长平煤业15号煤开拓规划方案研究

朱爱华

(山西晋城煤业集团 勘察设计院有限公司，山西 晋城 048006)

1 背 景

长平煤业井田面积为54.912 7 km2，井田内稳定可采煤层为3号和15号煤层，现采3号煤层，证载能力为500万t/a。

长平煤业采用主斜井集中出煤、分区通风和辅助提升的分区开拓方式，单水平——盘区式开拓3号煤层。井田内共布置有6块工业场地、11个井筒(见图1)。另外在选煤厂场地正在建设新主斜井，预计2022年底投运，届时由新主斜井担负全矿井原煤提升任务，现有主斜井不再担负原煤提升任务。

图1 长平煤业井筒分布

2 15号煤的研究范围、生产能力和服务年限

预计2023年初，3号煤一、二、四盘区全部解放，且下覆15号煤带压突水系数均小于0.06 MPa/m，具备安全开采条件，因此将3号煤一、二、四盘区下部22.3 km2的15号煤作为该次研究范围。

由于15号煤属中高硫煤，3号煤属特低硫煤，为保证配采原煤混合硫分小于1%[1]，15号煤层设计生产能力按200万t/a考虑。经估算，22.3 km2研究范围内15号煤层资源量约为11 200万t，设计可采储量约为6 500万t，服务年限约为23 a。

3 影响15号煤开拓的主要因素

3.1 15号煤原煤提升井

新主斜井2022年底投运，15号煤预计在2025年后才可能投产，因此由新主斜井担负15号煤原煤提升任务。

3.2 15号煤层资源条件

长平煤业井田地层总体是一个单斜构造，东高西低，地层倾角3～12°，构造复杂程度属中等类型。15号煤层上距3号煤层平均91.04 m，平均煤厚3.51 m，直接顶为泥岩，基本顶为K2石灰岩，底板主要为泥岩、铝土质泥岩。15号煤水文地质类型为中等，研究范围内带压突水系数小于0.06 MPa/m。15号煤属高瓦斯矿井；15号煤属自燃煤层，无煤尘爆炸危险性，地温地压正常。

3.3 地面河流、建(构)筑物

丹河、太洛公路和太焦铁路、220 kV城堡线从井田东部南北向穿过；井田北部布置有新主斜井、选煤厂和运煤通道，对井田开拓有一定影响。其余零散分布的地面村庄不影响15号煤层开拓布局。

4 15号煤开拓规划方案

4.1 开拓规划原则

充分利用现有场地和井筒，采用暗斜井延深开拓方式，在保证生产可靠和安全的条件下减少延深开拓工程量，节约基建投资，缩短建设工期[2]。

4.2 15号煤开拓规划方案

1) 开拓方案一(釜山进风立井+暗斜井)：15号煤层采用“暗斜井”开拓方式。由釜山进风立井担负15号煤层人员和散料提升任务。从釜山风井井底东部大巷向15号煤层布置辅运暗斜井(20°)、胶带暗斜井(16°)和1对进、回风暗立井，其中辅运暗斜井担负15号煤层辅助提升任务，胶带暗斜井担负原煤和人员提升任务，原煤经3号煤胶带机大巷、运煤联络巷、新主斜井运至地面。暗斜井落底15号煤后，沿SF17断层向南布置15号煤一盘区巷道，向北布置15号煤四盘区巷道。

从长平进回风立井井底附近布置1个运人暗斜井(20°)和1对进回风暗立井落底15号煤层后，东西方向布置二盘区巷道与四盘区巷道连通，形成二盘区生产系统。

首采盘区为井田东南部的一盘区。15号煤开拓方案一见图2。

图2 15号煤开拓方案一

2) 开拓方案二(长平进风立井+暗斜井)：将2204巷向东延伸到选煤厂下部布置胶带暗斜井(16°)落底15号煤层后，沿15号煤层向东布置二盘区巷道，将2204巷向西延伸布置井底煤仓与新主斜井井底运煤联络巷连通，形成15号煤层原煤运输提升系统。从长平进风立井井底附近向西布置1个辅运暗斜井(20°)和1个运人暗斜井(20°)落底到15号煤层，和长平进风立井共同担负材料设备和人员的辅助提升任务。在长平回风立井井底附近布置一个回风暗立井，和长平回风立井共同担负15号煤二盘区回风任务。

从胶带暗斜井井底东侧、15号煤二盘区西部边界向南布置15号煤四盘区巷道至3号煤层大巷下部，仰斜开采四盘区；平行SF17断层继续向南布置15号煤一盘区巷道，俯斜开采一盘区。从釜山风井井底东部大巷向15号煤布置1个辅运暗斜井(20°)，和釜山进风立井共同担负15号煤一、四盘区材料设备辅助提升任务，同时布置1对进回风暗立井担负15号煤一、四盘区通风任务。

首采盘区为井田东北的二盘区，分南北两翼开采。15号煤开拓方案二见图3。

图3 15号煤开拓方案二

3) 开拓方案三(延深釜山进风立井+暗斜井)：延深釜山进风立井到15号煤层担负一、四盘区人员和散料提升任务；布置1个回风暗立井，由釜山回风立井担负15号煤层一、四盘区回风任务；同时从釜山风井井底大巷向西布置1个辅运暗斜井(20°)，担负15号煤层大型设备和长材的辅助提升任务。辅运暗斜井落底15号煤层后，重叠3号煤层四盘区巷道向北布置15号煤四盘区巷道至井田北部边界，其中四盘区胶带巷通过胶带暗斜井(16°)+井底煤仓与新主斜井搭接形成原煤运输提升系统。

从长平进回风立井井底东西方向布置15号煤二盘区巷道，分南北两翼开采二盘区。其中盘区胶带巷、盘区辅运巷向西与胶带暗斜井、四盘区辅运巷连通，形成主辅运输系统。在长平风井井底附近布置1个运人暗斜井(20°)和1对进、回风暗立井，和长平进回风立井共同担负二盘区人员提升和通风任务。

沿SF8～SF10断层带南侧东西方向布置15号煤一盘区巷道，与15号煤四盘区巷道连通，形成主、辅运输和回风系统，由南向北单翼开采。

后期可从辅运暗斜井井底、重叠3号煤层开拓大巷向西布置1组15号煤层巷道，开拓井田西部15号煤层。

首采区选在井田中部的四盘区，分东西两翼开采。15号煤开拓方案三见图4。

图4 15号煤开拓方案三

4.3 方案比选

15号煤开拓方案投产工程量、工期和投资估算见表1。

表1 15号煤开拓方案投产工程量、工期和投资估算

15号煤开拓方案优缺点比较见表2。

表2 15号煤开拓方案优缺点比较

2) 推荐方案。3号煤层二、四盘区回采结束后，釜山进风立井主要担负3号煤层五、六两个盘区的人员提升任务，长平进、回风立井闲置。方案二若利用长平进、回风立井开拓延深，则15号煤作业人员居住在长平场地，人员和散料从长平进风立井运到15号煤层，与3号煤层系统互不干扰，既可以提高提升效率，还可以充分利用现有场地设施。另外3号煤一、二、四盘区下部22.3 km2的15号煤服务年限达到了23 a，远大于投资回收期(约为7 a)，经济效益显著。

经综合比选，方案二是最优方案，设计推荐方案二。后期西部15号煤层再考虑延深开拓方案。

5 结 语

前期利用长平进、回风井和暗斜井开拓延深3号煤层一、二、四盘区下部22.3 km2的15号煤，系统最优，开拓布局最合理。同时建议对3号煤层四盘区下部15号煤层进行补充勘探，为开拓开采提供地质资料。