论文部分内容阅读
摘要：近年来，新疆自治区先后对一些储量丰富、煤层赋存条件好的矿井进行了改扩建，经济及安全效益良好。本文通过新疆赛尔能源有限公司四矿改扩建工程实际，对其矿井开拓方案、采区布置等方面的内容进行了分析研究，以供同行参考与交流。
关键词：改扩建 开拓方式 采区
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-598-01
1、前言
为适应国家及自治区对煤炭企业产业政策的调整、提高矿井机械化装备和安全装备水平、合理有序地开发煤炭资源、扩大矿井生产能力、满足地区经济发展对煤炭需求量的大幅增长、促进企业自身不断发展壮大，赛尔能源有限公司本着统一规划、合理布局、改造扩能、安全高效的原则，将公司所属的生产能小、回采工艺落后，安全装备差的四矿进行改了扩建，根据确定的矿井设计生产能力，本着生产集中、系统简化的原则进行开拓布局和采掘配置，最大限度地提高矿井机械化装备和安全装备水平。
2、矿井概况
2.1矿井地质概况
赛尔能源有限责任公司四矿，位于新疆维吾尔自治区和布克赛尔蒙古自治县，原矿井生产能力0.10Mt/a，改扩建后的矿井生产能力增至0.90Mt/a。本矿井煤炭资源可靠、煤层赋存稳定、地质构造简单、矿井资源开采条件较好。矿井主要可采煤层二层，分别为B9、B10煤层。B9煤层平均厚9.74m、B10煤层平均厚3.36m，煤层倾角在15～45°之间。B9、B10煤煤顶板多为浅灰～灰色砂质泥岩，均属易冒落的顶板。B9、B10煤层均为容易自燃煤层。
2.2、矿井开拓现状
赛尔能源有限公司四矿由原地区煤炭公司四分公司的创业井、边界井（2号井）、技改井（1号井）和无烟煤井4个小煤矿整合而成，目前，上述4个小煤矿中的创业井和无烟煤井已经关闭，边界井（2号井）和技改井（1号井）正在生产。根据现场调查该矿目前可供利用的井筒有：
（1）原边界井（2号井）主斜井：沿B9煤层倾向布置，井筒开拓方位角（N-S）108o，井筒平均倾角16o，分段支护。
（2）原边界井（2号井）回风斜井：沿B9煤层倾向布置，拓方位与原主斜井平行，位于主斜井北侧，与主斜井井筒平均间距25m，井筒平均倾角16o，分段支护。
（3）原技改井（1号井）主斜井：沿B9煤层倾向布置，井筒开拓方位角（N-S）122o，井筒平均倾角25o，分段支护。
（4）原技改井（1号井）回风斜井：沿B9煤层倾向布置，井筒开拓方位角
井筒平均倾角27o，分段支护。
以上四条斜井为目前生产井，支护情况及井筒保存状况尚可，可进行利用和改造。但由于井上下各生产系统可靠性差，生产能力低，因此，有必要对矿井进行改扩建，以进一步提高矿井产能和经济效益。
3、矿井开拓方式的选择
依据矿井地形特点和煤层赋存条件、结合矿井改扩建的技术原则，通过对矿井现有生产系统、装备及改扩建生产能力等因素综合分析，在利用原有工业场地和4条井筒的前提下，设计选择了以下两个开拓方案进行比选：
方案一：改造原边界井（2号井）两井筒为主、副斜井，利用原技改井（1号井）两井筒做回风井方案。具体为：将原边界井（2号井）的回风斜井扩大断面后作新的主斜井，装备一部胶带输送机和一部猴车用作矿井的运煤和人员的运送；将边界井（2号井）原主斜井扩大断面后作新的副斜井，装备一部绞车，采用单钩串车提升，用作矿井的辅助提升井；将原技改井（1号井）现有的两条斜井改做回风斜井。方案一巷道总工程量为5573m，其中新建岩巷、半煤岩巷733m，煤巷4120m，修扩巷道720m。
方案二：利用原边界井（2号井）两井筒为主井和行人井、利用原技改井（1号井）两井筒为副斜井和回风井方案。具体为：将原边界井（2号井）的主斜井通过部分地段扩大断面延伸后做新的主斜井，其中装备一部胶带输送机用于矿井的煤炭提升；将边界井（2号井）原回风斜井扩大断面并延伸后改做运人、进风斜井，其中装备一部运人猴车；将原技改井（1号井）主斜井作扩大断面并延伸后做为新的副斜井，新装备一部绞车，采用单钩串车提升，作为矿井的辅助提升斜井；原技改井（1号井）的回风斜井扩大断面后作新的回风斜井。方案二巷道总工程量为8810，其中新建岩巷928m，煤巷6384m，修扩巷道1498m。
两方案优缺点比较：
方案一：
优点：（1）主、副斜井采用一次提升，系统简单、可靠，占用提升设备少；（2）矿井总工程量及岩巷工程量小，投资低、建设工期短；
（3）首采区辅助运输距离短、系统简单；（4）首采区可直接由井下中央变电所供电，供电距离短，占用供电设备少；（5）地面主要、辅助生产系统相对集中，便于生产管理。
缺点：（1）主斜井断面较大，施工和维护较困难；（2）地面供电距离相对较长。
方案二：
优点：（1）后期辅助运输距离短，环节少；（2）主斜井断面相对较小，便于支护和维护；（3）地面供电距离较短。
缺点：（1）矿井投产总工程量和岩巷工程量大，投资高、建设工期长；（2）首采区辅助运输距离长，环节多；（3）地面主要、辅助生产系统分散，不便于生产管理。
经过综合分析比较认为：方案一具有运输系统简单、总工程量及岩巷工程量小、投资低、投产快等优点，设计推荐采用方案一。
4、水平划分及标高的确定、开拓巷道布置
4.1水平划分及标高的确定
本井田煤层赋存为一单斜构造，改造后的开采上限约为+640m，开采下限初期约为+400m、后期约为+200m。从矿井可采煤层的分布及赋存状况看，井田的北翼煤层埋藏相对较浅，其要求落底水平标高相对较浅；井田南翼煤层埋藏相对较深，要求落底水平标高宜相对深一些。经综合分析，并考虑到主要提升设备的合理选型，确定矿井采用单一水平开采，水平标高定为+400m。阶段垂高初期约为240m。其阶段垂高符合《煤炭工业矿井设计规范》的要求。
4.2开拓巷道布置
由于主、副斜井井筒位于首采区的中部，首采区生产直接利用这两条斜井，而+400m水平井底车场也即是首采区的下部车场，故前期不存在运输大巷的布置和使用问题。后期南翼采区开采时，设计在+575m水平布置南翼采区机轨运输大巷，本着多做煤巷、少做岩巷的原则，设计+575m水平机轨大巷布置在B9煤层中。
矿井首采区（北翼采区）开采时，利用现有的+628m水平两井（技改井和边界井）贯通巷作为矿井的总回风巷。
该巷现实际断面积为6.16m3（锚网梁支护，净宽2.8m、净高2.2m），根据通过其中的风量进行计算，风速超过规程规定的要求，需要扩大巷道断面（净宽3.2m、净高3m）后才能满足通风要求。
5、采区划分及开采顺序
5.1采区划分
根据井田可采煤层赋存状况、确定的开采水平标高以及合理的采区走向长度，确定将整个井田划分为两个采区：以煤层倾角大小变化划定采区边界，倾角较小的煤层划归北翼采区，北翼采区煤层倾角一般小于25°；倾角较大的煤层划归南翼采区，南翼采区煤层倾角一般大于25°。北翼采区为一双翼采区，而南翼采区为一单翼采区。
5.2开采顺序
采区的开采顺序：先采北翼采区，后采南翼采区。煤层的开采顺序为由上而下开采，即先采B10煤，后采B9煤。
6、结束语
矿井在最大限度地利用现有生产系统和开拓工程的基础上进行改擴建，通过对部分斜井进行改造（主要是扩大断面和延伸），使现有的四条斜井全部得以合理利用，减少了井巷工程量，缩短了工期，经济、安全效益明显。
作者简介：刘海军（1971），男，大专，新疆和布克赛尔县，助理工程师，现就职于徐矿集团新疆赛尔能源有限责任公司四矿矿长。
关键词：改扩建 开拓方式 采区
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-598-01
1、前言
为适应国家及自治区对煤炭企业产业政策的调整、提高矿井机械化装备和安全装备水平、合理有序地开发煤炭资源、扩大矿井生产能力、满足地区经济发展对煤炭需求量的大幅增长、促进企业自身不断发展壮大，赛尔能源有限公司本着统一规划、合理布局、改造扩能、安全高效的原则，将公司所属的生产能小、回采工艺落后，安全装备差的四矿进行改了扩建，根据确定的矿井设计生产能力，本着生产集中、系统简化的原则进行开拓布局和采掘配置，最大限度地提高矿井机械化装备和安全装备水平。
2、矿井概况
2.1矿井地质概况
赛尔能源有限责任公司四矿，位于新疆维吾尔自治区和布克赛尔蒙古自治县，原矿井生产能力0.10Mt/a，改扩建后的矿井生产能力增至0.90Mt/a。本矿井煤炭资源可靠、煤层赋存稳定、地质构造简单、矿井资源开采条件较好。矿井主要可采煤层二层，分别为B9、B10煤层。B9煤层平均厚9.74m、B10煤层平均厚3.36m，煤层倾角在15～45°之间。B9、B10煤煤顶板多为浅灰～灰色砂质泥岩，均属易冒落的顶板。B9、B10煤层均为容易自燃煤层。
2.2、矿井开拓现状
赛尔能源有限公司四矿由原地区煤炭公司四分公司的创业井、边界井（2号井）、技改井（1号井）和无烟煤井4个小煤矿整合而成，目前，上述4个小煤矿中的创业井和无烟煤井已经关闭，边界井（2号井）和技改井（1号井）正在生产。根据现场调查该矿目前可供利用的井筒有：
（1）原边界井（2号井）主斜井：沿B9煤层倾向布置，井筒开拓方位角（N-S）108o，井筒平均倾角16o，分段支护。
（2）原边界井（2号井）回风斜井：沿B9煤层倾向布置，拓方位与原主斜井平行，位于主斜井北侧，与主斜井井筒平均间距25m，井筒平均倾角16o，分段支护。
（3）原技改井（1号井）主斜井：沿B9煤层倾向布置，井筒开拓方位角（N-S）122o，井筒平均倾角25o，分段支护。
（4）原技改井（1号井）回风斜井：沿B9煤层倾向布置，井筒开拓方位角
井筒平均倾角27o，分段支护。
以上四条斜井为目前生产井，支护情况及井筒保存状况尚可，可进行利用和改造。但由于井上下各生产系统可靠性差，生产能力低，因此，有必要对矿井进行改扩建，以进一步提高矿井产能和经济效益。
3、矿井开拓方式的选择
依据矿井地形特点和煤层赋存条件、结合矿井改扩建的技术原则，通过对矿井现有生产系统、装备及改扩建生产能力等因素综合分析，在利用原有工业场地和4条井筒的前提下，设计选择了以下两个开拓方案进行比选：
方案一：改造原边界井（2号井）两井筒为主、副斜井，利用原技改井（1号井）两井筒做回风井方案。具体为：将原边界井（2号井）的回风斜井扩大断面后作新的主斜井，装备一部胶带输送机和一部猴车用作矿井的运煤和人员的运送；将边界井（2号井）原主斜井扩大断面后作新的副斜井，装备一部绞车，采用单钩串车提升，用作矿井的辅助提升井；将原技改井（1号井）现有的两条斜井改做回风斜井。方案一巷道总工程量为5573m，其中新建岩巷、半煤岩巷733m，煤巷4120m，修扩巷道720m。
方案二：利用原边界井（2号井）两井筒为主井和行人井、利用原技改井（1号井）两井筒为副斜井和回风井方案。具体为：将原边界井（2号井）的主斜井通过部分地段扩大断面延伸后做新的主斜井，其中装备一部胶带输送机用于矿井的煤炭提升；将边界井（2号井）原回风斜井扩大断面并延伸后改做运人、进风斜井，其中装备一部运人猴车；将原技改井（1号井）主斜井作扩大断面并延伸后做为新的副斜井，新装备一部绞车，采用单钩串车提升，作为矿井的辅助提升斜井；原技改井（1号井）的回风斜井扩大断面后作新的回风斜井。方案二巷道总工程量为8810，其中新建岩巷928m，煤巷6384m，修扩巷道1498m。
两方案优缺点比较：
方案一：
优点：（1）主、副斜井采用一次提升，系统简单、可靠，占用提升设备少；（2）矿井总工程量及岩巷工程量小，投资低、建设工期短；
（3）首采区辅助运输距离短、系统简单；（4）首采区可直接由井下中央变电所供电，供电距离短，占用供电设备少；（5）地面主要、辅助生产系统相对集中，便于生产管理。
缺点：（1）主斜井断面较大，施工和维护较困难；（2）地面供电距离相对较长。
方案二：
优点：（1）后期辅助运输距离短，环节少；（2）主斜井断面相对较小，便于支护和维护；（3）地面供电距离较短。
缺点：（1）矿井投产总工程量和岩巷工程量大，投资高、建设工期长；（2）首采区辅助运输距离长，环节多；（3）地面主要、辅助生产系统分散，不便于生产管理。
经过综合分析比较认为：方案一具有运输系统简单、总工程量及岩巷工程量小、投资低、投产快等优点，设计推荐采用方案一。
4、水平划分及标高的确定、开拓巷道布置
4.1水平划分及标高的确定
本井田煤层赋存为一单斜构造，改造后的开采上限约为+640m，开采下限初期约为+400m、后期约为+200m。从矿井可采煤层的分布及赋存状况看，井田的北翼煤层埋藏相对较浅，其要求落底水平标高相对较浅；井田南翼煤层埋藏相对较深，要求落底水平标高宜相对深一些。经综合分析，并考虑到主要提升设备的合理选型，确定矿井采用单一水平开采，水平标高定为+400m。阶段垂高初期约为240m。其阶段垂高符合《煤炭工业矿井设计规范》的要求。
4.2开拓巷道布置
由于主、副斜井井筒位于首采区的中部，首采区生产直接利用这两条斜井，而+400m水平井底车场也即是首采区的下部车场，故前期不存在运输大巷的布置和使用问题。后期南翼采区开采时，设计在+575m水平布置南翼采区机轨运输大巷，本着多做煤巷、少做岩巷的原则，设计+575m水平机轨大巷布置在B9煤层中。
矿井首采区（北翼采区）开采时，利用现有的+628m水平两井（技改井和边界井）贯通巷作为矿井的总回风巷。
该巷现实际断面积为6.16m3（锚网梁支护，净宽2.8m、净高2.2m），根据通过其中的风量进行计算，风速超过规程规定的要求，需要扩大巷道断面（净宽3.2m、净高3m）后才能满足通风要求。
5、采区划分及开采顺序
5.1采区划分
根据井田可采煤层赋存状况、确定的开采水平标高以及合理的采区走向长度，确定将整个井田划分为两个采区：以煤层倾角大小变化划定采区边界，倾角较小的煤层划归北翼采区，北翼采区煤层倾角一般小于25°；倾角较大的煤层划归南翼采区，南翼采区煤层倾角一般大于25°。北翼采区为一双翼采区，而南翼采区为一单翼采区。
5.2开采顺序
采区的开采顺序：先采北翼采区，后采南翼采区。煤层的开采顺序为由上而下开采，即先采B10煤，后采B9煤。
6、结束语
矿井在最大限度地利用现有生产系统和开拓工程的基础上进行改擴建，通过对部分斜井进行改造（主要是扩大断面和延伸），使现有的四条斜井全部得以合理利用，减少了井巷工程量，缩短了工期，经济、安全效益明显。
作者简介：刘海军（1971），男，大专，新疆和布克赛尔县，助理工程师，现就职于徐矿集团新疆赛尔能源有限责任公司四矿矿长。