煤矿深部开采区域优化设计与应用.pdf

2 0 1 5年第 1 期 No ．1 2 0 1 5 煤 炭 科 技 C0 AL S CI E NCE T EC HNOL OG Y MAGAZ I NE 5 7 文 章 编 号 1 0 0 8 3 7 31 2 01 5 01 0 0 5 7 0 2 煤矿 深部开采区 域优化设计与 应用 曹习华 徐州矿务集 团有限公司 生产技术部 ， 江苏 徐州2 2 1 6 摘 要 在充分调研某矿南翼区域地质条件 的基础上．分析 了该 区域开采设计方案存在的不 足 ， 提 出了更为优化 的设计方案， 并进行 了现场实施 ， 取得 了较好 的社会 、 安全及经济效益， 确 保 了矿井的生产接续及安全开采。 关键 词 煤矿 ； 采 区 ； 优化 设 计 ； 效益 中图分 类号 T D8 2 2 ． 1 文 献标 志码 B 1 区域概 况 某煤矿南翼采 区位于该矿井 田的西南部 ． 北部 以 F 断层为界 ， 南部 以 F 断层为界 ， 形似一纺锤形 区域 。采区东西平均长 4 ． 5 k m， 南北宽约 2 ． 5 k m， 面 积约 1 1 ． 2 5 k m／ 。 主要 可 采煤 层 为 山西 组 7 、 9煤 及太原组1 7 、 2 1 煤 ， 7 、 9煤 间距平均为 3 1 ． 1 2 m。 1 7 、 2 1煤 间 距 平 均 为 5 1 ． 4 8 m 该 区域 可 采 储 量 为 3 6 1 5万 t ， 其 中山西组 7 、 9煤的可采储量为 2 3 2 3万 t ， 占 6 4 ． 2 6％； 太原组 1 7 、 2 1 煤的可采储量为 l 2 9 2 万 t ， 占 3 5 ． 7 4％。 2原设计方 案 按 矿井初步设 计 ， 利用现有主 、 副井和南风井 及一 7 0 0 m水平 西大巷进行开拓 。 即 延伸西大巷 向 刘庄 区域开拓 3条下山至 F ， 断层上盘 主采 区中部 9煤底板 中．通过石 门与各采区联合上下 山岩巷相 连 ． 形成 生产系统 ． 对远景储量 的一 1 0 0 0～一 1 2 0 0 m各煤层 ， 可依托建立一9 5 0 m辅助水平进行开采。 3条下 山的落底标高是 回风 、轨道下山为一 9 5 0 m， 运输下山为一 1 0 0 0 m。 依据断层等 自然分界划分 为南一 、 南二 、 南三 、 南 四 4个采 区， 南一位于 区域 东部 。 为上山采区 ． 南二 位于采区 中部为上下 山采 区， 南三 、 南四位于采区西部为下山采区。 3 存在 的不足 1 3条下 山落底标 高不科 学 ，运输下 山落 底一 1 0 0 0 m要 穿过 9煤 底板 四灰含 水层 据 水 文地 质资料 ， 四灰含水层水量丰富 。 水头压力高 ， 在本 区 域 四灰 与奥 灰地 层对 接 ．不排 除巷 道 穿过该 地 层 时 发生突水危险 2 原设计将南翼采 区分为南一 、 南二 、 南三 、 南四 4个采区 ． 比较分散 ． 且采 区上下山为联合岩巷 布置。 3 该矿 7 、 9煤顶板岩性属于 3类 ， 为具有强 冲击倾向性岩层 ．但原设计缺少预防冲击地压的安 全技 术措 施 4 区域 内主要煤层均在一 7 5 0 m水平 以下 ， 原 岩温度高达 3 7 c lC ． 平均地温梯度为 3 ． 1 C ／ 1 0 0 m 无论掘进或采煤 ．高温环境都将增加工人的体力消 耗 ， 对现场作业人员身体造成一定的伤害。 4优 化设计方案 通过多方案比较 ． 确定优化设计方案 4 ． 1 落底 水 平优化 方 案 为避开四灰含水层并使轨道、 回风 、 运输 3条下 山落底在 同一标高 ． 有利于人员进出、 车辆运输和巷 道清理 ， 确定 了落底一 9 8 0 m、 距 四灰 2 0 m 的方案 。 优化方案确定 3条下山落底水平接近采 区中部 ． 采 区上下山平衡 。 且避开 了四灰水 的威胁。 煤仓高度及 容量分 别 为 4 2 m、 7 8 5 m 3，煤 仓及 设 备 费用 分别 为 5 0 ． 4万元 、 3 ． 1万 元 ， 储 煤 量 9 6 0 t ， 煤 仓 容 量 较 大 ， 满足采 区年产 量 1 0 0万 t 的需求 ． 4 ． 2采 区优化 布置 方 案 南翼 3条下山落平后与南二采区共用一煤仓 ． 煤仓下 口在 9煤底板约 2 0 m处 ．上 口在 7煤底板 约 1 0 m处 煤 炭 科 技 COAL S CI ENCE ＆ T ECHNOLOGY MAGAZI NE 2 0 1 5年第 1 期 No ．5 2 01 5 文章编号 1 0 0 8 3 7 3 1 2 0 1 5 0 1 0 0 5 8 0 2 深部岩巷一次掘进全断面施工技术 周海鹏． 韩 鹏 徐州矿务集团有限公司 张集煤矿 ， 江苏 徐州2 2 1 1 4 7 摘 要 针对深部施工与支护存在 的主要 问题 ， 采取一次掘全高 、 对巷道全断面一次支护等措 施， 有效控制 了围岩变形 ， 取得 了理想支护效果， 加快 了大断面岩巷炮掘施工进度 ， 对深部大断 面锚 喷支 护巷道 施 工具 有借 鉴意义 。 关键词 深部 大断 面 ； 全 断面一 次 支护 ； 初 喷质 量 ； 滞后 复喷 ； 关键 部位控 制 中图分 类 号 T D 2 6 3 ． 5 文 献标 志码 B 1 概述 2 0 0 6年 至 2 0 1 0年 ． 徐 州 矿 务 集 团 张集 煤 矿 从 一 7 0 0 m 水 平 向一 l 2 6 0 m 水平 用 3条 暗斜 井 进 行 延 深。由于深部受地应力 、 原岩应力和岩石强度等因 素的影响较大 ． 3条延深下 山及一 1 2 6 0 m水平车场 施工完成后 ， 浆体开裂、 局部底鼓较严重 ， 局部 已多 次重复修护 ， 维护费用高 ， 开拓速度进展缓慢 ， 严重 影 响 矿井接 续 针 对上 述情 况 ．该矿 先后 采取提 高 支护材 料 强 度 ， 加大支护密度等措施 ． 但在深部效果均不佳 ． 通 过改进一 1 2 6 0 m盘区轨道大巷施工实践 ．总结出深 部 岩巷 一次 掘进 全断 面施工 技术 ．有效 解 决 了深部 施 工 和支护 问题 ． 支护 效果 达到设 计要 求 ． 实现 了安 南二采 区上下 山布置 ， 7 、 9煤分 开布置准备巷 道。准备巷道全部沿煤层顶板施工。上 下 山各布 置 3条巷道 轨道上 下 山、 运输上 下 山、 回风上 下 山。下 山部 分 7 、 9煤共 用一 水仓 。 工作面与准备巷道相连接 ． 采用顶板绕道甩车 场 的方 式布 置 ， 解 决 了巷道 平面 及立 体交 岔 问题 。 通 风方式 选择 ， 轨 道上 下 山进 风 。 运输 上 下 山、 回风上 下 山回风。回采工作面轨道巷进 风 ， 运输巷 回风 ． 这样可 以有效降低工作面上的温 度。 南一采 区利用南翼 9煤上山 ． 施工 3条一 8 0 0 m 水平石门， 7 、 9煤联合布置。 4 ． 3 优 化方 案的 优势 该 方案 与 原初 步设 计 相 比 ． 总工 程 量 和初 期 工 程量较少 ， 初期投入较少 ， 主要运输设备费用较少 ， 通风 、 排水 、 运输 、 行人等 系统都较简单 ， 煤柱损失 量少 ， 工作面长度较长 ， 符合现代采煤面长工作面 、 大采 高 、 大装机功率 的标准 ． 有利于实现现代化装 备采煤， 提高矿井产量和效益。 5实施效果及效益分析 优化 设计 方 案 实施 后 ．井 巷 工程 量 减 少 2 7 5 0 m，节 省 费用 2 5 9 6万 元 初 期工 程量 减少 9 3 0 m． 节 省 费用 9 6 7 ． 5万元 ， 共节 省费 用 3 5 6 3 ． 5万元 ， 取 得 了较好的社会 、 安全及经济效益。 6 结语 通过方案 的优化与实施 ． 延长了工作面走 向长 度 ， 减少了搬家次数 ， 避开了四灰含水层 ， 实现 了 7 、 9煤分层煤巷布置 ． 节约了资金 ． 确保了矿井的接续 及安全高效开采 作者简介 曹习华 1 9 6 9 一 ， 男， 江西湖 口人 ， 1 9 9 5年毕 业于中国矿 业大学采矿工程专业． 徐州矿务集 团有 限公 司生 产技术部工程师。 收 稿 日期 2 0 1 4 1 1 - 2 0