小春湾煤矿二采区开拓方案设计优化

姚喜渊，师秋来，韩国栋，陈 方，袁 华

（贵州杨柳煤业有限公司，贵州黔西 551500）

小春湾煤矿二采区开拓方案设计优化

姚喜渊，师秋来，韩国栋，陈 方，袁 华

（贵州杨柳煤业有限公司，贵州黔西 551500）

在分析了矿井采掘接替现状基础上，针对矿井生产、通风系统存在的主要问题，结合采区地质条件，以缩短开拓工程施工工期、节约投资、提高矿井系统安全为主要目的，提出了采区开拓设计优化方案，通过对方案进行比较论证，确定二采区开拓设计优化方案，大大缩短建设工期，避免出现矿井采掘接替失调，提高经济效益，对矿井开采具有重要意义。

采区开拓;方案设计;优化

随着国家西部大开发和西电东送战略的顺利实施，贵州省的煤炭企业迎来了千载难逢的历史机遇，同时，也对小型煤矿提出更高的要求和挑战，技术安全成为制约小型煤矿发展的瓶颈。小煤矿多存在生产工艺落后、安全条件差、开采设计不尽合理、资源采出率低等问题。在经济发展的新形势和地方煤矿发展的需求下，小煤矿开采技术必须提高水平，立足于企业安全生产必要的技术装备，立足于解决自身的实际问题，才能得到发展。因此，做好中小煤矿的开采设计，具有重要意义。

1 矿井概况

矿区位于遵义煤田与织纳煤田之间，地层和煤层居于两煤田的过渡带，井田主要位于杨柳一箐口背斜之北西翼，向南到达背斜转折端。北西翼地层倾向323～318°，倾角自北向南25～18°。井田内可采煤层为2层，即M4，M9煤层。根据《资源储量核实报告》显示，M4煤层厚度平均2.2m，M9煤层平均厚3.1m;M4煤层与M9煤层间距为10～30m，平均20m，井田煤层均为高发热量的三号无烟煤。

二采区位于井田北部，深部至杨柳煤矿边界，采区面积为1.825km2，可采煤层有M4，M9煤层，倾角10～20°。M4号煤层顶板为粉砂岩及泥质粉砂岩，底板为黏土质粉砂岩;M9号煤层顶板为粉砂岩、细砂岩，底板为黏土岩、粉砂质黏土岩。采区浅部 （1250m以上）为采空区，开拓设计主要开采1230m标高以下，其地质储量为7.64Mt。采区内无其他大型地质构造，采区地质构造属较简单类型。

该矿原为个体企业矿井，工程技术人员缺乏，矿井开采设计及工程建设管理存在一定漏洞，后期的矿井系统发生了变化。现一采区可采资源储量约1.20Mt，按照正常回采，该采区维持不到3a时间;而二采区开拓现未施工，将面临采掘失调及无法达产的局面。根据原开拓方案设计，该采区工程量较大，从施工至达产需要3a时间。矿井主回风斜井压力显现较大，回风斜井已不能满足矿井后期服务需要，而对其进行修护工程量过大。因此，合理做好二采区采掘接替的需求非常迫切，对二采区进行开拓方案论证非常必要。

2 采区开拓方案设计优化

开采设计优化的原则是:在保证生产安全和系统合理的前提下尽量利用矿井原有的井巷、设备及厂房，以减少投资和工期，尽量简化生产系统，根据现场的实际情况，从科学、安全的角度考虑，使矿井的投入小、建设工期短、见效快、收益高。设计重点是:规范工艺、优化系统、提高工效、强化安全、注重职业卫生、注重环保、使用先进的设备和仪器。

2.1 原开采设计开拓方案

原设计方案是利用矿井现有的开拓系统，从矿井井底车场1005m标高，沿M9煤层底板开掘1条机轨合一水平大巷至二采区车场，大巷长1386m，使两个采区车场直接连通;同时，在二采区从地表开掘副井及回风斜井，副斜井及回风斜井布置至二采区井底，副斜井长783m、回风斜井长793m;为满足二采区的运输，再从二采区井底布置1条运输上山，距地面斜长余410m，运输上山总560m。该方案系统布置如图1所示，该系统布置是利用1005m标高的机轨大巷作为二采区的运输、排水、供电等生产系统。元，建设工期为22个月。

图1 原方案系统布置

2.3 优化方案二

在二采区布置独立的主、副、回风斜井，在底部布置井底水仓、泵房、变电所等硐室，与一采区系统完全分开，形成二采区独立生产系统，采区内布置双翼走向长壁工作面回采。此方案是把二采区作为一个小型井田单独开采，布置矿井完整的生产系统，主斜井长804m，副斜井长758m，回风斜井长746m。

该方案开拓系统主要井巷总工程量3665m，全部为新建岩巷，估算投资7317.7万元，建设工期为23个月，其方案系统布置如图2所示。

图2 方案二系统布置

3 方案设计优化分析

3.1 方案分析

原开采设计方案主要考虑利用一采区现有的生产系统，以节约开拓工程，但在矿井实际建设中，井巷工程支护质量与设计要求偏差较大，主要是回风斜井，井筒的永久支护没有达到设计要求，工程质量较差，加上受到采动的影响，致使井筒断面变化很大，严重影响了矿井后期的通风要求;其次，主斜井断面偏小，巷道施工质量差，很难满足矿井产能提升的需求。因此，若采用一采区作为二采区生产的基础，那么现有的矿井系统井巷修护工程量很大，在人力、物力、财力上均投资不小。

优化方案一是以现有的系统为基础，对矿井目前的井巷系统进行全面整修，以达到为二采区生产服务的要求。该方案在通风技术上存在较大难度，困难时期的回风路线长达4438m，对于本井型及通风设备来说，难度很大，最困难时期为二采区北翼首采工作面。经计算，矿井需风量为55m3/s，困难时期通风摩擦阻力为2925.8Pa，则矿井通风困难时期等积孔为:

该方案开拓系统井巷工程量为4176m，全部为新建岩巷，工程建设估算投资8696.5万元，建设工期为28个月。

2.2 优化方案一

该方案是完全利用矿井现有的主、副、回风斜井，从一采区井底车场1005m标高，沿M9煤层底板平行布置1条采区机轨合一水平大巷及1条采区回风大巷，在二采区布置车场、水仓、变电所等硐室，机轨大巷长2014m，采区回风大巷长2005m，形成二采区的生产系统。该方案与原始方案的主要区别是去掉二采区的3条斜井，从一采区布置机轨大巷及回风大巷至二采区，两条水平大巷贯通整个二采区。此方案是把两个采区完整连接在一起，二采区所有系统以一采区为基础。

该方案开拓系统主要井巷总工程量为3984.6m，全部为新建岩巷，估算投资7456.9万

从计算结果可知，使用该方案将导致矿井在二采区首采面的通风非常困难，且矿井为突出矿井，通风直接关系到矿井的安全生产，需要对井巷工程及通风设施进行更大地投入和改进。

由于矿井煤层埋深较浅，二采区开采采深为110～265m，布置3条斜井的开拓方式难度不大，因此，方案二把二采区作为一个小型井田单独开采，采区生产系统形成后，与一采区联合生产，形成一矿两井的生产格局。从矿井通风核算考虑，新系统最困难时期的回风路线仅为1601m，采区正常生产所需风量按55m3/s计，通风摩擦阻力为1488.6Pa，其通风困难时期等积孔为:

在井巷维护上，新开掘巷道工程质量有保证，系统风阻小;在瓦斯治理上，两个采区调配生产，为矿井瓦斯防治工程的开展提供更多的时间和空间，为矿井的达产提供合理布局。从技术层面分析，该方案在矿井布局上是合理、可行的。

3.2 方案比较

开拓系统方案的比较，主要是从系统布置、施工条件、建设工程量、经济投入等方面进行比较。本矿井原接替采区开拓方案主要优点有:矿井回风阻力小，辅助运输便利;利用原主斜井出煤，地面煤炭运输方便，减少地面运煤系统建设。但是，该方案存在最大的弊病是:接替采区系统过于复杂，且准备工程量大，由此将导致采区投产工程量大，建设费用最高，准备工期最长，出煤晚;矿井通风路线长，总风阻大;采区运输距离远，矿井供电系统复杂，生产费用高;老井筒维护费用高。在施工条件方面，施工水平大巷时，出矸由原副斜井出，运输速度慢，影响施工工期。

新设计的优化方案二避免了原设计方案的弊病，新布置采区生产系统井巷工程量比原方案少811m，系统布置简单，新开拓系统工程质量有保证，通风阻力小，建设工期少5个月，加快了采区的投产时间;建设工程量减少，直接节约建设费用一千余万元，产生明显的经济效益;其次，在后期的生产管理上，由于系统简单，生产服务费用将大大减少;第三，3条斜井可以同时施工，加快建设速度，减少建设工期。

从上述分析结果看，优化方案二具有较明显的优势，其主要原因是:方案二设计总开拓工程量较原设计方案少811.389m;方案二新开掘3条斜井下山，可以3个工作面平行作业，缩短施工工期;原设计方案机轨合一大巷要穿过一段距离的老窑，地质情况掌握不明确;机轨大巷运输距离远，且一采区井筒维护工作量大。优化方案一因为在工程投资、建设工期等方面优势不明显而不采纳。

3个方案技术方面都是可行的，但从经济合理性、施工条件、建设工期的长短以及今后生产期间的巷道维护、生产运行费用及防突管理等多方面进行考虑，优化方案二优势明显，其建设投资最少、准备工期最短，采区投产最快，最有利于矿井采掘接替，且采区生产系统最优，因此选择优化方案二作为采区接替开拓方案。

4 结束语

矿井工程建设条件发生了变化，为了确保矿井接替及工程建设安全，在遵守相关的规定和规范的条件下，矿井设计进行了合理地调整，大胆提出了方案设计优化，采用2个采区建立独立生产系统，从而在后期二采区生产时，避开原系统遗留的诸多隐患。通过设计优化使开拓工程量减少八百余米，工程建设工期减少5个月，节约投资1248万元。实践证明，优化的设计是合理可行的，取得显著的经济效益。从此工程案例可看出，矿井的设计合理与否，对矿井的建设有重大影响，良好的工程质量是矿井长治久安的基础。

［1］郭俊生.龙固矿井设计综述 ［J］.煤炭工程，2011（7）.

［2］高晓林.红柳林矿井建设方案优化 ［J］.煤炭工程，2007（8）:34－35.

［3］GB50215—2005.煤炭工业矿井设计规范［S］.

Developing Projection Design and Optimization of 2nd mining area in Xiaochunwan Colliery

YAO Xi-yuan，SHI Qiu-lai，HAN Guo-dong，CHEN Fang，YUAN Hua
（Guizhou Yangliu Coal Co.，Ltd，Qianxi 551500，China）

In order to shorten construction time of mining area development，reduce investment and improve mine safe，several design projections of mining area development was put forward by analyzing mining scheduling status.Optimized projection of 2nd mining area was obtained by comparison which could largely shorten construction time，avoid mining imbalance and improve economic profit.

mining area development;projection design;optimization

TD822

A

1006-6225（2012）02-0029-03

2011－10－08

姚喜渊 （1984－），男，布依族，贵州荔波人，助理工程师，从事煤矿井下生产技术工作。

［责任编辑:邹正立］