突出礦井開采后期生產系統優化設計

吳振玉 劉君洋 寇金聚 彭功強 楊柳青

（鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司超化煤礦，河南新密 452385）

突出礦井開采后期生產系統優化設計

吳振玉 劉君洋 寇金聚 彭功強 楊柳青

（鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司超化煤礦，河南新密 452385）

為優化突出礦井開采后期的生產系統，鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司超化煤礦依據礦井儲量分布、井下巷道和地面現有構筑物布置情況，選擇更加合理的礦井生產系統。在確定礦井后期生產系統時，應分析其對礦井經濟效益和環保效益的影響程度。

生產系統；礦井開采；生產系統；優化設計

鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司超化煤礦到2016年，采掘活動全部延深至深部水平，巷道支護投入加大，瓦斯治理、防治水工程量增加，所需投入人力和資金將超過鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司規定，受煤炭市場影響，礦井生產經營狀況將出現下滑。礦井開采后期煤炭資源如何合理開采已成為礦井面臨的主要問題，因此，超化煤礦需要調整礦井后期生產系統，使剩余煤炭資源安全、合理開采出來。

1 礦井概況

超化井田位于河南省新密市煤田西南部，開采上限標高+60m，下限標高-900m。該區主要可采煤層為二疊系山西組二1煤，煤層平均厚度9.07m，屬低灰、低硫貧廋煤。二1煤可采儲量為1 430.8萬t，服務年限10a。礦井水文地質條件復雜，正常涌水量869m3/h，最大涌水量為1 112m3/h。礦井為煤與瓦斯突出礦井，始突表高-208m，礦井瓦斯絕對涌出量18.60m3/min，相對瓦斯涌出量4.63m3/t。二1煤煤塵爆炸指數17.58%，為有煤塵爆炸危險性煤，自然發火等級為Ⅲ類，屬不易自燃煤層。

2 礦井現有生產系統

超化煤礦現有生產系統為：主立井擔負提煤任務；副立井擔負進風、人員物料升降等任務；西風井擔負進風任務；東風井、31風井擔負回風任務；-100m和-300m水平排水陣地均為一級排水系統，均能夠滿足礦井排水要求；供電系統利用地面35kV變電站和井底車場附近中央變電所向各使用地點供電；原煤在主副立井工業廣場內進行篩分、儲存和鐵路運輸。礦井利用現有系統進行開采，無需增加投資。到2015年底，其他區域基本采完只能開采深部31采區，礦井生產規模維持在150萬t/a左右。

3 現有系統存在問題

①深部二1煤內在灰分高，發熱量低，不符合國家供給側結構改革相關政策；②礦井為突出礦井，人員較多，生產成本居高不下，導致礦井2015-2021年礦井回收煤柱前，礦井生產經營較困難；③深部區域瓦斯含量大，水文地質條件復雜，如果僅開采深部資源，將導致瓦斯抽采、巷道掘進、煤炭回采等作業場所過度集中于一個采區，不利于安全管理。

4 礦井生產系統優化設計的提出

根據礦井資源儲量分布情況，超化井田的優勢資源（約860萬t）主要集中在主副立井保護煤柱內，煤層厚度3.25～15.10m，平均厚度8m。根據井下實際采樣，該區域內煤層灰分較低，煤質相對較好。如果對礦井生產系統進行優化，使淺部優勢資源與深部資源同時回采，將能夠大幅度提高礦井原煤發熱量，使兩個區域的瓦斯抽采、巷道掘進、煤炭回采等作業活動交替進行。即礦井在深部區域和淺部區域分別布置一個工作面，其中一個正常回采，一個進行瓦斯抽采，避免出現入井人員全部集中于一個區域的現象，提高礦井安全保障程度［1］。本次生產系統優化要重點考慮以下問題：①優化設計要與礦井現狀不矛盾，不影響礦井正常生產經營活動；②目前煤炭市場下，要最大程度壓縮投資，認真進行投資分析，確保經濟效益最優；③系統優化前后的生產銜接要順暢；④地面生產系統位置變化后，環保、煤炭外運等問題要妥善解決。綜上所述，超化煤礦生產系統優化設計將現有主、副立井報廢，改造現有西風井（兩條斜井井筒）為主副、斜井，擔負礦井的提升任務及兼作進風井；井下調整礦井運輸、通風、提升、供電等系統；原主、副立井工業場地建筑及設施隨著開采進度，逐次搬遷至主、副斜井新工業場地。

4.1 井下生產系統優化

改造后的主斜井斜長879m，鋪設帶寬1 200mm的膠帶輸送機，并安裝架空乘人裝置，主要擔負礦井的提煤、上下人員及進風任務；副斜井斜長890m，安裝2JK-3.0×1.5/ 20型單繩纏繞式雙滾筒提升機，主要擔負礦井的提矸、運料、運設備等輔助提升任務并兼作進風井及安全出口。在-205m以淺新增集中軌道下山和集中皮帶下山，擔負22采區和深部31采區的運輸、進風、運送人員等任務。排水系統利用-300m水平排水系統，泵房配備8臺MD500-57× 11型多級離心泵，4用3備1檢修，水倉容積9 060m3，能夠滿足《煤礦安全規程》要求。通風系統仍利用現有的東風井和31風井。供電系統利用在主副斜井工業廣場新建的35kV變電站和井下中央變電所向各作業場所供電。

4.2 地面生產系統優化

在主、副斜井工業廣場，合理利用現有建筑物作為調度樓、行政樓、生產樓、區隊值班樓、救護隊值班樓和燈房浴室等行政輔助設施以及機修車間、供應倉庫、物資超市等輔助生產廠房；新建主副斜井井口房、提升機房、35kV變電站、空壓機房、篩分系統及儲煤場，原煤仍采用鐵路外運。

4.3 礦井生產系統優化工期及投資

礦井生產系統優化礦建工程為擴砌主副斜井，掘進22采區皮帶下山和軌道下山；土建工程為在主副斜井工業廣場新建篩選樓、皮帶走廊、儲煤場及防風抑塵網等項目，生產系統優化調整工期2a，期間不影響礦井其他區域正常生產，項目總投資20 126.48萬元。根據國家煤炭產業政策將礦井生產能力由180萬t/a下降到150萬t/a，服務年限10a。

5 礦井生產系統優化方案比較

5.1 原生產系統的優缺點

5.1.1 優點。①維持目前開拓開采，不再對礦井做生產系統優化，減少了基建投資；②維持目前開采方式，各生產系統不用變化。

5.1.2 缺點。①深部二1煤內在灰分高，發熱量低，導致二1煤售價低；②礦井為突出礦井，人員較多，生產成本居高不下，導致礦井2015-2021年礦井回收煤柱前，礦井生產經營困難，年均虧損2.1億元；③井下各類抽、掘、采等作業場所集中于一個采區，人員過度集中。

5.2 優化后生產系統的優缺點

5.2.1 優點。①提前淺部優勢資源，使之與深部煤配采，降低煤的灰分，提高煤的發熱量，煤的售價增高，效益好轉；②生產系統優化后，礦井生產能力穩定，投資回收期5.33a，年均稅后利潤3 277.09萬元；③將抽、掘、采作業場所和下井人員在兩區域間合理調配，利于安全管理。

5.2.2 缺點。①礦井生產系統優化要增加基建投資；②主副斜井工業場地現有占地面積小，地面各場所緊湊；③工業場地變化后要嚴格落實環境保護相關規定。

綜合考慮，原有生產系統維持開采方式不變，但礦井經營困難，且不符合國家供給側結構改造政策要求，因此確定對礦井開采后期生產系統進行優化。

6 礦井生產系統優化后盈虧分析

按照計算期第5年數據分析計算，盈虧平衡點為：生產能力利用率（BEP）=年固定總成本/（年銷售收入-年可變成本-銷售稅金及附加）×100%=15 570/（42 300-16 902-1 091）×100%=64.05%。

該項目達到生產能力的64.05%，即礦井生產能力達到117.65萬t/a，企業就可保本，這說明超化煤礦生產系統優化項目風險較小。

7 結語

技術人員對突出礦井開采后期的生產系統進行了合理優化，達到了改善礦井生產經營狀況的目的，開采出了優質煤炭，符合國家目前煤炭產業政策。優化礦井后期生產系統時，要協調考慮設計方案對正常生產的影響、對礦區環境的影響，并對項目的經濟效益分析要全面、可靠。

［1］于新勝，王育才.淺談礦井設計優化［J］.煤炭工程，2002（5）：13-15.

Optimal Design of Production System in the Later Stage of Outburst Mine

Wu Zhenyu Liu Junyang Kou Jinju Peng Gongqiang Yang Liuqing
（Chaohua Coal Mine，Zhengzhou Coal Industry(Group)Co.Ltd.，Xinmi Henan 452385）

For optimizing the mine production system,Chaohua coal mine of Zhengzhou coal industry(group)Co.Ltd. chose the more reasonable mine production system.It is necessary to analyze the influence on the economic benefit and environmental benefit of the mine when determining coal mine later production system.

production system；coal mining；production system；optimal design

TD822

：A

：1003-5168（2017）01-0091-02

2016-12-20

吳振玉（1979-），男，工程師，研究方向：礦山采煤。