長春興礦井采掘生產能力核驗研究

趙 培(山西省煤炭規劃設計院(集團)有限公司, 山西 太原 048000)

1 前言

長春興煤礦北部盤區共計53條斷層，均為正斷層。其中落差≥10m的有13條，10m>落差≥5m的斷層12條，落差小于5m的斷層28條。根據地質鉆孔及三維地震勘探成果，北部盤區CB7處可能存在陷落柱，但實際未采掘至此。井田內目前尚未發現巖漿巖侵入現象，未揭露陷落柱。井田構造復雜程度簡單偏中等，總體仍屬簡單類型，主要以斷層為主。

22號煤層位于太原組中下部，上距18號煤層21.30～72.28m，平均46.34m，鉆探共揭露見煤點60個，其中可采見煤點60個。煤層在井田中部Z1002、C403、B12、Z1201、B9、Z1301、B7、B15鉆孔附近有分叉，分叉區間距0.7～1.54m。22號煤層合并區厚度4.1～15.82m，平均11.31m，分叉區煤層厚2.58～8.9m，平均4.09m。22- 1號煤層厚0.9～8.85m，平均5.38m，含0～12層夾矸，結構簡單～極復雜，該煤層賦存面積為19.620 4km2，占整個井田面積的99%(剩余1%為陷落柱破壞范圍)，經計算可采性指數為1，煤厚變異系數為29%，屬穩定全區可采煤層。

22號煤層北盤區105工作面采用后退式綜合機械化放頂煤采煤法,頂板管理采用全部垮落法。工作面長度230m，平均采高10.5m，機采高度3.5m，放頂煤高度7m，循環進度0.8m，采用“三八”制作業，工作面落煤和裝煤采用1部MG500/1180- WD型采煤機，工作面采用1部SGZ1000/1400型前部刮板輸送機、1部SGZ1200/1400型后部刮板輸送機運煤，運輸巷道安裝1部SZZ1200/700型轉載機、1部DSJ120/250/3×315型可伸縮帶式輸送機作為運輸設備，工作面中間支架采用ZF13000/25/38型液壓支架支護頂板。

煤層頂板為泥巖、砂質泥巖、粉砂巖。底板泥巖、砂質泥巖、粗粒砂巖、細粒砂巖。22號煤層北盤區105回采工作面走向長2 677m，傾向長230m。兩巷道及切眼在掘進過程中共揭露斷層8條，褶曲1條，根據建礦地質報告，工作面在回采過程中地質條件中等，工作面水文地質類型簡單。22號煤層布置1個長壁綜采放頂煤工作面，配備2個綜掘工作面(順槽掘進)，配備1個南回風巷二段開拓綜掘工作面。礦井采掘比為1∶3。

2 采掘工作面生產能力核定

本礦井目前公告批準生產規模為240萬t/a。礦井前三年主采22號煤層，煤層厚度穩定。22號煤層未來三年開采區域內煤層平均厚度10.5m。

2.1 采煤工作面年生產能力計算

1)22號煤層工作面機采生產能力

22號煤層工作面機采生產能力為[1]

Ac22機=10-4l×h×r×b×n×N×c×a

(1)

式中：Ac22機——采煤工作面機采生產能力，萬t/a；

l——采煤工作面機采平均長度，230m；

h——采煤工作面機采采高，3.5m；

r——原煤視密度，1.44t/m3；

b——采煤工作面平均日推進度，6.4m/d(截深0.8m，采煤機割煤速度控制在2m/min左右，跑空刀速度為7.5m/min，割煤同時考慮推溜和端頭煤機回頭時間大約35min，整個循環周期大致為135min；頭、尾各三部支架不放煤，采用多輪順序放煤，每臺支架放煤時間為1min，共計為127臺支架，用時127min，與割煤周期相符。每天生產18h，共計割煤8刀，推進6.4m)；

n——年工作日數，330d/a；

N——正規循環作業系數，0.8；

c——采煤工作面機采采出率,0.95；

a——采煤工作面平均個數，后3年平均每年1次搬家，一次搬家21天，工作面個數=1-21×1/330=0.936。

代入式(1)得出

Ac22機=10-4×230×3.5×1.44×6.4×330×0.8×0.95×0.936=174.16萬t/a

2)22號煤層工作面放頂煤生產能力

22號煤層工作面放頂煤生產能力為[2]

Ac22放=10-4l×h×r×b×n×N×c×a

(2)

式中：Ac22放——采煤工作面放頂煤生產能力，萬t/a；

l——采煤工作面放頂煤平均長度，219.5m；

h——采煤工作面平均放頂煤高度，7m；

r——原煤視密度，1.44t/m3；

b——采煤工作面平均日推進度，6.4m/d；

n——年工作日數，330d/a；

N——正規循環作業系數，0.8；

c——采煤工作面放頂煤采出率,0.8；

a——采煤工作面平均個數，后三年平均每年1次搬家，一次搬家21天，工作面個數=1-21×1/330=0.936。

代入式(2)得

Ac22放=10-4×219.5×7×1.44×6.4×330×0.8×0.8×0.936=279.93萬t/a

3)22號煤層采煤工作面年生產能力合計

22號煤層工作面年生產能力為

Ac22=Ac22機+Ac22放=174.16+279.93=454.09萬t/a

2.2 掘進工作面年生產能力計算

22號煤層礦井采掘比為1∶3，共在22號煤層共布置3個綜掘工作面(303運輸巷道掘進工作面、303回風巷道掘進工作面、南回風巷二段掘進工作面)。

按照掘進巷道分類長度、斷面計算為

(3)

式中：Aj——掘進煤量，萬t/a；

r——原煤視密度，22號煤層1.44t/m3；

Si——第i個巷道平均純煤面積，22號煤層回風巷道平均純煤面積16.10m2，22號煤層運輸巷道平均純煤面積19.20m2，22號煤層南回風巷二段平均純煤面積15.48m2；

Li——第i個巷道年總進尺，22號煤層回風巷道年總進尺3 130m，22號煤層運輸巷道年總進尺3 065m，南回風巷二段年總進尺1 345m。

則22號煤層303巷道掘進工作面生產能力為

Aj303回順=10-4×1.44×16.10×3 130=7.26萬t/a

Aj303運順=10-4×1.44×19.20×3 065=8.47萬t/a

22號煤層南回風巷二段掘進工作面生產能力：

Aj南回風巷=10-4×1.44×15.48×1 345=3.0萬t/a

全礦井掘進工作面年掘進煤量生產能力為

Aj=Aj303回順+Aj303運順+Aj南回風巷=7.26+8.47+3=18.73萬t/a

綜上所述，結合礦井采掘工作面的年生產能力，礦井生產能力為：A=AC22+Aj=454.09+18.73=472.82萬t/a，取整為472萬t/a。

3 礦井開采中存在問題及建議

(1)礦方要嚴格控制推進度，嚴禁超強度開采，同時要加強工作面端頭支護和巷道超前支護管理工作，確保安全生產。

(2)加強回采工作面上隅角瓦斯排放工作，嚴禁瓦斯超限作業。

(3)礦井開采的22號煤層自燃傾向性等級均為Ⅱ類，均屬自燃煤層，煤塵均有爆炸危險性。在生產過程中，應加強檢查檢測工作，發現情況及時采取有效措施進行處理，同時及時上報主管部門。

(4)本礦井水文地質類型為中等，結合本礦井內及周邊采空區和采空區積水調查情況開采22號煤層本井田有積水257 503m3，周邊有積水28 700m3。由于采空區積水是動態變化的，隨著時間的推移和開采范圍的擴大，采空區積水范圍會不斷擴大，積水量也會不斷增加。因此，生產中必須堅持“預測預報，有(采)掘必探，先探后掘，先治后采”的探放水原則，確保礦井正常安全生產。

4 結論

通過采用分別計算礦井采煤工作面、掘進工作面的生產能力對礦井的生成能力進行核驗研究。礦井采煤工作面的生產能力為454萬t/a，掘進工作面的生產能力約為18萬t/a，礦井生產能力核定為472萬t/a。同時對礦井生產過程中存在的問題提出了防治意見。