煤礦總圖運輸設計中的場址選擇對策探究

沈丹

摘要：煤礦總圖運輸設計中的場址選擇是煤礦工程規劃中至關重要的一環。本文結合真實案例探討場址選擇過程中的關鍵因素，以及如何根據地質、地形、地貌、煤層賦存、水文地質和交通運輸情況等多個因素，制定合理的場址選擇策略。文章通過分析不同場址選擇方案，評估其經濟和技術指標與地質環境和基礎設施的關系，旨在為煤礦總圖運輸設計提供可行的建議，以確保煤礦開采順利進行，且能最大限度地利用資源。

關鍵詞：煤礦；總圖運輸設計；場址選擇；優化對比

DOI：10.12433/zgkjtz.20233645

一、項目概況

天云煤礦是通過整合原小天云煤礦、沈石畔勘查區和部分石灣煤礦三個部分而來的，其中只有原小天云煤礦是實際的生產礦井。原小天云煤礦最初的設計生產規模是每年0.08百萬噸，經過2008年的技術改造后，生產規模提高到0.42百萬噸，而在2013年7月，陜西省煤炭生產安全監督局正式批準了0.60百萬噸/年產能，礦井實際生產能力也達到這個數值。

目前，原小天云煤礦只有一個工業場地，位于礦田北部，靠近螞蟻河北岸。該煤礦采用立井開拓方式，配置了兩個立井。主立井不僅用于提取煤炭，還負責回風，而副立井則主要用于輔助提煤和引入新鮮風。原小天云煤礦，采空區范圍分布在場地北部和南部，周邊無其他生產礦井小窯。

現有地面設施均為簡易設施，主要有辦公區、宿舍樓2棟、食堂、洗浴澡堂、調度指揮中心、10kV變電站、主副絞房、主通風機房、空壓機房、機修車間、供應庫房、污水處理站、飲用水凈化站、發電機房、救護隊裝備室、鍋爐房、熱風爐房等。

二、煤礦總圖運輸設計中場址選擇的影響因素

煤礦總圖運輸設計中的場址選擇是一個復雜而關鍵的任務，必須遵循一系列原則，以確保項目順利進行和高效運營。

（一）地質穩定性原則

場址應具有較為穩定的地質環境，避免受自然地質災害如滑坡、泥石流和巖崩的影響。在選址時，應盡量選擇地質結構簡單、地質穩定性高的區域，將對基礎設施的影響和可能的災害風險最小化。

天云井田地處陜北黃土高原內部，地形復雜多變，地貌呈現出切割破碎的特點，溝壑縱橫交錯。這一區域黃土地分布廣泛，且黃土層厚度較大，地貌以黃土梁峁地貌為主。地形的總體趨勢是從西部到東部逐漸升高，海拔高程范圍為+1020～+1481m。該井田最高點位于煤礦的西北部，標高為+1481m；最低點位于井田東部大理河河道，標高+1020m，相對最大高差為461m。本礦井主要可采煤層位于當地侵蝕基準面以下，礦井直接充水含水層為導水裂隙帶導通的瓦窯堡組孔隙裂隙承壓含水巖組，單位涌水量小于0.1L/s.m，

裂隙不發育，徑流條件差，富水性弱。地表水不構成礦井充水的主要因素。井田水文地質勘查類型屬二類一型。因此，礦井水文地質條件復雜程度屬裂隙含水層充水為主的簡單類型。綜合上述分析，設計認為井田水文地質條件對礦井的建設和生產影響不大。

由于井田地形比較復雜，溝谷切割嚴重，礦井工業場地只能沿井田的幾條大溝或支溝進行選擇，井田內沿螞蟻河、大理河兩岸村莊密集，且都是基本農田，因此工業場地選擇需要十分慎重。

（二）井下開拓便利性原則

場地應便于井下的開拓和布置，確保采煤系統科學、適宜。優先選擇地形適宜、地質條件好的區域，以減少井巷工程量和建設周期。考慮井田布局，選擇適合開采的地形，避免復雜地質條件對開采造成影響。

根據天云煤礦煤層賦存條件，井田含可采煤層

2層，即4-1、4-2煤層，其中，4-1煤為主采煤層，大部可采； 4-2煤層為局部可采煤層。可采純煤厚度為0.80～2.90m，平均純煤厚度1.84m，屬薄～中厚煤層。煤層厚度變化是自東南向西北逐漸增厚。該煤層為薄—中厚煤層，厚度變化較大，但規律性明顯，整體結構較簡單。煤類單一，大部可采，屬穩定型煤層。

從保證礦井迅速達產、穩產、高產的角度出發，礦井開拓首采區及井口位置時應盡量在靠近井田西部一帶選址。

（三）交通便利性原則

選址要有便利的交通，尤其要考慮到地表煤的總體運輸方向。選擇正確的位置使得運輸路徑盡可能短、暢通，減少運輸時間和成本。同時，充分利用現有的交通基礎設施，尤其是已有的道路網和國家一級公路，以優化運輸系統。

天云礦井地處陜西“米”字型公路網內，307國道（歧口—銀川）橫穿井田中部，青銀高速公路（青島—銀川）及太中銀鐵路（太原—中衛—銀川）從井田北部穿過，各鄉村之間有簡易公路相通，并與210國道相連。已建成通車的西安到包頭鐵路和神木到黃驊鐵路，分別連接了南部的隴海線和北部的京包線。此外，向東還有大秦和神黃兩條西煤東運線通道，它們與京九線和京廣線相接。這樣煤炭運輸網絡在四個方向上可與全國運輸網絡相互銜接，具備高度的聯通性。考慮到山西省是主要的煤炭客戶地區，目前采用公路運輸，因此從節省投資和減少運輸費用的角度出發，井口和工業場地的選擇應盡量靠近井田北部的307國道附近。這將有助于降低運輸成本，提高煤炭供應效率，促進煤炭產業發展。

（四）生產效率和成本控制原則

場地選擇應方便地面生產工序的簡化，保證煤炭有效開采、搬運和運輸。優化流水線，減少不必要的步驟，充分利用已有的基礎設施，尤其是已建好的居住、辦公區域，達到節約投資、提升效益的目的。

三、場址選擇方案的設計以及優化對比

（一）工業場址選擇的主要原則

（1）符合規劃要求：場址選擇應與區域工業布局、城鄉總體規劃相一致，與土地利用總體規劃和礦區總體規劃協調一致。

（2）充分利用未開發土地： 場址宜位于未利用的土地區域，并盡量避免占用基本農田，以保護農田資源。

（3）綜合考慮多種因素： 場址選擇需要綜合考慮資源分布、開拓計劃、產品銷售、建設條件、自然環境、土地占用拆遷、政策法規等多個因素，并進行多種方案的技術經濟比較。

（4）防災安全： 場址應位于不容易受到洪水、潮汐、內澇、巖崩、滑坡、泥石流等自然災害威脅的地帶，如果難以完全避免，必須采取可靠的工程措施來應對。

（5）協作與依托： 場址選擇應有利于與鄰近工業企業在生產、共用動力、機電設備維修、器材供應、綜合利用等方面的協作，并應充分依賴當地城鎮基礎設施和生活服務設施。

（6）項目園區化： 對于以煤炭為主要原料的一體化項目和綜合利用項目，應考慮規劃布局，實現項目園區化布局，以提高效益和資源利用率。

（二）工業場地選擇

場地選擇方案的設計和優化對比是煤礦總圖運輸設計中的重要步驟，按照上述諸原則綜合分析考慮，經過現場勘探，設計認為適合工業場地的位置有五處：一是利用北部原小天云煤礦工業場地進行改造；二是井田中部界高梁場地；三是井田東北部倒座峁場地；四是井田東南部閻家溝場地；五是井田南部東溝場地。因此設計提出了五個場地方案。

1.場地方案一：原小天云煤礦場地

該場地位于井田北部螞蟻河北岸，為原小天云煤礦工業場地所在地，場地標高+1065～+1070m，平場標高為+1067m，4-1煤埋深約187m，該處溝谷較緩，長約500m，寬約150m，地形較為狹長，具備建設礦井的場地條件。

2.場地方案二：界高梁場地

該場地位于井田中部的界高梁附近，場地標高約+1205m，4-1煤埋深325m左右，該處地勢較為平坦，寬約270m，長約450m，場地較寬闊，具備建設礦井的場地條件。

3.場地方案三：倒座峁場地

該場地位于井田東北部大理河西側紙坊溝內的倒座峁村附近的塬上，場地標高約+1180m，4-1煤埋深280m左右，場地狹長，具備建設礦井的場地條件。

4.場地方案四：閻家溝場地

該場地位于井田東南部大理河西側的閻家溝溝口的塬上，場地標高約+1170m，4-1煤埋深260m左右，場地較為平緩，具備建設礦井的場地條件。

5.場地方案五：東溝場地

該場地位于井田南部大理河西側的東溝溝頭附近的坡上，場地標高約+1140m，4-1煤埋深250m左右，平場后，具備建設礦井的場地條件。

（三）工業場地方案比較

各工業場地方案比較情況具體如表1所示。通過分析，可以得出方案三（倒座峁場地）和方案四（閻家溝場地）存在一些不可行的因素。這些因素包括靠近大理河、周邊有較多村莊和住戶、基本農田區域等，征地可能存在較大困難。而且場地選擇需要位于塬上，與307國道高差較大，難以滿足進場公路展線的要求。因此，設計認為這兩個方案不可行。

方案一（原小天云煤礦工業場地）、方案二（界高梁場地）和方案五（東溝場地）在外部建設條件方面都是可行的，各自具有一些優勢和劣勢。設計將結合這三個可行的場地方案以及井下開拓部署來最終確定工業場地的選擇。這樣的綜合考慮有助于確保選擇的場地最符合項目需求和可持續發展的要求。在進行這三個場地選擇方案的優化對比時，需要綜合考慮場地的地質穩定性、交通便利性、井下開拓便利性、生產效率、成本控制等多個因素。最終選擇的方案應符合場地選擇原則，并根據項目的特點和優勢進行優化，以實現高效、安全和經濟的煤礦生產。

四、結論

總而言之，煤礦總圖運輸設計中的場地選擇涉及地質、地形、地貌、水文地質、交通運輸等多個方面的因素。選擇場地不僅可以提高煤礦的生產效率，還有助于降低煤礦成本、減少環境風險，實現煤礦資源可持續發展。因此，煤礦企業和相關研究機構需要不斷探索創新，采用先進的技術手段和綜合性分析方法，以應對未來挑戰。只有在合理的場地選擇基礎上，煤礦行業才能實現高效、可持續發展，為社會的能源需求提供持續且穩定的支持。