浅谈矿井改扩建设计的开拓与开采.pdf

浅谈矿井改扩建设计的开拓与开采 第六图书馆 矿井 改建 扩建 设计 开拓煤矿设计温毅不详1992第六图书馆 第六图书馆 0， 7 7， 叶 ， 微 ， 彤遽 ； T ， 开 浅谈矿井 改扩 建设计 的开拓 与 太原煤 炭设 计研 究院温毅 ●____--一 近年 来我 国先 后对一些储量丰富 ，地质 构造简单 ，煤层赋存条件好的生产矿井进行 了改扩建 ，并 取得了较好 的经济效果。据不 完全统计，仅山西省在1 9 7 9 1 9 8 8 年间，总 开工3 3 处 ，能力为 7 3 2 8万 t ／ a ，其 中改扩建 开工 l 6处， 占开工总数 的 4 8 ％}净增能力 2 2 9 0万 t ／ a ， 占开工总能力 的 3 1 。而且随 着 “ 八 五 期间 国家能源投 资政策进一 步向 改扩建和技术改造方面的倾斜，该项比例还 要太幅度增 加。通过对生产矿井 进行改扩建 来增加煤炭产量，已成为我国煤炭工业发展 的一个重要途径 。 对生产矿井进行 改扩建 ，投资 仅为新建 井的7 5 8 o ， 工期仅为新建 井的6 6 左右， 因此，具有投 资少 、工期短 、见， 教 快 的 优 点。但矿井改扩建设计较新井设计复杂 ，不 仅要掌握井 田内煤层、地质构造、水文地质 荨情况，还要掌握原’垃计及开采现状等，设 计 程序也略有不 同， 以下就矿井改扩建设计 中开 拓与开采 等问题 谈谈几点体 会 一 、利用现有设施，藏少工程投资 改扩建 矿井之所 以工程量省 、投 资少 ， 其 中最 主要的原圊之一，就是 可 以利 用生产 矿井 的现有工程及设施。怎样来减少工 程量 及工 程投 资 ， 在设计 中常采用 以下两种方法 1 ．改扩建设计生产能力的确定 新建矿井设 计生产能力一般 是 根 据 储 量 、地质构造、煤层赋存条件和外运条件 等 来确定。而矿井改扩 建设计为 了充 分利用现 有主 提升系统，除考虑上述条件外 ，还 要考 虑 主井的提升能力 ，当原主井提升富 余能力 与上述条件确定的净增能力接近时，即可按 提升能力来确定矿井设计生产能力 当原主 井提 升能力没 有富余时可考虑对主井进行部 分改造 ，加大 提升 能力。如主斜井胶带机有 预留 电机 、减速器位置 时，便可增加 电机和 减速器 ，还 可通 过更换 电机减速器，增加带 速 和带强来 加大提升能力 。对 于立 井开拓可 采 用更换提 升容器 、绞车等方法 来加大提升 能力 }然 后再根据改造后的主井提升能力 确 定矿井设计 生产能力。如 雁北地 区小峪煤矿 第二 次改扩建 ，根据储量及开采条件确 定的 筛、螺旋筛、竖直筛等，对于 提 高 筛 分效 率，增加处理量和加深筛舟深度作 出了一定 成绩 。但 对于水份 大的泥化 煤干式筛分有时 还有一定的困难。今后还要进一步加强深度 筛分设备的研制，开发新机型，进一步加大 干式筛分的深度。 3直线振动筛起着脱水、脱介 、脱 泥和分级的作用，在选煤 厂用得最多，但直 线振动筛的同题也多。首先是机型繁多，给 选型带来不便 ，急需整顿 。其二 是大 型号 的 筛子缺，制造质量差，事故多，脱介筛分效 30 率低。需要研制大 型 高 教 的 新 型 筛 分机 系列 。 4 随着矿井 机械化采媒的发展，煤 混 量普遍增 加，浮选精煤所 占比例 也随 着增 高，这 就给 选煤产品脱水带来一定 困难 ，全 国精煤水份 有上升趋势，有的满足不 了用户 要求。今后要加强产品脱水设备的研制，特 别是 降低 浮选精煤水份是个关键 }要改进 过 滤机 的结 构 ，研制新的 过滤机 系列 ，开 发加 压 过滤机等新设备 ，开 阔新的浮选精煤 脱水 途径，设法降低精煤水份。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 井型为3 0 0 万 t ／ a ，而 已有主斜井提升能力最 大 只能提到1 8 0 万 t ／ a ，设计 通过对原主斜井 钢绳芯胶 带机进行增加 电机 、减速器 ，将 带 强从2 0 0 O k g提 高到 2 5 0 0 k g ；带速 从 2 ． 5 m／ s 提 高到 3 ． 1 5 m／ s ，使提升能力满足 了井型 从 1 2 0 万t ／ a 增加到3 0 0 万 t ／ a的需要 。比新开主 斜井节省井筒工程 量 4 6 2 m、井筒下 部联接 巷3 1 5 m、硐室体积 2 2 0 0 m }节省井巷 工程 投 资 2 2 3 ． 9万元，节省设备及土建工程投 资 1 1 5 ． 5万 元} 同时还节省 了占地面积 、简 化 了生产系统、方便 了管理。 此 外，当主井经改造后仍无法接近根据 储量、开采 条件等确定的矿井设计 生产能力 时，也可采 用分期建 设、分期移交的方式进 行设计 ，如柳湾矿井 改扩建设 计 生 产 能 力 5 0 0 万 t ／ a ，分两 期建设 ，一期设 计生产能力 是 根据 改造后 的主斜 井提升能力确 定 为 3 0 0 万t ／ a ，净增能力 I 8 0 万t ／ a ，二 期工程再新建 主斜井 等配套系 统。从而 大大降低 了一期工 程 的投资。 2 ．改扩 建尽量在原生产水平进行 需要进行改扩建的矿井 一般 为一个水平 生产，而生产水平的井底车场为醑室，水平 大 巷工程量在井 田开拓 中占有着 可 观 的 比 例，据几个矿井的统计资料 表明，一般情 况 下井底车场及硐室工程量约 占矿井初期开拓 工程量的1 8 N4 1 ％。 占初期开拓 工程投资 的 1 8 N3 6 见表 1 J水平大巷长度约 占初期 开拓巷道总 长度 的3 8 5 5 ， 占初期开拓 工 程投资 的3 3 6 2 ，两项合计约 占矿井初 船 总 开拓工程量 的7 6 左右 ， 投资 占7 5 ％左右。 如矿井政扩建能在此基础上进行，可大太节 省 工程 量和工程投资 。如 柳湾、小昭 ，阳泉 一 矿等矿井 改扩 建均 在原 生产 水平 进行。梆 湾矿井第二次改扩建 设 计，在原 8 8 0 m生 产 水 平 进 行 ，井底 车场及硐室 、轨道大巷 均全部可 以利用 ，可节省 井巷 工程量约2 9 4 0 m。阳泉一矿改扩建设计 在 原 6 6 9 m生产 水平进行，副井井底车场和部分轨道大巷可 利用 ，节 省工程量约2 2 3 0 m。 寰1 井型 井 雇 车 场 大 巷 开拓方式 巷道长度 硐室体积 占开拓工 占开拓工 长度 占开拓工 占开拓工翟 万t ／ a 1 1 3 ． m 0 程量 程投资 m 程量 投 资 r 大同云 岗 2 0 立井 l 0 8 7 1 5 0 8 2 2 6 ． 2 2 0 ． 3 O 3 9 O 0 4 7 ． 9 5 3 ． 5 4 雁北 小蜡 l 2 O 斜井 6 3 2 7 2 3 5 1 7． 9 1 8 ． 2 1 3 5 3 2 5 5 ． O 6 1 ． 6 4 甘西 柳湾 1 2 0 斜井 1 3 7 3 3 6 8 9 3 9． 2 3 0 ． 8 1 l 5 7 0 3 7 ． 6 4 7 ． 7 9 轩岗划家 集 9 0 立井 1 8 0 3． 4 l 8 4 2 0 4 ． 9 3 6 ． 2 3 2 8 5 4 3 9 ． 2 3 3． 4 l 合交嘉 乐泉 5 斜井 9 7 3 ． 1 6 2 7 5 4 0． 3 2 9 ． 9 6 1 3 1 9 3 7 ． 8 4 4 ． 3 8 古变 马兰 4 0 斜 立程 台 2 5 8 0 1 9 2 9 6 2 6． 7 1 9 ． 8 4 8 1 8 4 5 2 ． 7 5 4 ． 4 6 二、合理 选择 开发 方式 改扩建矿 井，建设 与生产是一对矛盾 ， 往往是改扩建规模越大，施工与生产的相互 干扰 则越大 ，而且 给设计 和施工带来 的复 杂 程度 越高。因此 ，在方案 的选择 上必 须考 虑 如何 减少施工 与生产 的相互 干扰 ，降低设 计 与施工 的复杂程度 。在设计 中通常采 用的有 以下 几种 方式 1 ．采用分翼开发方式 分 翼开发 方式系指 改扩建矿井为两 翼或 多翼开发时，将改扩建新增采区单独布置在 尚未开 发的某 一翼，该方式通常 为 两 种 类 型 ；一种是 分翼集中开发方式’另一种为分 翼分别 开发方式 。 分翼集中开发方式是指将改扩建和生产 矿井的主、副井筒，井底车场及地面生产系 统台为一体 ，统筹考 虑，井下 新增采区和 回 采 工作 面在 尚未开采 的一 翼单独布置， 自成 系统，而主要运 输、提升 等环 节相 对集 中。 该 方式 一般 适用于井 田面积大 ，而 原设 计髓 3 1 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 力小的改扩建矿井 。如 雁北 地区小峪煤矿第 一 次 改扩建 设计生产 能力从 6 O 万 t ／ a扩建 到 1 2 0万 t ／ a ，设 计 利 用已开凿的主胶带斜井 未安装设备和副斜井 原主斜井集中 开发垒 井 田，沿 1 1 l o re水平开凿井底车场 和主要运 输大 巷，用北 翼 1 1 1 0 m水平轨道 运输石 f 1 与现 生产区贯 通 ，构成北翼轨遭运 毒 茸系统J用南翼 1 1 1 0 m水平 轨道运输 石 门 开拓南翼改扩建采区。在尚未开采的南翼布 置 南 I，南 Ⅱ采 区及 回采工 作面。 改扩建 工 程 的施工是利用 2号进风井 和主斜井对 南翼 1 1 1 0 m水平轨道运输石 门和南 I轨道大巷 ．进 行贯通，利用 2号 回风井施工采 区巷道 ， 建井工期仅用 了3 8 个月 。 由此可见 ，该方式 不 仅具 有与生产 互不 干扰 、利于设 计 ．方便 施工 的优点 ，还 具有生产集 中，环 节少 ，营 运 费用低，便于管理等特 点。是 目前矿井 改 j 广 建设计 中优先考虑的方法之一。 此外 ，还 有一种分翼分 别开 发方式，近 年 来在设计 中也有 所采 用，该 方式就 是在井 日尚未开采 的一翼单独建井 ，共用一个工业 ，场地和地面生产系统，井下根据煤层赋存条 件 重新 设置 水平 ， 与生产井 互不 联系 。 该方式 也 同样 具有 改扩建工 程的施工与生产互不 干 一扰 的好处 ， 设计也较前一种方式简单 ， 但不能 充分利用原有井巷工程和设备， 工程投资大 、 管理分散。因此，该方式只能在原主 ，副井 筒 没有富余能力和无法改 造，水平 标高相差 较 大无法利用的条件 下采用。 2 ．采用分条带集 中开发 方式 分条带集 中开发方式，系指 改扩建矿 井 在 无法再划分出某一翼单独开发 的条件 下， 将 生产 区划分成两个 相对独立的条带 ，把生 产区与改扩建区分开，共用主 、副井 筒、开 拓 水平，井底车场和地 面生产系统 、如 阳泉 一 矿改扩建设计生产能力从2 4 0 万 t ／ a 增加到 -4 5 0 万 t ／ a 。 由于原丈八井南 、北两 翼均 已开 采，改扩建工程无法在两翼进行，故设计将 井 田捌分 为两个条带进行开采。北条 带作为 生产区，南条带基本没有开 采，作 为 扩 建 区。新 开主斜井 和南条带胶带运 输大 巷 ，担 负扩建部分煤 的运输与提升 ， 利用现 有副井、 井底车场 、部分 轨道大巷 作辅助 提 升 和 运 输，共用 地面生产 系统 ，施工时 可利用新建 主斜井和 吴家 撑风 井对 南条 带胶 带大 巷和 轨 遭大 巷进行 贯通 ，效果 与分翼集 中开 发方式 基本相 同 3 ．采用分 区域 集 中准备方式 当改扩建矿井为 单翼布置或双翼布置 ， 而开采面积较大时，改扩建工程无法在某一 翼 或某 个条 带单 独进行 时，设 计也可采用分 区域 集 中准备 方式 。该 方式 是在对井 田开拓 进行统筹 安排，合理开发的基础上， 将改扩 建新增采 区布置在井 田的某个 区 域 进 行 准 备 ，在 给生产 区留有充分余地 的前提 下，把 新增采 区与生产采 区划 分开进 行设计， 也可 达到 与生产 相互千扰少 、利于设计 ，方便施 工的 目的。 如柳 湾矿 井第二次改扩建 ，原设 计 生产能力 1 2 0万 t ／ a ，井 田为斜井单翼 开 拓 ，改扩建 一期净增设计 B 力 1 8 0 万t ／ a ，在 8 8 0 m水平原 有两个 生产 盘区的基 础 上， 又 增加一个 三盘 区作 为改扩建 采区，将原 2 号主斜 井改造成 与之配套 的 提 升 能 力，在 8 8 m水平 轨道大巷 的一侧增 如一条胶带运 输大 巷，为 了避免 与原 盘区石 门交叉，施工 中影响生产 ，胶带大 巷高于轨道大巷 5 m布 置，使其运输能力满足扩建的需要。此外， 为 了解决 辅助工业 场地人 员、设备 和部分材 料的升降 问题 ，在 井田西侧 的辅助工业场地 增 加一个 3号 副斜井 。 由于该方式是在原设 计的开拓和准备方 式下进行 ，受现有各环节能力的限制较大， 因此必须首先对 各环 节进 行改造 使之适应 改 扩建 能力 的增 加，故对 生产 的影响程度略 大于 前两 种方 式 三 、辅助 运输现代化 辅助运输现代化是提 高生产矿井 垒员效 率 的重要手段之一。 因为 改扩建矿 井普遍存 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 一 6 很针， ， 埠 ， ’、 缳 煤炭资源储量系统的概念模型及 煤矿设计 的储量分析模 式 合肥煤炭设升研 究院 刘建华 长期 以来 ，储 量问题在煤矿设计 中一直 未能得到圆满地解决。尽管有规范、规程等 规定 ，但由于某 些储 量的概念不甚 明确，彼 此 又缺 乏系统性 ，往往使设计 人员对储 量概 念 的理解得不到统一 ，因而 ，在众多的设计 文件中常常出现各种不同的储量分析形式。 笔者在进行矿井设计的地质分析过程中，初 步形成 了一系列不成熟 的设 想， 旨在 通过对 现有各种储量 的概念 从系统 整体 的角度进 行 适当修订， 以便地质勘探 阶段 与煤矿设 计阶 段的储量相接续，从而使得这两大阶段的各 种储量能够统一成一个完整的储量系统，进 而借助干该储量系统的概念横型，为煤矿设 计人员进行储量分析提供一条新的思路。 一 、俺 ■系统 储 量也 是一个整 体系统，这个整体系缆 是 由许多 要素构成的 ，它有两个 方 面 的 争 点，其 一，系统是 由各种性质不 同的、状态 离散 的要 素组成的’其二 ，系统 中的各要京 之间又是相互联系 、相互 作用 的，这样，错 量系统 的概 念就很明确 了。储 量系 统就 是 由 一 系列相互关联、相互依存 的子 储 量 组 成 的 ，能 够反映各子储 量之间相互关 系的独立 的储量整体。 这个储量整体能够客视地反 睫 各子储 量之 间的关 系。 ，攥炭资 源俺 ■系统的概念横垂 储量 系统 是 由众多的子储量构成的 ，而 这些 子储 量的统一体，又恰是各子储 量之 间 在着运输距离长的同题，如阳泉一矿平硐最 远的采区距井口 已 达 1 3 k m，云岗矿井最远 的采 区距井底车场 约 5 k in，仅井 下生产人员 从井 口到工 作面就耗费1 ． 5 ～2 ． 0 h， 占用生 产 时间长，工作人员 消耗体力大 ，影响了劳 动生产率 。再者 ，占用设备 多、管理复 杂， 往 往一台设 备从 地面到工 作面要经过7 ～ 9 个 环 节，占用 人员是生产人 员的3 0 4 5 ，改 扩建矿井还存在设备陈旧、能力小，事故多 的问题；目前生产矿井普遍采用 的 是 无 极 绳、调 度绞车 、慢速绞车等。随着采掘设备 的更新 ，太型设备的逐步采用，这些落后 的 辅助运输设备 已远不 能适应 生产的需要，特 别是综采设 备的搬迁，原有调度绞车 和无极 绳更是无能为力 ，而且跑车 、脱轨事故 频繁 发生 因此，在矿 井改扩建设计 中必须考虑 采用先进的辅助运输设备，以满足生产的需 要，在解决设备 、材料运输的 同时 ，还应适 当考虑远距离人员 的运送问题，以降低生产 人员的劳动强度。如我院近年来 设 计 的 云 岗、柳湾 第二次，小峪 第二次，酐 泉 一矿等特大 型矿井 的改扩 建，都相继采用 了齿轨 内燃 机车 ，单轨 吊，普通轨卡 轨车 ， 胶轮无轨运输车等较先进的辅助运输设备。 在柳湾矿井改扩建设计中还考虑了用单轨吊 运送 人员。 使井下工作人员从井底车 场直 达 工作面。 总之，矿井改扩建设计要 结合生 产矿井 的实际，在充分利用现 有工 程、设 施 和 设 备，最大限度地挖掘生产潜力的前提下，因 地制宜地选择井 田开发方式 ，使矿 井改扩建 设计达到工程量省、投资少、工期短、高产 高效 、安垒可靠的 目的。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆