車寨礦井開拓設(shè)計方案比選與確定

張雁軍

（山西晉城興唐煤業(yè)有限公司車寨礦井生產(chǎn)管理部，山西 晉城 038400）

1 井田地質(zhì)條件

設(shè)計將車寨礦井工業(yè)場地及井口位置選擇在井田內(nèi)ZK404號鉆孔以西、下胡公路以北的長條形階地上，該場地西距S331省道坪曲線約2.0km，東距下村鎮(zhèn)約10.0km，基本位于井田中南部區(qū)域、煤層埋藏的淺部，對井上、下布置均十分有利。

井田批準(zhǔn)開采的3號煤層埋藏深度424～692m，根據(jù)井筒檢查鉆資料，上部松散底層厚5～27.6m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度一般60～80m。井田內(nèi)3號煤層上覆各含水層富水性都較弱，位于各煤層下部的奧灰?guī)r巖溶水富水性較強(qiáng)，其靜水位標(biāo)高+595～625m，使井田中部和西部的3號煤層處于帶壓奧灰水開采狀態(tài)。鑒于山西組煤層底板隔水層厚度88.1～107.99m，根據(jù)計算3號煤層底板奧灰水突水系數(shù)0.015～0.033MPa/m，綜合斷裂構(gòu)造不發(fā)育，一般不會造成底板突水。但帶壓開采影響的問題較多，突水系數(shù)法是否適合本區(qū)值得商榷，加之井田內(nèi)發(fā)現(xiàn)有多個斷層及陷落柱，雖規(guī)模較小，根據(jù)地質(zhì)報告推斷其導(dǎo)水性可能不大，應(yīng)引起足夠的重視，生產(chǎn)中加強(qiáng)查明及隱伏構(gòu)造的調(diào)查工作，及時制定相關(guān)措施，防止構(gòu)造破碎帶導(dǎo)水對礦井開采造成威脅。

2 開拓方案的設(shè)計

設(shè)計在方案階段考慮了斜井開拓方案，由于主斜井提升高度過大（517m），經(jīng)計算大傾角帶式輸送機(jī)膠帶強(qiáng)度達(dá)4200N/mm，由于膠帶太厚，膠帶運行形成深槽較困難，輸送帶上原煤易出現(xiàn)下滑現(xiàn)象，且在國內(nèi)尚無應(yīng)用的先例，而且多家正在實施的大垂深、大傾角主井帶式輸送機(jī)礦井井型均在5.0Mt/a以上，因此該礦不適宜斜井方案。針對確定的工業(yè)場地位置，結(jié)合擬采用的立井開拓方式，設(shè)計了兩個開拓方案。

2.1 開拓方案一的分析

南北向大巷加上下山開采、中央風(fēng)井加楊家村風(fēng)井開拓方案。在楊家村東部布置一對楊家村進(jìn)、回風(fēng)立井，南北向大巷向北延伸至高沁高速公路煤柱下方后，沿高速公路保護(hù)煤柱布置上下山巷道分別至井田東、西部邊界；初期在選定的礦井工業(yè)場地內(nèi)布置主立井和副立井，在工業(yè)場地東側(cè)較平坦的山坡階地上布置回風(fēng)立井。后期在井田北部、楊家村東部布置一對楊家村進(jìn)、回風(fēng)立井，全井田以上述5個井筒開拓開采。方案描述如下：

主、副井筒采用“長短腿”布置，均落底于3號煤層底板下約24m處的石灰?guī)r中，回風(fēng)立井落底于3號煤層。主立井凈徑5.5m，垂深520.5m，裝備12.0t多繩立井箕斗一對，井筒內(nèi)設(shè)玻璃鋼梯子間；副立井凈徑9.0m，垂深520.6m，裝備一對900mm軌距、1.5t礦車二層四車多繩罐籠及一個可上下零星人員和材料的交通罐帶平衡錘兩套提升裝置，冷矩方管管道，鋼板托架組合懸臂罐道梁。回風(fēng)立井凈徑8.0m，垂深522m。

設(shè)計以+500m一個水平開采全井田的3號煤層。主、副立井井筒均落底于+500m水平，落底后設(shè)+500m水平井底車場。+500m水平設(shè)一組南北向的大巷，向南延深至井田南部邊界，向北延深至高沁高速公路煤柱下方后，與+500m水平開拓巷道相垂直，沿高沁高速公路煤柱布置一組東西向上下山巷道，整個井田開拓巷道呈一“T”字形。

+500m水平開拓大巷及上下山巷道均設(shè)置膠帶、軌道、進(jìn)風(fēng)和2回風(fēng)巷道，間距40m。+500m水平軌道大巷沿+500m水平以3‰流水坡度向南北兩翼延伸，膠帶大巷及進(jìn)風(fēng)大巷沿煤層底板布置，兩條回風(fēng)大巷沿煤層頂板布置。

2.2 開拓方案二的分析

南北向大巷加上下山開采、楊家村風(fēng)井開拓方案。方案二是在方案一的基礎(chǔ)提出的沿高沁高速公路保護(hù)煤柱布置上下山開采北部采區(qū)方案，其工業(yè)場地布置、落底水平、車場形式、首采區(qū)位置、裝備及中后期布置同均同方案一。其主要區(qū)別為：初期在選定的礦井工業(yè)場地內(nèi)布置主立井和副立井，在楊家村東部布置風(fēng)井場地，場地內(nèi)布置楊家村進(jìn)風(fēng)立井和楊家村回風(fēng)立井，全井田以上述4個井筒開拓開采。

3 開拓方案的比選及確定

3.1 開拓方案的技術(shù)優(yōu)缺點對比分析

上述兩個方案各有利弊，對其技術(shù)優(yōu)缺點進(jìn)行對比分析如表1所示。

表1 井田開拓方案技術(shù)比較表

從表1可以看出，上述兩個方案各有利弊：

方案二（楊家村風(fēng)井）具有井筒及大巷壓煤量少、風(fēng)井場地一次配置到位、礦井生產(chǎn)期內(nèi)無需考慮后期風(fēng)井設(shè)置的優(yōu)點，且上下山布置開拓巷道可很好地適應(yīng)井田北部煤層傾角過大的問題。缺點是初期工程量大，投資高，建井工期長；工業(yè)場地與風(fēng)井場地直線距離2.0km，且分屬兩個行政縣管轄，相關(guān)手續(xù)辦理比較繁瑣，水、電、暖需單獨配置，建設(shè)及運營成本高；初期開拓巷道工程量大，相關(guān)巷道維護(hù)、管路敷設(shè)、供電排水等費用相應(yīng)增加。

方案一（中央風(fēng)井+楊家村風(fēng)井方案）的優(yōu)點：初期管理集中，投資少，建井工期短，手續(xù)辦理較為集中，受外界影響小；中后期場地及大巷壓煤量少，上下山布置開拓巷道設(shè)置可很好地適應(yīng)井田北部煤層傾角較大的問題。因此從技術(shù)層面看，方案一優(yōu)勢明顯。

3.2 開拓方案初期經(jīng)濟(jì)對比分析

對兩方案的初期經(jīng)濟(jì)進(jìn)行對比分析，如表2所示。

表2 井田開拓方案初期經(jīng)濟(jì)比較表

從表2可以看出，從初期投資方面看，方案一較方案二初期總投資少6464萬元，其中地面工程投資少214萬元，井下投資少約6250萬元，且建井工期短近6個月，方案一優(yōu)勢明顯。

從礦井總開拓工程量來看，方案二較方案一少一條回風(fēng)立井井筒，初期開拓巷道工程量方案一在生產(chǎn)期間亦需掘進(jìn)，井田北部的風(fēng)井場地亦需設(shè)置，因此，從開拓總工程量來說方案二最省。由于楊家村風(fēng)井場地初期審批存在不確定性，且手續(xù)辦理較為繁瑣，礦井主扇運營期能耗較高，巷道維護(hù)工程量大，因此從初期投資、證照辦理及礦井運營層面不推薦方案二。

綜上所述，通過對兩個方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案一技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。方案一建井工期短，初期投資少，運營費用低，可緩解建設(shè)單位資金壓力，降低噸煤成本，在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢。目前車寨礦井作為晉煤集團(tuán)“億噸基地”建設(shè)的八對新建礦井之一，方案一手續(xù)辦理集中，施工期間受外界干擾小，生產(chǎn)管理集中，顯然更為適應(yīng)集團(tuán)公司提出的“力爭三年、確保四年”的奮斗目標(biāo)，因此，設(shè)計推薦選擇方案一。

4 結(jié)語

論文基于車寨礦井的井口與礦井工業(yè)場地位置所限，通過技術(shù)優(yōu)缺點分析和初期經(jīng)濟(jì)比較確定采用了南北向大巷加上下山開采、中央風(fēng)井加楊家村風(fēng)井開拓方案。該開拓方案的建設(shè)能縮短主立井井筒長度和建井工期，滿足對輔助運輸設(shè)備、通風(fēng)和防排水的要求，為實現(xiàn)該礦資源利用最大化奠定了基礎(chǔ)。