多水平矿井优化布局技术的研究与实践

2021-11-16李庆明

中国煤炭工业 2021年10期

文/李庆明

（作者系平顶山天安煤业股份有限公司一矿矿长）

平顶山天安煤业股份有限公司一矿有着60多年开采的历史，随着矿井服务年限延长，可采资源逐渐减少，存在接替紧张、系统复杂、生产效率低、盈利能力弱等问题，亟需通过优化布局等手段，给矿井瘦身强体，进而改善矿井经营被动局面。

一、矿井概况

平煤股份一矿于1959年12月投产，年生产能力320万t。井田地质构造和水文地质条件比较简单，主要充水来源是丁戊组煤层顶板砂岩含水层。矿井属于煤与瓦斯突出矿井，可采煤层有煤尘爆炸危险，自然发火期一般为3～6个月。井田走向5km、倾斜长6.5km，采用主斜井、多水平集中石门大巷和分组上下山开拓方式，走向长壁法采煤。矿井共三个水平，一水平标高-25m，二水平标高-240m，三水平标高-517m，其中一水平已结束开采。井田内主要可采煤层为丁组、戊组煤层，分别为丁6、戊8、戊10煤层，均为中厚煤层以及薄煤层，矿井生产格局为四区四面。

二、优化布局的主要对策

1.积极开展优化布局和工程设计

合理进行五年规划，依据矿井产能确定生产布局，逐步实现减头减面，将矿井生产布局调整为三区三面，人均工效提高到800t以上。编制完成了矿井“一优三减”及“四化”建设三年规划，合并戊一、戊二-517m至-950m生产采区，结束三水平戊一上山采区回采，进一步压减采区个数。

积极谋划矿井可持续发展，研究开发深部戊一、戊二、丁二下山采区，加快赋存条件好的三水平戊二下山采区开发，为矿井可持续发展注入动力。理清压茬关系和开采顺序，根据矿定保护层开采技术路线，合理安排采掘顺序。合理规划丁二、戊一、戊二采区上下分层资源，布置大储量工作面，力争保证矿井采掘接替，为高产高效创造条件。加快二水平大巷煤柱等采面开发进度，在矿井深部区域瓦斯治理任务繁重、接替紧张期间，通过煤柱面复采充实矿井产量，近五年挖掘煤柱工作面圈定储量500万t以上。

优化矿井行人系统，完成了丁戊二采区行人联络巷的施工和戊二下山采区架空乘人装置的安装，解决了丁二、戊二采区行人问题，缩短了职工上下班路途时间。优化矿井通风系统，对二水平丁戊三大巷等矿井二水平煤柱回收区不再使用的巷道进行封闭，简化矿井生产系统。

2.推进项目建设，为系统优化创造条件

随着采深不断增加，三水平供电、压风、排水、辅助运输、瓦斯抽采等各个生产系统无法满足深部区域安全生产需要，因此亟需加快三水平下延工程的建设。因此，平煤股份一矿不断加大北三工程组织协调力度，提前筹备各项工程，组织矿建、土建、安装单位，排定工期组织施工，推进了北三提升机房、井筒装备、压风机房等工程进度，完成了北三副井井筒装备，为深部开采创造了各种系统条件。

3.实施矿井各主要生产系统优化

（1）矿井主运输系统优化。矿井主运输系统有并行的两套系统，其中一水平主斜井系统有10套运输设备（其中6部皮带），装机功率6542.1kW；二水平主斜井系统有27套运输设备（其中19部皮带，含排矸巷及煤楼），装机功率5767kW。两套系统日运行时间长达20小时，皮带均达不到满负荷，占用了大量运行和维护人员，费用投入高，增加了矿井机电运行成本。

系统优化主要考虑两个方面，一是停运1套主运输系统，二是在采区外围规划新建大容量煤仓，实现集中出煤，减少外围皮带系统运行时间。

考虑巷道状况、各部皮带运输能力和采区煤仓方案等因素，充分利用一水平主斜井，戊七一部、戊七二部、戊一岩石皮带三部，主运一部二部等运输能力较大的皮带，施工主运转载巷70m。停运其余主系统及为该系统服务的设备运输通道、硫化设备等。优化后可减少人员93人，年度节约2290万元。同时，在主力采区戊一和丁戊二采区上部新建4000t左右容量的煤仓，每天压缩一个班的出煤时间，压缩出煤时间年节约费用达600多万元。

（2）矿井物料运输系统优化。随着矿井水平的延伸，矿井物料运输系统不断延伸，运输环节多、距离长、人员投入多、设备维护保养费用高。因此，依托新装备的北三副井，进行配套料场、加工车间等工程改造，拟逐步停运矿院副井、戊七斜井运输系统，利用北二、北三副井入井。

优化系统后，辅助运输人员减少194人，物料单程运行时间至少缩短44小时。同时，可停用巷道约8000m，单程运输费用由520元/车降至210元/车，年经济效益约1550万元，还可减少停用巷道内供水、压风、通讯、防尘等投入。

（3）矿井通风系统优化。矿井通风方式采用多进风井、多回风井混合式通风，通风方法为抽出式，8个井筒进风、3个回风井回风，矿井3组主要通风机联合运行。

通过矿井通风系统优化调整，合理分配主扇供风区域，停运北一或北二主扇。仅用两组主要通风机满足矿井通风任务，可节约人员14人，节约人工、用电和维护等费用共1164万元/年。

综采工作面

（4）矿井排矸系统优化。排矸系统分为轨道矿车排矸系统和三水平下延皮带连续排矸系统，系统仅采区外运输距离长达4000m，运输环节多。

通过分析矸石来源和矸石量，完善北三副井提升和地面排矸系统，将戊一下山和戊二下山矸石通过皮带、矿车由北三副井排至地面。此外，大力推进绿色矿山建设，推广应用矸石不升井模式，研究进行矸石充填。优化后，北三副井排矸将减少运输距离约2000m，减少排矸系统投入的人员、设备运行费用约30万元，同时为北一副井停运创造条件，并可减少大量煤矸混运，有利于原煤煤质和售价提升，提高销售收入。

（5）矿井排水系统优化。矿井为一级排水，三个水平各有1套排水系统，2021年底-950m排水系统安装后，矿井将有4套排水系统。随着开采向深部转移，需要及时关闭部分中央排水系统。考虑到生产生活用水的需要，二水平排水系统暂不关闭，关闭一水平排水系统和三水平排水系统，停运一水平和三水平-517m排水系统，拆除2套二水平排水泵，适当减少设备维护费用，同时可以解决深部区域供水不足的问题。

（6）矿井供电系统优化。平煤股份一矿井下供电由中央变电所送至各采区变电所，各采区变电所送至各用电地点，目前共有19个变电所及配电点。

矿井供电系统优化方案包括两项。一是变电所合并，合并二水平戊一三变和戊一四变，合并二水平戊一五变和三水平戊一二变，合并二水平丁一二变和三水平戊一一变，减少变电所数量；二是实施变电所无人值守改造，减少人员投入，同时尽早投运-950m中央变电所，解决深部区域供电负荷不足的问题。

（7）矿井压风系统优化。平煤股份一矿现有地面压风机房三个：分别为北一、北二和综合厂压风机房。北三压风机房将于2021年10月投入运行，运行后停运三水平戊一下山临时压风机，并视二水平采掘工程和系统优化情况，停运北一压风机房，可节省三水平戊一下山临时压风机电费及维护费用130万元/年、节省北一压风机电费及维护费用230万元/年，同时将会解决深部区域压风能力不足的问题。