崔家寨矿井采区设计优化及特点.pdf

／p 僻 彖域 计 ． 纪 崔家寨矿井采区设计优化及特点 煤炭 部 石家 庄 设 计 研完 院 2 2 r 崔家寨矿井位 于河 北省 蔚县矿 区北部 ， 我院] 9 9 2 年 6月 完成初步 设计，1 9 9 2 年 1 1 月 能 源投 资公 司审查批 准 。崔 家 寨 井 田面积 3 4 k m。 ，地质储量3 3 2 9 2 万t ，可采储 量2 2 0 1 1 万t ，设计生 产 能 力 1 8 0 万t ／ a ，服务年限8 4 年 。采 用立井单 水平 8 3 0 m上 、 下 山开 发全井 田，局部设辅助水平，由两个采区三 个工 作面保证矿井产量 。设 计 井 巷 工程量 2 9 7 7 3 m。万吨掘进率1 6 5 m，建 井 工 期 4 2 个月 。 一 ， 采 区概 况 矿井采用一次移交投产方式，投产采 区 选择在工业广场煤柱两侧东一、西一两个采 区，采 区走 向长均在1 3 0 9 1 5 9 9 m之间，倾 斜宽 2 0 0 0 n 2 ，有4 、5 、6 、7 四个 主要 可采 煤 层，其 中4 、7 号煤为局部 可 采 煤 层，煤厚 0 ． 8 ～1 ． 2 n 2 ， 6号煤 全 ’ 区 可 采 ，煤 厚 3 ～ 3 ． 5 I T I ，5号煤厚3 ． 5 N 4 1 2 m。煤层问距7 ～6 煤为1 3 2 8 I T l ； 6 ～5 煤为 1 6 3 2 m； 5 ～4 煤 平 均1 0 IT I 煤层顶、底板以细砂岩，粉砂岩为 主 。煤 层倾 角3 。 左右 ，采区内有断层 6条 。 为进 一步 分析首采 区的煤层情况 ，利用 计算 机对 6号煤稳定性进 行 了 定 量 分析 评 价 ，其结果 。首采 区内共4 4 个见煤钻孔 ，厚 度变化范围为2 ． 7 4 6 m， 但煤厚在3 ～3 ． 5 m 之间的钻孔频数为 2 9 个，占6 6 ％，平 均 厚 3 ． 3 5 m。煤 层的厚度变异 系数 0 ． 1 5 ， 可采 性指数K 1 ，属于稳定 煤层 。 影响首采区开采布置的地面建筑物有三 个村庄 、一个县级保护文物 、一座设计铁 路 大桥。 二 、采区巷道布置殛采煤 方法优选 矿 井开拓 部署 确定 后，采区巷道 布置 的 舍理与否 ，直 接影响着矿井生产经济效益。 目前采区巷道布置设计优选的 目的是应用新 技术、新设备、新工艺，减少井巷工程量、 少投入 、早 出煤 ，做到多做煤巷少掘岩巷、 系统简单 、集中生产，以期生产中加快采准 巷道的准备速度，缓和采掘接替矛盾，为建 设现代化矿井创造条件。 根据投产采区煤层赋存条件和煤层生产 能力，结 合工作面接续安排。两个投产采区 布置 三个 回采工作 面保证 矿 井 1 8 0 万, ／ a产 量。西一采区布置两个回采工作面，其中一 个 7 号煤高档对拉工作面，一个 6 号煤综采 工作面。东一采区布置一个 6 号煤综采工作 面 。回采 工作面长度均为1 8 o m。 从崔家寨矿井首采区地质条件分析，各 堞层画 采工作面先 论是 沿走 向方 向或沿倾斜 方 向布置 ，均适合一次兼全高长壁后退式冒 落 采煤 法。故此 ，采 区巷道 布置设 计考 虑了 两种布置 方式并进行多方案优选 。 1 ．走 向开 采采区 巷遭布置 设计在方案优化组台基础上，走向开采 布置提 出一种较优方案参 与比较。 西一采 区沿 广场煤柱 布置 二组分煤 层上 山 。东一采 区中部 布置 一组煤 层上 山。回采 工作 面均沿走向布置 。 2 ．倾斜开采采区巷道布置 设计对倾斜开采布置方式进行了分析， 结合现代化辅助运输设备的应用，针对采区 中煤流系统、通风系统的联合与分设，提出 了三种方案 参与 比较 。 I方案 倾斜分煤 层布置 沿 6号煤布置两条 巷道 ，一 条胶带运输 巷 兼进风，一条轨道运输巷 兼回风 ， 9 维普资讯 通过斜巷 1 2 。 与沿 5号煤 层 底板布置的 8 3 0 m水平 轨道 大巷联系 。西 一 采 区沿 号煤同样布置轨道、胶带运输巷，分别 以斜 巷与 6号煤 的两 条巷道联 系，西一采 区两煤 层共用一个采 区煤仓 。该 方案 各煤 层生产系 统独立 。 Ⅱ方案 倾斜小 联合布置 根据开 拓部 署，矿井 初期开 采7 、6 q“ 两 个煤 层 ， 5号煤滞后开采 。本方案采用 7 ，6 号煤 联台布置 ， 5号煤单独避巷道并服务 于 全井 口。 初期沿 6号煤布置一条轨道巷 兼 回 风 和一条胶带 运输巷 兼进风 ，在 7号 煤只布置一条轨道巷 兼 回风 ， 7号煤的 煤 流通过溜煤 眼进入 6号煤胶带机上，形成 7号 、 6号两煤 层煤流系统集 中、辅助运输 分设的巷道布置系统 。 Ⅲ方案 倾斜 大联合 煤流系统布置 大联合开采在缓倾斜近距煤层群的矿井 被广泛采用 以往的大联台采区布置是在传 统的 辅助运输方式 下实 行运煤 、辅助运输 大 联合 ，通过减少分煤 层巷道 ，以岩石斜 巷代 替煤巷 ，进 而减少采 区巷井工程 。 结合崔家寨矿井煤 层地质条件和采 区辅 助运输现代化 的特 点，煤流系统大联 合、辅 助运输分 层设 的大联合方式 考虑了 A、 B两 个方案 。 A方案 在 8 3 0 m水平沿 5号 煤 布置 集 中胶带运输巷和 总回风巷 ，措 6煤、 7 煤 分别布置轨道进风巷 。 7 号煤 层工 作面的煤 和 回风分荆经集 中溜煤 眼，集 中回风斜 石门 与沿 5煤布置的集 中胶带运输巷 、总回风巷 联系 。 6号煤层工作面的煤经运输 顺槽及溜 煤眼直接装在集 中胶带输送机上，工作 面的 回风通过斜石门与总回风巷联系。 设计考虑的B方案与 A方案的区别是 将总回风巷设在 6 号煤层，其它与A方案相 同。经 比较 A方案优 于 B方案 ，故 以A方案 参与比选。 采区巷道布量方寮井巷工甚■豆投费 可 比部分比较囊 寰 1 ＼＼方案 倾斜开采布置 散 l＼ 走 向 开 采 布 置 I 方 案 分 煤 层 布 茸 I 方 案 小 联 台 布 置 I 方 案 丈 联 台 布 置 比 较 占百 占百 占百 工程量 占百 工程量 工程 量 分比 工程 量 分 比 分 } 匕 I I I I 分比 开拓 樯 6 煤总回风巷 1 4 o ／ 2 2 3 4 1 6 ． 1 1 9 6 0 ／ 2 3 3 8 0 7 ． 4 1 6 9 0 ／ 1 9 o ／ 23 38 0 2 3 38 0 巷道 集中戏带运输巷 2 4 9 8 ／ 3 3 9 2 0 1 0 ． 3 1 6 4 0 ／ 2 5 7 9 7 7 ． 6 1 5 4 0 ， 2 5 7 9 7 7 ． 6 2 5 8 0 ／ 3 4 9 9 1 1 2 ． 1 o 4 o ／ 1 0 4 0 1 9 1 91 90 J 煤 巷 1 i 0 9 8 ／ 1 5 0 6 1 2 4 S ． 9 1 0 3 3 8 ／ i 4 9 2 9 2 9 o ． 2 1 0 3 3 8 ／ 1 4 0 2 9 2 9 1 ． 2 8 6 9 8 ／ 1 1 7 0 4 4 l 1 ． 8 1 6 4 0 ／ 1 6 4 0 ／ 2 32 d 8 2 3 2 4 半煤 岩巷 6 d 8 6 ， 6 3 1 8 2 2 6 ． 9 6 3 7 1 ／ 9 1 9 0 4 3 1 6 0 6 3 ／ 9 9 4 2 0 3 0 9 9 3 0 ／ 8 8 2 9 8 2 8 ． 6 ～4 3 5 ／ 一 采 3 6 7 6 岩 石斜巷 1 9 8 o l i 7 3 2 6 ． 9 1 3 4 2 ／ i 5 7 6 0 6 ． 5 】 3 2 0 ／ 1 9 9 0 8 6 ． 6 1 2 3 ．／ 1 4 7 2 1 0 ． 0 8 9 ／ 一 区 1 0 3 9 i 4 9 ／ i S 4 0 巷 媒仓 溜煤眼 2 O 5 ／ 2 3 i 9 9 ． 8 1 4 5 ／ 1 0 4 0 o ． 7 9 ． 7 1 0 o ／ 1 2 2 4 9． 9 一 5 ／ d 】 岩 石平巷 9 9 0 ／ 1 1 6 9 9 3 ． 7 8 4 0 ／ 1 1 0 d 2 4 ． 1 7 8 0 ／ 1 0 2 5 3 3 ． 9 6 9 9 ／ 9 叫 9 3 ． 1 5 9 1 一 道 J 2 0 93 小 计 2 0 2 9 9 ， 2 5 1 7 0 9 3 ． 6 1 9 0 3 6 ／ 2 3 o 7 o 1 9 2 ． 5 1 8 6 3 6 1 2 2 7 1 1 3 9 2 ． 4 1 6 6 9 2 ／ 2 0 0 2 2 0 8 0 ． 2 2 3 9 d ／ 一 3 9 4 75 合 计 2 4 2 3 7 ／ 3 0 1 4 3 1 1 0 9 2 0 5 7 6 ／ 2 9 6 4 9 8 11 0 0 2 0 1 7 6 ／ 2 9 2 9 1 0 11 0 0 2 0 8 1 2 ／ 2 9 8 5 盯 1 0 0 2 3 6 ／ 2 o 的 6 3 6 ／ 0 6 8 井巷 工程投资 7 9 9 2 ． 2 6 7 9 7 ． 6 6 6 3 6 ． 9 6 8 3 9 ． 1 7 7 ． 5 1 9 8 ． 0 设备投 资 3 3 5 ． 6 2 7 9 ． 8 1 6 9 ． 3 1 7 0 ． 3 1 0 9 ． 0 5 ． 0 台 计 8 3 2 7 ． 8 7 0 3 7 ． d 0 8 0 1 ． 8 7 0 9 5 ． 3 2 2 0 3 ． 0 l 0 维普资讯 各方案 井巷工程 量及投 资比较 见表 1。 3 ．各方案优缺点分析 走 向开采布置方式与倾斜开 采布置请方 案比较，倾斜开采布置具有如下优点①井 巷工程量少3 4 2 5 4 0 6 1 m，节省井 巷工程投 资 I 1 5 7 1 3 5 6 万元②建井工期短 ，⑧开采 工作 面布置及接替不受地面建筑物保护煤柱 影响}④巷道布置及生产系统简单。 倾斜开采采 区巷道布置诸方 案中，小联 台布置方案 Ⅱ方 案井 巷 工 程 量 最 少 2 0 1 7 6 m ，煤巷 比例居中 5 8 ． 8 。分 煤层布置方案 I方案，井 巷工程量次之 2 0 5 7 6 m ，煤 巷 比例最小 5 7 ． 7 。大 联 台布置方案井巷工程量最 多 2 0 8 1 2 m ， 煤巷 比重最大 6 1 ． 6 ％ 。从 这 些 数 字表 明，初 期井 巷工程量 相差不 大 ，从开拓 、开 采整 体工 程量上看 ，大联台 布置方案最省 。 从生产系统分析，由于采用分煤层设置辅助 运输系统，可 以避免传统地大联台巷遭布置 造成的 辅助运输 环节 多、效率低等 问题 ，而 兼收了运煤系统环节少，可以充分发挥集中 胶带机运输量 大的特 点等优 点。 设计进行了上述综台分析比较后，推荐 首 采 区采煤方法为倾斜长壁后退式 、一次采 全高、冒落采煤法，采区巷道布置为煤流系 统大联合、辅助运输分煤层的布置方式 。参 瑶 醢 圈 纱 哥 。移 、 W f ． 景 【 棘 糸 l 蜘 匣 腽 ／ ／ 避 鲢 ， 西 ＼ 妪 一 ； 一 珊 ● ●J 6 ‘ 6 一 ●f 7 - 4 E 油| 蘸 襞 簿毫； 厦 硬 鲢 魍呲 西 风 赴 萎 i 日 醴 l ● ～ 窗 图1 见 图 1、 图 2。 三、采区巷 逋布置爰装备 特点 崔家寨矿井为蔚县矿区首先建设的第一 对大 型矿井 ，结合矿井 具体条件 ，设计积极 贯彻 集中化 、机械化和经济台理化原贝 q ，为 固2 矿井建设工期短、投资省、达 产 快 创 造条 件。崔家寨矿井采 区设计优 选 后 具 有如下 特 点。 1 ．倾 斜长壁开采布置 、简化 生 产 系统 我国生产矿井中，近水平煤层普遍推广 维普资讯 应用倾斜长壁开采技术，并获得了较好的经 济效益 。崔家寨矿井首采 区设计沿 大巷两侧 布置倾斜长壁工作面 ，比上下 山采 区走 向布 置工作 面节省井巷工程量3 4 2 5 m，建井工期 短 8个月。减少 了上下山运输 转载环节和 回 风线路 ，简化了采 区巷道布置和运输、通风 系统 。 2 ．合 理联 合、提高投 资效益 我国煤矿 自六十年代推行的采 区巷道联 合布置 ，是 以岩石集 中平巷和斜巷为主要准 备巷道 。随着机械化水平 、管理水平提高， 以岩巷为主的联合 布 置 方 式 ，缺点愈加突 出。崔家寨矿井采取集中运输巷、总回风巷 沿煤 层布置 ，可 以发挥综掘设备效率高、进 度快的优势，节 省 井 巷 投 资，缩 短 建 井 工期 。 设置集中胶带运输机 ，减少煤炭运输环 节 ，节省设备投 资，可 以充 分发挥胶 带运 输 机运量大的优点 。减少生产中设备投 资及 安 装工程。由于 5 号煤以下的煤层均为局部可 采煤 层，不 需单独送巷，沿 5 号 煤布置的集 中运输巷及 回风巷既服务于初期又服务 于后 期全 井 田，可 以减少采区后 续准备巷道工 程 量，提高投资效益，缓解采掘衔接矛盾。 3 ．布置分煤层巷道、简 化 采区辅助运 输系统 目前我国生产矿井 采 用 的 采 区联合布 置 ，集小巷 或集 中上 山与回采巷 道联 络 点多，且联络斜巷倾 角大于l 2 。 ， 造成 辅助运 输环节多，运输形式多样不能系统连续化。 崔家寨矿井首 采区沿各 煤 层 布 置轨道运输 巷，取消传统的联合布置方式中为区段辅助 运输 服务 的岩石斜 巷 ，辅助运输 由立体化 转 为平 面化 。为实现 辅助运输系统连续化创 造 了条件 。 4 ．多做 煤巷、加快矿井建 设速 度 采区巷遭布置 以煤巷取代岩巷，减少岩 石斜巷。矿井 煤巷及半煤岩巷 占总工程量的 6 2 。 1 2 煤巷掘进不仅 有利于提前了解和 掌握 各 煤层地质变化情 况，正 确制定开采措施 ， 以 及增 加建井期 间出煤量 ，尤其可 以充 分发挥 综掘设备 的 效 能 ，加 快 掘 进 速 度 ，节 省 投资 。 设计中 ，煤巷开拓和掘进配备 了综掘设 备。并安排基建施工使 用掘进机 掘进煤巷 ， 以加快矿井 建设 速度。 煤巷掘进 ，需要有效的支护来保 证掘进 速度 。设 计 以u型钢可缩性支架为主 ，因地 制宜采用锚喷 、矿用工字钢支架为辅 。 经 施工组织设 计安排，建井工期为4 2 个 月，这 一指标在同类矿井 中是较先进 的。 5 ．采用 现代化设 备，提高矿 井 机械化 水平 崔家寨 矿井 采区辅助运输设 备 ，在调查 分析国内煤矿使 用新型辅助运输设备情况的 基础上 ，并 利用计算机进行 辅 助 设 计和决 策。经多方案比选，推荐采用内燃机车牵引 的齿轨 卡轨 车。该设 备牵 引力 大 ，有较强的 爬 坡能 力，机动灵活，可进 入 多 条 分支巷 道 ，能 实现 采区内长距离的连续运输 。为适 应不 同采掘工作面 条 件 ，配 备 了 4 0 HP和 9 0 H P两种齿轨卡轨车 。 井下煤 流运输全 部为 阻燃胶 带输送机， 配备 自动监控设备 ，实现 煤流运输 连续化。 崔 家寨 矿井 由于受地 形条 件限制， 目前 尚未进行地震物探，故小断层的发育、分布 状 况缺少分析资 料。矿 区内生产和 在建 矿井 揭露发现小断层较发育，为保证矿井稳产高 产 ，减少小断层对生产带 来的 影响，设 计综 采工作面选用 A Iv [ - 5 0 0 大功率双滚筒采煤机 和配套 的支架 、运输设备 。该套设备亦能满 足 5号煤层开采要求 。 薄煤层高档普采选用新型并经生产使用 取得 良好效果的薄 煤 层 采 煤 机 换代 产 品 MG一 1 5 0 B大 功 率双滚筒采煤机及与之配套 设备 。 维普资讯