运河煤矿设计特点和体会.pdf

巡 生筮三期煤芷遮盐3 济南煤炭设计研究院杨庆铭江道罴 摘要运河煤矿在设计与建设中，根据市场规律行事，取得了投入少、建设快、效率高、 效益好的显著效果。特别是在采用新技术方面，走在了山东省地方煤矿的前面。 关键词综放开采锚网支护智能化监控网络信息 运河煤矿位于山东省济宁市西北郊，隶属于 济宁市煤炭冶金公司。本矿主采3 煤层厚6 ．8 9 ～ 1 0 ．2 4 m ，平均8 ．6 4 m ，倾角一般1 0 0 左右，煤质为低 灰、特低硫、高发热量的优质气煤。矿井一对立井 开拓，主井科．5 m ，副井晒．0 m ，井深5 2 8 m ；投产 一个采区，一个面长1 2 6 m 的综采放顶煤工作面 保证年产1 ．5 M t ；通风方式为中央并列式；地面生 产系统采用贮装合一，预留选煤厂位置；井巷工程 量6 9 7 6 m ，工业场地占地1 1 ．8 7 h a ，其中含预留选 煤厂2 ．6 6 h ；矿井全员效率8 ．7 5 t ／工。 运河矿于1 9 9 3 年1 2 月提出可研报告，1 9 9 4 年5 月完成初步设计，1 9 9 5 年8 月破土开工，1 9 9 9 年5 月投人生产。运河矿的设计坚持改革创新， 不断优化求精，取得了技术新、质量高、投入少、建 设快、效率高、效益好的显著效果，受到省内外和 原煤炭部领导与专家及各方面的好评与赞赏，获 山东省优秀设计一等奖。运河煤矿设计建设有以 下特点。 1 密切配合地勘工作。深入分析落实地质资料 运河井田是从原济北煤田唐口勘探区北部划 出一块面积约1 0 k 矗而形成的。周边及井田内构 造较复杂、勘探程度也较低，给设计和建设带来难 度。为此，设计密切配合地勘和建设单位，深入分 析地质资料，针对地勘存在的问题，仔细研究进一 步补充勘探的要求和部署，进而获得了准确的地 质资料。为矿井的顺利建设与生产打下了可靠的 基础，受到业主与地勘单位的好评。 在补勘过程中随时了解掌握勘探成果，酝酿 考虑设计开发方案并不断调整优化。既提高了补 勘工作的质量和成果的实用性，也争取了时间，做 到设计方案与补勘报告同时提出，并很快地完成 “可研”与“初设”。在“初设”批准后1 2 个月即开 始凿井，成为厚表土冻结凿井开工准备期最短之 先例。 2 按市场经济规律，合理确定矿井生产能力 受自筹资金等因素限制，矿井初步设计规模 为0 ．6 M 池。在建设过程中，贯彻国家经济建设 “两个根本转变”的方针和推广新集煤矿建设经 验，顺应市场经济规律和满足煤矿与电厂联营用 煤需要，提高经济效益，对业主提出矿井实际生产 能力要达到1 ．5 M t 的要求，设计本着改革的精神、 实事求是和辩证发展的原则，认真分析核算各主 要生产系统环节的能力，依靠技术进步，重点优化 调整主井提升及主要系统工艺装备和技术创新， 实行一矿一区一面高度集约化和集中化生产。在 不增加井巷工程量和不延长工期的情况下，满足 了业主要求。投产实践证明，各主要生产系统已 达到这一生产能力，运行良好。使运河煤矿成为 山东省地方煤矿中生产能力最大、技术最新、效率 最高、经济效益最好的矿井。 万方数据 二_ 垒二j 竖壁塑L 立L 巡 生箜3 翅 3 因地制宜。合理选择开拓开采系统 本井田表土层厚约2 1 0 I I l ，采用立井开拓，井 深5 2 8 m 。经多方案比选合理确定了井筒位置和 仅设主、副井两个井筒的开拓部署。采取一井多 用，主井兼回风，省掉风井，这是山东省乃至全国 年产1 ．5 M t 矿井的先例。井筒到底后就近在地质 与开采条件好的部位布置投产采区，运输大巷一 出工广煤柱即直接进入首采工作面 见图1 ，大 大简化了开采系统，既节省了巷道，又便利生产管 理。矿井万吨掘进率仅为4 6 ．5 m ，比同类型矿减 少一半以上，其掘进率为全国新建矿井最低。 ‰ 目 la 0 岁1 ；一矿飞心 ∥‘r 、k 一．，，I ，妒 ／8 巴～．。参曼载 ，”。、U 弗 ／ 黻≮蟛 ／一／7 I 陟乡＼ 1 埔4 匕 争／ ／ 、_ 口4 措_ l 射l m ⋯、t r T - ∞* I i 1 攀竺i 等 鉴 ／∥ ／一二多每冀鞘，； 茅歹一 一～i ≮。至 圉1 井下开采系统围 大力改革巷道布置，尽量设置煤巷，减少岩 巷。除过断层外，大巷及采区巷道均设在煤层里． 使运输和通风系统大为简便化。 4 深化设计改革，大胆采用综放开采新工艺 运河矿地处济北新区，缺乏矿区生产实践。 初设采用分层开采3 煤层，存在巷道多、效率低、 生产成本高等问题。1 9 9 6 年底进行设计优化调 整，经过广泛调研和充分论证，采用综采放顶煤一 次采放全高开采3 煤层，大大简化了开采工艺，解 决了分层开采存在的问题，减少巷道2 舛2 m ，节约 吨煤成本2 7 ．4 8 元。 面对济北矿区首次综放开采3 煤层的难点。 在调研分析的基础上，提出了综放面三机配套的 整体设计。投产实践证明，综放开采3 煤层技术 可行，经济效益显著，设计的综放面三机配套先进 合理，获得完全成功。既减轻支架重量节省投资 约‘1 1 ％，又确保安全正常生产。综放面设备经受 住了因断层影响局部煤层倾角2 5 。的俯斜采放煤 厚1 0 m 的严峻考验，还取得日产原煤5 7 0 0 t 和月 产1 2 万t 的好成绩，至5 月份已产煤7 2 万t 。首 创了济北新区综放开采的成功先例，标志着山东 省地方煤矿综放技术装备和工作面单产达到了新 水平。 5 积极采用先进技术，设计不断优化创新 在运河矿设计中，大量采用新技术、新工艺、 新设备，努力进行设计优化创新，取得了显著成 效。 1 冻结法凿井设计。根据井筒检查钻资料， 井筒须穿过第四系下部的厚约6 0 m 的侏罗系砂 岩含水层。按邻近的兖州矿区的建井经验，一般 采用冻结法或地面预注浆施工。为了节省投资。 设计与施工仔细分析检查钻资料并认真论证，确 定采用工作面预注浆法通过侏罗系砂岩层，缩短 冻结深度‰，节省投资约5 0 0 万元，成为济北矿 区采用该工艺的成功先例。 2 井简装备。主井采用的玻璃钢罐道和副 井使用冷弯方管罐道，均为国内创新专利产品。 两个井筒都采用井壁吊挂玻璃钢梯子间与整体平 台板等我院创新专利设计，节省构件材料费用及 安装费用1 7 5 万元，缩短施工安装工期5 8 天。 3 大断面顺槽支护。针对3 煤层埋藏深、厚 度大特点，设计开展3 煤层综放大断面顺槽支护 科研攻关，完成了“大采深特厚煤层综放全煤巷锚 杆支护”的技术研究和应用，首采面1 7 0 0 m 上下顺 槽全部采用锚网支护。开采实践证明，该设计技 术获得成功，节省巷道支护费用1 2 0 万元，鉴定达 到国内先进水平，获省科技进步奖，并对济北矿区 的巷道支护改革提供重要经验。 4 提升系统。在副井提升机电控设计中，设 计借鉴P 此技术在工业控制方面的应用经验，率 先在国内将P 比可编程控制器应用于副井交流 提升机的电控设计中，从而成功实现了提升机运 行的智能化监控。 万方数据 塑 生筮3 翅堪芷递进 5 5 计算机管理网络。为适应矿井现代化管 理要求，在运河矿局域网设计中，首次在我国新建 矿井中将矿井计算机管理系统、矿井生产监测监 控系统和工业电视系统三网合一，实现资源共享 的目标。该网络的成功运行，标志着运河矿跨人 全省及国内煤矿网络信息应用的前列。 6 主井提升井架。主井地面采用半高架卸 载，以减少输煤胶带走廊长度和工广占地。为此， 设计大胆创新，对5 8 ．3 m 的主井井架采用“三斜 腿”的新型钢结构，与其它形式井架相比，结构合 理，稳定性好，节省钢材3 3 ％。该设计居国内领 先水平，被誉为国内“第一架”。 7 地面3 5 k v 变电所。设计首次在地方煤矿 中采用六氟化硫断路器新设备，以及首次在省内 煤矿实现3 5 k V 变电所微机监测和全站开关设备 无油化设计，极大地提高了安全运行可靠性和管 理水平。该设计获山东省优秀设计奖，成为省内 地方煤矿变电所的样板。 6 改革地面布置，优化场区设计 在矿井地面设计中，彻底改革过去煤矿办社 会大而全的体制和模式，合理规划好煤矿生产、生 产服务与生活服务三条线。按照“依托社会办矿” 的思想，将生产服务与生活服务社会化、城市化。 矿井不另设居住区，职工住宅与济宁市统一规划 的安居工程结合起来并享受城市服务设施，生产 服务尽量利用邻近的原落陵老矿的设施和由社会 提供。从而节省了工广占地和基建投资，简化组 织管理工作，达到减员增效目的。该矿井地面设 计改革的模式和经验，为近年省内其它新建矿井 所采纳。 矿井工业场地总平面布置体现了功能分区明 确、布局合理、生产工艺流程便捷、注重环境质量 与内外部环境协调、布置紧凑、节省占地。在整体 布局上，设计充分考虑了气象因素与功能区域的 工艺合理性关系。 场前区作为整个矿井的“形象工程”的主要所 在地，由采区办公楼、教培中心及行政办公楼组成 中心广场，形成井然有序的空间组合。建筑设计 体现现代风格，无论是布局、空间形象与色彩、场 区绿地等都和谐协调，整组建筑新颖别致，较好地 体现了跨世纪现代企业的形象，深受业主和各方 面的高度赞赏，成为全省形象最好的地方煤矿。 7 坚持综合治理。改进环保工艺 设计本着“三同时”原则，贯彻洁净生产的环 保策略，积极采用新工艺，对污水处理、塌陷区综 合治理、粉尘和噪声防治等采取有效措施，实现煤 炭生产的可持续发展战略。特别是对日处理量 9 6 0 0 甜的矿井水处理站，设计首次采用的一体化 净化器设备具有工艺先进、工期短、节省占地、效 果好的特点，还考虑了矿井水的再利用，处理后的 矿井水作为工业用水，减少地下水开采。矿井环 保综合治理全部达标，取得了良好的环境效益。 8 推进煤电联营，提高经济效益和社会效益 为了在当前煤炭市场不景气的困境中闯出新 路子，运河矿从建设一开始就提出按照市场经济 法则推进综合开发、多种经营的思路，设计积极配 合综合考虑努力推进。经过反复论证，与山东电 力燃料公司达成了运河矿煤电联营的合作项目。 电力投资建矿，煤炭也参股建厂。在距矿井工广 正西约3 k m 的边界处建一座2 1 3 0 M K W 的运河 电厂，矿井生产的煤炭直接在仓下装入2 0 t 的自 卸汽车运至电厂。使运河矿成为山东省第一个煤 电联营的煤矿，既保证了煤矿的市场用户，又满足 了电厂用煤并降低了成本，大大提高了煤矿与电 厂的经济效益和社会效益。此项目的成功运作， 为山东煤电综合开发提供了宝贵经验。 责任编辑章新敏 万方数据