西河煤业3号煤层复采开拓方案分析

陈静波

(1.山西煤炭运销集团晋城有限公司，山西 晋城 048026；2.山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司，山西 太原 030006)

引 言

晋城区域的兼并重组矿井面临的共性问题主要为井田面积小、资源储量少、采空区较多等。尤其是3#煤层，兼并前的采煤方法多为房柱式开采，资源回收率不到30%。整合重组后矿井的储量较少或开采下组煤，经济效益较差[1-4]。本文以西河煤业3#复采煤层作为研究对象，对3#煤层复采规模和服务年限进行分析，在此基础上提出复采开拓方案，对其采区布置、井下运输和矿井通风进行进一步研究。该研究可以为西河煤业的3#煤层复采开拓提供一定的技术支持。

1 复采煤层规模及服务年限

复采范围为3#煤层井田中南部小窑破坏区，位于F2断层南部，划分为三采区。井田南部小窑破坏区共获得保有资源储量22 007 kt，其中探明的经济基础储量21 078 kt，推断的内蕴经济资源量929 kt。复采区工业资源/储量22 007 kt，永久煤柱损失13 443 kt，设计资源/储量8 564 kt。采区回采率取78%，设计煤柱损失1 912 kt，开采损失1 463 kt，可采储量5 189 kt。其中，3#煤大巷的最大垂深取200 m；煤层厚度3.06 m～5.02 m。

矿井年工作日为330 d，采用“三八”制作业，每天两班作业，一班检修，每日净提升时间为18 h。该矿属低瓦斯矿井，3#煤层为厚煤层，布置一个综采工作面可以满足矿井的设计能力。井下煤炭采用胶带输送机运输，辅助运输采用无极绳绞车，大巷两侧布置条带开采，生产系统简单，运输环节少，矿井设计生产能力确定为60万t/a。3#煤层复采区服务年限为6.7 a。

2 复采开拓方案

矿井采用斜井开拓方式，设有井筒三个，即主斜井、副斜井和回风立井，井筒均位于井田西北部。主斜井半圆拱形断面，料石砌碹，井筒净宽3.3 m，倾角18°，斜长300 m，落底于3#煤层，为矿井进风井。井筒内安装1部DTL 80/45/200型带式输送机，另一侧设有行人台阶，担负全矿井主提升和上下人员任务，兼作矿井安全出口。副斜井半圆拱形断面，料石砌碹，井筒净宽3.6 m，倾角18°，斜长334 m，落底于3#煤层，为矿井进风井。井口装备单滚筒提升绞车和架空乘人装置，并敷设排水、压风管路、消防洒水管路，安装台阶、扶手，担负矿井所有辅助提升和升降人员任务，兼作进风井和安全出口。回风立井垂深105 m，井筒直径4.5 m，井筒内安装金属折返式梯子间，担负矿井回风任务，兼作安全出口。

通过采用钻孔勘探，查明井田范围中南部小窑破坏区残留煤层赋存情况，该区域内煤层实际厚度0 m～7.50 m，存在小窑破坏、全采空以及部分采空，部分采空煤层残余厚度1.00 m～2.50 m，采空厚度1.15 m～4.05 m，残余煤层厚度占原煤厚度平均为30%。其中小窑破坏区范围内西北部煤层破坏较为严重，破坏区范围内西北部残存煤层厚度较大，南部残存厚度较小。

现有工业场地位于井田中西部，场地地面设施能满足60万t/a生产能力的要求。矿井复采时仍利用现有工业广场。本次复采可研利用现有开拓系统，采用斜井开拓，利用现有的主斜井、副斜井、回风立井开拓井田内的3#煤层。利用矿井3#煤层水平开采，水平标高+614 m。复采区域划分为三采区，三采区共布置有8个复采工作面，开采顺序依次为3301～3308。

主斜井与西侧旧巷之间新掘三采区运输巷、三采区回风巷，分别与轨道运输巷、回风巷相连，并于三采区运输巷开口布置胶带运输上山与主斜井相连。三采区运输巷、三采区回风巷至三采区中部后沿小窑破坏区西部边界南北向新掘至井田南部边界，大巷留设30 m保护煤柱。

3 复采采区布置

三采区西北部煤层厚度较大，且基本无旧采，三采区西北部位于可采区内，可直接布置工作面回采巷道。考虑到工作面接替，设计将3301工作面布置为复采区的首采工作面，仍按“一井一区一面”，完成60万t/a产量设计。

3301工作面运输顺槽和回风顺槽长1 475 m，工作面推进长度为1 281 m，工作面长度为150 m。三采区布置有三采区运输巷、三采区回风巷，均沿3#煤层底板布置，巷道顶板破碎、穿过旧巷时采用工字钢棚支护、梯形断面；煤层完整、围岩稳定时采用锚网支护、矩形断面。

采煤方法为放顶煤开采，通过现场调研，复采区内部分小窑破坏区采用房柱式、刀柱式、掘进巷道等采煤方法，资源回收率较低，留设大量煤柱，为回收刀柱煤柱，提高3#煤层资源回收率，建议选用综放开采。可根据煤层实际厚度调整采煤方法，在煤层厚度大于3.0 m的区域采用放煤，在煤层厚度小于3.0 m的区域禁止放煤。

3#煤采用综采放顶煤工艺，设计首采复采工作面长150 m。回采工作面作业方式采用“三八”制作业，两采一准，每班工作8 h，每班3个循环，采煤机截深0.60 m，日进度3.6 m。

利用矿井现有一套综采放顶煤设备。在主运顺槽布置胶带输送机、转载机、破碎机、水泵，工作面布置液压支架、采煤机、前刮板输送机、后刮板输送机。回风顺槽布置调度绞车和探水钻等，在机电硐室布置电气列车，满足工作面生产能力的要求。

3301工作面运输顺槽沿三采区西北部井田边界布置，留20 m煤柱，沿3#煤层底板布置，与三采区运输巷连接，形成工作面运煤系统，担负工作面的主运输任务，为工作面的进风巷兼作工作面安全出口。3301工作面回风顺槽沿3#煤层底板布置，与三采区回风巷连接，形成回风系统，同时通过联络巷与三采区运输巷连接，担负工作面的辅助运输任务，为工作面的回风巷兼作工作面安全出口。3301开切眼垂直于工作面顺槽，与西部井田边界留设20 m保护煤柱，沿3#煤层底板布置。

运输顺槽和回风顺槽均为矩形断面，巷道净宽4.0 m，净高3.0 m，净断面积为12.00 m2，顶板采用钢筋托梁、左旋无纵筋螺纹钢锚杆、锚索、金属网联合支护；两帮采用钢筋托梁、钢锚杆金属网联合支护。运输顺槽及回风顺槽若顶板较为破碎、临近采空区未完全垮落，应采用梯形断面、钢棚进行支护，上口净宽为3.1 m，下口净宽为3.7 m，净高2.6 m，净断面积为8.84 m2。采用12#矿用工字钢棚支护，顶部铺设金属网，棚距0.8 m。切眼沿煤层底板掘进，采用矩形断面，巷道净宽6.5 m，净高2.2 m，净断面积为14.3 m2。煤层赋存完整采用锚网支护，顶板破碎、临近采空区采用DZ31.5型单体液压支柱配合π型梁进行支护。

4 井下运输

本矿为生产矿井，井下煤炭运输方式采用带式输送机接力运输。煤炭运输提升路线，3301复采工作面前后SGZ764/400刮板输送机→3301运输顺槽DSJ80/40/2×75型可伸缩胶带输送机→三采区运输巷两部DTL80型胶带输送机→三采区胶带运输上山DTL80型胶带输送机→主斜井DTL 80/45/200型带式输送机→地面。

煤炭运输设备，三采区运输巷敷设两部DTL80型带式输送机，一部输送长度1 000 m，二部输送长度500 m，输送倾角0°～4°，峰值输送量，采用PVG1000S型整芯阻燃带，带强1 000 N/mm，带宽800 mm，带速2.0 m/s。配用1台电动机为YB2-315M-4型电机，功率为132 kW。三采区胶带运输上山DTL80型带式输送机，输送长度100 m，输送倾角12°，峰值输送量，采用PVG1000S型整芯阻燃带，带强1 000 N/mm，带宽800 mm，带速2.0 m/s。配用1台电动机为YB2-315M-4型电机，功率为132 kW。

物料及设备从地面经副斜井JK-2×1.5/30E型串车到达井底车场→轨道运输大巷JWB110BJ型无极绳连续牵引车运输→三采区运输巷JD-25型调度绞车倒短运输，巷道内均铺设轨型30 kg/m，轨距600 mm的轨道。复采工作面回风顺槽采用两部JD-1.6型调度绞车担负辅助运输任务。

5 矿井通风

5.1 矿井瓦斯涌出量

西河煤业3#煤层矿井绝对瓦斯涌出量为3.91 m3/min，矿井相对涌出量为3.58 m3/t；回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为0.62 m3/min，掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为0.32 m3/min，鉴定结果为瓦斯矿井。

5.2 矿井通风方式

通风系统，通风利用主斜井、副斜井进风，回风立井回风，为中央并列式通风。通风方法采用机械抽出式。3#煤采煤工作面采用一进一回的“U”型通风方式，即运输顺槽进风，回风顺槽回风，掘进工作面采用压入式通风。

全矿井共两个进风井、一个回风井，主斜井、副斜井进风，回风立井回风，服务于全井田开采。井下通风设施主要有：风门、调节风门、风桥、密闭等，在井下主要进、回风巷之间的每个联络巷中，必须砌筑永久性风墙，需要使用的联络巷，必须安设2道联锁的正向风门和2道反向风门，风门采用金属风门，风门、调节风门、风桥、密闭等通风设施要可靠，施工质量要有保证。

5.3 矿井风量、风压及等积孔

根据国家安全生产监督管理总局《煤矿安全规程》第103条规定和《煤矿通风能力核定标准》(AQ1056-2008)，矿井需要的总进风量为78 m3/s，其中主斜井进风量为30 m3/s，副斜井进风量为48 m3/s，回风立井回风量为78 m3/s。

将矿井总进风量分配到井下各用风地点，具体配风量分配如下：1个综采工作面14 m3/s，1个备用综采工作面7 m3/s，2个顺槽掘进工作面12 m3/s，掘进工作面交替掘进停掘不停风12 m3/s，1个三采区变电所3 m3/s，1个采区避难硐室3 m3/s，1个采区水泵房3 m3/s，其它用风12 m3/s。

矿井通风容易时期为1 022 Pa，困难时期的负压分别为2 064 Pa。矿井通风等积孔通风容易时期为2.90 m2、困难时期为2.04 m2，均属通风容易矿井。

6 结论

西河煤业3#煤层复采可利用现有开拓系统，采用斜井开拓，利用现有的主斜井、副斜井、回风立井开拓井田内的3#煤层。根据对旧式开采方式的分析，复采工作面可能遇到的情况包括过实体煤层、遇空巷、过垮落带。此外，旧式开采区域内还留设大量的煤柱，在准备复采的区域内，既有实体煤，又有大量的已冒和未冒落的采空区，工作面煤帮极易滑移片帮并导致端面漏冒顶。采煤工艺综合考虑选用综采放顶煤开采，在煤层厚度大于3.0 m的区域采用放煤，在煤层厚度小于3.0 m的区域禁止放煤。