擴大區薄基巖下淺埋薄煤層開采研究

禹小瑋

（中煤西安設計工程有限責任公司，陜西 西安 710054）

近年來，淺部煤炭易采資源逐漸減少，薄煤層作為優質資源日益受到重視。薄煤層工作面開采極大提高了資源的利用率，顯著增加了煤礦的收益。

1 概況

南梁井田位于陜北侏羅紀煤田神府礦區新民開采區中部，地處神木市與府谷縣交界處黃羊城溝北側的府谷縣境內。南梁煤礦隸屬陜西南梁礦業有限公司，產能3.00 Mt/a，井田面積約22.960 8 km2。井田內可采煤層為6 層，其中主采的3-1煤全井田可采，平均厚度為2.92 m，賦存穩定。目前，南梁煤礦原有采礦證范圍內一水平的2-2煤已基本回采完畢，現已進入二水平3-1煤的開采。

南梁煤礦井田東部擴大區東西長約1.5 km，南北寬約4.4 km，面積約5.19 km2。擴大區內賦存有6 層可采煤層，與原井田一致。其中，一水平的1-2煤僅在區域北部賦存，煤層厚度1.10～2.30 m，平均厚度1.58 m，煤層埋藏深度45.11～137.32 m，底板標高在+1 193.00～ +1 200.44 m 之間，與2-2煤層間距為29.74～40.62 m，平均34.13 m。

2 開采擴大區必要性的分析

2.1 可行性

從煤層厚度及埋藏深度來看，1-2煤屬于薄基巖淺埋煤層[1-3]。根據基巖厚度對薄基巖工作面頂板安全開采類型進行劃分，基巖厚度 h ＞14 m 可安全開采；7.2 m ＜h ＜14 m 采取一定技術措施可安全開采；3.85 m ＜h ＜7.2 m 為基巖厚度的開采危險和災害易發區域，要采取頂板管理的強化措施才能實現安全開采；h ＜3.85 m 很難保證工作面安全開采。擴大區內基巖厚度大于7.2 m的區域東西長約1.5 km，南北寬約1.8 km，面積約1.74 km2。因此，從安全角度來看，1-2煤開采是可行的。

2.2 必要性

擴大區1-2煤安全開采范圍內地質資源量為2.69 Mt，可采儲量為1.42 Mt，生產能力按照0.60 Mt/a考慮，1-2煤服務年限1.7 a。本著科學合理地開發利用和保護礦產資源的原則，為進一步提高資源回收效率，充分利用資源，盡快完成一水平與二水平之間的交替，1-2煤的回收工作是十分必要的。

3 開采方案

原有采礦證內的2-2煤已經回采完畢，一水平只有東部擴大區內部分的1-2煤和2-2煤還未開采。該區域內1-2煤與2-2煤平均間距約31 m，煤層間距不大，因此該部分1-2煤利用203 盤區巷道進行開采是合理的。

目前，203 盤區南翼已基本回采完畢，北翼20302、20304、20306、20308 四個工作面已回采完畢，20310 工作面巷道及切眼均已掘進完畢，形成通風回路。

考慮到1-2煤可采范圍較小，且位于203 盤區東北部緊挨井田邊界的位置，確定利用已有的20310工作面運輸巷和20310 工作面輔助運輸巷，將下一個工作面的帶式輸送機巷（即20312 工作面帶式輸送機巷）提前掘進，為203 盤區1-2煤開采時的主運輸、輔助運輸及回風服務。

井下輔助運輸采用防爆無軌膠輪車運輸，因此確定203 盤區2-2煤通過輔助運輸上山與1-2煤連接。移交時203 盤區1-2煤需風量約55 m3/s，采用一條回風上山即可滿足回風需要，確定回風亦采用暗斜井形式連接上覆1-2煤層。根據前述1-2煤賦存條件，1-2煤與2-2煤層間距平均為34.13 m，主運輸可采用主運輸上山和溜煤眼兩種形式連接1-2煤。因此，主要針對主運輸形式的不同，提出了如下兩種巷道布置方案。

3.1 主運輸上山方案

利用已有的20310 工作面運輸巷作為1-2煤集中回風巷，從20310 工作面切眼巷道約92 m 處沿東偏北26°方向布置一條回風上山，傾角約15°，斜長140 m；利用已有的20310 工作面輔助運輸巷作為1-2煤集中運輸巷，從巷道約1175 m 處沿南北向布置一條主運輸上山，傾角約12°，斜長144 m；利用新掘的20312 工作面運輸巷作為1-2煤集中輔運巷，從巷道約910 m 處沿南北向布置一條輔助運輸上山，傾角約6°，斜長289 m。三條上山掘進至上覆1-2煤后，沿1-2煤布置一組三條南北向的主運輸、輔助運輸及回風巷道，構成盤區內1-2煤的運輸和通風系統。

3.2 溜煤眼方案

利用已有的20310 工作面運輸巷作為1-2煤集中回風巷，從20310 工作面切眼巷道約92 m 處沿東偏北26°方向布置一條回風上山，傾角約15°，斜長140 m；利用已有的20310 工作面輔助運輸巷作為1-2煤集中運輸巷，巷道內鋪設一條帶式輸送機，1-2煤采煤工作面設置溜煤眼，溜煤眼上口與1-2煤工作面巷道連接，下口正對1-2煤集中運輸巷內鋪設的帶式輸送機，溜煤眼高34 m，直徑3.0 m，倉容300 t；利用新掘的20312 工作面運輸巷作為1-2煤集中輔運巷，從巷道約910 m 處沿南北向布置一條輔助運輸上山，傾角約6°，斜長289 m。兩條上山掘進至上覆1-2煤后，沿1-2煤布置一組兩條南北向的輔助運輸及回風巷道，構成盤區內1-2煤的運輸和通風系統。

3.3 方案比選

從技術方面來看，兩個方案主要差別集中在主運輸的連接方式。方案一采用帶式輸送機連續運輸方式，工作面來煤直接搭接1-2煤北翼盤區巷帶式輸送機。該方案具有系統簡單、驅動集中、易于控制、檢修方便的優點，但是帶式輸送機下運時易撒煤。方案二采用工作面溜煤眼+帶式輸送機方式，工作面來煤通過溜煤眼至1-2煤集中運輸巷帶式輸送機。該方案具有輸送帶安全系數較高、保證連續均衡生產的優點，但是煤炭轉載環節多，通風管理較復雜，溜煤眼易堵塞，處理困難。

從經濟方面來看，兩個方案主要在于主運輸方式不同帶來的井巷工程量投資的差別。方案二（即溜煤眼方案）井巷工程量較小，投資較少。方案可比工程量比較詳見表1。

表1 方案可比工程量比較表

通過對兩個方案進行比較，經濟投資上兩個方案相差不大。方案一采用帶式輸送機連續運輸，系統簡單，易于控制，但是方案井巷工程量較大，前期投資高，且帶式輸送機下運時存在撒煤情況；方案二雖然煤炭運輸轉載環節多，且溜煤眼積煤易堵塞，處理困難，但1-2煤運量不大，通過適當增大溜煤眼直徑等方法可解決，方案井巷工程量較小，前期投資低，同時可以保證連續均衡生產。因此，確定采用方案二（溜煤眼方案）。盤區巷道布置方案如圖1。

圖1 盤區巷道布置方案

4 結語

為進一步加大煤炭資源采出率，結合礦井開拓、開采現狀，以提高資源采出率為中心，充分利用已有生產系統、減少環節、快速建設，來實現薄基巖淺埋薄煤層安全開采的目標，不僅有利于提高煤礦效益，亦可為其他礦井相似條件下開采提供有益的借鑒。