王志勇

（山西臨汾能源有限責任公司， 山西 臨汾 041000）

煤炭支撐我國經濟的快速發(fā)展，有關資料顯示，十三五期間，我國能源結構中的煤炭消費量占比仍在60%以上。在煤炭行業(yè)進入蕭條時期，許多“小煤窯”停產、停工，“大型煤礦”減產、降價，煤炭企業(yè)的兼并重組逐漸成為常見現象。礦井的重組可以實現減少煤炭資源丟失、優(yōu)化礦產布局、治理礦井污染等優(yōu)點，從而達到礦井集約化、簡單化的生產模式，具有科學發(fā)展觀的理念。煤炭企業(yè)重組兼并后，如何快速形成生產系統、實現盈利成為礦井首要任務[1，2]。

由于原小型礦井開采工藝落后、造成環(huán)境的污染嚴重，為解決礦井污染、礦產分布不合理現象，實現礦山的可持續(xù)發(fā)展，山西生勝宇祥煤業(yè)有限公司、鄭成家莊礦等重組合并成為山西臨汾生輝煤業(yè)有限公司。為了保證合理開采井田內的煤炭資源，提高礦井的綜合機械化水平，保證礦井的安全生產，盡快實現礦井投產，提高工作面單產，將資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢，礦井重組后開拓系統基本不變，采區(qū)系統優(yōu)化設計研究亟需進行開展[3]。本文以山西臨汾生輝煤業(yè)有限公司重組后采區(qū)優(yōu)化為工程對象，通過對采區(qū)布置方式、運輸系統、通風系統、排水系統進行設計優(yōu)化，以及首采面布置優(yōu)化設計，實現礦井年產90 萬t/a，對類似整合礦井采區(qū)布置、采區(qū)系統設計有一定指導意義。

1 礦井概況

山西臨汾生輝煤業(yè)有限公司位于位于臨汾市堯都區(qū)一平垣鄉(xiāng)蟒王村，所屬井田位于霍西煤田西南部，該礦為重組整合礦井，所采煤層埋藏淺、資源（儲量）較為可靠、賦存穩(wěn)定、水文條件中等、對開采影響較小，煤層瓦斯相對涌出量1.31 m3/t，屬低瓦斯礦井，開采技術條件較好，煤質品質優(yōu)良，具有較強的市場竟爭力，礦井重組前，兩礦年生產能力合計41萬t，礦井整合后設計可采儲量2591.1 萬t，設計生產能力90 萬t/a，極大提高了礦井竟爭能力。

礦井采用斜井單水平開拓方式聯合開采太原組9、10 號煤層（見圖1），生產水平+1 287 m，9 號、10號煤層平均厚度分別為1.06 m、1.55 m，煤層傾角7°～13°，屬緩傾斜煤層。

2 采區(qū)的必要性分析

采區(qū)是指在一階段劃分內，沿走向將其劃分為若干獨立采煤的系統。生輝煤業(yè)所采煤層為太原組9、10 號煤層，傾角7～13°，兩煤層間距14.90～30.55 m，平均20.17 m，賦存結構穩(wěn)定，適用于采區(qū)準備方式。

礦井采用單水平多采區(qū)準備方式，聯合開采2煤層，減少了采區(qū)開拓工程量，降低了投入成本，減少了保護煤柱的留設，提高了煤炭資源回收率，實現“一井一面”，從而形成礦井集約化、簡單化的生產模式。

3 采區(qū)系統優(yōu)化設計

3.1 采區(qū)布置方式優(yōu)化

全井田劃分為4 個采區(qū)，9、10 號煤層分別劃分為兩個采區(qū)（見圖1），北部為一采區(qū)，南部為二采區(qū)，為緩解采區(qū)接續(xù)緊張，采用跳煤層采區(qū)接替方式回采，采區(qū)接替順序為：9 號煤層一采區(qū)→10 號煤層一采區(qū)→9 號煤層二采區(qū)→10 號煤層二采區(qū)，可形成“2 煤層-1 水平-2 階段-4 采區(qū)”的開拓準備方式。

礦井重組后，進行移交9 號煤一采區(qū)，考慮到9號煤一采區(qū)內原生勝宇祥煤業(yè)已有南北方向布置的巷道，因此利用并延伸井田北部已有的三條9 號煤巷道（原皮帶大巷西部一條巷道、皮帶大巷和軌道大巷）開采9 號煤層一采區(qū)，三條巷道從西向東依次為一采區(qū)軌道上山、一采區(qū)膠帶上山和一采區(qū)回風上山。

在井田中部沿東西方向并沿10 號煤層布置一組巷道開采10 號煤層一采區(qū)，在井田南部沿井田西南邊界保護煤柱布置一組巷道（四條，膠帶巷沿10號煤布置，回風巷沿9 號煤層布置，軌道巷沿9、10煤層各布置一條）聯合開采井田南部9 號煤層二采區(qū)、10 號煤層二采區(qū)。

根據《煤礦安全規(guī)程》要求并結合井田開拓部署及9 號煤一采區(qū)煤層賦存情況，本次優(yōu)化設計在一采區(qū)軌道上山與一采區(qū)回風上山中部增設了采區(qū)變電所，在一采區(qū)上山低洼處增設了采區(qū)水倉、水泵房。

3.2 采區(qū)運輸系統優(yōu)化設計

3.2.1 運煤系統

1）工作面落煤由刮板運輸機運至運輸順槽刮板轉載機，轉載至運輸順槽一部SSJ1000/2×160 型可伸縮膠帶輸送機，經一采區(qū)膠帶上山帶式輸送機運至井底煤倉，經井底煤倉轉載至主斜井帶式輸送機，再經主斜井帶式輸送機運送至地面[4]。

2）順槽掘進工作面出煤、矸經掘進工作面帶式輸送機運至一采區(qū)膠帶上山帶式輸送機上，匯入回煤流系統。

3.2.2 輔助運輸系統

優(yōu)化輔助運輸系統：工作面的采掘設備及材料，通過副斜井串車至副斜井井底車場，經集中軌道巷、北翼軌道巷無極繩絞車牽引至一采區(qū)軌道上山，再經一采區(qū)軌道上山無極繩普軌卡軌車運送至順槽口。

3.3 采區(qū)通風系統優(yōu)化設計

1）進風（新鮮風流）。地面→主、副斜井→清理撒煤斜巷、北翼軌道巷→一采區(qū)軌道上山、一采區(qū)膠帶上山→運輸順槽（掘進巷道）→采煤工作面（掘進工作面）。

2）回風（乏風風流）。采煤工作面（掘進工作面）→回風順槽（掘進巷道）→一采區(qū)回風上山→北翼回風巷→回風大巷西段→回風斜井→地面。

3.4 采區(qū)排水系統優(yōu)化設計

工作面和順槽的積水經順槽內安設的水泵及排水管路排至一采區(qū)水倉，再由采區(qū)水泵房水泵房內安裝的水泵及一采區(qū)軌道上山敷設的排水管路排至主、副水倉，最后經主排水泵房安裝的水泵及主斜井敷設的排水管路排至地面井下水處理站。

3.5 采區(qū)首采面優(yōu)化設計

重組前，礦井采用高檔普采回采工作面，優(yōu)化后，采用走向長壁采煤法，綜采一次采全高回采工藝，全部跨落法管理頂板，提高工作面單產。

利用并延伸原生勝宇祥礦井下西部已有巷道作為9 號煤一采區(qū)首采工作面的回風順槽和運輸順槽，這兩條巷道并與一采區(qū)膠帶、軌道、回風上山連通，構成9 號煤一采區(qū)首采工作面的運輸、排水、通風系統[5]。9 號煤首采工作面垂直于一采區(qū)上山布置，采用一進一回，U 型布置，運輸順槽進風，回風順槽回風。運輸順槽及回風順槽均沿9 號煤層底板布置，運輸順槽與一采區(qū)膠帶上山連通并通過聯巷與一采區(qū)軌道上山連通形成工作面的煤炭運輸及進風系統；回風順槽通過聯巷與一采區(qū)回風上山連通形成工作面的回風系統，并通過聯巷及風門與一采區(qū)軌道上山連通形成工作面的輔助運輸系統。

工作面在采區(qū)內采用前進式接替，工作面采用回退式開采。礦井重組時，在9 號煤一采區(qū)布置一個綜采工作面、兩個順槽綜掘工作面來保證礦井90 萬t/a 設計生產能力及正常的采掘接替，礦井采掘比為1∶2[6]。

4 結論

1）分析了試驗礦井采區(qū)開采的必要性，進行了礦井重組后采區(qū)布置方式的設計優(yōu)化，形成了“2 煤層-1 水平-2 階段-4 采區(qū)”的開拓準備方式，在此基礎上，同時優(yōu)化設計了采區(qū)運輸系統、通風系統、排水系統等主要系統。

2）進行了礦井重組后首采工作面優(yōu)化布置和采煤工藝，實現了工作面快速投產，采用優(yōu)化設計后的采區(qū)系統，年產量可達1.20 Mt，經濟效益十分可觀，對類似整合礦井采區(qū)布置、采區(qū)系統設計有一定指導意義。