永興煤礦開拓方案優化比選探討

李勇

摘 要：為了合理有序地開發煤炭資源，合理優化礦井，提高單井規模，實現高效生產，積極響應整合實施方案，根據永興煤礦現有井下和地面實際情況，結合煤炭資源整合礦井建設規范，提出了適宜于該礦井井筒開拓以及井下開拓部署的兩個方案，綜合論證了礦井開拓方案的可行性和合理性，為礦井投資和設計單位優化該礦井開拓方案提供了重要參考意見。

關鍵詞：煤炭生產 資源整合 開拓方案 探討

中圖分類號：TD223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（a）-0027-02

永興煤礦位于陜西省子洲縣城西南約40 km處，由原永盛聯辦煤礦和槐樹岔煤礦整合擴大而成，井田東西寬3.9 km，南北長8.2 km，面積29.436 7 km2。

1 資源條件

（1）地層與構造：地表均被松散層所覆蓋，沒有大的褶皺和斷裂，區域穩定性好，地層總體傾向西北，傾角一般為1°～3°，局部地層有微波狀起伏。（2）煤層特征：可采煤層有2層（Ⅶ上、Ⅶ中），Ⅶ上煤層位于瓦窯堡組第四段中部，埋深在68.17～246.00 m，全區可采，煤層厚度由西北向東南部逐漸變厚；Ⅶ中煤層距Ⅶ上煤層0.74～12.58 m，大部可采，煤層厚度由東南向東北、西南逐漸變薄以致不可采。（3）其他開采技術條件：整合區內主要充水含水層和間接充水含水層及風化巖含水層富水性弱，地下水補給條件差，屬水文地質條件簡單的礦床。井田內瓦斯含量低，各可采煤層均有煤塵爆炸危險，屬自燃煤層。

2 生產能力及服務年限

（1）儲量條件：整合區參與資源量估算的Ⅶ上、Ⅶ中兩層煤，設計資源儲量5 448萬t，可采儲量4 321萬t。（2）煤層條件：井田內Ⅶ上煤層全區可采，可采厚度0.42～2.35 m，平均厚度1.26 m。Ⅶ上煤層生產能力較大，有利于礦井初期開采。Ⅶ中煤層大部可采，可采厚度0.40～1.44 m，平均厚度0.73 m。Ⅶ中煤層生產能力較小。（3）采場接續條件：考慮到煤層儲量分布情況，Ⅶ上煤層全區可采，井田東側賦存較厚，平均1.5 m，井田西側0.8～1.0 m；Ⅶ中煤層大部可采，平均厚度0.73 m。確定Ⅶ上煤層劃分為兩個盤區，一盤區位于井田中部東側，生產能力較大，利于礦井初期開采；后期開采Ⅶ上煤層二盤區和Ⅶ中煤層（不劃分盤區）時，由于煤層薄，確定兩層煤聯合開采（其中主采Ⅶ上煤層二盤區，配采Ⅶ中煤層）。（4）礦井設計生產能力及服務年限：根據礦井資源儲量、可采儲量和開采技術條件等，適宜建設0.60 Mt/a的中型礦井。礦井年工作日為330 d，每天四班作業，其中，三班采煤，一班檢修與準備，日凈提升運輸時間16 h。首采Ⅶ上煤層一盤區，可采儲量8.46 Mt，生產能力0.60 Mt/a，服務年限10.1 a。聯合開采Ⅶ上煤層二盤區和Ⅶ中煤層，其中Ⅶ上煤層二盤區可采儲量20.40 Mt，生產能力0.35 Mt/a，服務年限41.6 a；Ⅶ中煤層可采儲量14.35 Mt，生產能力0.25 Mt/a，服務年限41.0 a，則聯合開采服務年限為41.6 a，全礦井總服務年限51.7 a。

3 井田開拓與開采

3.1 工業場地的選擇

（1）原有工業場地：根據現場調查，原工業場地位于井田西北部的臺地上，布置一斜一立井井筒，資源整合擴大至0.60 Mt/a，原有場地地形狹窄，溝壑縱橫，受到場地的制約，無法再擴大，因此，原有場地不能滿足地面生產系統、儲煤場以及行政福利設施的布置，需另選工業場地。

（2）增加工業場地（新選）：結合煤層賦存特點、交通運輸條件，經多次現場踏勘并和業主協商，確定將另一工業場地選擇在原有工業場地東側1.7 km處，該處場地開闊、平坦，能夠滿足擴大規模的需求。

方案一：采用三條斜井開拓：（1）原有場地作為風井工業場地。在原有場地，將原主斜井改造為斜風井，作為礦井回風井并兼做安全出口。原立風井報廢，并永久封閉，風井場地布置有主扇配電室。（2）新選場地布置主、副井筒及相應設施。在新選場地，新開鑿主斜井、副斜井，分別作為全礦井的原煤運輸井筒和輔助運輸井筒。場地主要布置有主井、副井和相應生產系統、儲煤場以及行政辦公設施等。根據煤層賦存以及煤層間距情況，采用一個水平開采全井田。主水平設在Ⅶ中煤層（即下部煤層），水平標高+990.0 m。井下3條大巷在井田中央布置，向南掘進至井田邊界，主運大巷沿Ⅶ中煤層布置，輔運大巷、回采大巷沿Ⅶ上煤層布置，主運大巷與輔運大巷之間采用斜巷聯通，利用大巷布置條帶工作面進行回采。首采工作面布置在主斜井南側。（3）后期立風井（新建）。考慮到礦井服務年限較長，后期運輸、通風距離較長，確定在礦井后期增設立風井，作為后期的回風及安全出口。

方案二：采用兩斜一立井綜合開拓：（1）原有場地作為副井工業場地。在原有場地，利用已有一對井筒，原主斜井改造為副斜井，用作提升材料及設備；原立風井功能不變，仍做礦井回風兼作安全出口。場區主要布置有副井及其輔助設施、風井及其輔助設施、變電所、機修車間及綜采設備庫、材料庫、消防材料庫、材料堆場、鍋爐房以及污水處理站等。（2）新選場地作為主井工業場地。在新選場地，只布置主斜井，作為全礦井的原煤出煤井。場區主要布置有主井及其輔助設施、鍋爐房、變電所、聯合建筑、洗選系統、儲煤場及裝車、運煤系統等工業設施和行政辦公樓、職工宿舍樓等生活設施。采用一個水平開采全井田，主水平設在Ⅶ中煤層，水平標高+990.0 m。井下3條大巷布置以及首采工作面布置與方案一相同。（3）后期立風井（新建）：位置與方案一相同。

3.2 兩個方案的優缺點比較

方案一優點：（1）供電、供水、通信以及煤炭外運條件好。（2）工業場地布置有主斜井和副斜井以及相應生產系統和行政辦公設施，管理方便。（3）與方案二相比，工業場地設置10 kV變電所，專供主斜井皮帶機以及生產系統、洗選煤車間和辦公樓等用電，風井場地設置主扇配電室，專供對旋通風機等用電，其投資較方案二少500萬元。（4）首采區工作面位于煤層較厚區域，儲量穩定可靠，井下開拓劃分、開采布置合理，利于布置回采工作面正常生產以及達到設計規模。

方案一缺點：（1）新開鑿副斜井傾角5.5°，斜長1 889 m，采用防爆無軌膠輪車運輸輔助設備及材料，建井工期需12個月，較方案二長5個月，初期井巷投資較方案二大。（2）主井工業場地占地面積較大，增加征地費用。

方案二優點：（1）供電、供水、通信以及煤炭外運條件好。（2）副井工業場地的一對井筒均可利用，可減少前期基建投資。（3）首采區工作面位于煤層較厚區域，儲量穩定可靠，井下開拓劃分、開采布置合理，利于布置回采工作面正常生產以及達到設計規模。

方案二缺點：（1）主、副井工業場地由于分開布置，且較遠，管理分散、不方便。（2）主、副井工業場地由于分開布置，因此，造成地面管理人員多，井下工人相應較多一些，費用成本相應增加。（3）主、副井工業場地需分別設置辦公樓、職工宿舍、食堂、污水處理站、鍋爐房以及占用相應的場地大。（4）主井工業場地10 kV變電所專供主斜井皮帶機以及生產系統、洗選煤車間和辦公樓等用電，副井工業場地也需設10 kV變電所，專供副斜井絞車以及輔助生產設施、鍋爐房、機修車間和對旋通風機等用電；由于是兩套設備，其投資較方案一多500萬元以上。（5）由于副斜井距離主斜井較遠，且副斜井采用絞車下放材料及設備，井下需進行設備換裝，后期井下輔助運輸成本將大大增加。

經技術經濟綜合分析比較，開拓方案采用方案一更為合理。

3.3 開拓部署

（1）井筒位置及數目：礦井移交生產達到設計生產能力時，共布置3條井筒，分別為主斜井、副斜井、斜風井，其中在主工業場地只布置主斜井和副斜井，在風井工業場地布置斜風井。礦井后期開采二盤區時，服務年限長，其運輸、通風距離長，且考慮到兩層煤同時開采的影響，需風量增大，在井田南部中央另選立風井，井下靠近回風大巷一側，開鑿后期立風井。

水平劃分及標高：開采Ⅶ上、Ⅶ中煤層，其層間距約6.38 m，采用一個水平開采全井田，主水平（即皮帶運輸大巷）設在Ⅶ中煤層，水平標高為+990.0 m。

大巷及工作面布置：主運大巷沿Ⅶ中煤層布置，輔運大巷、回采大巷沿Ⅶ上煤層布置，3條大巷均為半煤巖巷，大巷之間及兩側各留設30 m護巷煤柱。首采Ⅶ上煤層工作面時，其原煤通過皮帶運輸順槽溜煤眼轉載至Ⅶ中煤層的主運大巷，然后從主斜井運出地面。

盤區劃分：Ⅶ上煤層和Ⅶ中煤層間距約6.38 m，考慮到煤層儲量分布情況，確定Ⅶ上煤層劃分為兩個盤區，一盤區位于主斜井南側，Ⅶ上煤層其余部分劃分為二盤區，Ⅶ中煤層不劃分盤區。

開采順序：首采Ⅶ上煤層一盤區（0.60 Mt/a），開采10.1 a時，接續聯合布置開采Ⅶ上煤層二盤區和Ⅶ中煤層（主采Ⅶ上煤層二盤區0.35 Mt/a，配采Ⅶ中煤層0.25 Mt/a），兩層煤的采煤工作面均沿大巷兩翼條帶布置，工作面后退式回采，總的開采順序為由近及遠，即整體推進方向由北向南。

3.4 采煤方法、首采區布置

采煤方法的選擇：根據Ⅶ上煤層、Ⅶ中煤層的賦存特征、開采技術條件、開拓方式，采煤方法選用綜采采煤法，一次采全高，對于Ⅶ上煤層、Ⅶ中煤層的0.6～0.4 m薄煤層開采區域，可選用螺旋采煤法開采。

首采區位置及資源儲量：首采Ⅶ上煤層一盤區，該盤區布置在主斜井南側，為矩形狀，近水平，煤層平均1.5 m，其儲量穩定可靠，盤區長2 910 m，寬2 015 m，面積5.87 km2，可采儲量8.46 Mt。配備一個綜采工作面，垂直大巷布置工作面皮帶運輸順槽、輔助運輸順槽和回風順槽，平行井田東邊界保護煤柱線布置工作面切眼，工作面長150 m，走向長2 910 m，年推進度2 376m，一井一面即可滿足0.60 Mt/a生產規模。

3.5 主要技術經濟指標

（1）礦井移交時，井巷工程量總長度13 788.7 m，其中，利用巷道1 251 m，新掘巷道12 527.7 m；萬噸掘進率220.63m/萬t；礦井的建井工期為21個月，礦井建設總工期為24個月。（2）礦井移交時，礦井開拓煤量2.00 Mt，可采期3.3 a；準備煤量1.63 Mt，可采期2.7 a；回采煤量0.60 Mt，可采期1.0 a。

4 結語

根據永興煤礦現有井下和地面實際情況，結合煤炭資源整合礦井建設規范，經過技術經濟綜合分析比較，選擇了3條斜井開拓方案，投資省，工期短，技術上可行，經濟上合理，后經投資方及設計院多次論證，認為該方案更優越，雙方最終認同并采用了筆者提出的開拓方案。

參考文獻

[1] 榆林市榮巖地質勘探有限公司編.陜西省子洲縣永興煤礦（整合區）勘探報告[R].

[2] 原子洲縣永盛聯辦煤礦和槐樹岔煤礦《采掘工程平面圖》《井上下對照圖》等資料[Z].

[3] 《煤礦安全規程》《煤礦防治水規定》《煤炭工業礦井設計規范》及有關國家煤炭工業現行的政策、法規、條例等[Z].