資源整合型礦井水平延深設計

郭海波

(山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業有限公司，山西 晉城 048200)

0 引言

近年來，隨著我國煤炭資源整合進程的加快，大批小煤窯被集中整合形成新的生產單位[1-2]。在整合后的礦井生產中，由于原先小煤窯早已把上層埋深較淺的煤層全部釆空，礦井生產系統繼續向下部煤層延深，而且由于要達到整合后礦井的生產能力標準，礦井多水平延深是保證生產正常接續和均衡生產的重要措施[3-6]。針對這類問題，研究資源整合型礦井水平延深是具有很大現實意義的。

1 工程概況

山西晉煤集團晉圣三溝鑫都煤業有限公司井田位于沁水縣龍港鎮境內，在山西省煤礦資源整合過程中為單獨保留礦井。礦井批準開采2#～15#煤層，目前開采2#煤層，設計生產能力60 Mt/a。目前礦井采用平硐開拓，設有井筒3個，即主平硐、副平硐和回風立井，以“一井、一區、一面、兩掘”達到設計生產能力要求。但是，礦井兼并重組整合后的地質補勘表明，現有2#煤層資源儲量下降50%以上無法達到預期的生產能力要求，主要原因有以下兩點：①原地質報告中2#煤層為全區可采煤層，而補充勘探報告中2#煤層為大部可采煤層，儲量估算面積比原地質報告減少1.278 02 km2；②原地質報告中2#煤層厚度為0.85～2.80 m，平均1.83 m，而補充地質勘探報告中2#煤層平均厚度為0.90 m，厚度變化明顯。礦井2#煤層可采面積的減少直接造成2#煤層服務年限的縮短，其中位于井田西部的一、二采區服務年限為1.1 a，位于井田東北角的三采區服務年限僅為0.2 a。因此為了保證礦井的正常接替，礦井急需進行15#煤層水平延深。2#、15#煤層等高線圖如圖1所示。

2 礦井水平延深方案的設計研究

根據礦井工業場地位置及井田開拓現狀，本著合理集中、方便生產、有序接替的原則，盡可能利用已有井筒、井下巷道及硐室工程，減少井巷工程量，并結合井田地質條件和煤層賦存特點，本次設計針對15#煤層水平延深開采提出了2個開拓方案。

方案一：利用現有的主平硐和副平硐仍作為礦井的主平硐和副平硐，利用現有的回風立井仍作為礦井的回風立井。開拓方案布置示意如圖2(a)所示。主平硐為半圓拱斷面，凈寬4.5 m，直墻高1.6 m，長度502 m，裝備帶式輸送機，擔負礦井的煤炭運輸、人員上下井和進風任務；副平硐為半圓拱斷面，凈寬4.5 m，直墻高1.5 m，長度526 m，裝備蓄電池式電機車，擔負礦井的輔助提升和進風任務；回風立井為圓形斷面，凈直徑4.0 m，垂深82.4 m，井筒內裝備梯子間，擔負礦井的回風任務，兼作為礦井的一個安全出口。利用現布置在主平硐與副平硐之間的主變電所作為礦井15#煤層的主變電所。利用現布置在主變電所正對面，副平硐的西側的主水泵房及主、副水倉作為礦井15#煤層的主水泵房及主、副水倉。采用+1 120 m單水平開發井田15#煤層，15#煤層劃分為4個采區，即1501、1502、1503和1504采區。采區開采順序為：1501采區→1502采區→1503采區→1504采區。在現主副平硐聯絡巷處平行于2#煤層主要大巷在井田中部布置15#煤層軌道大巷、膠帶大巷和回風大巷。膠帶大巷為膠帶進風巷，軌道大巷為軌道進風巷，回風大巷為專用回風巷，均沿15#煤層頂板布置。膠帶大巷采用帶式輸送機運輸，軌道大巷采用無極繩連續牽引車運輸。沿F3斷層向南平行布置15#煤層1501采區軌道巷、采區膠帶巷和采區回風巷(1501采區開采結束后待1504采區開采時，作為1504采區軌道巷、采區膠帶巷和采區回風巷)。礦井投產采區為1501采區，屬上山開采且距離井底車場較近，因此設計1501采區開采可利用主變電所和主水泵房兼做采區變電所和水泵房。為了開采2#煤層203采區和15#煤層1503采區，15#煤層軌道大巷、膠帶大巷和回風大巷掘進F7斷層附近，分別開鑿軌道暗斜井、膠帶暗斜井和回風暗斜井，落底于+880 m后沿F9斷層平行布置15#煤層1503采區軌道巷、采區膠帶巷和采區回風巷。利用1503采區回采工作面順槽反掘運輸斜巷和回風斜巷至2#煤層203采區，沿井田東部邊界平行布置203采區運輸巷和采區回風巷。203采區運輸巷為機軌合一巷，采區回風巷為專用回風巷，均沿2#煤層頂板布置。

方案二：利用現有的主平硐和副平硐仍作為礦井的主平硐和副平硐，將現落底于2#煤層的回風立井仍作為礦井的回風立井。開拓方案布置示意如圖2(b)所示。在現主副平硐聯絡巷處平行于2#煤層主要大巷分別開掘15#煤層軌道大巷、膠帶大巷和回風大巷。3條巷道向東穿過F3斷層后，沿F3斷層向南掘進至井田南部邊界，兼作為15#煤層1501采區、1504采區準備巷道。沿F3斷層向北平行布置15#煤層1502采區軌道巷、采區膠帶巷和采區回風巷。沿F5斷層向東平行布置15#煤層東膠帶大巷、東軌道大巷和東回風大巷至F7斷層附近，分別開鑿軌道暗斜井、膠帶暗斜井和回風暗斜井，落底于+880 m水平后在沿井田南部邊界平行布置1503采區軌道巷、采區膠帶巷和采區回風巷。井底車場及硐室、采區劃分、大巷運輸方式基本同方案一。

a-方案一；b-方案二圖2 水平延深設計方案

方案一與方案二相比較：巖巷工程量少掘進300 m，井筒穿斷層次數少，施工及支護難度小；方案一需另準備一、四采區的準備巷道而方案二只需另準備二采區準備巷道；方案一所需膠帶輸送機及牽引車均較少，運輸簡單、中轉環節少，設備占用量小，維護費用低；方案二的工作面推進長度較長，但須先開采2#煤層，兩煤層無法同時開采，容易造成礦井生產能力不足。因此，根據上述分析并結合礦井生產特點，選用方案一進行水平延深開拓。

3 礦井延深技術指標與問題建議

3.1 技術經濟指標

15#煤層的保有資源儲量1.51 Mt，設計可采儲量為0.63 Mt，礦井設計服務年限為7.5 a，礦井15#煤層水平延深新增井巷工程總長度6 216 m，掘進總體積為77 641 m3，其中硐室體積為903 m3，井巷萬噸掘進率103.6 m。水平延深總概算為13 615.81萬元，其中：井巷工程投資5 039.96萬元；土建工程投資677.37萬元；設備及工器具購置投資4 313.01萬元；安裝工程投資1 037.22萬元；工程建設其它費用投資1 657.49萬元；基本預備費投資890.76萬元。

3.2 存在問題及建議

井田范圍內2#煤層開采年代已久，井下廢棄巷道、采空區及小窯破壞區較多，井田內原有采空區積水是一大隱患，在生產過程中必須堅持“預測預報、探掘分離、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則，進行探放水工作。嚴禁在水文地質條件不清的情況下進行采掘活動，嚴禁頂水作業；加強與相鄰礦井的溝通工作，了解其開采范圍，制定相應的防治水措施。

在煤層淺埋區，大氣降水通過巖土層孔隙、裂隙及煤層開采產生的導水裂隙帶下滲，是礦井充水的主要來源。礦井應做好“雨季”三防各項工作，在地面同其它部門配合及時清挖水溝，保證流水暢通，定期對采空區對應地表進行檢查，檢查是否有裂縫和塌陷坑。發現以后要及時充填，防止地表水及大氣降水通過裂縫滲入井下。

井田雖屬低瓦斯礦井，但隨著生產規模的擴大，或在構造發育部位，有可能造成瓦斯富集或煤塵增加，故在生產過程中應加強通風工作，加強瓦斯監測工作，加強井下灑水滅塵工作，防止各類事故發生。

4 結語

結合晉煤晉圣三溝鑫都煤業資源整合型礦井水平延深進行了探究與闡述，并針對不同的水平延深方案進行了比較分析選擇，同時針對資源整合型礦井水平延深存在的問題進行了必要的分析，確保了礦井生產的科學性、經濟性、合理性。