资源整合型矿井水平延深设计

2019-08-08郭海波

陕西煤炭 2019年4期

郭海波

(山西晋煤集团晋圣三沟鑫都煤业有限公司，山西晋城 048200)

0 引言

近年来，随着我国煤炭资源整合进程的加快，大批小煤窑被集中整合形成新的生产单位[1-2]。在整合后的矿井生产中，由于原先小煤窑早已把上层埋深较浅的煤层全部釆空，矿井生产系统继续向下部煤层延深，而且由于要达到整合后矿井的生产能力标准，矿井多水平延深是保证生产正常接续和均衡生产的重要措施[3-6]。针对这类问题，研究资源整合型矿井水平延深是具有很大现实意义的。

1 工程概况

山西晋煤集团晋圣三沟鑫都煤业有限公司井田位于沁水县龙港镇境内，在山西省煤矿资源整合过程中为单独保留矿井。矿井批准开采2#～15#煤层，目前开采2#煤层，设计生产能力60 Mt/a。目前矿井采用平硐开拓，设有井筒3个，即主平硐、副平硐和回风立井，以“一井、一区、一面、两掘”达到设计生产能力要求。但是，矿井兼并重组整合后的地质补勘表明，现有2#煤层资源储量下降50%以上无法达到预期的生产能力要求，主要原因有以下两点：①原地质报告中2#煤层为全区可采煤层，而补充勘探报告中2#煤层为大部可采煤层，储量估算面积比原地质报告减少1.278 02 km2；②原地质报告中2#煤层厚度为0.85～2.80 m，平均1.83 m，而补充地质勘探报告中2#煤层平均厚度为0.90 m，厚度变化明显。矿井2#煤层可采面积的减少直接造成2#煤层服务年限的缩短，其中位于井田西部的一、二采区服务年限为1.1 a，位于井田东北角的三采区服务年限仅为0.2 a。因此为了保证矿井的正常接替，矿井急需进行15#煤层水平延深。2#、15#煤层等高线图如图1所示。

2 矿井水平延深方案的设计研究

根据矿井工业场地位置及井田开拓现状，本着合理集中、方便生产、有序接替的原则，尽可能利用已有井筒、井下巷道及硐室工程，减少井巷工程量，并结合井田地质条件和煤层赋存特点，本次设计针对15#煤层水平延深开采提出了2个开拓方案。

方案一：利用现有的主平硐和副平硐仍作为矿井的主平硐和副平硐，利用现有的回风立井仍作为矿井的回风立井。开拓方案布置示意如图2(a)所示。主平硐为半圆拱断面，净宽4.5 m，直墙高1.6 m，长度502 m，装备带式输送机，担负矿井的煤炭运输、人员上下井和进风任务；副平硐为半圆拱断面，净宽4.5 m，直墙高1.5 m，长度526 m，装备蓄电池式电机车，担负矿井的辅助提升和进风任务；回风立井为圆形断面，净直径4.0 m，垂深82.4 m，井筒内装备梯子间，担负矿井的回风任务，兼作为矿井的一个安全出口。利用现布置在主平硐与副平硐之间的主变电所作为矿井15#煤层的主变电所。利用现布置在主变电所正对面，副平硐的西侧的主水泵房及主、副水仓作为矿井15#煤层的主水泵房及主、副水仓。采用+1 120 m单水平开发井田15#煤层，15#煤层划分为4个采区，即1501、1502、1503和1504采区。采区开采顺序为：1501采区→1502采区→1503采区→1504采区。在现主副平硐联络巷处平行于2#煤层主要大巷在井田中部布置15#煤层轨道大巷、胶带大巷和回风大巷。胶带大巷为胶带进风巷，轨道大巷为轨道进风巷，回风大巷为专用回风巷，均沿15#煤层顶板布置。胶带大巷采用带式输送机运输，轨道大巷采用无极绳连续牵引车运输。沿F3断层向南平行布置15#煤层1501采区轨道巷、采区胶带巷和采区回风巷(1501采区开采结束后待1504采区开采时，作为1504采区轨道巷、采区胶带巷和采区回风巷)。矿井投产采区为1501采区，属上山开采且距离井底车场较近，因此设计1501采区开采可利用主变电所和主水泵房兼做采区变电所和水泵房。为了开采2#煤层203采区和15#煤层1503采区，15#煤层轨道大巷、胶带大巷和回风大巷掘进F7断层附近，分别开凿轨道暗斜井、胶带暗斜井和回风暗斜井，落底于+880 m后沿F9断层平行布置15#煤层1503采区轨道巷、采区胶带巷和采区回风巷。利用1503采区回采工作面顺槽反掘运输斜巷和回风斜巷至2#煤层203采区，沿井田东部边界平行布置203采区运输巷和采区回风巷。203采区运输巷为机轨合一巷，采区回风巷为专用回风巷，均沿2#煤层顶板布置。

方案二：利用现有的主平硐和副平硐仍作为矿井的主平硐和副平硐，将现落底于2#煤层的回风立井仍作为矿井的回风立井。开拓方案布置示意如图2(b)所示。在现主副平硐联络巷处平行于2#煤层主要大巷分别开掘15#煤层轨道大巷、胶带大巷和回风大巷。3条巷道向东穿过F3断层后，沿F3断层向南掘进至井田南部边界，兼作为15#煤层1501采区、1504采区准备巷道。沿F3断层向北平行布置15#煤层1502采区轨道巷、采区胶带巷和采区回风巷。沿F5断层向东平行布置15#煤层东胶带大巷、东轨道大巷和东回风大巷至F7断层附近，分别开凿轨道暗斜井、胶带暗斜井和回风暗斜井，落底于+880 m水平后在沿井田南部边界平行布置1503采区轨道巷、采区胶带巷和采区回风巷。井底车场及硐室、采区划分、大巷运输方式基本同方案一。

a-方案一；b-方案二图2 水平延深设计方案

方案一与方案二相比较：岩巷工程量少掘进300 m，井筒穿断层次数少，施工及支护难度小；方案一需另准备一、四采区的准备巷道而方案二只需另准备二采区准备巷道；方案一所需胶带输送机及牵引车均较少，运输简单、中转环节少，设备占用量小，维护费用低；方案二的工作面推进长度较长，但须先开采2#煤层，两煤层无法同时开采，容易造成矿井生产能力不足。因此，根据上述分析并结合矿井生产特点，选用方案一进行水平延深开拓。

3 矿井延深技术指标与问题建议

3.1 技术经济指标

15#煤层的保有资源储量1.51 Mt，设计可采储量为0.63 Mt，矿井设计服务年限为7.5 a，矿井15#煤层水平延深新增井巷工程总长度6 216 m，掘进总体积为77 641 m3，其中硐室体积为903 m3，井巷万吨掘进率103.6 m。水平延深总概算为13 615.81万元，其中：井巷工程投资5 039.96万元；土建工程投资677.37万元；设备及工器具购置投资4 313.01万元；安装工程投资1 037.22万元；工程建设其它费用投资1 657.49万元；基本预备费投资890.76万元。

3.2 存在问题及建议

井田范围内2#煤层开采年代已久，井下废弃巷道、采空区及小窑破坏区较多，井田内原有采空区积水是一大隐患，在生产过程中必须坚持“预测预报、探掘分离、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，进行探放水工作。严禁在水文地质条件不清的情况下进行采掘活动，严禁顶水作业；加强与相邻矿井的沟通工作，了解其开采范围，制定相应的防治水措施。

在煤层浅埋区，大气降水通过岩土层孔隙、裂隙及煤层开采产生的导水裂隙带下渗，是矿井充水的主要来源。矿井应做好“雨季”三防各项工作，在地面同其它部门配合及时清挖水沟，保证流水畅通，定期对采空区对应地表进行检查，检查是否有裂缝和塌陷坑。发现以后要及时充填，防止地表水及大气降水通过裂缝渗入井下。

井田虽属低瓦斯矿井，但随着生产规模的扩大，或在构造发育部位，有可能造成瓦斯富集或煤尘增加，故在生产过程中应加强通风工作，加强瓦斯监测工作，加强井下洒水灭尘工作，防止各类事故发生。