新疆天富小溝礦業井田開拓及采區布置設計

楊永忠

（新疆天富小溝礦業有限責任公司，新疆 石河子 832026）

井田開拓方案及采區布置方式的選擇是井田規劃和設計的重要任務之一，合理的井田開拓方案和采區布置形式能節省礦區生產成本，保證礦井的安全高效開采[1-3]，采取適當的布置方式對后期生產及安全十分有利，如避免將主要巷道設于高應力區和復雜的地質環境中，可節約后期巷道支護成本[4-5]。本文根據新疆天富小溝礦業的井田地質條件，對其開拓方案和采區布置進行了設計。

1 工程概況

新疆天富小溝礦業位于石河子市西南部，距離石河子市區75km，隸屬于沙灣縣管轄。井田走向長度3.5km，井田內共有可采煤層8層，平均可采厚度1.14m。井田范圍內交通十分便利。

2 影響開拓方式確定的因素

2.1 井田地質及水文地質條件

井田內無斷層等錯段現象，井田構造復雜程度屬簡單類，從井田地質及水文地質條件看，井田范圍內無強含水層、松散層及流砂層，因此井田地質及水文地質條件對礦井的開拓方式影響不大。

2.2 地形地貌和外部建設條件

井田地表為崎嶇不平的山谷與溝壑，整體上呈現南高北低。根據地形地貌條件及煤層賦存情況，礦井具備平硐開拓條件，設計應優先考慮平硐開拓方案。

3 井田開拓

3.1 開拓方案

根據以上影響井田開拓方式的因素，并結合小溝煤礦具體地質條件，根據“因地制宜”的原則，確定開拓方案如下：

礦井開拓方式為斜井-平硐聯合開拓，布置兩個斜井、兩個平硐，礦井通風系統為中央分列式，各項設施基本齊全，形成了較為完整的生產系統，各個井筒的具體參數如下：

四號斜井（主井）位于井田西部邊界附近，布置在B7煤層中，井口標高+1363.969m，傾角23°，斜長215m，斷面6.8m2。 四號斜井一方面作為進風井為井下提供新鮮風流，另一方面負責提升煤炭。三號平硐（副井）如圖1（a）所示，井口標高+1366m，長度2900m，斷面5.2m2，砌碹支護。其主要作用是運輸材料、設備、矸石等，并兼作進風井口。三號斜井（人行井）位于井田西部邊界附近，與四號斜井平行布置，井口標高+1363.378m，傾角30°，斜長167m，斷面5.2m2，采用料石砌碹支護。二號平硐（風井）)如圖1（b）所示，井口標高+1443.06m，長2700m，斷面7.7m2，采用三心拱料石砌碹支護，兼作安全出口。

圖1 平硐巷道斷面圖

3.2 提升設備

提升設備的選型對綜采礦井生產效率具有決定性的影響，根據井下巷道布置及煤層開采條件確定主斜井和人行斜井的提升方案如下：主斜井使用型號2JT-1.6/20型雙滾筒提升機絞車，配備1t礦車雙鉤串車提升，人行斜井采用型號GKT-1.6/30型單滾筒提升機絞車，配備單鉤串車提升。

3.3 排水系統

在進行開拓方案設計時，應充分考慮開拓及井下采區巷道掘進和生產時的排水系統，以免造成不合理的排水設計，給礦井帶來經濟損失甚至影響井下生產安全。本設計中將水倉設置在井底+1280m水平，結合礦井涌水量情況，設計水倉容積為220m3。為使水倉積水可及時有效地排至地面，在水泵房內安裝兩臺離心式水泵， 水泵揚程154m，排水量72m2/h，沿三號斜井鋪設排水管路至地面。

3.4 地面生產系統

該礦依井口地形，在距井口100m處布置了地面裝車倉。+1280m水平的煤使用礦車從主斜井提升至地面后，由翻車裝載設備將礦車內的煤翻至運輸皮帶，在篩選車間進行篩分，之后用皮帶運至地面煤倉。地面車輛可在地面煤倉進行裝車運往目的地。

4 采區巷道布置

采區巷道布置方式合理與否，影響到礦井的生產效率及生產安全，在采區巷道設計時應考慮地質條件、開采方法、開采應力擾動、通風、排水等多方面的影響。根據該礦井的實際情況，確定的采區巷道布置如圖2所示。

圖2 采區巷道布置圖

4.1 煤層開采順序

根據本井田各煤層層間距小的特點，采用煤層群聯合布置開采，開采順序為：先采+1365m水平以下（+1365～+1100m）煤層，再采+1365m水平以上（+1365～+1650m）煤層。同一水平的煤層應先對上區段進行開采，之后開采下區段；同一區段的煤層，為方便施工同時節約生產成本，應先開采上層煤，后開采下層煤。各個工作面可根據具體情況適當調整開采順序，以達到最為經濟合理的開采順序。

4.2 采區上、下山設計

首采區設計有軌道下山、回風下山、運輸下山三條下山。其中軌道下山為穿煤層布置方式，長度640m，傾斜角度25°，主要作用為進風和輔助提升；回風下山+1270m標高以上設計沿B1煤層底板布置，+1270m標高以下沿B4煤層布置；運輸下山的基本參數為：長度800m，角度22°，且運輸下山在煤層中的布置方式為穿層布置。根據該井田煤倉距離近、厚度薄的特點在設計開拓巷道和采區巷道時，應采用聯合布置以節約開采成本，達到高產高效的目的。

4.3 采區其他巷道的設計

（1） 區段石門設計

區段石門是井下巷道相互聯系以滿足運輸和通風需要的重要位置，本方案區段石門分別布置在+1270m、+1190m標高，區段石門穿煤層布置在軌道下山。采用這種布置方式還可以滿足井下聯合開采的需要。

（2）區段運輸巷道、回風巷道設計

為提高礦井產量同時充分利用采區巷道，開采工作面布置為兩翼開采工作面，因此需要設計采區工作面區段巷道。為減小區段巷道受開采擾動的影響，留設10～15m的保護煤柱。在開采過程中，應根據具體條件，適當調整保護煤柱的尺寸，確保區段巷道的安全。

（3）采區車場

采區設有+1365m上車場、+1270m中車場、+1190m中車場以及+1100m下車場。中部車場均采用單道起坡雙車道布置形式。

4.4 采區排水

工作面回采巷道中應布置集水水窩，集水水窩可將巷道涌水集中起來進行排水。在井下各個工作面和巷道布置排水泵，將各工作面的涌水統一排入+1100m水倉，之后沿既定的排水方案由三號斜井排至地表。

4.5 采煤方法選擇

根據開拓方式、采區巷道布置方式，決定采用走向長壁后退式采煤方法，具體設備參數見表1。

表1 主要采煤設備特征表

5 結論

（1）根據新疆天富小溝礦業地質資料，分析了影響其井田開拓方案設計的主要因素。結合主要影響因素，并考慮實際地質條件，確定該礦開拓方案為“斜井-平硐”聯合開拓；

（2）依據井田開拓方案和可采煤層情況對采區巷道進行了設計，采取布置三條下山，同時確定了工作面采煤方法及主要設備。