(guò)副立井、+1 500 m水平軌道石門(mén)到達(dá)工作面的運(yùn)輸順槽、工作面；回風(fēng)通過(guò)工作面回風(fēng)順槽到集中回風(fēng)上山，最后從立風(fēng)井到達(dá)地面。

3.2.2 二采區(qū)1 350 m水平至+1 500 m輔助水平之間巷道系統(tǒng)

布置

該區(qū)域上部標(biāo)高+1 500 m，下部標(biāo)高+1 350 m，垂高150 m，該區(qū)域瓦斯評(píng)估為煤與瓦斯突出區(qū)域。

在礦井南部的6號(hào)和7號(hào)煤層之間布置主、副暗斜井，至+1 350 m水平后布置車場(chǎng)和軌道、運(yùn)輸石門(mén)，然后沿8號(hào)煤層底板布置二采區(qū)軌道、運(yùn)輸上山，上部標(biāo)高+1 530 m，下部標(biāo)高+1 350 m，斜長(zhǎng)590 m。二采區(qū)回風(fēng)上山布置在7號(hào)煤層底板中，在+1 500 m水平布置一條回風(fēng)石門(mén)連接到集中回風(fēng)上山。

設(shè)計(jì)礦井達(dá)產(chǎn)時(shí)在二采區(qū)+1 500～+1 460 m水平間的7號(hào)煤層01分層布置一個(gè)綜合機(jī)械化采煤工作面。該工作面走向長(zhǎng)度為1 500 m，工作面傾斜長(zhǎng)度為150 m，沿煤層底板布置工作面運(yùn)輸、回風(fēng)順槽至井田邊界或是煤層火燒區(qū)保護(hù)煤柱線，沿煤層傾斜方向布置工作面開(kāi)切眼。

270101分層工作面運(yùn)輸順槽到集中運(yùn)輸石門(mén)，通過(guò)溜煤眼到二采區(qū)運(yùn)輸上山、+1 350 m水平運(yùn)輸石門(mén)、+1 350 m水平上倉(cāng)斜巷、+1 350 m水平煤倉(cāng)、主暗斜井，再經(jīng)過(guò)+1 500 m水平運(yùn)輸石門(mén)、+1 500 m水平上倉(cāng)斜巷、+1 500 m水平煤倉(cāng)與主斜井連接。

270101分層工作面回風(fēng)順槽經(jīng)過(guò)集中回風(fēng)石門(mén)與二采區(qū)軌道上山、+1 350 m水平軌道石門(mén)、+1 350 m水平車場(chǎng)、副暗斜井，再經(jīng)過(guò)+1 500 m水平軌道石門(mén)與副立井聯(lián)系。270101分層工作面回風(fēng)順槽經(jīng)過(guò)集中回風(fēng)石門(mén)與二采區(qū)回風(fēng)上山聯(lián)系、到+1 500 m水平回風(fēng)石門(mén)和集中回風(fēng)石門(mén)與立風(fēng)井連接。

根據(jù)安監(jiān)總煤裝[2010]146號(hào)《國(guó)家安全監(jiān)管總局國(guó)家煤礦安監(jiān)局關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知》的規(guī)定，礦井須建設(shè)井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)。因此，設(shè)計(jì)在+1 500 m輔助水平和+1 350 m水平車場(chǎng)各設(shè)一座永久避難硐室，采煤工作面回風(fēng)順槽和運(yùn)輸順槽中部各設(shè)一座臨時(shí)避難硐室，內(nèi)設(shè)壓風(fēng)自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)以及通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。在+1 500 m水平和+1 350 m水平車場(chǎng)設(shè)置避難硐室，避難硐室要求：設(shè)置向外開(kāi)啟的隔離門(mén)，室內(nèi)凈寬2.6 m，凈斷面積為7.11 m2，長(zhǎng)度為40 m，設(shè)有與礦（井）調(diào)度室直通的電話；壓風(fēng)自救系統(tǒng)的每人供風(fēng)量按0.3 m3/min配備；避難硐室內(nèi)配備110臺(tái)隔離式自救器。

4 結(jié) 語(yǔ)

采區(qū)巷道布置的合理性不僅影響礦井的生產(chǎn)能力，而且直接關(guān)系到礦井生產(chǎn)的安全性。目前，該礦的首采區(qū)已經(jīng)按照本布置方案進(jìn)行了實(shí)施，實(shí)現(xiàn)縮短首采區(qū)準(zhǔn)備工期和連續(xù)化集中安全生產(chǎn)的目的。因此，作為一名采礦設(shè)計(jì)人員，研究改擴(kuò)建礦井采區(qū)巷道的布置方式，對(duì)礦井設(shè)計(jì)和生產(chǎn)具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張鳳年，田寶方，李大國(guó).試論采區(qū)巷道布置的科學(xué)性[J].山東煤炭科技，2005，（6）.

[2] 郭愛(ài)民，安丹.采區(qū)巷道布置系統(tǒng)最優(yōu)方案的確定[J].煤礦開(kāi)采，1995，（4）.