建新煤礦新增副斜井井筒型式選擇

楊曉毅

(中煤西安設計工程有限責任公司，陜西西安 710054)

0 引言

建新煤礦位于陜西省延安市建莊礦區的南部，地處延安市黃陵縣腰坪鄉境內，行政區劃隸屬腰坪鄉管轄，距黃陵縣城66 km。井田東西長約10．5 km，南北寬約6．0 km，面積約41．979 6 km2，井田北與建北井田毗鄰。

礦井于2008年3月開工建設，2012年10月竣工并通過驗收，核準生產能力為4．0 Mt/a。

建新煤礦現有副斜井斜長1 025 m，傾角18°，承擔礦井輔助提升運輸任務、進風兼做安全出口，裝備一臺JK-3．5×2．5型礦井提升機，采用單鉤串車提升方式，井下輔助運輸采用無軌膠輪車。隨著礦井的開拓延伸，建新煤礦現有輔助運輸系統負荷已達極限，需新增一條副斜井。

1 井田概況

建新煤礦地處陜北黃土高原南部的低中山丘陵地帶，區內山巒起伏，溝壑縱橫，地形復雜，屬侵蝕構造地形，井田總地勢西南部高、東北部低。井田基巖僅在較大溝谷出露，其余均被第四系黃土覆蓋。井田地層由老至新依次為:三疊系上統瓦窯堡組(T3w)、侏羅系下統富縣組(J1f)，侏羅系中統延安組(J2y)、直羅組(J2z)，白堊系下統宜君組(K1y)、洛河組(K1l)、環河組(K1h)和第四系(Q)等。

井田構造較簡單，無斷層、巖漿巖等不良構造，水文地質條件屬于簡單型，可采煤層4層，主采可采煤層為4－2煤，基本全區可采。煤層埋深為520～700 m，可采厚度0 ～11．74 m，平均5．68 m。

礦井采用斜井單水平開拓方式，水平高程+930．00 m。礦井現有3條井筒，分別是:主斜井、副斜井、一號回風立井。主斜井擔負全礦原煤提升運輸任務、進風并兼作礦井安全出口;副斜井擔負全礦輔助提升任務、進風并兼作礦井安全出口;一號回風立井擔負全礦回風任務并兼作礦井安全出口。

主斜井、副斜井井底附近在4－2煤布置有一組東西向開拓大巷至一號回風立井井底附近，再從一號回風立井井底附近至井田西南邊界布置一組開拓大巷。

礦井目前正在回采42盤區4－2煤層4210工作面，回采工作面采用綜采放頂煤采煤法，井下現有兩個綜掘工作面。

2 新增副斜井的必要性

2．1 現有輔助提升系統安全、可靠性差

根據原國家安全監管總局《國家安全監管總局關于印發淘汰落后安全技術工藝、設備目錄(2016年)的通知》(安監總科技〔2016〕137號)文件，礦井現采用的4輛XRB-15-9/6型普通軌抱軌式斜井人車屬于國家淘汰落后設備，該設備存在跑車、掉道及側翻等安全隱患，事故率較高，車體重，制動可靠性較低，容易發生重大群體性安全事故，必須改造。

2．2 現有輔助提升系統復雜、效率低

目前建新煤礦井下輔助運輸采用無軌膠輪車，而井筒內輔助運輸采用有軌串車提升，井底設有換裝硐室及等候室，材料、人員在井底需要換裝及換乘，系統復雜。隨著井下輔助運輸距離的增加，副斜井提升系統壓力逐年增大，材料出入井必須經過串車提升、井下換裝兩道工序;人員出入井必須經過乘坐斜井人車、井下換乘無軌車輛兩道工序，候車時間長，最大班工人下井時間及作業時間均已接近規范要求的上限，現有輔助提升系統效率低下。

為了實現安全生產，淘汰落后人車裝備，簡化輔助提升系統，提高效率和企業經濟效益，需對礦井現有輔助提升系統進行改造，新增一條副斜井很有必要。

3 工業場地及井口位置

目前礦井工業場地建在窯上村附近，場地內布置主、副斜井井口。該場地沿南川河西側布置;場地地貌屬南川河Ⅰ級階地，地形較為平坦開闊，呈長條形;場地地層構成簡單，表層為厚度不大的第四系沖洪積層，下伏為白堊系下統砂巖。

3．1 影響井口位置與工業場地的主要因素

地形條件:建新井田地處陜北黃土高原南部的低中山丘陵地帶，區內山巒起伏，溝壑縱橫，地形復雜。井田植被發育，森林茂密。工業場地選擇困難，宜充分利用已有工業場地。

地面設施:現有工業場地已經建有綜采設備庫、機修車間等輔助設施以及供電、道路、通信等基礎設施。井口及工業場地布置在現有工業場地可充分利用既有地面設施。

交通運輸條件:本礦井所在區域地形復雜，修建道路等設施困難。公路、鐵路等設施宜盡可能利用已有設施。

煤層賦存條件:本井田范圍內，各可采煤層均為大部或局部可采煤層，井口位置及工業場地宜盡可能布置在煤層賦存區域外，減少壓覆煤炭損失。現有工業場地位于4－2煤層可采范圍外，適合作為新增副斜井井口及工業場地。

3．2 井口位置與工業場地位置的確定

鑒于本礦井為生產礦井，工業場地位置在選擇時，本著集中建設、統一管理、減少重復投資，外部運輸距離短，壓煤損失少，避免影響礦井正常生產的原則，確定現有工業場地副斜井西側作為新增副斜井井口，場地高程+1 250 m左右。

4 新增副斜井井筒型式及比較

隨著礦井的開拓延伸，現有輔助運輸系統負荷已達極限，同時考慮到人員安全下井的問題，需新增一條副斜井。針對新增副斜井井筒型式主要有兩種方案:方案一，大傾角斜井(18°);方案二，緩坡斜井(5.5°)。通過技術、經濟等方面的比較，確定新增副斜井開拓方式。

4．1 大傾角斜井(18°)方案

新增副斜井井筒斜長1 035 m，傾角18°，井筒凈寬5．1 m，凈斷面積 18．4 m2，采用雙鉤串車提升方式，提升系統選用2JK-3．5×2．6型單卷筒礦井提升機一臺，人員提升采用RKQ 15-9/6型異形軌卡軌人車，軌距900 mm，井筒落底后與井底換裝硐室相連，新增副斜井建成后承擔礦井人員及其他物料輔助運輸、進風、安全出口等任務，現有副斜井承擔礦井井下矸石升井，水泥沙石和液壓支架等大件下井的輔助運輸、進風、安全出口等任務。

4．2 緩坡斜井(5．5°)方案

新增副斜井井筒長度3 927 m，垂深315．8 m，傾角5．5°，最大800 m設置一段50 m長的緩沖平段，坡度5‰，每300 m設置會讓硐室，井筒凈寬5．6 m，凈斷面積22．4 m2，采用無軌膠輪車從地面至井下直達運輸，井筒落底后與井底換裝硐室相連，承擔礦井的人員、材料輔助運輸、進風、安全出口等任務，現有副斜井僅承擔少量進風、安全出口等任務。

4．3 井筒型式技術、經濟比較

技術方面:雖然大傾角斜井具有井筒施工工期短的優點，但其系統復雜，環節多，運行效率低，地面軌道系統布置占地面積大，本礦井為生產礦井，現有場地實施困難，對礦井生產系統影響較大;而緩坡斜井具有系統簡單，環節少，機動靈活、輔助運輸可實現從地面到井下無軌膠輪車直達運輸的特點，利于生產管理，不僅提高了生產效率，而且符合大型高產高效礦井生產的要求。

經濟方面:雖然緩坡斜井初期投資比大傾角斜井高約4 900萬元，但是大傾角斜井比緩坡斜井年運營費高約2 200萬元，從長期看緩坡斜井方案更優，見表1。

5 結語

目前國內緩坡副斜井開拓技術和經驗已經十分成熟，無軌輔助運輸系統具有連續、快速、效率高，施工工藝簡單，維護簡單等優點，文中通過技術、經濟上的綜合比選，同時參考周邊礦井建設經驗，確定新增副斜井井筒型式采用緩坡斜井(5．5°)。為建新煤礦實現低投入、低消耗、低排放和高效率的國內一流礦井奠定了基礎。

表1 新增副斜井井筒型式經濟比較表