范各庄矿采区巷道布置的改进.doc

范各庄矿采区巷道布置的改进 1999-6-29 1 矿井概况 范各庄矿1964年投产，设计能力180万t／a，1975年产量翻番，现年产原煤320万t左右。 范各庄矿井田地处开平煤田东南翼，石炭二迭系煤层，可采5～7层表1，倾角8～16，北翼急倾斜区20～56，井田范围内第四系冲积层厚50～180 m。 表1 井田可采煤层情况 煤层 编号 厚度 ／m 顶板岩性 底板岩性 与下层煤 间距／m 5 0.6～2.6 粉砂岩、砂岩 粉、细砂岩 29～37 7 1.6～6.0 粉、中砂岩 粉、细砂岩 0.5～15 8 0.9～3.0 粉砂岩、砂岩 粉、细砂岩 8～17 9 1.5～2.9 粉、细砂岩 粉、细砂岩 6～22 11 0.2～1.4 粉、细砂岩 泥岩、细砂岩 11～30 12 2.4～5.7 泥、粉砂岩 粉砂岩 1～7 12-2 0.4～3.9 粉砂岩 砂岩 矿井开拓方式立井、分水平、石门采区、中央边界回风井南翼对角进、回风井。水平划分，见表2。 表2 范各庄矿开拓水平分布 水平位置 标高／m 阶段垂高／m 说明 地表 30 回风水平 -120 一水平 -310 190 已采完 二水平 -490 180 正在开采 三水平 -620 130 正在开拓 四水平 -800 180 未开采 2 联合布置模式的形式和评价 在范各庄矿近间距煤层群开采中，采区巷道布置模式是随着技术装备更新和生产、安全管理需求变化逐步形成的。投产初期采用单层剥皮式布置，系统简单管理方便，但准备时间、生产时间长，采区生产能力低，因而开始尝试联合布置，到了70年代末形成了分组联合或集中联合布置的模式。 2.1 联合布置模式 1分组联合5煤层单层布置，7、8、9煤层为煤层上分组，在9煤层内布置集中上山和集中区段平巷，11、12煤层为下分组，在12煤层布置集中上山和区段集中平巷。 2集中联合在12煤层底板布置岩石集中上山，各区段以平石门或斜石门贯穿各煤层。 联合布置意在减少各煤层上山工程量和煤柱损失，缩短准备工期，共用生产系统和设备实现集中生产。实行联合布置的典型采区有二个① 一水平南三采区图1轨道、胶带2条岩石集中上山和1条12-2煤层内的通风上山，区内划分4个区段，斜长150 m左右，各中部车场用一对斜石门运料石门35、溜煤石门37贯穿各煤层。② 二水平南二采区图2与一水平南三采区相似，四个区段的中部车场作了改进，溜煤仍用斜井，运料改为平石门贯穿各煤层。 b 图1 一水平南三采区巷道布置 1一水平大巷；2采区正石门；3采区副石门；4 采区集中胶带上山；5采区轨道上山；6区段斜石门； 7区段溜煤斜井；8采区煤仓；9采区通风上山 图2 二水平南二采区巷道布置 1一水平大巷；2二水平大巷；3二水平南二采区副石门； 4二水平南二采区正石门；5采区集中轨道上山；6采区 集中胶带上山；7采区煤仓；8区段溜煤斜井；9区段中 部石门；10一水平南二采区煤仓 采用联合布置，采区准备时间缩短了，采区内可以同时生产的工作面个数较单层剥皮式开采增加了，使采区生产能力有了较大提高。区段平巷联合布置，可以共用生产系统集中生产，也可利用超前掘进的方法缩短围岩条件差的巷道的维护时间，比如11煤底板极易风化膨胀，与12煤联合布置后，以斜井联络，超前掘进，解决了底鼓问题。 2.2 联合布置的不足 随着采掘设备的更新，联合布置方式的不足也日趋突出 1在煤层群开采中，各煤层区段长度需一致，才能使区段平巷开口位置与石门见煤点对应，这样就造成薄煤层工作面长度过长，而中厚煤层工作面长度又嫌短，否则就得开掘边眼调整，增加环节。 2各区段石门工程量较大，施工和维护难度大，费用高，虽然斜石门较平石门工程量可以减少一些，但对综采综掘设备搬迁很不方便。 3安全生产条件不好，出现火险、水害时不利于避灾救灾，需封闭工作面时，影响范围大。 由于这些原因，实际生产中各煤层或是补掘了煤层上山或是分区段开掘边眼，煤层上山工程量并未减少。 3 联合布置的改进 分析前几个采区的施工、生产情况，既保留联合布置集中生产的优点；又要有单层布置的灵活性、可靠性，对新采区巷道布置方式作了改进，典型实例二水平南三采区图3。 图3 二水平南三采区巷道布置 1二水平大巷；2采区正石门；3采区副石门；4采区集 中胶带上山；5采区煤仓；6采区集中轨道上山；7采区中 部轨道平石门；8采区中部胶带平石门；9采区通风上山； 10一水平南三采区煤仓 3.1 上山和中部车场的布置方式 将运煤、通风上山放在12煤层中，轨道上山放在底板岩石中，轨道上山只设一个中部车场，中部轨道平石门穿透各煤层，胶带平石门联通5煤至9煤。 3.2 该区布置特点 1减少了中部石门工程量，由4个变1个，可缩短准备时间。 2采区可以分期移交，中部车场以上先投产，利用上一水平的生产系统实行剃头开采。 3各煤层分上、下两段开掘煤层边眼，各层工作面长度可灵活调整。 4可多工作面同时生产，一、二水平两套系统可同时运行，系统能力大。 5防灾系统安全可靠。 3.3 与原集中联合布置的比较表3 表3 三个采区情况比较 项 目 一水平南三 二水平南二 二水平南三 巷道布置方式 分组联合 集中联合 联合布置改进式 开拓煤量／万t 1 130 1 250 1 300 岩石上山车场／m 2 460 2 450 1 690 煤层上山／m 4 210 3 180 4 970 生产能力／t。d－1 3 000 4 000 5 000 准备时间／a 6.5 6.5 5.0 服务年限／a 8.2 7.0 6.5 3.4 巷道层位选择、维护费用 层位确定主要考虑工期要求、服务年限、掘维费、煤层是否自燃等因素，根据范各庄矿的煤层地质条件，把轨道上山布置在岩石内，既为本区服务又为下水平回风用。 对煤巷与岩巷施工、维护费用的比较，除了作静态比较外，还应作动态比较，例如二水平北二采区只布置了煤层上山，煤层上山服务期内根据采动影响分段套修，费用比较表4。 表4 二水平北二采区煤层上山与岩石上山费用比较 项 目 掘进费用/万元 维护费用/万元 合计/万元 煤层上山 492.8 1 024.0 1 516.8 岩石上山 1 386.0 1 386.0 注煤层上山770 m两条，掘进费用3 200元／m，累计套修长度2 560 m，套修费用4 000元／m，岩石上山掘进费用9000元／m。 从上表看出，煤层上山总费用高于岩石上山，但维修费用是从1985～1997年分次投入的，上部及本煤层每回采一个工作面，要影响150～200 m巷道，煤层上山掘维总费用折现计算图4为 ΣPΣF1i-n1 066.36万元 式中 i年收益率，按10计； n折现年数； F当年支出的费用； P折现值。 图4 煤层上山掘进维护总费用折现计算 经计算，总费用1 516.8万元折算为初期一次性投资，相当于1 066.36万元，低于岩石上山费用。随着采区生产能力的提高，采区需维护年限缩短，维护费用也会减少。支护方面在采用锚网、锚索、锚喷等联合支护工艺后，需维修量也大幅度减少，煤层上山的优势会更加突出。 3.5 区段平巷的布置 由于有本煤层边眼，故工作面长度确定较为灵活，在布置时只需考虑使区段平巷避开上层工作面区段煤柱固定支承压力区，上层的区段煤柱可处于下层工作面上方，这样解决了内错布置形成梯形区段煤柱煤量损失大的问题。实际回采证明，由于工作面支架支承能力一般高于平巷支架，且承载时间短，周期性回撤，因而完全可以抵抗上覆区段煤柱形成的固定支承压力。 4 结语 范各庄矿在采区设计中，对原联合布置方式作了尝试性改进，新设计采区投入后基本适应了当前技术装备水平和管理的需求，随着科技不断进步，将继续进行新的摸索。