扩大区薄基岩下浅埋薄煤层开采研究

2021-07-08禹小玮

山东煤炭科技 2021年6期

禹小玮

（中煤西安设计工程有限责任公司，陕西西安 710054）

近年来，浅部煤炭易采资源逐渐减少，薄煤层作为优质资源日益受到重视。薄煤层工作面开采极大提高了资源的利用率，显著增加了煤矿的收益。

1 概况

南梁井田位于陕北侏罗纪煤田神府矿区新民开采区中部，地处神木市与府谷县交界处黄羊城沟北侧的府谷县境内。南梁煤矿隶属陕西南梁矿业有限公司，产能3.00 Mt/a，井田面积约22.960 8 km2。井田内可采煤层为6 层，其中主采的3-1煤全井田可采，平均厚度为2.92 m，赋存稳定。目前，南梁煤矿原有采矿证范围内一水平的2-2煤已基本回采完毕，现已进入二水平3-1煤的开采。

南梁煤矿井田东部扩大区东西长约1.5 km，南北宽约4.4 km，面积约5.19 km2。扩大区内赋存有6 层可采煤层，与原井田一致。其中，一水平的1-2煤仅在区域北部赋存，煤层厚度1.10～2.30 m，平均厚度1.58 m，煤层埋藏深度45.11～137.32 m，底板标高在+1 193.00～ +1 200.44 m 之间，与2-2煤层间距为29.74～40.62 m，平均34.13 m。

2 开采扩大区必要性的分析

2.1 可行性

从煤层厚度及埋藏深度来看，1-2煤属于薄基岩浅埋煤层[1-3]。根据基岩厚度对薄基岩工作面顶板安全开采类型进行划分，基岩厚度 h ＞14 m 可安全开采；7.2 m ＜h ＜14 m 采取一定技术措施可安全开采；3.85 m ＜h ＜7.2 m 为基岩厚度的开采危险和灾害易发区域，要采取顶板管理的强化措施才能实现安全开采；h ＜3.85 m 很难保证工作面安全开采。扩大区内基岩厚度大于7.2 m的区域东西长约1.5 km，南北宽约1.8 km，面积约1.74 km2。因此，从安全角度来看，1-2煤开采是可行的。

2.2 必要性

扩大区1-2煤安全开采范围内地质资源量为2.69 Mt，可采储量为1.42 Mt，生产能力按照0.60 Mt/a考虑，1-2煤服务年限1.7 a。本着科学合理地开发利用和保护矿产资源的原则，为进一步提高资源回收效率，充分利用资源，尽快完成一水平与二水平之间的交替，1-2煤的回收工作是十分必要的。

3 开采方案

原有采矿证内的2-2煤已经回采完毕，一水平只有东部扩大区内部分的1-2煤和2-2煤还未开采。该区域内1-2煤与2-2煤平均间距约31 m，煤层间距不大，因此该部分1-2煤利用203 盘区巷道进行开采是合理的。

目前，203 盘区南翼已基本回采完毕，北翼20302、20304、20306、20308 四个工作面已回采完毕，20310 工作面巷道及切眼均已掘进完毕，形成通风回路。

考虑到1-2煤可采范围较小，且位于203 盘区东北部紧挨井田边界的位置，确定利用已有的20310工作面运输巷和20310 工作面辅助运输巷，将下一个工作面的带式输送机巷（即20312 工作面带式输送机巷）提前掘进，为203 盘区1-2煤开采时的主运输、辅助运输及回风服务。

井下辅助运输采用防爆无轨胶轮车运输，因此确定203 盘区2-2煤通过辅助运输上山与1-2煤连接。移交时203 盘区1-2煤需风量约55 m3/s，采用一条回风上山即可满足回风需要，确定回风亦采用暗斜井形式连接上覆1-2煤层。根据前述1-2煤赋存条件，1-2煤与2-2煤层间距平均为34.13 m，主运输可采用主运输上山和溜煤眼两种形式连接1-2煤。因此，主要针对主运输形式的不同，提出了如下两种巷道布置方案。

3.1 主运输上山方案

利用已有的20310 工作面运输巷作为1-2煤集中回风巷，从20310 工作面切眼巷道约92 m 处沿东偏北26°方向布置一条回风上山，倾角约15°，斜长140 m；利用已有的20310 工作面辅助运输巷作为1-2煤集中运输巷，从巷道约1175 m 处沿南北向布置一条主运输上山，倾角约12°，斜长144 m；利用新掘的20312 工作面运输巷作为1-2煤集中辅运巷，从巷道约910 m 处沿南北向布置一条辅助运输上山，倾角约6°，斜长289 m。三条上山掘进至上覆1-2煤后，沿1-2煤布置一组三条南北向的主运输、辅助运输及回风巷道，构成盘区内1-2煤的运输和通风系统。

3.2 溜煤眼方案

利用已有的20310 工作面运输巷作为1-2煤集中回风巷，从20310 工作面切眼巷道约92 m 处沿东偏北26°方向布置一条回风上山，倾角约15°，斜长140 m；利用已有的20310 工作面辅助运输巷作为1-2煤集中运输巷，巷道内铺设一条带式输送机，1-2煤采煤工作面设置溜煤眼，溜煤眼上口与1-2煤工作面巷道连接，下口正对1-2煤集中运输巷内铺设的带式输送机，溜煤眼高34 m，直径3.0 m，仓容300 t；利用新掘的20312 工作面运输巷作为1-2煤集中辅运巷，从巷道约910 m 处沿南北向布置一条辅助运输上山，倾角约6°，斜长289 m。两条上山掘进至上覆1-2煤后，沿1-2煤布置一组两条南北向的辅助运输及回风巷道，构成盘区内1-2煤的运输和通风系统。

3.3 方案比选

从技术方面来看，两个方案主要差别集中在主运输的连接方式。方案一采用带式输送机连续运输方式，工作面来煤直接搭接1-2煤北翼盘区巷带式输送机。该方案具有系统简单、驱动集中、易于控制、检修方便的优点，但是带式输送机下运时易撒煤。方案二采用工作面溜煤眼+带式输送机方式，工作面来煤通过溜煤眼至1-2煤集中运输巷带式输送机。该方案具有输送带安全系数较高、保证连续均衡生产的优点，但是煤炭转载环节多，通风管理较复杂，溜煤眼易堵塞，处理困难。

从经济方面来看，两个方案主要在于主运输方式不同带来的井巷工程量投资的差别。方案二（即溜煤眼方案）井巷工程量较小，投资较少。方案可比工程量比较详见表1。

表1 方案可比工程量比较表

通过对两个方案进行比较，经济投资上两个方案相差不大。方案一采用带式输送机连续运输，系统简单，易于控制，但是方案井巷工程量较大，前期投资高，且带式输送机下运时存在撒煤情况；方案二虽然煤炭运输转载环节多，且溜煤眼积煤易堵塞，处理困难，但1-2煤运量不大，通过适当增大溜煤眼直径等方法可解决，方案井巷工程量较小，前期投资低，同时可以保证连续均衡生产。因此，确定采用方案二（溜煤眼方案）。盘区巷道布置方案如图1。