西河煤業3號煤層復采開拓方案分析

陳靜波

(1.山西煤炭運銷集團晉城有限公司，山西 晉城 048026；2.山西煤炭運銷集團科學技術研究有限公司，山西 太原 030006)

引 言

晉城區域的兼并重組礦井面臨的共性問題主要為井田面積小、資源儲量少、采空區較多等。尤其是3#煤層，兼并前的采煤方法多為房柱式開采，資源回收率不到30%。整合重組后礦井的儲量較少或開采下組煤，經濟效益較差[1-4]。本文以西河煤業3#復采煤層作為研究對象，對3#煤層復采規模和服務年限進行分析，在此基礎上提出復采開拓方案，對其采區布置、井下運輸和礦井通風進行進一步研究。該研究可以為西河煤業的3#煤層復采開拓提供一定的技術支持。

1 復采煤層規模及服務年限

復采范圍為3#煤層井田中南部小窯破壞區，位于F2斷層南部，劃分為三采區。井田南部小窯破壞區共獲得保有資源儲量22 007 kt，其中探明的經濟基礎儲量21 078 kt，推斷的內蘊經濟資源量929 kt。復采區工業資源/儲量22 007 kt，永久煤柱損失13 443 kt，設計資源/儲量8 564 kt。采區回采率取78%，設計煤柱損失1 912 kt，開采損失1 463 kt，可采儲量5 189 kt。其中，3#煤大巷的最大垂深取200 m；煤層厚度3.06 m～5.02 m。

礦井年工作日為330 d，采用“三八”制作業，每天兩班作業，一班檢修，每日凈提升時間為18 h。該礦屬低瓦斯礦井，3#煤層為厚煤層，布置一個綜采工作面可以滿足礦井的設計能力。井下煤炭采用膠帶輸送機運輸，輔助運輸采用無極繩絞車，大巷兩側布置條帶開采，生產系統簡單，運輸環節少，礦井設計生產能力確定為60萬t/a。3#煤層復采區服務年限為6.7 a。

2 復采開拓方案

礦井采用斜井開拓方式，設有井筒三個，即主斜井、副斜井和回風立井，井筒均位于井田西北部。主斜井半圓拱形斷面，料石砌碹，井筒凈寬3.3 m，傾角18°，斜長300 m，落底于3#煤層，為礦井進風井。井筒內安裝1部DTL 80/45/200型帶式輸送機，另一側設有行人臺階，擔負全礦井主提升和上下人員任務，兼作礦井安全出口。副斜井半圓拱形斷面，料石砌碹，井筒凈寬3.6 m，傾角18°，斜長334 m，落底于3#煤層，為礦井進風井。井口裝備單滾筒提升絞車和架空乘人裝置，并敷設排水、壓風管路、消防灑水管路，安裝臺階、扶手，擔負礦井所有輔助提升和升降人員任務，兼作進風井和安全出口。回風立井垂深105 m，井筒直徑4.5 m，井筒內安裝金屬折返式梯子間，擔負礦井回風任務，兼作安全出口。

通過采用鉆孔勘探，查明井田范圍中南部小窯破壞區殘留煤層賦存情況，該區域內煤層實際厚度0 m～7.50 m，存在小窯破壞、全采空以及部分采空，部分采空煤層殘余厚度1.00 m～2.50 m，采空厚度1.15 m～4.05 m，殘余煤層厚度占原煤厚度平均為30%。其中小窯破壞區范圍內西北部煤層破壞較為嚴重，破壞區范圍內西北部殘存煤層厚度較大，南部殘存厚度較小。

現有工業場地位于井田中西部，場地地面設施能滿足60萬t/a生產能力的要求。礦井復采時仍利用現有工業廣場。本次復采可研利用現有開拓系統，采用斜井開拓，利用現有的主斜井、副斜井、回風立井開拓井田內的3#煤層。利用礦井3#煤層水平開采，水平標高+614 m。復采區域劃分為三采區，三采區共布置有8個復采工作面，開采順序依次為3301～3308。

主斜井與西側舊巷之間新掘三采區運輸巷、三采區回風巷，分別與軌道運輸巷、回風巷相連，并于三采區運輸巷開口布置膠帶運輸上山與主斜井相連。三采區運輸巷、三采區回風巷至三采區中部后沿小窯破壞區西部邊界南北向新掘至井田南部邊界，大巷留設30 m保護煤柱。

3 復采采區布置

三采區西北部煤層厚度較大，且基本無舊采，三采區西北部位于可采區內，可直接布置工作面回采巷道?？紤]到工作面接替，設計將3301工作面布置為復采區的首采工作面，仍按“一井一區一面”，完成60萬t/a產量設計。

3301工作面運輸順槽和回風順槽長1 475 m，工作面推進長度為1 281 m，工作面長度為150 m。三采區布置有三采區運輸巷、三采區回風巷，均沿3#煤層底板布置，巷道頂板破碎、穿過舊巷時采用工字鋼棚支護、梯形斷面；煤層完整、圍巖穩定時采用錨網支護、矩形斷面。

采煤方法為放頂煤開采，通過現場調研，復采區內部分小窯破壞區采用房柱式、刀柱式、掘進巷道等采煤方法，資源回收率較低，留設大量煤柱，為回收刀柱煤柱，提高3#煤層資源回收率，建議選用綜放開采。可根據煤層實際厚度調整采煤方法，在煤層厚度大于3.0 m的區域采用放煤，在煤層厚度小于3.0 m的區域禁止放煤。

3#煤采用綜采放頂煤工藝，設計首采復采工作面長150 m?；夭晒ぷ髅孀鳂I方式采用“三八”制作業，兩采一準，每班工作8 h，每班3個循環，采煤機截深0.60 m，日進度3.6 m。

利用礦井現有一套綜采放頂煤設備。在主運順槽布置膠帶輸送機、轉載機、破碎機、水泵，工作面布置液壓支架、采煤機、前刮板輸送機、后刮板輸送機?；仫L順槽布置調度絞車和探水鉆等，在機電硐室布置電氣列車，滿足工作面生產能力的要求。

3301工作面運輸順槽沿三采區西北部井田邊界布置，留20 m煤柱，沿3#煤層底板布置，與三采區運輸巷連接，形成工作面運煤系統，擔負工作面的主運輸任務，為工作面的進風巷兼作工作面安全出口。3301工作面回風順槽沿3#煤層底板布置，與三采區回風巷連接，形成回風系統，同時通過聯絡巷與三采區運輸巷連接，擔負工作面的輔助運輸任務，為工作面的回風巷兼作工作面安全出口。3301開切眼垂直于工作面順槽，與西部井田邊界留設20 m保護煤柱，沿3#煤層底板布置。

運輸順槽和回風順槽均為矩形斷面，巷道凈寬4.0 m，凈高3.0 m，凈斷面積為12.00 m2，頂板采用鋼筋托梁、左旋無縱筋螺紋鋼錨桿、錨索、金屬網聯合支護；兩幫采用鋼筋托梁、鋼錨桿金屬網聯合支護。運輸順槽及回風順槽若頂板較為破碎、臨近采空區未完全垮落，應采用梯形斷面、鋼棚進行支護，上口凈寬為3.1 m，下口凈寬為3.7 m，凈高2.6 m，凈斷面積為8.84 m2。采用12#礦用工字鋼棚支護，頂部鋪設金屬網，棚距0.8 m。切眼沿煤層底板掘進，采用矩形斷面，巷道凈寬6.5 m，凈高2.2 m，凈斷面積為14.3 m2。煤層賦存完整采用錨網支護，頂板破碎、臨近采空區采用DZ31.5型單體液壓支柱配合π型梁進行支護。

4 井下運輸

本礦為生產礦井，井下煤炭運輸方式采用帶式輸送機接力運輸。煤炭運輸提升路線，3301復采工作面前后SGZ764/400刮板輸送機→3301運輸順槽DSJ80/40/2×75型可伸縮膠帶輸送機→三采區運輸巷兩部DTL80型膠帶輸送機→三采區膠帶運輸上山DTL80型膠帶輸送機→主斜井DTL 80/45/200型帶式輸送機→地面。

煤炭運輸設備，三采區運輸巷敷設兩部DTL80型帶式輸送機，一部輸送長度1 000 m，二部輸送長度500 m，輸送傾角0°～4°，峰值輸送量，采用PVG1000S型整芯阻燃帶，帶強1 000 N/mm，帶寬800 mm，帶速2.0 m/s。配用1臺電動機為YB2-315M-4型電機，功率為132 kW。三采區膠帶運輸上山DTL80型帶式輸送機，輸送長度100 m，輸送傾角12°，峰值輸送量，采用PVG1000S型整芯阻燃帶，帶強1 000 N/mm，帶寬800 mm，帶速2.0 m/s。配用1臺電動機為YB2-315M-4型電機，功率為132 kW。

物料及設備從地面經副斜井JK-2×1.5/30E型串車到達井底車場→軌道運輸大巷JWB110BJ型無極繩連續牽引車運輸→三采區運輸巷JD-25型調度絞車倒短運輸，巷道內均鋪設軌型30 kg/m，軌距600 mm的軌道。復采工作面回風順槽采用兩部JD-1.6型調度絞車擔負輔助運輸任務。

5 礦井通風

5.1 礦井瓦斯涌出量

西河煤業3#煤層礦井絕對瓦斯涌出量為3.91 m3/min，礦井相對涌出量為3.58 m3/t；回采工作面最大絕對瓦斯涌出量為0.62 m3/min，掘進工作面最大絕對瓦斯涌出量為0.32 m3/min，鑒定結果為瓦斯礦井。

5.2 礦井通風方式

通風系統，通風利用主斜井、副斜井進風，回風立井回風，為中央并列式通風。通風方法采用機械抽出式。3#煤采煤工作面采用一進一回的“U”型通風方式，即運輸順槽進風，回風順槽回風，掘進工作面采用壓入式通風。

全礦井共兩個進風井、一個回風井，主斜井、副斜井進風，回風立井回風，服務于全井田開采。井下通風設施主要有：風門、調節風門、風橋、密閉等，在井下主要進、回風巷之間的每個聯絡巷中，必須砌筑永久性風墻，需要使用的聯絡巷，必須安設2道聯鎖的正向風門和2道反向風門，風門采用金屬風門，風門、調節風門、風橋、密閉等通風設施要可靠，施工質量要有保證。

5.3 礦井風量、風壓及等積孔

根據國家安全生產監督管理總局《煤礦安全規程》第103條規定和《煤礦通風能力核定標準》(AQ1056-2008)，礦井需要的總進風量為78 m3/s，其中主斜井進風量為30 m3/s，副斜井進風量為48 m3/s，回風立井回風量為78 m3/s。

將礦井總進風量分配到井下各用風地點，具體配風量分配如下：1個綜采工作面14 m3/s，1個備用綜采工作面7 m3/s，2個順槽掘進工作面12 m3/s，掘進工作面交替掘進停掘不停風12 m3/s，1個三采區變電所3 m3/s，1個采區避難硐室3 m3/s，1個采區水泵房3 m3/s，其它用風12 m3/s。

礦井通風容易時期為1 022 Pa，困難時期的負壓分別為2 064 Pa。礦井通風等積孔通風容易時期為2.90 m2、困難時期為2.04 m2，均屬通風容易礦井。

6 結論

西河煤業3#煤層復采可利用現有開拓系統，采用斜井開拓，利用現有的主斜井、副斜井、回風立井開拓井田內的3#煤層。根據對舊式開采方式的分析，復采工作面可能遇到的情況包括過實體煤層、遇空巷、過垮落帶。此外，舊式開采區域內還留設大量的煤柱，在準備復采的區域內，既有實體煤，又有大量的已冒和未冒落的采空區，工作面煤幫極易滑移片幫并導致端面漏冒頂。采煤工藝綜合考慮選用綜采放頂煤開采，在煤層厚度大于3.0 m的區域采用放煤，在煤層厚度小于3.0 m的區域禁止放煤。