薄煤層礦井采區設計優化技術研究與應用

韓衛棟 李學

摘 要：山東新陽能源公司屬于黃河北煤田，針對礦井煤層薄、地質構造復雜的特點，對采區設計、巷道布置進行了優化，并在現場實施，優化后降低了礦井萬噸掘進率，減少了掘進費用和矸石產生量，對礦井可持續經濟開采具有重要的意義。本文根據礦井地質構造發育且勘探程度低和生產布局實際，對其進行可行性研究。

關鍵詞：黃河北煤田；薄煤層；地質構造復雜；采區設計；巷道布置；優化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.070

1 概況

山東新陽能源有限公司礦井井田位于濟南市濟陽縣和天橋區境內，東側2.5公里為220國道，北側3公里為青銀高速公路（青島—銀川），井口位于濟陽縣崔寨鎮，南距濟南市區23公里，東北距濟陽縣城25公里，是山東省煤炭工業“十一五”規劃開發的黃河北煤田之一。礦井煤層薄，煤層厚度0.9m～1.4m，平均煤厚只有1.08米，平均傾角6°，為薄煤層開采。井田內地質構造復雜，根據大斷層賦存情況，整個井田劃分8個采區，現主要開采1、7煤層。區域內地質構造發育且探查程度低，放面時很有可能包容斷層，嚴重制約生產。按照“沒有最好，只有更好”的理念開展優化設計，施工探巷進行探查，分析斷層賦存情況，通過設計優化，合理布置巷道，規避斷層，提高回采工作面回采效率，實現礦井安全高效發展。在此，對四采七層西翼采區設計優化技術進一步論述。

2 采區基本條件分析

山東新陽能源有限公司-506水平七層四采區采用雙翼布置方式，四采七層西翼西鄰DF15（H=19m∠47°）斷層，南鄰DF11（H=15m∠55°）斷層，走向長度600米，傾斜長度500米，面長120米。原設計4個工作面，分別為4701W面、4702W面、4703W面、4704W面。4701面放面時切眼上下端頭各揭露一條落差6米以上斷層，全巖段長達80米，被迫施工2條補巷規避斷層，增大了放面工程量，并導致工作面面長縮短。根據多年以來的摸索與總結，鄰近較大斷層處往往伴生斷層發育，4702面與4701面地質條件類似。

3 技術現狀及需求

縱觀當前我國煤炭回采工作面現狀，工作面放面時大多先施工上下順槽，最后施工切眼，因地質構造不清楚，工作面放出后往往包含較大斷層。為保證合理的采掘接續，工作面通常采用放震動炮法強行通過斷層，如果放炮強行通過斷層不但會造成巖石量多影響煤質，而且會對液壓支架、煤機等設備造成較大損壞，另外存在較大安全隱患。

放面前，施工探巷探查斷層賦存情況并作分析，進一步對工作面設計進行優化，合理布置巷道，規避斷層，保障回采區隊高產高效，對礦井安全高效生產具有重要意義。

4 設計優化措施

（1）探明工作面構造情況。四采七層南區西翼工作面西臨DF15斷層，受大斷層影響，地質構造復雜多變。4701W放面時切眼上下端頭各揭露一條落差6米以上斷層，全巖段長達80米，被迫施工2條補巷規避斷層，增大了放面工程量。4702W面放面時改變以往先施工兩巷后掘切眼的做法，利用4701運煤巷先施工邊界切眼，作為探巷探查4702面走向斷層情況，探巷長度290米，探明一條落差8米斷層。（2）補巷規避斷層。根據探巷實際揭露地質構造情況，探巷開門施工28米揭露一條落差8米的走向斷層，針對走向較大斷層，施工補巷規避，盡量減少斷層對工作面的影響，有利于組織生產，提高產量。（3）調整工作面面長。施工補巷規避斷層后，如材料巷再按面長110米開門，工作面長不足60米，制約高效生產，根據4702W切眼斷層賦存和巷道全長290余米的實際，將4702W工作面面長重新設計為160米，既合理規避了斷層，又將初采面長增大到100米，保障回采區隊高產高效。（4） 優化四采七層南區西翼設計優化。鑒于采區傾斜長度約500米的實際，把工作面個數由原設計的4個優化為3個，節省一條回采巷道，長約600米。優化后如圖1所示：

5 技術特征及創新點

（1）針對四采七層西翼地質構造復雜多變的實際，改變以往先施工兩巷后掘切眼的慣例，提前探明了斷層賦存情況。（2）施工補巷規避了切眼揭露落差8米的斷層，最大限度消除了斷層對產量提升的影響。（3）根據探明的斷層和補巷施工情況優化工作面布置，節省了回采巷道600米。

6 效益分析

（1）經濟效益分析。減少了巷道投入。 四采七層南區西翼工作面個數由4個優化為3個，節省巷道600米，每米巷道費用人工費+材料費+電費=2316.5+880.6+182.8=3379.9元/米。節省巷道投入3379.9*600=202.8萬元。

共計產生效益為節省巷道投入費用 -研發人員工資=202.8-15.01=187.8萬元。

（2）社會效益分析。通過設計優化，合理規避了斷層，減少了斷層對組織生產的影響，減少了矸石升井量，又保證了初采面長，保障回采高產高效，社會效益顯著。

7 結語

該技術適用于黃河北煤田地質構造復雜多變的薄煤層礦井，借用已掘巷道，提前施工探巷探明斷層賦存情況，施工補巷規避斷層后，以便于回采面組織生產為基礎，合理確定順槽施工方案，減少了不必要的巷道施工，降低礦井萬噸掘進率。

參考文獻：

[1]王克軍.采區設計優化與應用[J].能源技術與管理，2013，38（01）.

[2]劉木林.淺談深部西一采區設計方案優化的體會[J].江西煤炭科技，2008（04）.

作者簡介：韓衛棟（1987-），男，山東安丘人，本科，助理工程師，副主任，研究方向：煤礦井下設計。