老礦區復雜條件下采區布置再優化研究與實踐

朱振濤 孟凡武 龍周彪 董良志

上海大屯能源股份有限公司孔莊煤礦 江蘇 徐州 221600

摘 要：近年來，老礦區采區布置方式優化在資源回收、降低回采難度和提高采區回采安全系數、降本增效等方面起到顯著效果，其低投入高產出、高效益且適用性強的特點已被各大礦業集團認可，大屯煤電公司孔莊煤礦綜合考慮礦井生產能力和生產條件，對在采采區和即將投產的準備采區進行再優化再設計，減少巷道投入提高采區回采煤量，結合大功率設備的投入使用，使工作面以最優化的布置方式投入生產，確保礦井的正常生產。

關鍵詞：老礦區；復雜條件；采區布置

1 概述

孔莊煤礦隸屬中煤能源集團上海大屯能源股份有限公司。井田位于大屯礦區東南，地處江蘇省沛縣和山東省微山縣境內，礦井于1973年10月開工建設，1977年7月正式竣工投產，設計能力60萬t/a，服務年限58a。1984—1986年，礦井生產規模擴大至105萬t/a。2007年礦井三期改擴建，礦井生產規模擴大至200萬t/a。

孔莊煤礦井田內斷裂構造較發育，受斷層影響，采區回采方式多為單翼開采，且走向長度短，工作面儲量小，甚至在個別區域，斷層切割不規則，造成綜采工藝回采難度大，因此礦井至今任然保留水力采煤工藝回采不規則區域的煤炭資源。

2 礦井采區布置制約因素

該礦自實施綜采工藝以來，礦井采區布置受多種因素制約，其中主要包括：

2.1 地質條件：該礦目前回采采區正在逐步由淺水平轉向深水平，隨著采深的不斷加大，工作面礦壓、地熱、瓦斯、煤質、斷層、防滅火等問題，在一定程度制約和影響超長工作面的布置和回采進度（沖擊地壓、瓦斯和地熱排放限制工作面回采速度，而煤層易自燃需要加快推進速度；大斷層構造影響工作面的布置。）。

2.2 裝備問題：該礦采煤工作面斷層多且落差大，過斷層時間長，正在回采的IV1采區和Ⅰ6采區均有落差超過10m的斷層，過去在過斷層期間，煤機破矸能力不夠，通常需要放震動炮的方式輔助破矸，而支架老舊、運煤設備功率較小，都在一定程度上制約了工作面的面長布置。

2.3 安全問題：該礦煤層傾角較大，對控制設備下滑不利，工作面面長過大，綜采設備功率不足，導致工作面推進速度下降，防滅火工作難度加大，在回采過程中也存在滾矸、片幫傷人等安全隱患。

2012年后該礦三期改擴建工程投產，新型綜采設備的使用，使礦井年產量由原來的105萬t增長至200萬t以上，增產幅度較大，但礦區回采條件相對復雜，斷層多且落差大，導致工作面回采難度大。受地質條件影響，采區多為單翼采區，布置的工作面存在走向長度短、面長短、儲量小等缺點，在礦井大幅度增產的前提下，頻繁的搬家倒面，使繁重的生產任務更顯得雪上加霜，因此礦井采區布置優化工作顯的尤為重要。

3 采區布置優化方案

針對該礦采區布置存在的短板，對目前在采采區及即將投產的準備采區進行再設計再優化，根據新型綜采設備的使用情況，以減少巷道投入和搬家倒面次數、增加回采煤量，降低運行成本為目的，使工作面參數與生產組織之間存在的制約關系做到最好。

3.1 Ⅲ5采區

Ⅲ5采區是該礦井田東翼深部采區，目前采區正在準備中，采區工作面布置原設計為面長170～190m，后重新對各甩道位置及高差進行調整，增加工作面面長至200～220m的同時，通過旋轉調面最大限度回采7301工作面與F12斷層、7307工作面與徐莊大斷層之間的煤炭，優化后采區在減少施工200m巖巷的前提下，共計多回收煤炭資源90萬t。

3.2 Ⅰ6采區

Ⅰ6采區是該礦井田東翼淺部采區，采區煤層賦存條件總體相對較好，平均煤厚3.0m，單產6萬～8萬噸/月，目前采區7煤工作面僅剩7103工作面，此面受開采上限影響及斷層切割，工作面不規則無優化空間。Ⅰ6采區8煤原規劃綜采工作面7個，煤層賦存情況較為理想，但因為采區位于該礦最東部，工作面走向長無法增加，只能考慮增加工作面面長，減少回采工作面個數，由于采區中部的8201和8107工作面已基本到位，兩工作面中間的8109工作面無優化可能，因此只能將8103、8105和8203、8205工作面合并，將工作面面長由原來的150m增加至240m，在采區回采煤量不變的前提下，減少煤巷工程量約3600m，巖巷工程量約120m。

3.3 IV1采區

IV1采區為該礦深部改擴建采區，于2012年10月進行試生產，首采面為7433綜放工作面，Ⅳ1采區七煤賦存條件較好，煤層平均厚度4.6m，整個采區采用綜采放頂煤開采方式，單產水平7萬～10萬噸∕月。待7435綜放工作面回采結束后，IV1采區將成為單翼采區，且采區西翼存在村莊和地面設施壓煤情況，工作面走向長度無優化可能性，只能通過增加面長減少工作面個數，但考慮IV1采區7煤為放頂煤開采，且煤層傾角較大，工作面面長不宜過長，因此優化方案為將西翼待采的3個綜放工作面優化為2個綜放工作面，優化后IV1采區減少煤巷工程量約1800m，減少工作面1個。另外東翼的7435工作面優化后，溜子道開門位置優化至采區煤倉口，工作面凈長增加為213m（平距），回采儲量超過130萬t，較原設計方案多回采煤炭30萬t，另外工作面跨-1015m水平大巷回采，在未來-1015m水平大巷向東掘進期間動壓影響將會大大降低，減少巷道修復量。

4 實施效果評價

新型設備的投入使用，為采區布置優化提供有利條件，在不增加任何巷道投入，甚至在減少巷道投入的前提下，單單依靠對采區布置方式的優化，達到增加工作面回采儲量，減少煤柱損失和搬家倒面次數，降低礦井運行成本的目的，使工作面參數與工作面生產組織達到最優的平衡，具有較廣的應用價值。

5 結語

國內同類優化項目，多為單一工作面優化，效果單一成效不夠明顯，而本文優化項目為采區優化，與國內其它礦業集團相比，優化內容更為詳細，通過結合礦井采區布置優化前后對比，使方案效果一目了然，在減少巷道投入的同時增加煤炭回收量，所帶來的收益數目可觀，且孔莊礦為典型的復雜地質條件下生產的老礦區，在全國各大老礦區中具有很好的示范作用。

作者簡介：朱振濤（1987-）男，新疆烏魯木齊人，助理工程師，2009年畢業于湖南科技大學采礦工程專業，現任中煤集團大屯煤電公司孔莊煤礦設計室副主任。