煤与瓦斯突出矿井工业场地位置及开拓方式的选择_马璐.pdf

煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 兰花集团是以煤炭和煤化工生产为主， 多种经营 的大型煤炭企业。由于现有的生产矿井， 大部分面临 着资源枯竭， 开采技术条件复杂， 产量低， 人员多， 效 益差， 企业经营困难， 包袱沉重。 为了尽快摆脱目前困 境， 结合当前形势， 公司在沁水县胡底乡境内新建玉 溪煤矿， 以保证公司的可持续发展。 因此， 玉溪煤矿工 业场地位置选择及开拓方式设计尤为重要。 1矿井概况 玉溪井田位于山西省南部、樊庄普查区的东南 部， 行政区划隶属沁水县胡底乡所辖， 其地理坐标为 东径 11236′20″～11241′00″，北纬 35 42′15″～3545′00″， 井田形状呈台阶状， 南北 宽 5.1km， 东西长 6.78km， 面积为 26.1572km2。 井田地 面大部分为中－低山区，地形总体趋势北高南低， 标 高 759.1～1223.1m， 相对高差 464m。 井下煤层为一 向西倾斜的单斜构造， 煤层倾角≤8。 其中初期开采 的 3 号煤层底板标高 350～440m，埋深一般超过 450m， 平均厚度 5.71m。矿井设计生产能力 2.4Mt/a。 由于煤层埋藏较深， 井田范围内无小窑开采。 根据 煤 矿瓦斯抽采达标暂行规定 指标要求， 经河南理工大 学鉴定， 玉溪煤矿为煤与瓦斯突出矿井。 2工业场地位置选择 玉溪井田地处太行山与中条山结合部位， 井田内 地形条件较差， 地貌大部分为中－低山区， 沟谷及山 梁发育， 地形比较复杂， 只有井田南部樊庄河两岸地 势相对平坦， 有条件布置工业场地。根据井田内地形 条件、 外部建设条件、 煤层赋存条件， 经现场踏勘， 对 工业场地位置提出两个方案。 方案一 工业场地位置选择在玉溪村东樊庄河北 岸的台地上。 场址西为玉溪村， 自然地形标高 810～ 860m， 东西长约 500m， 南北宽约 150m， 地势相对平 坦。该场地距樊庄站较近，但樊庄站中心标高约 910m， 与工业场地平均高差达 80m， 接轨困难， 受玉 溪村的影响， 也难以从胡底站接轨。 加之场地狭窄， 布 置矿井和选煤厂场地非常困难， 高差大， 填挖方工程 量大； 而所选场地的东、 西两侧又有滑坡危险。 考虑到 大采高综采面设备重、 尺寸大， 副井井筒工程量、 提升 设备及土建工程投资高等因素。决定将该方案排除。 煤与瓦斯突出矿井工业场地位置及开拓方式的选择 马璐 （山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司 ， 山西 晋城 048200 ） 摘要文章根据沁水煤田玉溪井田地形地貌并通过现场踏勘对矿井工业场地的位置提出了两套方 案， 同时结合场地位置及煤炭提升方式提出两个开拓方案， 并从技术角度分析了两个方案的优缺点和 合理性， 经过综合考虑工业场地位置与开拓方式之间的相互关系， 最终选择了主、 副斜井为同一个工 业场地， 立风井井筒布置在工业场地东侧 2km处的半山腰， 矿井选用斜井开拓， 井下南北向布置三条 中央大巷开拓全井田， 对于沁水煤田其他同类突出矿井的设计和建设均具有启发和借鉴作用。 关键词 工业场地 ； 开拓方式 ； 突出矿井 中图分类号 TD822文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 01- 0074- 03 Select Yuxi coal industry site location and explore ways MA Lu （Shanxi Orchid Science and TechnologyYuxi Coal Mine Co., Ltd. , Jincheng 048200 ，China ） Abstract Yuxi made under Qinshui Coalfield Ida topography and site visit by the location of the mine industrial site two options, combined with the site location and coal upgrading propose two ways to develop programs, and from a technical point of viewthe two programs strengths and weaknesses and rationality, after considering the relationship between the industrial site between position and open up the way, the final choice of main and auxiliary inclined to the same industrial sites, arranged in a vertical wind shaft 2km east side industrial site at half moun- tainside, selection inclined mine development, mine layout three central north- south roadway open up whole Ida, the conclusions for the de- sign and construction ofother similar outburst Qinshui coal are instructive and reference. Keywords industrial sites ; explore ways ; outburst 74 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 方案二 工业场地位置选择在玉溪村西樊庄河北 岸的台地上。场址东距玉溪村约 2km， 位于樊庄公社 农场西侧，自然地形标高 730～820m，东西长约 600m， 南北宽约 350m， 地势相对平坦。场地西距胡底 站直线距离约 2.5km，胡底站中心标高约 800m， 基 本与工业场地标高相同， 有接轨的良好条件。而且场 地位于井田内地形标高最低的西南角，煤层埋深最 浅， 井筒开拓工程量小， 投资少， 见效快； 工业场地平 整时， 填挖方工程量小。设计推荐该场地作为工业场 地布置区域。 目前该场地也是玉溪煤矿工业场地选址 位置。 综上所述， 设计认为工业场地位置应结合当地地 形地貌、 煤炭外运、 开拓布置方案进行综合比较确定。 工业场地方案布置图如图 1 所示。 图 1工业场地方案布置图 3矿井开拓方式比选 3.1开拓方案 根据矿井的内外部建设条件、 国家对煤炭项目建 设的各项政策和矿区内类似矿井的成功经验， 结合本 井田煤层赋存状况、场地位置条件及煤炭运输方式， 设计对井田开拓方式提出两个开拓方案进行比选。 开拓方案一 斜井开拓， 工业场地选择方案二。 矿 井投产时布置主、 副斜井和进、 回风立井。 工业场地布 置主斜井、副斜井两个井筒，主斜井内装备 B＝ 1200mm 胶带输送机提升煤炭， 另外装备架空乘人器 担负矿井人员的上下井任务。副斜井内铺设 900mm 轨距、 43kg/m的双轨，装备 1 台 Φ4m双钩绞车提升 大件及日常材料。 在玉溪村北部半山腰布置专用回风 立井， 担负全矿井回风任务。 由于该矿井为煤与瓦斯突出矿井， 瓦斯抽采后全 矿井需风量为 320m3/s。根据 煤矿安全规程 要求， 主、 副斜井井筒断面达到约 30m2， 才能满足矿井风量 要求； 考虑到井筒断面大， 掘进速度慢， 支护困难， 且 通风系统富裕能力小， 难以适应井下瓦斯含量增大的 变化，因此在专用回风立井附近增加 1 个进风立井。 这样可以大大减小主、 副斜井断面， 提高掘进速度； 另 一方面， 两个立井贯通后很快形成通风系统， 安装临 时提升设备后可以布置综掘面掘进大巷和工作面顺 槽， 减少工期， 提前投产。 根据井田形状、 煤层产状、 开采技术和井口位置 等具体条件， 结合 煤矿安全规程 和 防治煤与瓦斯 突出规定 要求， 主要大巷布置在距 3 号煤层底板下 约 20m的砂质泥岩中， 考虑到井下运输、 排水等系统 运行， 斜井井筒落地标高选择 320m， 布置井底车场 与中央大巷及井筒沟通。 井筒落底位置基本位于井田 南部中央， 从井底沿南北方向布置 3 条大巷 （中央辅 助运输、 中央胶带输送机和中央回风大巷） 到井田边 界开拓全井田， 三条大巷水平间距为 40 m， 大巷东西 两翼工作面推进长度为 2200～3000m。 为减少大巷和 顺槽相联络的揭煤次数，在 3 条主要岩石大巷的上 方， 经穿层钻孔对煤层消突后， 在煤层中施工 3 条盘 区辅助巷， 分别为 2 条盘区瓦斯抽放巷和 1 条盘区回 风巷。 矿井投产初期采用中央并列式通风系统、 抽出式 通风方式。为满足通风及安全出口的需要， 后期在北 部杨段洼村附近布置 1 个回风立井。 该方案井田开拓 方式平面图如图 2。 图 2开拓方案一平面图 开拓方案二 立井开拓， 根据近年来国内外矿井 提升技术和设备应用的现状， 设计考虑将方案一中的 副斜井改为副立井， 同时主井也由斜井改为立井的开 拓方案。在工业场地东侧增加一回风立井， 场地内共 布置主立井、 副立井和回风立井三个井筒。主立井井 口标高 790m，装载水平标高 320m，井筒净直径 Φ6.0m， 装备 JKMD－44E 型落地式多绳摩擦轮提 升机、 1 对 20t 箕斗提升煤炭；副立井井口标高 795m，井筒净直径 Φ8.5m，井底车场水平标高 320m。对副立井提升设备的布置，考虑到本井田 3 号煤层煤与瓦斯突出的危险性，而且煤层埋藏深， 结 合矿区相邻矿井解决瓦斯、通风问题的成功经验， 井 下采煤方法为大采高综采。 大采高液压支架运输尺寸 为 779016502800mm， 为满足大件设备提升的需 75 ChaoXing （上接第 73 页） [1] 张辉， 李国盛， 支光辉.松散煤岩体钻封注耦合注浆锚固 机理与试验研究 [J]. 中国安全生产科学技术， 2018， 14 （8） 141- 145. [2] 余孝民， 都海龙.大采高工作面端头无机注浆加固技术研 究[J].煤炭技术， 2018， 37 （9） 41- 43. [3] 张喜传， 周玉军， 张海波.基于新型注浆材料的工作面过 破碎断层措施[J].煤矿安全， 2018， 49 （9） 187- 190 作者简介 王风琨 （1990-） ， 男， 山西霍州人， 2015 年毕业于安徽理 工大学， 工学学士， 目前在霍州煤电亿隆煤业掘进三队从事 采掘和安全管理方面的工作。 （收稿日期 2019- 2- 20 ） 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 要， 井筒内布置 1 个 70003500mm的加宽罐笼满足 液压支架整体升降的需要，提升机为 Φ5.34 型落 地式多绳摩擦轮提升机。 井下利用东西向和南北向的 5 条大巷 （2 条中央回风大巷、 2 条中央辅助运输大巷 和 1 条中央胶带输送机大巷 ） 开拓全井田。主副立井 井底采用水平环形式车场，井底车场标高 320m； 回 风立井落底标高 327m， 两条中央回风大巷高出中央 辅助运输和胶带大巷 7m。工作面巷道通过联络巷和 溜煤眼等方式与中央大巷连通。 矿井投产初期同样采用中央并列式通风系统、 抽 出式通风方式。 后期在北部杨段洼村附近布置 1 个回 风立井。该方案井田开拓方式平面图如图 3。 图 3开拓方案二平面图 3.2开拓方案的确定 1 ） 两开拓方案技术经济比较。 开拓方案一的主要 优点 ①煤炭由皮带运输提升， 可以实现连续运输， 提 升煤炭量大， 为后期产能释放提供了基础； ②岩石巷 道工程量少； ③充分利用了盘区煤巷的辅助运输和通 风， 减少了大量联络巷施工； ④减少了矿井施工期间 巷道揭煤次数， 降低了突出矿井施工安全风险； ⑤前 期井下巷道工程量少， 投资低， 工期短， 矿井投产早。 开拓方案一的主要缺点 ①斜井井筒工程量大； ②盘 区辅运巷和回风巷施工时间长， 巷道掘进前需要提前 瓦斯抽放， 瓦斯抽放时间具有不确定性。 开拓方案二的主要优点①煤炭由箕斗提升， 电 耗较低； ②井筒工程量小， 地面主、 辅助生产系统简 单； 开拓方案二的主要缺点 ①矿井投产时， 巷道总工 程量大， 投资高， 工期长； ②立井箕斗提升， 扩能潜力 小； ③煤巷与中央大巷间的联络巷较多， 揭煤次数增 加， 增加了巷道施工的安全风险； ④井田内瓦斯分布 西高东低， 井筒在井田中西部揭煤， 为矿井施工首次 揭煤提高了安全风险。 从上述结果可以看出， 开拓方案一对于矿井的总 体布置和规划比较合理、 可行， 岩巷施工总工程量少， 工期短， 投资见效快； 减少了矿井巷道施工期间揭煤 次数， 一定程度上降低了安全风险。 4结语 通过综合分析比较， 受场地面积限制， 主、 副井工 业场地与风井井筒分开布置是比较理想的一种设计 方案。斜井与立井分开布置可以充分利用有限的空 间， 合理布置主、 辅助生产系统， 为矿区日后管理奠定 下良好的基础。考虑到煤与瓦斯突出矿井的特殊性， 结合有关设计规范要求， 将井下开采水平布置在煤层 底板下 20m， 保留足够的安全间距， 同时为了解决生 产与安全间的主要矛盾， 设计巧妙的将盘区辅助巷布 置在煤层中与工作面巷道联系， 担负起盘区内的辅助 运输和通风任务， 减少了揭煤次数， 提高了矿井的安 全施工系数。 对其他同类突出矿井的设计和建设均具 有启发和借鉴作用。 参考文献 [1] 史晓勇. 王峰矿工业场地位置选择及开拓方式设计探讨 [J].煤炭工程， 2012 年， 7 期 9- 11 作者简介 马璐 （1988.10-） ， 男， 山西壶关人， 工程师。2012 年毕业 中国矿业大学 （北京） 采矿工程专业， 现任山西兰花科创玉溪 煤矿有限责任公司矿建技术员， 主要从事矿井建设期间的技 术管理等工作。 （收稿日期 2019- 3- 18） 76 ChaoXing