建新煤礦新增副斜井場址方案及平面布置比選

高智偉，高 潔

(中煤西安設計工程有限責任公司，陜西西安 710054)

0 引言

輔助提升系統是煤礦生產的補給線，輔助提升系統的提升能力、機械化程度、提升效率和安全可靠性直接關乎到煤礦企業生產工藝和經濟效益，是礦井設計特別關注的重要系統。常見的輔助提升有立井絞車提升、斜井絞車提升和緩坡斜井無軌膠輪車提升。由于緩坡斜井無軌膠輪車提升效率高、運輸方便、設備簡單，是淺埋深煤礦的首選提升方式。為提升建新煤礦的輔助提升能力、提高輔助運輸系統運行效率及保證下井人員安全，設計新增一條傾角5°～6°的副斜井。

1 政策要求

根據《煤礦安全規程》第384條“新建、擴建礦井嚴禁采用普通軌斜井人車運輸”的規定，礦井現采用4輛XRB-15-9/6型斜井人車進行人員運送，違背了本條規定。根據國家安全監管總局《關于淘汰落后安全技術工藝、設備目錄的通知》的文件要求，建新煤礦現使用的普通軌斜井人車5年后禁止使用(自2022年元月1日禁止使用)。因此從政策和安全角度出發，為了符合國家政策以及保障人員安全下井，需要開鑿新的副斜井、設置相應的副井場地。

2 礦井自然條件

建新礦井位于陜西省延安市黃陵礦區建莊區的南部，地處延安市黃陵縣腰坪鄉境內，行政區劃隸屬腰坪鄉管轄。礦井于2008年3月開工建設，2011年9月底主要生產系統基本建成。2012通過竣工驗收，礦井正式投入生產，生產能力為1．50 Mt/a。2014 年核定本礦井生產能力為 4．00 Mt/a［1］，并獲得批準。

井田地處陜北黃土高原南部的低中山丘陵地帶，區內地形復雜，山巒起伏，屬侵蝕構造地形，表現為壯年期侵蝕、堆積的山間河谷地貌特征。

本區屬暖溫帶大陸性半干旱氣候，四季分明，年平均氣溫9．3℃，最高氣溫34．4℃，最低氣溫－19℃，1月平均氣溫－5℃，7月平均氣溫22．5℃。無霜期184天，冰凍期為當年11月至次年3月，最大凍土深度650 mm。本區風向多為西北風，最大風速25 m/s，曹河和南川河川道內主導風向多為西南風。

根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306－2015)，本區的基本地震烈度為6度。

3 副斜井場址方案

3．1 井筒方案

為提升礦井的輔助提升能力、提高輔助運輸系統運行效率及保證下井人員安全，設計新增一條傾角5°～6°的副斜井，新增副斜井建成后，原副斜井改造成為進風斜井，原主斜井及回風立井功能不變，人員可從地面乘坐無軌膠輪車直達井下工作地點，材料也可減少中間換裝環節，在提高了礦井工作效率的同時不影響原有生產系統的運行。

設計根據本礦井具體條件，提出兩個新增副斜井井筒方案。

方案一:新增副斜井井口坐標為 X=3 917 885.000 m、Y=36 583 050．000，井口標高 +1 252．00 m，落底標高 +840．00 m，井筒長度 4 101 m，垂深442.0 m，傾角6°，最大1 000 m設置一段30 m長的緩沖平段，平段坡度3‰，井筒凈寬5．6 m，凈斷面積21.3 m2，采用無軌膠輪車從地面至井下直達運輸，井筒落底后與原一號回風立井回風聯絡巷相連，承擔礦井的輔助運輸、進風、安全出口任務。

方案二:新增副斜井井口坐標為 X=3 917 890．000 m、Y=36 583 154．000 m，井口標高+1 248．90 m，落底標高 +840．00 m，井筒長度4 912 m，垂深408．9 m，傾角 5°30'，最大 800 m 設置一段50 m長的緩沖平段，坡度5‰，每400 m設會讓硐室，井筒凈寬 5．6 m，凈斷面積 21．3 m2，采用無軌膠輪車從地面至井下直達運輸，井筒落底后與原一號回風立井回風聯絡巷相連，承擔礦井的輔助運輸、進風、安全出口任務。

井筒方案比較:兩方案井筒凈寬相同，均為5．6 m，凈斷面積均為21．3 m2，但方案二比方案一井筒長度多811 m，井筒投資方案二大于方案一;施工周期方案二大于方案一。

3．2 新增副斜井場地

本次設計為滿足建新煤礦安全生產需要及提高礦井輔助提升能力的需要，新增副斜井。由于本礦井為生產煤礦，結合現場既有地面設施和建設用地現狀，以及井下開拓與井筒方案綜合比選。經現場勘查對緊鄰既有礦井工業場地北側(第三儲煤場場地)和緊鄰既有副斜井西側(材料堆場場地)，兩個新增副斜井場地場址進行詳細比選。礦井工業場地現狀如圖1所示，兩個場址方案如圖2所示。

圖1 礦井工業場地現狀

圖2 兩個場址方案

場址選擇原則:①地形相對開闊、平坦，便于場地布置，對既有設施影響小，不影響生產;②靠近既有工業場地，對外交通聯絡方便，熱源、水源、電源較近;③有利于礦井井下開拓布局;④盡量遠離居民區，減少對居民的影響，征地方便［2］。

廠址方案:廠址一為礦井工業場地北側(第三儲煤場場地)，廠址二為既有副斜井西側(材料堆場場地)。

廠址一優點:①場地相對開闊，為既有建設用地，能滿足建設要求;②場地范圍沒有村莊和礦井既有地面設施，對礦井生產無影響。

廠址一缺點:距既有工業場地設施相對較遠，且需增設防洪設施。

廠址二優點:距既有工業場地設施相對較近，供水、供暖、交通較為方便。

廠址二缺點:①利用既有副井場地材料堆場，對礦井既有地面設施和生產略有影響;②場址周邊很多礦井地面設施，建設用地相對緊張。

3．3 副斜井場址平面布置比選

場址一場地平面布置:新建副斜井場地位于北距既有礦井工業場地150 m的原第三儲煤場場地，該場地為既有建設用地改造，無新增用地。附近無村莊，無不良工程地質。平面布置結合既有建筑的使用情況，本著安全生產和節約用地的原則，對場地進行了整體的改造和更新。場內新增設施有新增副斜井及井口房、膠輪車庫、空氣加熱室，均靠場地北側既有邊坡下，并留有安全距離后，按“一”字排開布置。人行走廊沿北側既有邊坡下順接至礦井工業場地既有浴室燈房。場地南側為場內道路、專用場地和設計防洪溝。場址一新增副斜井場地總平面布置圖如圖3所示。

圖3 場址一新增副斜井場地總平面布置圖

廠址一工業場地豎向設計采用平坡式布置，連續式平整方式［3］。該場地為礦井第三儲煤場場地，原始地形為一個小沖溝，現場地已經初步平整。場地最高處為西北角，標高為1 252．50 m;最低處為場地東南角，標高為1 250．80 m。新增副斜井標高1 252．00 m。場地的土方工程總量為:挖方，1 000 m3;填方，1 800 m3。填挖基本平衡，不足土方由井筒掘進物補足。場地西側既有邊坡與設計防洪溝邊坡順接。場內雨水主要采用道路和自然散流相結合的方式，最終通過西南角的排水溝匯入排洪溝后，排出場外。

場區地面主要采用道路運輸，場區設有一個出入口且為該場地既有出入口，與東側既有公路相接。場內道路沿圍墻內成環形布置，可直達各車間，同時滿足生產和消防的要求。場內道路路面的寬度為4.50 m的城市型道路，長度268．00 m。其結構為22 cm厚混凝土面層，25 cm厚的水泥穩定砂礫基層，轉彎半徑均為9．00 m。場內專用場地1 950.00 m2，主要用副斜井井口材料上下井和生產調度之用，結構同場內道路一致。

場址二場地平面布置:新建副斜井場地位于緊鄰既有副斜井西側(材料堆場場地)，該場地為既有建設用地改造，無新增用地。附近無村莊，無不良工程地質［4］。平面布置結合既有建筑的使用情況，本著安全生產和節約用地的原則，對場地進行了整體的改造和更新。場內新增設施有新增副斜井及井口房、空氣加熱室，均處于場地西北側既有邊坡下，并留有安全距離后，按“一”字排開布置。人行走廊沿西北側既有邊坡下順接至礦井工業場地既有浴室燈房。場地東側為場內道路、專用場地。場址二新增副斜井場地總平面布置如圖4所示。

圖4 場址二新增副斜井場地總平面布置圖

廠址二工業場地豎向設計采用平坡式布置，連續式平整方式［5］。該場地為礦井既有副斜井西側的材料堆場場地，現場地已經平整。豎向布置與原設計和既有現狀保持一致。場地最高處為西南角，標高為1 249．00 m;最低處為場地東北角，標高為1 248．00 m。新增副斜井標高1 248．90 m。場地的土方工程總量為:挖方，280 m3;填方，270 m3;填挖基本平衡。場內雨水主要采用道路和自然散流相結合的方式，最終通過場地西側的既有場內道路邊溝排出場外，匯入南川河。

場區地面主要采用道路運輸，場區東側和南側設有兩個出入口，南側出入口通過專用場地直接連接既有場內道路。東側出入口通過新增場內道路向東與既有場內道路相接，可直達各車間，同時滿足生產和消防的要求。場內道路路面寬度為9．00 m的城市型道路，長度為51．00 m。其結構為25 cm厚混凝土面層，30 cm厚的水泥穩定砂礫基層，轉彎半徑均為9．00 m。場內專用場地1 720．00 m2，主要用副斜井井口材料上下井和生產調度之用，結構同場內道路一致。

4 結語

從國家政策、自然環境、井筒開拓布局以及場地平面布置等4個方面，對新建副斜井場地兩個擬建方案，即位于北距既有礦井工業場地150 m的原第三儲煤場場地的廠址一和該緊鄰既有副斜井西側(材料堆場場地)的廠址二，進行綜合比較，提出了具體的優缺點，為項目建設決策提供支持。