西山登福康煤業井下配采方案的應用

曹 寬

（山西臨汾西山能源有限責任公司，山西 臨汾 041000）

西山登福康煤業由地方煤礦重組而成，地方煤礦開采歷史較久，礦井現開采+940m水平一采區中組煤（5#煤）。中組煤按三條開拓大巷布置，構成貫穿全井田的開拓生產布局。目前開采15101工作面，接替工作面15106工作面。井田內，上組煤（2#、3#煤）距中組煤（5#煤）平均間距27.5m，層間距較近，且上組煤（2#、3#煤）存在大量采空區。在對5#煤層鉆探過程中發現該區域存在2#、3#煤層的實體煤，查明的2#、3#煤層資源儲量(111b+122b+333)1361.7kt，其中探明的經濟基礎儲量（111b）1230.1kt，推斷的經濟資源儲量（333）131.6kt。

井田內2#、3#煤層為低灰、低硫的肥煤，煤質好，煤價高，屬優質配焦煤。為避免資源浪費，礦井擬開采井田內2#、3#煤層，以達到“提高資源回收率，擴大礦井經濟效益”的目的。礦井現采的5#煤層，煤層厚度0.45%1.32m，平均0.89m，屬薄煤層，工作面生產能力偏低。5#煤層原煤全硫含量在0.69%～5.35%之間，平均為1.68%，屬低中硫煤至高硫煤。

一采區2#煤層厚度1.25～1.67m，平均1.38m，屬中厚煤層，原煤全硫含量在0.36%～0.60%之間，平均為0.41%，屬特低硫煤。一采區3#煤層厚度1.17～2.0m，平均1.58m，屬中厚煤層，原煤全硫含量在0.31%～0.47%之間，平均為0.37%，屬特低硫煤。

為將煤炭產品的硫分降低，使煤炭產品適應市場能力增強，綜合利用率提高，計劃對三個區域的煤炭進行綜合配采研究。

1 各煤層配采比重的選擇

為了提升煤炭品質，在進行配采作業時需要合理的配采比例。在進行煤層配采比重選擇時，需要遵循配采后的煤炭必須充分滿足產品硫分和燃燒時的發熱量需求[1-2]。根據登福康煤業的要求，配采后的原煤內的硫分需要控制在0.8%以下，同時單位重量的煤炭燃燒時候的發熱量需要達到30.52MJ/kg。在滿足煤炭硫分和燃燒發熱量的基礎上，需要增加劣質煤的配采量，從而達到快速消耗劣質煤的目的。經過多次試采并結合2#、3#煤與5#煤層的綜采設備分布和綜采能力，確定了最佳的配采方案。各煤層的配采方案分布如表1所示。

表1 不同煤層的配比方案

2 登福康煤業配采方案設計

在進行配采設計時，需要充分考慮配采的經濟性，因此在進行配采方案制定時充分考慮了各個煤層現有的地質條件和綜采作業設備，以“分區、分層、獨立開采”的匹配原則[3]，采用了“立井拓展”方式實現對2#、3#煤層的連通，滿足于5#煤層的配采需求。

在配采設計方案中，登福康煤業在充分利用2#、3#煤層現有井筒的基礎上，采用了立井拓展延伸的方案，統一開采到5#煤層內，將主要的綜合配采巷道放置在5#煤層中，以3#煤層為輔助巷道煤層，實現對2#、3#、5#巷道的綜合開采，最終形成“一進一回”兩組綜采大巷道，同時在2#煤層巷道內設置回風巷和輔助運輸巷，形成一個連續性的綜合配采運輸系統。

由于5#煤層的平均厚度僅0.89m，屬于典型的薄煤層，2#煤層和3#煤層平均厚度在1.4m左右，屬于中厚偏薄煤層，因此根據其煤層賦存特性，最終選擇了采用下行開采的次序對井下煤層進行配采。在進行配采的最低層間距設定時，引入了最小配采安全距離的概念，即在進行配采時要留有一定的安全距離，從而確保綜采作業過程中煤層的穩定性。最小配采安全距離Hmin可表示為[4]：

式中：

K-煤層頂板安全系數，取6；

M-綜采面煤層的平均厚度，m；

α-煤層傾角，（°）；

當在綜采作業時，Hmin=6×1.4×0.82=6.88m＞0.89m，因此滿足井下安全綜采作業的需求，證明了所選擇的下行開采技術方案的正確性。

在該配采方案中為了確保配采作業的連續性，可先對2#、3#煤巷進行綜采作業，待過渡到5#巷道后再實現全面的配采，確保達到60萬t/a的綜采作業能力。為了降低配采的成本，在2#、3#巷道處均采用現有的綜采技術設備，而將3#和5#處采用聯合開拓的貫通聯巷布置結構，也就是在5#巷道內設置聯動輸送帶大巷、軌道大巷等，5#巷道內的煤炭綜采作業完成后利用輸送機傳輸到3#巷道內，完成煤炭在開采過程中的聯動配采，節約井下配采時間，提高開采效率。

3 井下順槽面布置方式的優化

隨著配采作業的繼續，綜采面巷道深度不斷加大。由于采用了立井連通方案，會導致煤礦井下綜采作業面內的空氣流通性變差，特別是隨著瓦斯涌出量的不斷加大，給煤礦井下綜采作業帶來了嚴重的安全隱患。因此在加大對井下瓦斯濃度監測和增加瓦斯抽采量的基礎上設計了雙“U”字結構的配采通風方案，將輸送帶進風槽、輔助運輸巷回風順槽、輔助運輸巷進風順槽、輔助回風順槽進行聯通，形成了一個綜合通風壓差系統，利用回風通道前后的壓力差實現高效的通風，確保綜采作業面瓦斯濃度保持在安全水平，有效解決了瓦斯集聚現象。雙“U”結構通風布局方式如圖1所示[5]。

圖1 配采面雙“U”通風布局結構

4 登福康煤業配采方案應用效果

登福康煤業2#、3#、5#配采項目建設總資金6708.03萬元，其中：井巷工程1714.12萬元，機電設備購置3643.05萬元，安裝工程336.77萬元，其他基本建設費用435.78萬元。投入使用后配采期間，2#、3#煤層實現產能30萬t/a，5#煤層實現產能30萬t/a。自投產以來綜采作業穩定，配采后的煤炭質量有了顯著的提升，實現了“薄厚配采，高硫低硫配采”的設計目標，極大地提升了登福康煤業的綜采經濟效益，減少了煤炭資源的浪費。該配采方案因地制宜，驅動了良好的效果，目前已得到了廣泛的應用。

5 結論

針對西山登福康煤業2#、3#煤層為特低硫煤的中厚煤層和5#煤層為薄煤層的特性，提出了“薄厚配采，高硫低硫配采”方案，結果表明：

（1）煤層配采比重選擇需要遵循配采后的煤炭必須充分滿足產品硫分和燃燒時的發熱量需求。經過多次試采并結合2#、3#煤與5#煤層的綜采設備分布和綜采能力，確定了7:8:15的配采方案。

（2）在進行配采設計時，充分考慮配采的經濟性，以“分區、分層、獨立開采”的匹配原則，采用了“立井拓展”方式實現對2#、3#煤層的連通，滿足5#煤層的配采需求。

（3）采用雙“U”字結構的配采通風方案，能夠有效地解決綜采面瓦斯集聚現象，確保作業安全。