对改扩建矿井首采区巷道布置优化设计的分析

2015-05-30 02:01杜学渊
企业技术开发·下旬刊 2015年5期
关键词:优化设计

杜学渊

摘 要:改扩建矿井首采区巷道布置是否合理对矿井的快速、安全投产以及经济效益的影响至关重要,文章针对新疆某矿井现有采区巷道布置的优缺点及适用情况,对优化开拓布局的关键性问题及主要环节做了介绍,以期对类似矿井有一定的借鉴作用。

关键词:改扩建矿井;首采区;巷道布置;优化设计

中图分类号:TD822.2 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)15-0167-01

1 矿井概况

兴和煤矿于1998年建井,原为3万t矿井,现矿井改扩建为生产能力1.2 Mt/a。井田位于头屯河西岸,总体呈一单斜构造,地层走向呈北西~南东向,倾向西南,倾角为12 ?觷~32 ?觷之间。矿井+1 500 m水平以上煤层无煤与瓦斯突出危险性,为高瓦斯区域;矿井+1 500~1 150 m水平之间煤层评估具有煤与瓦斯突出危险性。井田煤层煤尘均具有爆炸性,井田各主要可采煤层以易自燃煤层为主。

根据各方面论证,矿井改扩建后将采用主斜井、副立井的综合开拓方式。分煤组、分水平进行开拓,全矿井两个水平开采:①水平标高+1 350 m;②水平标高+1 150 m。

2 首采区位置的选择

2.1 首采区数目和位置选择

根据矿井已确定的开拓方式,矿井达产时布置一采区(+1 500 m辅助水平以上煤层),矿井投产一采区9号煤层工作面。设计推荐一采区为矿井首采区,一采区有如下优点:①一采区煤层煤质较好;②储量较为丰富,煤层赋存稳定;③勘探程度高,工作面接续可靠;④建井工期最短,达产快,效益好。

2.2 首采区地质特征

2.2.1 采区尺寸

一采区位于+1 500 m辅助水平以上,1勘探线以西,采区服务年限约为3.0 a,开采标高为+1 500 m以上的下组煤(9号~11号煤层),单翼布置,走向长度约为900~1 000 m。

2.2.2 构 造

井田位于头屯河西岸,总体呈一单斜构造,地层走向呈北西~南东向,倾向西南,倾角为12 ?觷~32 ?觷之间,矿井北部地层倾角大于矿区南部地层倾角,在矿区的西北部,地层走向向西偏转,倾向为20 ?觷左右。

2.2.3 煤层赋存

井田主要含煤段为中侏罗统八道湾组地层的下部(J1b1)共含煤12层,其煤层自上而下编号为1~12号。其中首采区可采的煤层为7、8、9、10、11号煤层均为大部可采煤层,煤层厚度2.76~9.02 m,煤层平均总厚为5.89 m。

2.2.4 水文地质

井田大部分煤层位于当地侵蚀基准面—头屯河河床标高以下,常年性河流—头屯河从井田南界流经,地质构造简单,为向西倾斜的单斜构造,未发现断裂构造。

2.2.5 其他开采技术条件

一采区煤层直接顶板为粗砂岩、粉砂岩、细砂岩,泥质胶结,较软;煤层底板为粗砂岩、粉砂岩、炭质泥岩;投产采区按高瓦斯煤层设计;煤尘有爆炸性;煤层易自燃。

2.3 首采区资源储量

一、二采区地质资源储量共28.42 Mt,工业资源量为26.52 Mt,设计可采储量为11.42 M。

3 采区巷道布置的确定

3.1 现有矿井情况

该矿井为改扩建矿井,设计利用原混合提升立井作改扩建后的副立井,+1 500 m水平的井底车场的巷道及硐室可以作为改扩建矿井的车场(+1 500 m水平)。在+1 500 m水平车场向北的+1 500 m水平的轨道石门,可以直接和新掘的主斜井的+1 500 m水平运输巷相连;矿井开采三、四采区时,布置的+1 500 m水平轨道大巷可以通过新掘一段+1 500 m水平轨道石门和副立井车场相通。

3.2 采区巷道布置情况

井田内对采区巷道布置影响最大的是火烧区和采空区的分布,由于7号、8号煤层采空区底线标高为+1 520 m的水平,因此,矿井投产工作面可以布置在+1 500 m水平的9号煤层中。根据矿井煤层赋存情况和浅部小井开采现状分析,矿井的巷道布置系统可以分为一采区的+1 500 m辅助水平以上和二采区的1 350 m水平至+1 500 m水平之间两个部分。

3.2.1 一采区+1 500 m辅助水平以上巷道系统布置

根据浅部小井开采现状,+1 500 m辅助水平以上7、8号煤层都已经回采完毕,剩余的其它煤层(9号~11号煤层)浅部都有火烧区,底部标高在+1 580 m水平左右,留设30 m的安全隔离煤柱后,仅能布置一个工作面。因此,工作面回风水平为+1 540 m水平。

回采9~11号煤层时,+1 500 m水平轨道石门沿伸到9~11号煤层,在+1 500 m水平布置轨道上山。主运输通过工作面运输顺槽经集中运输斜巷到主斜井下部的+1 500 m水平煤仓。

最后通过主斜井带式输送机到达地面;新鲜风流通过副立井、+1 500 m水平轨道石门到达工作面的运输顺槽、工作面;回风通过工作面回风顺槽到集中回风上山,最后从立风井到达地面。

3.2.2 二采区1 350 m水平至+1 500 m辅助水平之间巷道系统

布置

该区域上部标高+1 500 m,下部标高+1 350 m,垂高150 m,该区域瓦斯评估为煤与瓦斯突出区域。

在矿井南部的6号和7号煤层之间布置主、副暗斜井,至+1 350 m水平后布置车场和轨道、运输石门,然后沿8号煤层底板布置二采区轨道、运输上山,上部标高+1 530 m,下部标高+1 350 m,斜长590 m。二采区回风上山布置在7号煤层底板中,在+1 500 m水平布置一条回风石门连接到集中回风上山。

设计矿井达产时在二采区+1 500~+1 460 m水平间的7号煤层01分层布置一个综合机械化采煤工作面。该工作面走向长度为1 500 m,工作面倾斜长度为150 m,沿煤层底板布置工作面运输、回风顺槽至井田边界或是煤层火烧区保护煤柱线,沿煤层倾斜方向布置工作面开切眼。

270101分层工作面运输顺槽到集中运输石门,通过溜煤眼到二采区运输上山、+1 350 m水平运输石门、+1 350 m水平上仓斜巷、+1 350 m水平煤仓、主暗斜井,再经过+1 500 m水平运输石门、+1 500 m水平上仓斜巷、+1 500 m水平煤仓与主斜井连接。

270101分层工作面回风顺槽经过集中回风石门与二采区轨道上山、+1 350 m水平轨道石门、+1 350 m水平车场、副暗斜井,再经过+1 500 m水平轨道石门与副立井联系。270101分层工作面回风顺槽经过集中回风石门与二采区回风上山联系、到+1 500 m水平回风石门和集中回风石门与立风井连接。

根据安监总煤装[2010]146号《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》的规定,矿井须建设井下紧急避险系统。因此,设计在+1 500 m辅助水平和+1 350 m水平车场各设一座永久避难硐室,采煤工作面回风顺槽和运输顺槽中部各设一座临时避难硐室,内设压风自救系统、供水施救系统以及通讯联络系统。在+1 500 m水平和+1 350 m水平车场设置避难硐室,避难硐室要求:设置向外开启的隔离门,室内净宽2.6 m,净断面积为7.11 m2,长度为40 m,设有与矿(井)调度室直通的电话;压风自救系统的每人供风量按0.3 m3/min配备;避难硐室内配备110台隔离式自救器。

4 结 语

采区巷道布置的合理性不仅影响矿井的生产能力,而且直接关系到矿井生产的安全性。目前,该矿的首采区已经按照本布置方案进行了实施,实现缩短首采区准备工期和连续化集中安全生产的目的。因此,作为一名采矿设计人员,研究改扩建矿井采区巷道的布置方式,对矿井设计和生产具有重要的意义。

参考文献:

[1] 张凤年,田宝方,李大国.试论采区巷道布置的科学性[J].山东煤炭科技,2005,(6).

[2] 郭爱民,安丹.采区巷道布置系统最优方案的确定[J].煤矿开采,1995,(4).

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