城郊煤矿十二、十四采区设计方案比较与分析

摘 要：通过联合布置采区，对两种设计方案的比较与分析，得到了技术和经济上相对最优的方案，为企业低投入与高产出、获得较大经济效益提供技术支持，对类似条件的采区设计具有借鉴意义。

关键词：设计优化；采区设计；方案比较

中图分类号：TD822 文献标识码：A

1 概述

城郊煤矿年产5Mt原煤，井田南北长约12km，东西宽约11km。矿井地质储量750Mt，可采储量402Mt。矿井采用立井两水平上、下山开拓方式。为了确保矿井稳产高产、采区接替、提高经济效益、对采区的设计提出了更高的要求，对现在的十二、十四采区设计方案进行分析和优化显得尤为重要。

2 采区概况

2.1 采区概况：十二、十四采区位于城郊煤矿西北部，东以F4断层保护煤柱线为界，南至十二、十四采区人为边界线，西至井田边界线，北至DWF35、DWF43、DWF45、DWF53断层组保护煤柱线。采区上限标高为-380m，下限标高为-600m，地面标高+32.79～+34.06m，采区走向长2906m，倾向长2108m，面积609.0794万m2。

2.2 地质特性：根据三维地震勘探资料显示，该区域内落差大于5m的断层有22条，落差大于10m的断层有12条，特别是DF23、DWF27断层落差均大于20m，走向延伸长度较长，对工作面的布置带来了很大的影响，全区内有薄煤带5个，面积约21.25万m2，占全区面积的3.5%。煤层厚度变化为0m～0.8m～4.34m，可采区域煤层平均煤厚为2.68m，煤层厚度局部变化较大。煤层可采性指数Km=0.93，煤层厚度变异系数r=S/m×100%=30.49%，属较不稳定煤层。采区储量见表1。

十二、十四采区由于受边界断层的切割，呈地垒式特征，受周边水文因素的影响不大，但采区范围内有大落差断层，切割了L8灰岩，使采区水文地质条件复杂。该采区内直接充水含水层为二2煤层顶底板砂岩裂隙水（Ⅱ3），新区砂岩水都较大，间接充水水源为太原组灰岩水，上距二2煤底50～55m，可以通过深部裂隙补给二2煤层直接底板，煤层埋深大，水压大，采区内煤层最低点标高和最高点标高最大高差近220m左右，为巷道掘进和回采过程中的防治水工作带来很大困难，底板注浆改造难度大。

2.3 采区设计能力及服务年限：十二、十四采区各考虑设置一个综采队和两个综掘队进行生产，采区设计能力均为100万吨/年，其中十二采区设计服务年限6年，十四采区设计服务年限为10年，十二采区首采面为21202工作面，十四采区首采面为21402工作面。

3 设计方案及比较

根据采区地质构造、各种保护煤柱和其它因素，初步拟定两个方案。

方案Ⅰ：在西北轨道、胶带运输石门施工到西北石门末部联巷位置后，向右旋转90°方位后施工施工西北轨道巷和西北胶带巷。其中西北胶带巷及轨道巷初始段范围设计为十二采区，里段范围设计为十四采区。先施工十二采区范围相关工程，在十二采区范围相关工程施工结束后，开始十二采区回采，并进行十四采区范围相关工程施工准备。采煤工作面采取走向长壁回采。

方案Ⅱ：在西北轨道、胶带运输石门施工到末部两巷后，继续沿该方位施工西北轨道、西北胶带巷。其中初始段范围设计为十二采区，里段范围设计为十四采区。根据矿井采掘接替情况，先设计施工十二采区范围相关工程，在十二采区范围相关工程施工结束后，开始十二采区回采，并进行十四采区范围相关工程施工准备。采煤工作面采取倾向长壁回采。采区设计综合比较表见表2。

3.1 工程量

方案Ⅰ设计巷道总工程量为4759m，其中岩巷、半煤岩巷2382m，煤巷2377m；方案Ⅱ设计巷道总工程量为6081.2m，其中岩巷、半煤岩巷3587.3m，煤巷2493.9m。

方案Ⅰ较方案Ⅱ主体工程量减少1322.2m，其中岩巷、半煤岩巷减少1205.9m，煤巷减少116.7m。

3.2 工期

方案Ⅰ总工期51.2个月，其中十二采区范围主体工程总工期26.5个月，十四采区范围主体工程总工期24.7个月；方案Ⅱ总工期85.6个月，其中十二采区范围主体工程总工期36.9个月，十四采区范围主体工程总工期48.7个月。

方案Ⅰ较方案Ⅱ总工期少了34.4个月，对缓解采掘接替更为有利。

3.3 初期投入

方案Ⅰ初期投入预算3249.9万元，方案Ⅱ初期投入预算5313.2万元，方案Ⅰ较方案Ⅱ少投入2163.3万元。

3.4 资源回收

方案Ⅰ十二采区共设计5个综采工作面，可采储量543.2万吨实体煤；十四采区共设计7个综采工作面，可采储量962.2万吨实体煤，到采区收尾时可布置一个煤柱工作面，可采储量73.6万吨实体煤，合计1578.8万吨实体煤。

方案Ⅱ十二采区共设计7个综采工作面，可采储量731.3万吨实体煤；十四采区共设计9个综采工作面，可采储量674.6万吨实体煤，到采区收尾时可布置一个煤柱工作面，可采储量95万吨实体煤，合计1500.9万吨实体煤。

方案Ⅰ较方案Ⅱ多回收77.9万吨实体煤，且工作面平均可采储量相对较大，万吨掘进率相对较小，对缓解采掘接替有利。

结语

综合所述两个方案的比较与分析，可以看出：采用方案Ⅰ主体工程量小、工期短、初期投入少、圈出煤量多，更有利于采掘接替；企业能以小的投入实现大的产出，从而获得较大的经济效益，故选择方案Ⅰ，它在技术上经济上较为合理。

参考文献

[1]姚建新.阳煤二矿十二采区设计方案比较与分析[J].山西煤炭，2009，12（15）.