车寨矿井开拓设计方案比选与确定

张雁军

（山西晋城兴唐煤业有限公司车寨矿井生产管理部，山西 晋城 038400）

1 井田地质条件

设计将车寨矿井工业场地及井口位置选择在井田内ZK404号钻孔以西、下胡公路以北的长条形阶地上，该场地西距S331省道坪曲线约2.0km，东距下村镇约10.0km，基本位于井田中南部区域、煤层埋藏的浅部，对井上、下布置均十分有利。

井田批准开采的3号煤层埋藏深度424～692m，根据井筒检查钻资料，上部松散底层厚5～27.6m，强风化带厚度一般60～80m。井田内3号煤层上覆各含水层富水性都较弱，位于各煤层下部的奥灰岩岩溶水富水性较强，其静水位标高+595～625m，使井田中部和西部的3号煤层处于带压奥灰水开采状态。鉴于山西组煤层底板隔水层厚度88.1～107.99m，根据计算3号煤层底板奥灰水突水系数0.015～0.033MPa/m，综合断裂构造不发育，一般不会造成底板突水。但带压开采影响的问题较多，突水系数法是否适合本区值得商榷，加之井田内发现有多个断层及陷落柱，虽规模较小，根据地质报告推断其导水性可能不大，应引起足够的重视，生产中加强查明及隐伏构造的调查工作，及时制定相关措施，防止构造破碎带导水对矿井开采造成威胁。

2 开拓方案的设计

设计在方案阶段考虑了斜井开拓方案，由于主斜井提升高度过大（517m），经计算大倾角带式输送机胶带强度达4200N/mm，由于胶带太厚，胶带运行形成深槽较困难，输送带上原煤易出现下滑现象，且在国内尚无应用的先例，而且多家正在实施的大垂深、大倾角主井带式输送机矿井井型均在5.0Mt/a以上，因此该矿不适宜斜井方案。针对确定的工业场地位置，结合拟采用的立井开拓方式，设计了两个开拓方案。

2.1 开拓方案一的分析

南北向大巷加上下山开采、中央风井加杨家村风井开拓方案。在杨家村东部布置一对杨家村进、回风立井，南北向大巷向北延伸至高沁高速公路煤柱下方后，沿高速公路保护煤柱布置上下山巷道分别至井田东、西部边界；初期在选定的矿井工业场地内布置主立井和副立井，在工业场地东侧较平坦的山坡阶地上布置回风立井。后期在井田北部、杨家村东部布置一对杨家村进、回风立井，全井田以上述5个井筒开拓开采。方案描述如下：

主、副井筒采用“长短腿”布置，均落底于3号煤层底板下约24m处的石灰岩中，回风立井落底于3号煤层。主立井净径5.5m，垂深520.5m，装备12.0t多绳立井箕斗一对，井筒内设玻璃钢梯子间；副立井净径9.0m，垂深520.6m，装备一对900mm轨距、1.5t矿车二层四车多绳罐笼及一个可上下零星人员和材料的交通罐带平衡锤两套提升装置，冷矩方管管道，钢板托架组合悬臂罐道梁。回风立井净径8.0m，垂深522m。

设计以+500m一个水平开采全井田的3号煤层。主、副立井井筒均落底于+500m水平，落底后设+500m水平井底车场。+500m水平设一组南北向的大巷，向南延深至井田南部边界，向北延深至高沁高速公路煤柱下方后，与+500m水平开拓巷道相垂直，沿高沁高速公路煤柱布置一组东西向上下山巷道，整个井田开拓巷道呈一“T”字形。

+500m水平开拓大巷及上下山巷道均设置胶带、轨道、进风和2回风巷道，间距40m。+500m水平轨道大巷沿+500m水平以3‰流水坡度向南北两翼延伸，胶带大巷及进风大巷沿煤层底板布置，两条回风大巷沿煤层顶板布置。

2.2 开拓方案二的分析

南北向大巷加上下山开采、杨家村风井开拓方案。方案二是在方案一的基础提出的沿高沁高速公路保护煤柱布置上下山开采北部采区方案，其工业场地布置、落底水平、车场形式、首采区位置、装备及中后期布置同均同方案一。其主要区别为：初期在选定的矿井工业场地内布置主立井和副立井，在杨家村东部布置风井场地，场地内布置杨家村进风立井和杨家村回风立井，全井田以上述4个井筒开拓开采。

3 开拓方案的比选及确定

3.1 开拓方案的技术优缺点对比分析

上述两个方案各有利弊，对其技术优缺点进行对比分析如表1所示。

表1 井田开拓方案技术比较表

从表1可以看出，上述两个方案各有利弊：

方案二（杨家村风井）具有井筒及大巷压煤量少、风井场地一次配置到位、矿井生产期内无需考虑后期风井设置的优点，且上下山布置开拓巷道可很好地适应井田北部煤层倾角过大的问题。缺点是初期工程量大，投资高，建井工期长；工业场地与风井场地直线距离2.0km，且分属两个行政县管辖，相关手续办理比较繁琐，水、电、暖需单独配置，建设及运营成本高；初期开拓巷道工程量大，相关巷道维护、管路敷设、供电排水等费用相应增加。

方案一（中央风井+杨家村风井方案）的优点：初期管理集中，投资少，建井工期短，手续办理较为集中，受外界影响小；中后期场地及大巷压煤量少，上下山布置开拓巷道设置可很好地适应井田北部煤层倾角较大的问题。因此从技术层面看，方案一优势明显。

3.2 开拓方案初期经济对比分析

对两方案的初期经济进行对比分析，如表2所示。

表2 井田开拓方案初期经济比较表

从表2可以看出，从初期投资方面看，方案一较方案二初期总投资少6464万元，其中地面工程投资少214万元，井下投资少约6250万元，且建井工期短近6个月，方案一优势明显。

从矿井总开拓工程量来看，方案二较方案一少一条回风立井井筒，初期开拓巷道工程量方案一在生产期间亦需掘进，井田北部的风井场地亦需设置，因此，从开拓总工程量来说方案二最省。由于杨家村风井场地初期审批存在不确定性，且手续办理较为繁琐，矿井主扇运营期能耗较高，巷道维护工程量大，因此从初期投资、证照办理及矿井运营层面不推荐方案二。

综上所述，通过对两个方案进行技术经济比较，方案一技术经济优势明显。方案一建井工期短，初期投资少，运营费用低，可缓解建设单位资金压力，降低吨煤成本，在激烈的市场竞争中取得优势。目前车寨矿井作为晋煤集团“亿吨基地”建设的八对新建矿井之一，方案一手续办理集中，施工期间受外界干扰小，生产管理集中，显然更为适应集团公司提出的“力争三年、确保四年”的奋斗目标，因此，设计推荐选择方案一。

4 结语

论文基于车寨矿井的井口与矿井工业场地位置所限，通过技术优缺点分析和初期经济比较确定采用了南北向大巷加上下山开采、中央风井加杨家村风井开拓方案。该开拓方案的建设能缩短主立井井筒长度和建井工期，满足对辅助运输设备、通风和防排水的要求，为实现该矿资源利用最大化奠定了基础。