车山矿井开拓方案的探讨-技术创新

车山矿井开拓方案的探讨

日期：2015-9-2 14:51:04　来源：互联网　浏览数：
　

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为了切实践行山西省政府提出的“资源整合、联合改造、淘汰落后、优化结构”指导方针，进行“扩内需、保增长、调结构、上水平”的整体部署，同时进一步解决山西省五大煤炭集团、煤炭运输等国有企业资源接替问题，将车山井田整装资源配置给山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司（下文一律简称“山西晋煤集团”），规模为1.2 Mt/a。下面本文主要探讨车山矿井开拓方案。
    1 井田概况
    车山井田地处泽州县城北30 km，高平市西18 km，按照行政区域划分其在泽州县下村镇、沁水县胡底乡的管辖范围内。该井田处于沁水煤田的东南部，地跨泽州县下村镇和沁水县胡底乡，面积达到16.39 km2。开采3号煤层，其厚度在4.86 m～6.46 m之间，平均厚度为5.81 m，属于全井田稳定系数高且利于开采的厚煤层。
    车山井田煤层结构简单，赋存平缓，且顶底板岩性好，水文地质条件中等，属于高瓦斯矿井。煤尘无爆炸危险性，不易自燃，其煤炭资源储量为139.01 Mt。从整体看车山井田的开采技术条件好，适合大采高综采一次采全高或综采放顶煤一次采全高开采。其中井田的3号煤层煤质属于低～中灰、特低硫、低～中磷、高熔灰分、高～特高热值、高强度之无烟煤，可作为优质化工、动力用煤，通过洗选之后还可作为冶金高炉喷吹用煤[1]。
    2 井口与矿井工业场地位置的选择
    车山井田地面为丘陵，该地区沟谷纵横，地形较复杂，在泽州县境内可供布置矿井工业场地位置的仅泽州县与沁水县县界大冲沟一侧较宽阔的阶地。东距下村镇约7 km，西距沁（水）高（平）二级公路坪曲线2.0 km，整体处于井田中南部位置，煤层埋藏较浅部位，有利于矿井的通风和运输。
    车山井田地质构造，主要是宽缓的单斜构造，北中部三条5 m～15 m断层、陷落柱发育，没有岩浆岩侵入。3号煤层埋藏深度在470 m~692 m之间，且供选择矿井工业场地位置的煤层埋藏深度不超过500 m。分析场地附近ZK404钻孔资料可知，井筒所穿过岩层其岩性好，有利于井筒施工。
    通过周密的现场勘查，并依据矿井实际情况进行布置，确定把井口与矿井工业场地的位置选在井田内ZK404号钻孔以西的长条形阶地上。
    3 矿井开拓方案
    3.1 立井开拓方案
    初期主要在选定的矿井工业场地内部，分别布置主井、副井与中央回风井3个立井井筒，其中主立井径长度约为5 m，垂直深度约为497 m，在井筒内部装备一对12 t多绳立井箕斗，其主要负责矿井煤炭提升任务，同时为进风井和安全出口；副立井径长度约为7 m，垂直深度约为540 m （包括井底水窝），在井筒内部装备一对1 t矿车二层四车多绳罐笼（宽窄各一）与梯子间，主要辅助矿井作业，同时为进风井和安全出口。而中央回风立井径长度约为6.5 m，垂直深度约为490 m，装备梯子间，主要负责矿井回风作业，同时矿井安全出口。所有井田用上述三个井筒进行开采，后期不再另建井筒[2]。
    结合煤层赋存情况，按照“开拓巷道尽量沿3号煤层布置，主井井底撒煤采用本水平清理”的原则，用“长短腿”形式布置主、副井筒，且都落底于+520 m的水平，待其落底以后设计为+520 m南北向卧式井底车场。中央回风立井落底于3号煤层，后期各井筒均不再延深。根据主、副立井井筒的井位选择和落底点层位选择，及综采放顶煤工作面适宜的连续长度，设计以+520 m一个水平开采全井田的3号煤层。并以此设计一组南北走向的大巷，南北均至边界，大巷设立胶带、辅运和回风三条不同的巷道，其中胶带、辅运巷道顺着煤层底板布置，而回风巷道顺着煤层顶板布置。
    在主立井井底东侧35 m位置设置上抬式井底煤仓，井底煤仓上口与+520 m水平胶带大巷上仓段（16°）相连，通过通风联络巷与主井井筒相通；下口与主井井筒间通过箕斗装载水平胶带机巷连接，箕斗装载水平胶带机巷通过箕斗装载水平联络巷和+520 m水平胶带大巷上仓段（16°）相连[3]。主井井底撒煤利用+520 m水平井底车场巷道本水平清理。+520 m水平辅运大巷与+520 m水平井底车场巷道直接相连，+520m水平回风大巷与中央回风立井通过回风石门相接。
    矿井井下大巷主要采用胶带输送机进行运输，大巷辅助运输用无极绳连续牵引车牵引1 t系列矿车，后期可考虑选用无轨胶轮车。矿井用机械抽出式进行通风，将全井田分为两个采区，都用倾斜长壁开采，其中回采面连续推进约900 m~2 600 m，将+520 m水平井底车场东侧埋藏较浅区域的一采区确定为首采区。车山3号煤层立井开拓方案如图1所示。

    3.2 主斜井与副立井混合开拓方案
    初期选定情况与3.1方案相同，主斜井以202°的方位落底于3号煤层相对浅部区域、3煤层底板，井筒净宽5.0 m （若考虑无轨胶轮车辅运则为5.5 m），倾角20°，斜长1 365 m，井筒内装备一条带宽1.2 m的大倾角带式输送机和一条胶带检修轨道，担负全矿井的煤炭提升任务和液压支架等大型设备及长材料的下放任务，兼做进风井和安全出口，落底于+520 m水平。副立井径长度是5.5 m，垂直深度是540 m （含井底水窝），其落底于+520 m水平，中央回风立井落底于3号煤层+560 m标高。由于主副井筒的落底点相距1 500m左右，故分别在这两处安置落底水平井底车场，并且主斜井落地以后设计高低道平车场与清理撤煤体系，由井底车场联络巷和一采区辅运大巷连接。而副立井落底后设置立式环形车场，并通过+520 m水平辅运石门与一、二采区辅运大巷相连。
    按照副井落底点水平标高，设计以+520 m一个水平开采全井田的3号煤层。并要求+520 m水平顺着嘉南铁路保护煤柱，然后设计一组东西走向的大巷直至东西边界煤柱线。然后在这组大巷设立胶带、辅运和回风三条巷道，其布置同3.1方案。同时大巷运输、通风方式及通风系统同3.1方案。全井田共划分为两个采区，都采用走向长壁开采，回采面连续推进长度750 m~2 550 mm。将主斜井+520 m水平井底车场附近的一采区确定为首采区[4]。
    3.3 方案比选
    方案地面主井生产系统布置简单，占用场地少；井筒工程量少；井筒及工业场地压煤量少；井上下总体布局合理；初期开拓巷道工作量少，具有明显优势。但用箕斗，增产潜力较低，提升设备及容器检修不太方便，井上、下均多出一道运输环节，运行可靠性不如胶带提升，极易发生事故；同时因为主斜井斜长达1 365 m，提升高度达497 m，提升高度过大；由于胶带太厚，胶带运行形成深槽较困难，带上煤易出现下滑现象。全方位比较3.1方案与3.2方案的优缺点可知，技术层面前者明显优于后者。