磁窯溝礦13 號煤層延深施工方案研究

姚俊彪

(山西河曲晉神磁窯溝煤業有限公司，山西 河曲 036500）

1 概況

磁窯溝礦目前10-2 號煤層已基本回采完畢，11號煤層上距10-2 號煤層2.60～7.75m，平均5.47m，可利用現有的10-2 號煤層開拓系統進行開采，但11 號煤層可采范圍及可采儲量少，為保證磁窯溝礦正常生產接續，加快13 號煤層延深施工已迫在眉睫。磁窯溝礦13 號煤層初步設計已由設計院完成，但設計方案存在缺陷，完全遵照設計影響上水平煤層正常回采。鑒于此，在確保安全和工程質量的前提下，需對初步設計方案進行優化，從而保證工程如期開工建設。

2 13 號煤層水平延深開拓設計

2.1 設計優化思路

根據磁窯溝礦現場生產實際情況，按照充分利用現有井巷工程、減少投資、最大限度不影響上水平收尾的開采原則，在滿足施工人員安全、經濟的前提條件下，考慮利用現有掘進設備、工藝技術可行、滿足配風要求等情況，通過優化施工方案、調整施工組織來減少13 號煤層延深開拓工程量，降低前期不必要資金投入，從而實現安全高效開拓、達到精品工程質量的目標。

2.2 水平延深初步設計

磁窯溝煤礦13 號煤層水平延深初步設計采用副斜井直接延深、新掘膠帶暗斜井和回風暗斜井相結合的方式開拓。礦井13-1 號及13 號煤層距離上部的10-2 號煤層平均層距為35m，利用礦井原有的主斜井作為13 號煤開采的主斜井，在原有北集中膠運大巷約920m 處向東布置一條膠帶暗斜井，傾角16°，落底于13 號煤層，裝備一條帶式輸送機，暗斜井內設有臺階、扶手，兼做進風井和安全出口；將礦井原10-2 號煤層北輔運大巷作為13 號煤層開采的北回風大巷使用，在北回風大巷北側920m 處開口向東方向布置一條回風暗斜井服務下水平一盤區開采，傾角22°，落底于13 號煤層，設有臺階、扶手，兼作安全出口；副斜井以5.5°傾角自礦井原10-2號煤層副平硐底開口向下延深至13號煤層，采用無軌膠輪車運輸，擔負全礦井的輔助運輸任務， 兼做進風井和安全出口；將礦井原有的10-2 號煤層北膠運大巷作為13 號煤層北集中膠運大巷，原有10-2 號煤層北回風大巷待上水平開采結束后封閉。

盤區大巷層位的選擇：向東方向的膠帶暗斜井及回風暗斜井進入13 號煤層后，沿煤層向東布置一組盤區大巷至JC3 鉆孔附近。所有大巷均沿13號煤層底板布置，盡量減小三條大巷的高差，使無軌運輸得以充分發揮。如圖1 所示。

圖1 水平延深初步設計開拓圖

2.3 延深優化及施工

2.3.1 水平延深優化設計

為方便13 號煤層后期主井機尾設備檢修行車運料，保留原10-2 號煤層北輔運大巷，將10-2 煤層北輔運大巷作為13 號煤層主斜井膠帶機機尾的檢修通道；保留原10-2 號煤層北回風大巷，將北回風大巷局部不滿足通風要求的區域進行刷擴處理，作為13 號煤層回風大巷使用；考慮膠帶機易于安裝且安裝后不飄帶，滿足機械化開采要求，將膠帶暗斜井掘進坡度由16°調緩至13°；為方便現場施工，降低施工風險，將回風暗斜井掘進坡度由22°調緩至16°；同時，為不影響上水平開采，膠帶暗斜井、回風暗斜井均自礦井原10-2 號煤層北輔運大巷開口施工，通過施工膠輔聯絡巷，完成施工期間運煤任務。如圖2 所示。

圖2 水平延深優化設計開拓圖

2.3.2 施工方案

（1）在原10-2 號煤層北輔運大巷約920m 處向東布置膠帶暗斜井，傾角13°（豎曲線半徑700m），落底于13 號煤層，裝備一條帶式輸送機，暗斜井內設有臺階、扶手，兼做進風井和安全出口；在原10-2 號煤層北輔運大巷北側920m 處開口向東方向各布置回風暗斜井，傾角16°，落底于13 號煤層，設有臺階、扶手，兼作安全出口。副斜井（延深段）自礦井原10-2 號煤層副平硐底開口以90°方位角沿-5.5°坡下山掘進，掘進至13 號煤層底板后沿-2.5°坡下山掘進至與井底車場交匯處停止掘進，采用無軌膠輪車運輸，擔負全礦井的輔助運輸任務，兼做進風井和安全出口。

（2）大巷層位的選擇：向東方向的膠帶暗斜井及回風暗斜井進入13 號煤層后，沿煤層向東布置一組盤區大巷至JC3 鉆孔附近。為方便后期工作面形成回風繞道，回風暗斜井進入13 號煤層后，盤區回風大巷沿煤層底板掘進避難硐室處開始留2m 頂煤掘進，盤區膠帶大巷沿煤層底板掘進。

（3）13 號煤層下水平延深一期工程延深到位后，回風暗斜井掘進至13 號煤層底板后，立即圍繞井底車場、管子道、變電所、水泵房、水倉展開施工。

（4）回風暗斜井掘進機組進入13 號煤層后開始施工盤區回風大巷，設計盤區回風大巷預留2m頂煤掘進，盤區回風大巷連接井底車場段及時調整為沿煤層底板掘進，在已施工的盤區回風大巷側開口，在較短時間內順利使井底車場與副斜井（延深段）貫通，為管子道、變電所、水泵房、水倉施工奠定了通風基礎。后期通過在盤區回風大巷與井底車場交匯處設計風橋，留設足夠高度的行車行人通道后，形成13 號煤層井筒段全風壓通風系統。

（5）副斜井（延深段）與井底車場貫通后，管子道開始施工。管子道自副斜井（延深段）207.73m 處以135°0′0″方位角沿-5°56′21″坡下山掘進14.5m，然后以96°22′56″方位角沿-6°34′44″坡下山掘進54.8m 后與水泵房貫通。考慮規程井下排水規定：主要泵房至少有2 個出口，一個出口用斜井巷通到井筒，并高出泵房底板7m 以上，另一個出口通到井底車場。管子道開口點選擇副斜井（延深段）207.73m 處底板標高為+895.63m，為方便管子道后期行車安全，設置副斜井與管子道拐點45°夾角平緩過渡，整體下山坡度不超過8°，貫通點底板標高887.83m，高差7.8m，符合規定要求。

（6）主變電所、水泵房施工到位后，考慮主變電所后期需形成完整的通風系統，施工主變電所回風繞道需技術上可行，且不能影響水倉正常施工。原設計由變電所直線向盤區回風大巷施工繞道，施工坡度大，機組爬坡困難，若使用炮掘，施工工期長，危險性大。優化設計后，通過調長繞道長度、降低施工坡度的方法，機掘巷道后采用工字鋼+雙層鋼筋網+混凝土施工繞道蓋板，使主變電所回風繞道順利從副水倉、主水倉頂板穿過，保證了后期主副水倉順利施工，節約了工時，取得了良好的經濟效果。

（7）主副水倉投入運行后，巷道煤泥極易隨污水進入水倉吸水井堵塞水泵。為防止排水過程中水泵堵塞隱患的發生，需在設計施工階段進行方案優化。現場將主副水倉自通道入口至配水巷段設計為先下坡后上坡“V 型”，使淤泥沉積位置遠離配水巷口，同時將配水閥由配水巷底調高至距底板0.8m，并在配水巷口施工擋泥墻，防止清淤車在清理水倉煤泥過程中將煤泥推入配水巷，最大限度保護了吸水井水泵的正常運行。

3 結論

（1）方案優化縮短了工程施工準備時間，規避了因施工對上水平正常開采的影響。

（2）充分利用了上水平回風系統，減少了水平延深期間回風系統工程量，以很短的時間形成完整的通風系統。

（3）井筒掘進坡度優化改進既保證了后期皮帶安裝、運輸要求，又解決了因坡度大施工困難的問題，降低了現場施工不安定源發生的幾率，施工效率及管理成本得到明顯改善。