礦井多水平多采區(qū)顛覆性規(guī)劃研究與實踐

王慶杰 王傳振

（新礦集團(tuán)協(xié)莊煤礦，山東新泰 271200）

1.課題提出

協(xié)莊煤礦位于新泰市境內(nèi)，新汶向斜西端南翼，南起各煤層露頭，北至F10斷層（與翟鎮(zhèn)礦相鄰）及-1500m等高線，東以F3斷層與良莊礦為鄰，西至各煤層剝蝕邊界。東西走向長約9km～12km，南北寬1.1km～4.2km，面積約41.5109km2。礦井于1962年12月正式投產(chǎn)，原設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬t/a，1989年礦井開始改擴(kuò)建，擴(kuò)建后生產(chǎn)能力為180萬t/a，2020年5月9日山東省能源局公布的全省“兩類”生產(chǎn)煤礦名單中核定生產(chǎn)能力為120萬t/年。可采煤層共有6層，即2、4、6、11、13、15煤層。礦井開拓方式為主斜副立聯(lián)合式開拓，混合式通風(fēng)，采煤方法為走向長壁后退式采煤法，垮落法管理頂板。礦井分4個水平，即-50m水平、-300m水平、-550m水平和-850m水平，其中-50m水平、-300m水平已開采完畢。

目前，-550和-850水平為生產(chǎn)水平，采場布局比較分散，巷道占用多，地面至-550水平的斜井系統(tǒng)主要布置在十一層頂板以上層位，現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)已無法滿足礦井下組煤炭資源回收，為深化找煤擴(kuò)量確保采場有序銜接，回收礦井煤炭資源需重新進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃布置。兼顧千米深井限采深政策，為應(yīng)對深部采場轉(zhuǎn)移，促進(jìn)礦井高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，需進(jìn)行礦井技術(shù)改造。根據(jù)生產(chǎn)布局變化情況，在全面摸排分析礦井現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，謀劃礦井長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展，簡化目前復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)，縮短運輸、排水、供電等系統(tǒng)戰(zhàn)線，計劃對原煤主運系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、輔助運輸系統(tǒng)、排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，實現(xiàn)礦井合理集中生產(chǎn)，實現(xiàn)減系統(tǒng)、減環(huán)節(jié)、減人員目標(biāo)。結(jié)合礦井生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)狀，采用顛覆礦井多水平、多采區(qū)布置模式，按照盤區(qū)“集中、簡單”布置思路，將分散水平、采區(qū)進(jìn)行集中、合并，進(jìn)行老區(qū)礦井多水平多采區(qū)顛覆性大系統(tǒng)改造規(guī)劃與實踐[1-2]。

2.生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)改造

（1）新建立井。在管子井工業(yè)廣場建設(shè)混合井筒，通過暗斜井將-50水平與-850暗斜井聯(lián)系起來，滿足運人、運料及提升運煤的需要。釋放-850水平至-50水平所有壓覆各煤層的煤炭資源。井下對應(yīng)-50井底車場南部區(qū)域，與-50井底車場壓煤區(qū)域重合；與-50強(qiáng)力皮帶位置較近，運輸系統(tǒng)配套方便、簡單。

（2）通風(fēng)系統(tǒng)。二號副井?dāng)嗝嬖?.5m2左右，擴(kuò)修斷面至14.6m2，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，對-300水平中部風(fēng)井進(jìn)行改造。重新施工鎖口、防爆門、風(fēng)道、風(fēng)機(jī)房、測試風(fēng)門房、主風(fēng)機(jī)、電機(jī)及2道風(fēng)門、擴(kuò)散塔。將二號副井改造為回風(fēng)斜井，借用原二號副井上部（-50水平以上）回風(fēng)。新安設(shè)的主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量在5000～15000m3/min之間，風(fēng)機(jī)型號GAF25-25-1型軸流式主要通風(fēng)機(jī)。

（3）運輸系統(tǒng)。撤除-550m西翼系統(tǒng)（第一、二、三部）皮帶、-550m強(qiáng)力皮帶、-300鋼纜皮帶及上下轉(zhuǎn)載機(jī)等，安裝三部永磁直驅(qū)電機(jī)式皮帶機(jī)及一部轉(zhuǎn)載皮帶，主運系統(tǒng)為-850m～-50m永磁強(qiáng)力皮帶三部，-50m一部轉(zhuǎn)載皮帶以及-50m至地面主運皮帶。改造運輸暗斜井巷一段全長2700m，平均傾角16°，選用2部DTL1000/400×4永磁電機(jī)型皮帶機(jī)，每部1350m，膠帶選用ST3500s型鋼絲繩芯膠帶，帶寬1m。

（4）輔助運輸系統(tǒng)系統(tǒng)改造完成，剩余-50m、-850m兩個水平大巷。

運人系統(tǒng)：-50水平至-850水平，采用RJY160、RJY110型架空乘人裝置運人。

運料系統(tǒng)：運料采用單軌吊機(jī)車，將各采區(qū)單軌吊線路全部聯(lián)網(wǎng)，采區(qū)設(shè)置換裝站將物料運送至各采掘工作面。

（5）供電系統(tǒng)。新建立井供電：改造河北6kV配電所、電廠配電所，增加電廠至河北1路架空線路；撤除副立井降壓站、西立井降壓站35kV供電系統(tǒng)，通過1#、2#線供電，電廠通過1#、2#線上網(wǎng)；井下供電：新立井下車場建井底配電所，在新立井井筒內(nèi)敷設(shè)4根185mm2電纜；撤除井下原-300水平、-550水平中央配電所。

（6）排水系統(tǒng)。技術(shù)改造后，井下共剩余4個水平中央泵房，分別設(shè)在-50m、-300m、-850m、-850m一采區(qū)水平，見表1。

表1 水平涌水量

3.技術(shù)改造服務(wù)煤量

系統(tǒng)優(yōu)化解放地質(zhì)儲量5442.7萬t，有效可采煤量1841.1萬t。其中二煤層有效可采儲量183.1萬t，四煤層有效可采儲量206.7萬t，六煤層有效可采儲量305.3萬t，十一煤層有效可采儲量296.2萬t，十三煤層有效可采儲量554.2萬t，十五煤層有效可采儲量295.6萬t。

（1）-550水平西大巷及周圍區(qū)域：地質(zhì)儲量1899.8萬t，其中十一層364.5萬t，十三層300.7萬t，十五層511.2 萬 t。

（2）副立井煤柱：地質(zhì)儲量989萬t，其中二層407.6萬t，四層581.4萬t。

（3）-300水平以淺：地質(zhì)儲量1205.6萬t，二層煤81.7萬t，四層92.9萬t。六煤層75萬t，十一層140.1萬t，十三層347.5萬t，十五層468.4萬t。

4.解放資源儲量情況

礦井技術(shù)改造解放地質(zhì)儲量1987.7萬t，有效可采儲量859.5萬t。主要為-550水平西大巷煤柱、-550副立井工廣煤柱以及-300～-50煤柱。

5.效果效益

（1）片盤式多層位分區(qū)布局。立足當(dāng)前礦井多煤層開采布局情況，結(jié)合構(gòu)造擺布走向，將剩余塊段回收方式調(diào)整為片盤分區(qū)模式，實現(xiàn)資源高效回收。

（2）一體化系統(tǒng)改造。技術(shù)改造后的生產(chǎn)系統(tǒng)既可以作為礦井的大系統(tǒng)，又可以兼顧分煤層資源回收。

（3）資源整合回收。可利用新系統(tǒng)對淺部周邊8個煤礦剩余資源有效整合。

（4）系統(tǒng)換煤。借助新系統(tǒng)回收老系統(tǒng)壓覆煤量，既實現(xiàn)了系統(tǒng)的更新?lián)Q代，又增加了礦井有效可采量。

（5）深罐短箕混合式立井。井筒內(nèi)既布置箕斗又布置罐籠，采用箕斗運煤與-50水平皮帶聯(lián)系，罐籠運人運料直接到立井工廣，節(jié)約大量人力、物力和財力。

6.結(jié)語

技術(shù)改造將礦井原煤運輸、行人、通風(fēng)、排水和輔助運輸五方面問題整合在一起進(jìn)行解決，做到統(tǒng)籌兼顧、謀久調(diào)優(yōu)，大大提升礦井安全高效生產(chǎn)的保障能力，滿足礦井可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)要求，在技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、安全可靠性方面都具有較明顯的優(yōu)勢，為老區(qū)礦井改造長遠(yuǎn)發(fā)展提供了很好的借鑒資料。