薄煤层矿井采区设计优化技术研究与应用

韩卫栋 李学

摘 要：山东新阳能源公司属于黄河北煤田，针对矿井煤层薄、地质构造复杂的特点，对采区设计、巷道布置进行了优化，并在现场实施，优化后降低了矿井万吨掘进率，减少了掘进费用和矸石产生量，对矿井可持续经济开采具有重要的意义。本文根据矿井地质构造发育且勘探程度低和生产布局实际，对其进行可行性研究。

关键词：黄河北煤田；薄煤层；地质构造复杂；采区设计；巷道布置；优化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.070

1 概况

山东新阳能源有限公司矿井井田位于济南市济阳县和天桥区境内，东侧2.5公里为220国道，北侧3公里为青银高速公路（青岛—银川），井口位于济阳县崔寨镇，南距济南市区23公里，东北距济阳县城25公里，是山东省煤炭工业“十一五”规划开发的黄河北煤田之一。矿井煤层薄，煤层厚度0.9m～1.4m，平均煤厚只有1.08米，平均倾角6°，为薄煤层开采。井田内地质构造复杂，根据大断层赋存情况，整个井田划分8个采区，现主要开采1、7煤层。区域内地质构造发育且探查程度低，放面时很有可能包容断层，严重制约生产。按照“没有最好，只有更好”的理念开展优化设计，施工探巷进行探查，分析断层赋存情况，通过设计优化，合理布置巷道，规避断层，提高回采工作面回采效率，实现矿井安全高效发展。在此，对四采七层西翼采区设计优化技术进一步论述。

2 采区基本条件分析

山东新阳能源有限公司-506水平七层四采区采用双翼布置方式，四采七层西翼西邻DF15（H=19m∠47°）断层，南邻DF11（H=15m∠55°）断层，走向长度600米，倾斜长度500米，面长120米。原设计4个工作面，分别为4701W面、4702W面、4703W面、4704W面。4701面放面时切眼上下端头各揭露一条落差6米以上断层，全岩段长达80米，被迫施工2条补巷规避断层，增大了放面工程量，并导致工作面面长缩短。根据多年以来的摸索与总结，邻近较大断层处往往伴生断层发育，4702面与4701面地质条件类似。

3 技术现状及需求

纵观当前我国煤炭回采工作面现状，工作面放面时大多先施工上下顺槽，最后施工切眼，因地质构造不清楚，工作面放出后往往包含较大断层。为保证合理的采掘接续，工作面通常采用放震动炮法强行通过断层，如果放炮强行通过断层不但会造成岩石量多影响煤质，而且会对液压支架、煤机等设备造成较大损坏，另外存在较大安全隐患。

放面前，施工探巷探查断层赋存情况并作分析，进一步对工作面设计进行优化，合理布置巷道，规避断层，保障回采区队高产高效，对矿井安全高效生产具有重要意义。

4 设计优化措施

（1）探明工作面构造情况。四采七层南区西翼工作面西临DF15断层，受大断层影响，地质构造复杂多变。4701W放面时切眼上下端头各揭露一条落差6米以上断层，全岩段长达80米，被迫施工2条补巷规避断层，增大了放面工程量。4702W面放面时改变以往先施工两巷后掘切眼的做法，利用4701运煤巷先施工边界切眼，作为探巷探查4702面走向断层情况，探巷长度290米，探明一条落差8米断层。（2）补巷规避断层。根据探巷实际揭露地质构造情况，探巷开门施工28米揭露一条落差8米的走向断层，针对走向较大断层，施工补巷规避，尽量减少断层对工作面的影响，有利于组织生产，提高产量。（3）调整工作面面长。施工补巷规避断层后，如材料巷再按面长110米开门，工作面长不足60米，制约高效生产，根据4702W切眼断层赋存和巷道全长290余米的实际，将4702W工作面面长重新设计为160米，既合理规避了断层，又将初采面长增大到100米，保障回采区队高产高效。（4） 优化四采七层南区西翼设计优化。鉴于采区倾斜长度约500米的实际，把工作面个数由原設计的4个优化为3个，节省一条回采巷道，长约600米。优化后如图1所示：

5 技术特征及创新点

（1）针对四采七层西翼地质构造复杂多变的实际，改变以往先施工两巷后掘切眼的惯例，提前探明了断层赋存情况。（2）施工补巷规避了切眼揭露落差8米的断层，最大限度消除了断层对产量提升的影响。（3）根据探明的断层和补巷施工情况优化工作面布置，节省了回采巷道600米。

6 效益分析

（1）经济效益分析。减少了巷道投入。 四采七层南区西翼工作面个数由4个优化为3个，节省巷道600米，每米巷道费用人工费+材料费+电费=2316.5+880.6+182.8=3379.9元/米。节省巷道投入3379.9*600=202.8万元。

共计产生效益为节省巷道投入费用 -研发人员工资=202.8-15.01=187.8万元。

（2）社会效益分析。通过设计优化，合理规避了断层，减少了断层对组织生产的影响，减少了矸石升井量，又保证了初采面长，保障回采高产高效，社会效益显著。

7 结语

该技术适用于黄河北煤田地质构造复杂多变的薄煤层矿井，借用已掘巷道，提前施工探巷探明断层赋存情况，施工补巷规避断层后，以便于回采面组织生产为基础，合理确定顺槽施工方案，减少了不必要的巷道施工，降低矿井万吨掘进率。

参考文献：

[1]王克军.采区设计优化与应用[J].能源技术与管理，2013，38（01）.

[2]刘木林.浅谈深部西一采区设计方案优化的体会[J].江西煤炭科技，2008（04）.

作者简介：韩卫栋（1987-），男，山东安丘人，本科，助理工程师，副主任，研究方向：煤矿井下设计。