地方煤业开拓方案探索

作者：姚喜渊 师秋来 韩国栋 陈方 袁华 单位：贵州杨柳煤业有限公司

采区开拓方案设计

优化开采设计优化的原则是:在保证生产安全和系统合理的前提下尽量利用矿井原有的井巷、设备及厂房，以减少投资和工期，尽量简化生产系统，根据现场的实际情况，从科学、安全的角度考虑，使矿井的投入小、建设工期短、见效快、收益高。设计重点是:规范工艺、优化系统、提高工效、强化安全、注重职业卫生、注重环保、使用先进的设备和仪器。原开采设计开拓方案原设计方案是利用矿井现有的开拓系统，从矿井井底车场1005m标高，沿M9煤层底板开掘1条机轨合一水平大巷至二采区车场，大巷长1386m，使两个采区车场直接连通;同时，在二采区从地表开掘副井及回风斜井，副斜井及回风斜井布置至二采区井底，副斜井长783m、回风斜井长793m;为满足二采区的运输，再从二采区井底布置1条运输上山，距地面斜长余410m，运输上山总560m。该方案系统布置，该系统布置是利用1005m标高的机轨大巷作为二采区的运输、排水、供电等生产系统。（图略）原方案系统布置该方案开拓系统井巷工程量为4176m，全部为新建岩巷，工程建设估算投资8696.5万元，建设工期为28个月。优化方案一该方案是完全利用矿井现有的主、副、回风斜井，从一采区井底车场1005m标高，沿M9煤层底板平行布置1条采区机轨合一水平大巷及1条采区回风大巷，在二采区布置车场、水仓、变电所等硐室，机轨大巷长2014m，采区回风大巷长2005m，形成二采区的生产系统。该方案与原始方案的主要区别是去掉二采区的3条斜井，从一采区布置机轨大巷及回风大巷至二采区，两条水平大巷贯通整个二采区。此方案是把两个采区完整连接在一起，二采区所有系统以一采区为基础。该方案开拓系统主要井巷总工程量为3984.6m，全部为新建岩巷，估算投资7456.9万元，建设工期为22个月。优化方案二在二采区布置独立的主、副、回风斜井，在底部布置井底水仓、泵房、变电所等硐室，与一采区系统完全分开，形成二采区独立生产系统，采区内布置双翼走向长壁工作面回采。此方案是把二采区作为一个小型井田单独开采，布置矿井完整的生产系统，主斜井长804m，副斜井长758m，回风斜井长746m。该方案开拓系统主要井巷总工程量3665m，全部为新建岩巷，估算投资7317.7万元，建设工期为23个月，其方案系统布置（图略）。

方案设计优化分析

方案分析原开采设计方案主要考虑利用一采区现有的生产系统，以节约开拓工程，但在矿井实际建设中，井巷工程支护质量与设计要求偏差较大，主要是回风斜井，井筒的永久支护没有达到设计要求，工程质量较差，加上受到采动的影响，致使井筒断面变化很大，严重影响了矿井后期的通风要求;其次，主斜井断面偏小，巷道施工质量差，很难满足矿井产能提升的需求。因此，若采用一采区作为二采区生产的基础，那么现有的矿井系统井巷修护工程量很大，在人力、物力、财力上均投资不小。优化方案一是以现有的系统为基础，对矿井目前的井巷系统进行全面整修，以达到为二采区生产服务的要求。该方案在通风技术上存在较大难度，困难时期的回风路线长达4438m，对于本井型及通风设备来说，难度很大，最困难时期为二采区北翼首采工作面。经计算，矿井需风量为55m3/s，困难时期通风摩擦阻力为2925.8Pa，则矿井通风困难时期等积孔为:从计算结果可知，使用该方案将导致矿井在二采区首采面的通风非常困难，且矿井为突出矿井，通风直接关系到矿井的安全生产，需要对井巷工程及通风设施进行更大地投入和改进。由于矿井煤层埋深较浅，二采区开采采深为110～265m，布置3条斜井的开拓方式难度不大，因此，方案二把二采区作为一个小型井田单独开采，采区生产系统形成后，与一采区联合生产，形成一矿两井的生产格局。从矿井通风核算考虑，新系统最困难时期的回风路线仅为1601m，采区正常生产所需风量按55m3/s计，通风摩擦阻力为1488.6Pa，其通风困难时期等积孔为:A=1.19×Q/h槡max=1.19×55/槡1488.6=1.7(m2)在井巷维护上，新开掘巷道工程质量有保证，系统风阻小;在瓦斯治理上，两个采区调配生产，为矿井瓦斯防治工程的开展提供更多的时间和空间，为矿井的达产提供合理布局。从技术层面分析，该方案在矿井布局上是合理、可行的。方案比较开拓系统方案的比较，主要是从系统布置、施工条件、建设工程量、经济投入等方面进行比较。本矿井原接替采区开拓方案主要优点有:矿井回风阻力小，辅助运输便利;利用原主斜井出煤，地面煤炭运输方便，减少地面运煤系统建设。但是，该方案存在最大的弊病是:接替采区系统过于复杂，且准备工程量大，由此将导致采区投产工程量大，建设费用最高，准备工期最长，出煤晚;矿井通风路线长，总风阻大;采区运输距离远，矿井供电系统复杂，生产费用高;老井筒维护费用高。在施工条件方面，施工水平大巷时，出矸由原副斜井出，运输速度慢，影响施工工期。新设计的优化方案二避免了原设计方案的弊病，新布置采区生产系统井巷工程量比原方案少811m，系统布置简单，新开拓系统工程质量有保证，通风阻力小，建设工期少5个月，加快了采区的投产时间;建设工程量减少，直接节约建设费用一千余万元，产生明显的经济效益;其次，在后期的生产管理上，由于系统简单，生产服务费用将大大减少;第三，3条斜井可以同时施工，加快建设速度，减少建设工期。从上述分析结果看，优化方案二具有较明显的优势，其主要原因是:方案二设计总开拓工程量较原设计方案少811.389m;方案二新开掘3条斜井下山，可以3个工作面平行作业，缩短施工工期;原设计方案机轨合一大巷要穿过一段距离的老窑，地质情况掌握不明确;机轨大巷运输距离远，且一采区井筒维护工作量大。优化方案一因为在工程投资、建设工期等方面优势不明显而不采纳。3个方案技术方面都是可行的，但从经济合理性、施工条件、建设工期的长短以及今后生产期间的巷道维护、生产运行费用及防突管理等多方面进行考虑，优化方案二优势明显，其建设投资最少、准备工期最短，采区投产最快，最有利于矿井采掘接替，且采区生产系统最优，因此选择优化方案二作为采区接替开拓方案。

结束语

矿井工程建设条件发生了变化，为了确保矿井接替及工程建设安全，在遵守相关的规定和规范的条件下，矿井设计进行了合理地调整，大胆提出了方案设计优化，采用2个采区建立独立生产系统，从而在后期二采区生产时，避开原系统遗留的诸多隐患。通过设计优化使开拓工程量减少八百余米，工程建设工期减少5个月，节约投资1248万元。实践证明，优化的设计是合理可行的，取得显著的经济效益。从此工程案例可看出，矿井的设计合理与否，对矿井的建设有重大影响，良好的工程质量是矿井长治久安的基础。