老矿区复杂条件下采区布置再优化研究与实践

朱振涛 孟凡武 龙周彪 董良志

上海大屯能源股份有限公司孔庄煤矿 江苏 徐州 221600

摘 要：近年来，老矿区采区布置方式优化在资源回收、降低回采难度和提高采区回采安全系数、降本增效等方面起到显著效果，其低投入高产出、高效益且适用性强的特点已被各大矿业集团认可，大屯煤电公司孔庄煤矿综合考虑矿井生产能力和生产条件，对在采采区和即将投产的准备采区进行再优化再设计，减少巷道投入提高采区回采煤量，结合大功率设备的投入使用，使工作面以最优化的布置方式投入生产，确保矿井的正常生产。

关键词：老矿区；复杂条件；采区布置

1 概述

孔庄煤矿隶属中煤能源集团上海大屯能源股份有限公司。井田位于大屯矿区东南，地处江苏省沛县和山东省微山县境内，矿井于1973年10月开工建设，1977年7月正式竣工投产，设计能力60万t/a，服务年限58a。1984—1986年，矿井生产规模扩大至105万t/a。2007年矿井三期改扩建，矿井生产规模扩大至200万t/a。

孔庄煤矿井田内断裂构造较发育，受断层影响，采区回采方式多为单翼开采，且走向长度短，工作面储量小，甚至在个别区域，断层切割不规则，造成综采工艺回采难度大，因此矿井至今任然保留水力采煤工艺回采不规则区域的煤炭资源。

2 矿井采区布置制约因素

该矿自实施综采工艺以来，矿井采区布置受多种因素制约，其中主要包括：

2.1 地质条件：该矿目前回采采区正在逐步由浅水平转向深水平，随着采深的不断加大，工作面矿压、地热、瓦斯、煤质、断层、防灭火等问题，在一定程度制约和影响超长工作面的布置和回采进度（冲击地压、瓦斯和地热排放限制工作面回采速度，而煤层易自燃需要加快推进速度；大断层构造影响工作面的布置。）。

2.2 装备问题：该矿采煤工作面断层多且落差大，过断层时间长，正在回采的IV1采区和Ⅰ6采区均有落差超过10m的断层，过去在过断层期间，煤机破矸能力不够，通常需要放震动炮的方式辅助破矸，而支架老旧、运煤设备功率较小，都在一定程度上制约了工作面的面长布置。

2.3 安全问题：该矿煤层倾角较大，对控制设备下滑不利，工作面面长过大，综采设备功率不足，导致工作面推进速度下降，防灭火工作难度加大，在回采过程中也存在滚矸、片帮伤人等安全隐患。

2012年后该矿三期改扩建工程投产，新型综采设备的使用，使矿井年产量由原来的105万t增长至200万t以上，增产幅度较大，但矿区回采条件相对复杂，断层多且落差大，导致工作面回采难度大。受地质条件影响，采区多为单翼采区，布置的工作面存在走向长度短、面长短、储量小等缺点，在矿井大幅度增产的前提下，频繁的搬家倒面，使繁重的生产任务更显得雪上加霜，因此矿井采区布置优化工作显的尤为重要。

3 采区布置优化方案

针对该矿采区布置存在的短板，对目前在采采区及即将投产的准备采区进行再设计再优化，根据新型综采设备的使用情况，以减少巷道投入和搬家倒面次数、增加回采煤量，降低运行成本为目的，使工作面参数与生产组织之间存在的制约关系做到最好。

3.1 Ⅲ5采区

Ⅲ5采区是该矿井田东翼深部采区，目前采区正在准备中，采区工作面布置原设计为面长170～190m，后重新对各甩道位置及高差進行调整，增加工作面面长至200～220m的同时，通过旋转调面最大限度回采7301工作面与F12断层、7307工作面与徐庄大断层之间的煤炭，优化后采区在减少施工200m岩巷的前提下，共计多回收煤炭资源90万t。

3.2 Ⅰ6采区

Ⅰ6采区是该矿井田东翼浅部采区，采区煤层赋存条件总体相对较好，平均煤厚3.0m，单产6万～8万吨/月，目前采区7煤工作面仅剩7103工作面，此面受开采上限影响及断层切割，工作面不规则无优化空间。Ⅰ6采区8煤原规划综采工作面7个，煤层赋存情况较为理想，但因为采区位于该矿最东部，工作面走向长无法增加，只能考虑增加工作面面长，减少回采工作面个数，由于采区中部的8201和8107工作面已基本到位，两工作面中间的8109工作面无优化可能，因此只能将8103、8105和8203、8205工作面合并，将工作面面长由原来的150m增加至240m，在采区回采煤量不变的前提下，减少煤巷工程量约3600m，岩巷工程量约120m。

3.3 IV1采区

IV1采区为该矿深部改扩建采区，于2012年10月进行试生产，首采面为7433综放工作面，Ⅳ1采区七煤赋存条件较好，煤层平均厚度4.6m，整个采区采用综采放顶煤开采方式，单产水平7万～10万吨∕月。待7435综放工作面回采结束后，IV1采区将成为单翼采区，且采区西翼存在村庄和地面设施压煤情况，工作面走向长度无优化可能性，只能通过增加面长减少工作面个数，但考虑IV1采区7煤为放顶煤开采，且煤层倾角较大，工作面面长不宜过长，因此优化方案为将西翼待采的3个综放工作面优化为2个综放工作面，优化后IV1采区减少煤巷工程量约1800m，减少工作面1个。另外东翼的7435工作面优化后，溜子道开门位置优化至采区煤仓口，工作面净长增加为213m（平距），回采储量超过130万t，较原设计方案多回采煤炭30万t，另外工作面跨-1015m水平大巷回采，在未来-1015m水平大巷向东掘进期间动压影响将会大大降低，减少巷道修复量。

4 实施效果评价

新型设备的投入使用，为采区布置优化提供有利条件，在不增加任何巷道投入，甚至在减少巷道投入的前提下，单单依靠对采区布置方式的优化，达到增加工作面回采储量，减少煤柱损失和搬家倒面次数，降低矿井运行成本的目的，使工作面参数与工作面生产组织达到最优的平衡，具有较广的应用价值。

5 结语

国内同类优化项目，多为单一工作面优化，效果单一成效不够明显，而本文优化项目为采区优化，与国内其它矿业集团相比，优化内容更为详细，通过结合矿井采区布置优化前后对比，使方案效果一目了然，在减少巷道投入的同时增加煤炭回收量，所带来的收益数目可观，且孔庄矿为典型的复杂地质条件下生产的老矿区，在全国各大老矿区中具有很好的示范作用。

作者简介：朱振涛（1987-）男，新疆乌鲁木齐人，助理工程师，2009年毕业于湖南科技大学采矿工程专业，现任中煤集团大屯煤电公司孔庄煤矿设计室副主任。