李家沟资源整合矿井的开拓方案优化设计研究

陈自新

（神华宁煤集团 灵州建井工程公司，宁夏 灵武 751410）

1 矿井概况

李家沟煤矿由原李家沟万里煤矿与原李家沟煤矿整合而成。整合后，李家沟煤矿主采煤层为3-1号上、4-2号中、5-1号和6-1号上煤层，属低瓦斯矿井，各煤层均有爆炸危险性。煤的自燃等级为Ⅰ级，属于容易自燃煤层。矿井设计生产能力1.20Mt/a。

2 影响矿井开拓部署的因素

1）井田内地形较复杂，工业场地选择受地形影响较大。2）李家沟煤矿为整合矿井，井下有3-1上煤采空区，选择井筒及工业场地位置时应避开采空区。3）井田内可采煤层有12层，分为5个煤组，煤层间距5～30 m不等；其中3-1号上、4-2号中、5-1和6-1号上4层煤较稳定，大部分可采；其余8层煤不稳定，局部可采或零星可采。开拓巷道布置时，较稳定煤层宜单独布置；局部可采或零星可采煤层，利用主采开拓巷道就近联合布置。

3 开拓方案的提出

根据工业场地位置的选择，并结合已有现状、原有矿井采空区范围及井下巷道布置，设计提出两个开拓方案。

1）方案一：采用斜井开拓方式，利用李家沟已有的主斜井作为整合后矿井的主斜井，倾角9°，斜长479.4 m，装备1条1.0 m宽的带式输送机，担负全矿井主提升任务。利用李家沟已有的副斜井作为整合后的矿井的副斜井，倾角6°，斜长765.3 m，装备防爆无轨胶轮车，担负全矿井辅助提升及运输任务。在西部满来沟南侧，布置1个回风斜井，倾角20°，斜长175.4 m，担负矿井回风任务，井筒内设有台阶和扶手，兼做矿井的安全出口。

三个井筒初期均落底于主采3-1号上煤层，用于开采2号、3号煤组。2-2号上、2-2号中煤层局部可采，平均间距13.06 m；3-1号上煤层大部可采，3-1号煤层局部可采，与3-1号上煤层间距平均为5.12 m；2-2号中、3-1号上煤层平均间距30.04 m。鉴于2-2号上、2-2号中煤层局部可采、间距较小，2-2号上、2-2号中煤层采用联合布置；3-1号上、3-1号煤层间距较小，3-1号上、3-1号煤层采用联合布置。主斜井、副斜井落底后沿3-1号上煤层向西布置3-1号上胶带大巷和3-1号上辅运大巷，并平行布置3-1号上回风大巷。副斜井见2-2号上煤层时开口沿2-2号上煤层布置2-2号上辅运大巷(2-2号上无煤后转入2-2号中)，沿2-2号中煤层布置2-2号中胶带大巷、并通过集中煤仓与3-1号上胶带大巷相接。回风斜井见2-2号上煤层时开口沿2-2号上煤层布置2-2号上回风大巷。3-1号上、3-1号煤层采用联合布置，3-1号煤层利用3-1号上煤层开拓巷道开采。

开采4号、5号、6号煤组时，充分利用开采2号、3号煤组的井筒及部分开拓巷道，采用斜巷延深。由于4-2号中、5-1号和6-1号上煤层较稳定、大部可采，其余煤层为不稳定、局部可采或零星可采，故仅在较稳定煤层单独布置开拓巷道，局部可采或零星可采煤层利用主采开拓巷道就近联合布置。在4-2号中、5-1号和6-1号上3层主采煤层南北向分别布置3组巷道，由3-1号上辅运大巷反向向东开辅运斜巷（-6°），见上述3层主采煤层后分别与3层煤的辅运大巷相接，形成辅运系统。由3-1号上胶带大巷向北设胶带转运巷，再向东开胶带斜巷（-16°），见煤后分别与3层煤的胶带大巷相接，形成运煤系统。回风斜井直接延深至4-2号中煤层，落底后沿4-2号中煤层布置4-2号中回风大巷，并分别与3层煤的回风大巷相接，形成回风系统。

2号、3号煤组各划分为2个采区，4号、5号和6号煤组各划分为2个采区。煤炭运输方式采用带式输送机运输，辅助运输采用防爆无轨胶轮车。矿井采用机械抽出式通风方式，通风系统为中央并列式。

2）方案二：工业场地、井口位置、开拓方式、井筒布置及装备与方案一相同。2-2号上、2-2号中煤层采用联合布置，开拓巷道布置也与方案一相同。与方案一不同之处在于：3-1号上煤层的3条开拓大巷的布置方向为南北向，井筒落底在3-1号上煤层的底板。3条开拓大巷靠近3-1号上煤层采空区边界向北布置。

开采4号、5号和6号煤组时，充分利用开采2号、3号煤组的井筒及部分开拓巷道，采用暗斜井延深。与方案一不同之处在于：4-2号中、5-1和6-1号上3层主采煤层3组开拓巷道沿东西向分别布置。由3-1号上胶带大巷向北设胶带斜巷（-18°），见上述3层主采煤层后分别与4-2号中、5-1和6-1号上3层煤的胶带大巷相接，形成运煤系统。由3-1号上辅运大巷向东反向开辅运斜巷（-6°），见煤后开口通过辅运联巷分别与3层煤的辅运大巷相接，形成辅运系统。回风斜井直接延深，见煤后开口分别通过回风联巷与3层煤的回风大巷相接，形成回风系统。

其余煤层根据远近局部小联合处理。采区划分个数、运输方式、通风方式同方案。

4 开拓方案的比选

4.1 方案一的主要优缺点

1）方案一的优点。①初期开采2号、3号煤组时，主斜井与3-1号上胶带大巷可铺设1条胶带输送机运煤，占用设备台数少，系统简便。②开采4号、5号和6号煤组时，胶带斜巷、辅运斜巷平行布置，见煤后直接与三层煤的开拓大巷相接，无需用联络巷联络，联络巷工程量较少。

2）方案一的缺点。①开采3-1号上煤时，现采空区北部范围3-1号上煤不易回采。②开采4号、5号和6号煤组时，多1个胶带转运环节，运输系统复杂。③ 4号、5号、6号煤组3条大巷南北向布置，东翼工作面推进长度较短，回采工作面搬家次数较多，同时天尔曼沟东侧煤层不易回采。

4.2 方案二的主要优缺点

1）方案二的优点。①开采4号、5号和6号煤组时，少一胶带转运系统，煤炭运输系统简便。②开采3-1号上煤时，现采空区北部范围3-1号上煤易于回采。③4号、5号和6号煤组3条大巷东西向布置，天尔曼沟东侧煤层易于回采。

2）方案二的缺点。①初期开采3号煤组时，主斜井与3-1号上北胶带大巷分别铺设胶带输送机，占用设备台数多。②开采4号、5号和6号煤组时，辅运斜巷与3层煤的辅运大巷间、回风斜巷与3层煤的回风大巷间需联络巷联络，联络巷工程量多。

5 结束语

两个方案的井巷工程量及资本投资基本相同。但从技术角度及煤层开采回收方面考虑，方案二在开采4号、5号和6号煤组时，少1条胶带转运系统，煤炭运输系统简便；对北部范围3-1号上煤和天尔曼沟东侧煤层也容易回采。综合而言方案二较合理，推荐方案二作为井田开拓方案。

[1]张先尘.中国采煤学[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

[2]蒋元伟，黄军锋，杨培.青龙煤矿二采区开拓方案设计优化[J].科技信息，2010(17)：1005.

[3]牛明路.布尔洞煤矿技术改造开拓方案优化设计[J].山东煤炭科技，2010(4)：15-16.