資源整合煤礦建設數(shù)字化安全高效礦井設計優(yōu)化探討與研究

馮振華

（山西煤銷集團晉城有限公司，山西 晉城 048000）

資源整合煤礦建設數(shù)字化安全高效礦井設計優(yōu)化探討與研究

馮振華

（山西煤銷集團晉城有限公司，山西 晉城 048000）

通過對資源整合煤礦蓋州煤業(yè)的設計方案優(yōu)化論證與研究，提出了創(chuàng)新礦井建設理念，推行“一礦一井一面”模式，采用高新技術和先進適用技術，建設數(shù)字化安全高效礦井。

整合煤礦；安全高效；建設

1 概述

2009年以來山西全省范圍內實行了煤炭企業(yè)兼并重組整合工作，一舉改變了原來煤礦“多、小、散、亂”的布局，提高了煤炭行業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度,使煤炭行業(yè)發(fā)展走上了快車道。山西煤銷集團晉城有限公司在此次整合中共整合煤礦79座，整合后形成25座礦井，整合煤炭資源18億t，總產(chǎn)能達2355萬t，均需重新進行建設，山西煤銷集團晉城有限公司認為一個整合礦井能否建設好，關鍵在設計，設計是基礎，只有進行不斷地反復研究與論證，才能實現(xiàn)方案的合理性、技術的先進性、投入的經(jīng)濟性，進而實現(xiàn)礦井的安全高效性。

2 整合礦井概況

山西煤炭運銷集團蓋州煤業(yè)屬晉城公司一個下屬煤礦，由原青龍山、東南兩座年產(chǎn)30萬t礦井和董莊一個年產(chǎn)15萬t的關閉礦井整合而成，礦井批準開采3號、9號、15號煤層，均為無煙煤，井田面積為16.2434 km2，礦井批復生產(chǎn)能力90萬t/a。開采深度由+1030m～+800m標高，井田內含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，目前二疊系下統(tǒng)山西組3號煤已開采完畢，主要開采煤層為太原組9號和15號煤層，其中：9號煤層：位于太原組中下部，含0～1夾矸，夾矸厚0.20m～0.33m，結構簡單，煤層頂板為砂質泥巖，局部為泥巖，底板為粉砂巖或砂質泥巖，局部為石灰?guī)r和泥巖，井田內西部及中東部9號煤層部分被剝蝕。煤層厚1.20m～2.20m，平均1.62m，賦存區(qū)穩(wěn)定可采煤層。15號煤全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，煤層厚1.70m～3.90m，平均2.78m。井田內9號、15號煤層均屬自燃煤層，煤塵無爆炸性，礦井屬低瓦斯礦井。

構造：井田總體構造形態(tài)為一組背向斜相間的寬緩的褶曲構造，地層傾角2°～4°，井田內未發(fā)現(xiàn)斷層，井田西部原開采時揭露4個直徑30m～60m的陷落柱，對井田內煤層開采影響不大，井田內構造控制程度總體較高，井田構造屬簡單類型。礦井設計可采儲量為5 754萬t，其中9號煤1 615萬t，15號煤4 139萬t。

3 存在的主要問題

井田內被整合礦井技術資料不全，尤其是地質資料如煤層賦存情況、原采空區(qū)、開采現(xiàn)狀及開采技術條件等，圖紙準確度低，且圖上標示不清;被整合煤礦原井筒、井下巷道、裝備基本不可利用。原青龍山煤業(yè)和原東南煤業(yè)兼并重組前均為年產(chǎn)30萬t以下的小煤窯，其井巷工程及主要設備基本無利用的價值。董莊煤礦則為原關閉煤礦，井筒早已填埋;工業(yè)場地選擇受限制，地面建筑可利用的少。被整合煤礦地面工業(yè)場地均較小，受地形地勢影響大，且建筑簡陋，質量差，能利用的少。

4 方案優(yōu)化

1）先對被整合煤礦進行盡職調查，并在被整合煤礦原有鉆探資料的基礎上，根據(jù)“點、線、面”相結合的原則，在全井田范圍內又打了8個鉆孔進行補充勘探，摸清了礦井資源儲量分布及煤層賦存等情況，重新編制整合礦井地質報告，為礦井開拓部署提供了詳細依據(jù)，確保了礦井的勘探精度滿足建設需要。

2）對三座被整合煤礦原場地進行調研比較，認為將礦井的工業(yè)場地布置在原青龍山煤礦工業(yè)場地東側比較適合礦井開發(fā)。

3）對礦井開拓部署進行充分論證，提出兩套方案：方案一（推薦方案）：充分利用原青龍山煤礦的工業(yè)場地，依據(jù)井田內各可采煤層距地表淺的特點（9號煤層距地表僅30m左右），新打一個主斜井、一個副斜井，并刷大原青龍山副斜井為回風斜井，主斜井采用普通膠帶機運輸，輔助運輸采用無軌膠輪車；方案二：刷大改造原青龍山煤礦副斜井和回風立井為整合后的主斜井和回風立井，重新開鑿副斜井，主斜井采用大傾角膠帶運輸，輔助運輸采用無軌膠輪車。

經(jīng)比較方案一具有以下明顯優(yōu)勢：主斜井選用普通膠帶輸送機運輸，井下轉載環(huán)節(jié)少，生產(chǎn)潛力大。設備和人員占用數(shù)量少、管理簡單，營運費用低，便于實現(xiàn)集中控制；利用原青龍山煤礦副斜井做回風斜井，斜井施工簡單，不需裝備梯子間，井筒裝備費用低；主斜井較方案二靠近井田儲量中心，井下營運費用低，地面生產(chǎn)系統(tǒng)順暢，且場區(qū)污染少；工業(yè)場地分區(qū)合理，有利于礦井生產(chǎn)，方便管理；新開井筒井口標高相對較高，不受主河道洪水威脅。缺點：就是新開井筒多，施工準備期長，初期井筒投資相對較大。

4）礦井開采9號煤層，運輸、軌道、回風三條大巷均布置在煤層中，由于9號煤埋藏淺，故將煤倉布置在9號煤層下部，將來兼顧15號煤層開采，實現(xiàn)了“多做煤巷、少做巖巷”的設計指導思想，減少了井巷工程量，節(jié)省了礦井建設投資。

5）建設安全高效礦井，對各系統(tǒng)、環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，盡可能實現(xiàn)自動化、智能化，技術裝備現(xiàn)代化。

（1）主斜井井筒內裝備一臺帶寬為1000mm的鋼絲繩芯帶式輸送機，運量大、連續(xù)性強，且實現(xiàn)自動化控制；副斜井采用無軌膠輪車擔負人員、設備（包括大件）、材料的提升任務。

（2）礦井實行一采兩掘，實現(xiàn)“一井一面”達到年產(chǎn)90萬t的生產(chǎn)能力要求，并為下一步礦井擴建改造留有足夠余地。掘進采用兩臺EBZ—120型綜掘機組，SSJ800/40可伸縮膠帶輸送機，巷道實行錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋托梁支護；采面采用走向長壁式綜采采煤工藝，設計選用ZZ4400/11/23型支撐掩護液壓支架，MG200/475-WD采煤機，綜采工作面實現(xiàn)集中控制。整個采掘系統(tǒng)具有簡單可靠、資源回收率高、開采成本低、建設投資省、生產(chǎn)效率高、安全可靠等優(yōu)點。

（3）井下主輔運輸系統(tǒng)：運煤系統(tǒng)全部采用膠帶輸送機，實現(xiàn)膠帶運輸系統(tǒng)的自動化，并將膠帶運輸集控系統(tǒng)與調度電話及工業(yè)電視系統(tǒng)一起構成完整的操作、調度、監(jiān)視網(wǎng)絡，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的遙測、遙信和遙控；輔助運輸采用無軌膠輪車，運輸能力大，轉載環(huán)節(jié)少，管理方便。

（4）礦井通風系統(tǒng)貫徹大斷面、高風量、低風阻思路，采用兩進一回通風系統(tǒng)，選用BDK-10-№26型礦用防爆對旋軸流式通風機，礦井總需風量120 m3/s，礦井通風容易和困難時期等積孔分別為4.39 m2和3.25m2，礦井通風阻力為容易；主通風機實現(xiàn)在線監(jiān)測，

（5）供電系統(tǒng)實現(xiàn)雙回路供電，采用KJ284型供電安全監(jiān)控系統(tǒng)，配合礦井工業(yè)電視系統(tǒng)，實現(xiàn)對電力線路、電力設備等的實時監(jiān)測集中控制、操作、遙控、故障分析處理及變電站、水泵房等無人值守等，確保供電質量，做到安全可靠。

（6）礦用無線通訊實行人員管理二合一系統(tǒng)，是一套以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為傳輸主干的星型結合總線型的網(wǎng)絡結構方案，實現(xiàn)井上對井下的語音調度以及井下對井上的信息反饋。

（7）礦用廣播系統(tǒng)采用可靠的數(shù)字廣播通信系統(tǒng)，選擇與調度系統(tǒng)平臺相適應的擴播分站及電話，可實現(xiàn)對井下分區(qū)廣播及井上下的雙向通話。

（8）建設工業(yè)電視系統(tǒng)、綜合自動化系統(tǒng)及計算管理系統(tǒng)，實現(xiàn)集中監(jiān)控、統(tǒng)一調度，無縫聯(lián)接，實現(xiàn)現(xiàn)代化數(shù)字礦山。

（9）設計適度增加了地面設施，地面布置緊湊合理、分區(qū)明確、線路簡捷、占地面積小，做到了簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，減少行政、福利設施的目的。

（10）隱患專項治理方面，保系統(tǒng)完善，重點是煤層自然發(fā)火和3號煤層采空區(qū)積水及地表降水等水患威脅，在進行礦井設計時，充分考慮采后噴灑阻化劑、地面防洪及井下物探、鉆探相結合的綜合防滅火和防治水措施，從設計之初就著力消除設計缺陷，做到本質安全。

經(jīng)優(yōu)化設計，簡化了系統(tǒng)，減少了環(huán)節(jié)，達到用人少，投資省，安全高效的目的，本項目建設總造價為51 611萬元，噸煤投資為570元，礦井總人數(shù)不超400人。

5 結束語

通過對資源整合礦井蓋州煤業(yè)建設數(shù)字化安全高效礦井的設計研究分析，認為只要創(chuàng)新礦井建設理念，在地質情況摸清后，資源整合煤礦完全可以推行“一礦一井一面”，采用高新技術和先進適用技術，提高煤礦裝備現(xiàn)代化、系統(tǒng)自動化、管理信息化水平，建設成數(shù)字化安全高效礦井，對其它資源整合礦井建設具有很好的借鑒意義。

Discussion on Digital,Safe and Efficient M ines'Construction through Resource Integration

FENG Zhen-hua

(Jincheng Co.,Shanxi Coal Transportation and Sales Group,Jincheng Shanxi048000)

By design optimization argumentation and research on the resources integration of Gaizhou Coal Enterprise,the author proposes a creative mine construction idea.By the promotion of one-mine-one-well-one-face model,advanced and appropriate technology is adopted to build the digital,safe and efficientmines.

mine integration;safety and efficiency;construction

TD212；TD679

A

1672-5050（2011）09-0068-03

2011-03-27

馮振華（1968—），男，山西太原人，大學本科，工程師，從事煤礦安全生產(chǎn)經(jīng)營管理。

徐樹文