亿欣煤业配采工程开拓系统方案设计优化研究

亿欣煤业配采工程开拓系统方案设计优化研究

樊晓飞

（山西晋城煤业集团勘察设计院有限公司，山西 晋城 048006）

摘要：为实现亿欣煤业15号煤层与2号煤层的高低硫、厚薄煤层的科学配采，结合亿欣煤业15号煤层目前开采现状以及2号煤层的赋存条件，采用“分层、分区、独立系统”的设计原则，提出了科学、合理、经济的配采设计方案。经过优化设计后，充分利用亿欣煤业既有生产系统和井上下设施，采用“斜井”开拓方式开采可采范围内的2号煤层，与井田现采的15号煤进行配采，实现矿井生产能力1.20Mt/a，实现企业效益最大化。经计算，2号煤层生产能力0.50Mt/a，15号煤层生产能力0.70Mt/a。

关键字：亿欣煤业 2号煤；科学配采；分层、分区、独立系统；斜井；配采比例

 

1.前言

随着亿欣煤业15号煤层逐渐向东开采，15号煤上部2号煤必须提前解放，否则15号煤无法正常开采。然而，在15号煤层与2号煤配采过程中，面临诸多技术问题（配采比例的选取、2号煤开拓方式、盘区划分、大巷布置等）。因此，为保证亿欣煤业2号煤的合理配采、非常有必要对配采工程进行优化设计研究。

2.工程概况

亿欣煤业井田面积为31.5167km²，批准开采2号～15号煤层，生产规模1.20Mt/a。矿井采用平硐开拓方式，布置有3个井筒，即主平硐、副平硐和回风立井。初期开采煤层为15号煤，采用长壁综采一次采全厚采煤工艺。亿欣煤业井田地质构造中等，水文地质类型中等，2号、15号煤层均无煤尘爆炸危险性，2号煤层为不易自燃煤层，15号煤层为自燃煤层，为低瓦斯矿井。

2号煤层平均厚度1.26m，原煤硫分（Std）平均0.50%，（特低硫煤），优质资源；15号煤层平均厚度2.62m，原煤硫分（Std）平均2.978%，（中硫煤）。

亿欣煤业井田15号煤一盘区由于受高速公路保护煤柱、煤层露头区、断层地质构造等影响，可采储量较少，服务年限较短。为实现优劣资源的充分利用，可进行厚薄煤层、高低硫煤层的合理搭配，实现2号煤层与15号煤层的科学配采，提高煤炭资源利用率和矿井综合经济效益。

3.配采工程的必要性与可行性

3.1配采必要性

亿欣煤业可采煤层为2号、15号煤层。其中：2号煤层平均厚度为1.26m，煤质为特低硫（平均硫分为0.5%）、高热值的无烟煤，为矿井优良资源；15号煤平均厚度2.62m，煤质为高硫煤（平均硫份2.978％）。为实现优劣资源充分利用，亿欣煤业拟实施现XV一盘区15号煤和井田东部2号煤层的配采工程，在保持矿井生产能力1.20Mt/a的基础上，进行优劣煤层的合理配采，以提高煤炭资源开采利用率和矿井综合经济效益，实现矿井可持续发展以及企业和社会效益最大化。

同时，亿欣煤业井田15号煤一盘区由于受高速公路保护煤柱、煤层露头区、断层地质构造等影响，可采储量较少，服务年限较短。为满足采掘衔接需要，急需对接替15号煤二盘区上部的可采煤层2号煤进行解放。

综上所述，实行配采工程是十分必要的。

3.2配采可行性

目前，矿井15号煤生产盘区为XV一盘区，位于井田的中西部；2号煤可采范围位于井田的东部，两个开采区域不重叠，除主运输、主提升不能分开外，其它系统基本独立，互不干扰，具有一定的安全可靠性，具备进行分层分区开采的条件，项目建设完全具有可行性。

4.配采开拓系统优化设计方案

亿欣煤业2号煤配采工程，在充分利用矿井既有生产系统的基础上，采用“斜井”开拓，形成分层、分区、独立的生产系统。本次配采优化设计主要针对2号煤开拓方式选择提出以下三个方案：

（1）方案一（暗斜井方案）

在15号煤水平大巷与上部2号煤水平的0.8m可采线之间，从15号煤东轨、东回、东胶，三条大巷开口，向2号煤共布置3个暗斜井，即材料暗斜井、回风暗斜井和行人暗斜井。

2号煤的运输，在15号煤东胶带巷与2号煤胶带巷搭接处，布置2号煤盘区煤仓，并入现有的15号煤大巷主运输系统，由主平硐胶带输送机提升出井。

供电、压风、监控、通信、供水、消防等系统均由现15号煤主水平系统，经行人暗斜井，延伸扩展到2号煤层各使用地点。

 

 

图1  方案一（暗斜井方案）示意图

（2）方案二（利用旧井筒方案）

①开拓方式

本方案利用旧有斜井1，并将其延深至15号煤层与东轨道大巷贯通后，做为矿井排矸斜井，担负井下排矸、2号煤材料设备提升等任务，兼做矿井东部配采2号煤的进风和边界安全出口。

利用旧有斜井2，装备架空行人索车，担负2号煤水平的人员提升兼进风和安全出口。

在Ⅱ一盘区回风巷与15号煤层东回风大巷交叉处，仍布置2号煤回风暗立井、装备梯子间，担负2号煤的回风任务。

在Ⅱ一盘区胶带巷与15号煤层东胶带大巷交叉处，仍布置2号煤盘区煤仓，担负2号煤的出煤任务。

②大巷布置

在排矸斜井2号煤甩车场附近，向北布置2号煤北胶带巷、北轨道巷和北回风巷，兼做Ⅱ一盘区胶带巷、轨道巷和回风巷；沿候月铁路保护煤柱布置2号煤二盘区巷道，即：Ⅱ二盘区胶带巷、轨道巷和回风巷；重叠15号煤大巷、沿2号煤顶板向西布置三条巷道至2号煤0.8m可采边界线，服务Ⅱ三盘区单翼回采。

                                                                                                                                          

图2  方案二（利用旧井筒方案）示意图

（3）方案三（改造旧井筒方案）

①开拓方式

本方案利用矿井已有的主工业场地及场地内设施、设备，改造井田中部原北沟场地为2号煤工业场地，新掘一个井筒做为2号副斜井，刷大一个旧井筒做为2号回风斜井。

②水平划分

本次设计中，在2号煤层设辅助水平，水平标高为2号副斜井井底（2号煤层底板）车场标高+1013m。主水平仍设在15号煤层不变。

③盘区划分

井田2号煤共划分为三个盘区，即Ⅱ一盘区、Ⅱ二盘区、Ⅱ三盘区。以15号煤大巷煤柱为界，以北为Ⅱ一盘区，以南为Ⅱ三盘区，侯月铁路以南为Ⅱ二盘区。首采盘区为Ⅱ一盘区，接替盘区为Ⅱ二盘区。

④开拓巷道布置

Ⅱ一盘区大巷由2号副斜井进入2号煤层以后，以NE32°方位角沿2号煤层布置至井田北界，并布置Ⅱ一盘区水仓、泵房；再沿侯月铁路煤柱下布置Ⅱ二盘区大巷至井田东界，并布置Ⅱ二盘区水仓、泵房；Ⅱ三盘区大巷从2号煤盘区煤仓附近，垂直重叠15号煤东开拓大巷布置。2号煤盘区大巷均为“两进一回”3条大巷，即：盘区轨道巷、盘区胶带巷和盘区回风巷。方案比选表见表1。

                                                                                                                                                         

图3  方案三（改造旧井筒方案）示意图

5.结论

通过3号煤层与下组煤层配采优化设计，形成了如下结论：

（1）通过考核2号煤层和15号煤层赋存条件、厚度、煤质特征、市场售价、生产能力和服务年限等因素，综合分析得出1号煤层与15号煤层的配采比例为5:7，即2号煤层产量为0.50Mt/a，15号煤层产量为0.70 Mt/a，可满足配采煤层产品要求，同时可最大限度延长优质15号煤层服务年限。

（2）对2号煤的开拓方式、大巷布置以及下组煤的开采顺序、盘区划分、盘区接替等问题进行探讨和优化设计。本次配采设计，提出三个开拓方案，并进行综合比较，决定采用方案三改造两个旧井筒做为副斜井和回风斜井的开拓方式，在2号煤层设辅助水平，辅助工业场地，形成了“分层、分区、独立系统”的配采模式。

（3）亿欣煤业做为晋煤集团首个资源整合矿井取得配采工程批复的矿井，为后期其他矿井的配采设计积累了丰富的经验，具有十分重要的借鉴意义。

表-1  方案比选表

 

作者简介

樊晓飞，（1986-），男，硕士研究生，2016年毕业于中国矿业大学（北京）矿业工程专业，2009年至今在晋煤集团勘察设计院矿井室从事煤矿研究及设计相关工作。

通讯地址：048006，晋煤集团设计院矿井一所

电子邮箱：474083209@qq.com

联系电话：13653566657