济宁二号煤矿南翼二水平生产接续方案优化与实施

贺新刚　刘　慧

【摘要】随着济宁市新增规划建筑的增加，济宁二号煤矿的十三、十五采区将会被规划到新城之内，为了保证矿井的经济效益以及矿井接续，加快十三、十五采区的开采力度成了当务之急。如何加大矿井开拓力度，确定开采方案，对于保证矿井的持续发展起到积极作用，合理的开采方案有利于矿井的发展。

【关键词】水平生产；矿井开采；优化实施

一、 对十三、十五采区的概述

济宁二号煤矿为设计年产400万吨的特大型现代化煤矿,同时随着济宁市新增规划建筑的增加，济宁二号煤矿也在规划范围之内，特别是十三、十五采区将在据新增城市规划建筑与村庄的规划内，如何加大、加快十三、十五采区的开采是我们矿的重中之重。

二、 确定开拓方案

煤矿企业的生产环节多，各生产环节的比例和连续性较强，必然要求计划安排工作要严格保证计划进度的衔接。我们采用进度衔接法确定开采方案。

（一）十三、十五采区开拓布置方案

十三和十五采区煤层有下列特点：

1.两个采区3上煤层厚0～4.46m，平均2.7m，煤层结构复杂，不可采范围较小，适合用综合机械化采煤方法开采，为稳定可采煤层。

2. 两个采区3下煤层煤厚度0～3.85m，平均0.87m，不可采范围大，尤其是十三采区全区缺失，十五采区局部可采，为极不稳定煤层。

3.采区主要褶曲是白庄背斜、石佛向斜等。

4.煤层顶板为中等稳定～稳定顶板。

5. 十五采区地面有李集、常村、白庄、六四农场等地面建筑物，分布整个采区内。

6. 十三采区位于北湖和南阳湖下，地面情况简单。

通过以上分析，确定十三和十五采区以开采3上煤层为主，大巷层位位于3上煤层中，其中胶带输送机大巷和回风大巷沿3上煤层布置，轨道进风大巷根据3上煤层赋存状况，沿一定坡度施工，局部穿层布置。

（二）南翼二水平大巷开拓方案

根据二水平巷道现有开拓状况，为了加快十三和十五采区开拓，尽早形成工作面，结合九采区、十一采区工作面布置方案和矿井生产接续安排，整个开拓方案分为前期和后期：

1. 前期开拓方案

方案一：水平延伸南翼-740轨道进风大巷到九采边界，全岩巷（1562m）开拓，辅助运输采用平巷电机车运输；南翼-740第二部胶带输送机大巷原则沿3下煤层施工至9F1断层，然后见3上煤层后沿3上煤层施工。

方案二：沿3下煤层延伸南翼二水平辅助运输巷到九采边界（煤巷620m，岩巷910m），辅助运输采用无极绳运输；南翼-740第二部胶带输送机大巷原则沿3下煤层施工至9F1断层断层，然后见3上煤层后沿3上煤层施工。

方案三：南翼-740第二部胶带输送机大巷和南翼回风大巷原则沿3下煤层施工至9F1断层，然后见3上煤层后沿3上煤层施工，其中南翼-740第二部胶带输送机大巷煤巷735m，半煤岩巷556m，南翼-740回风大巷煤巷600m，半煤岩巷556m。采用回风大巷进风和担负辅助运输任务，辅助运输采用无极绳运输。后期施工南翼-740轨道进风大巷，形成整个生产系统。

2. 前期方案对比

方案一：

优点：辅助运输环节简单，运输巷道层位较稳定，同时排水系统简单，人员运送方便。

缺点：九采区和十一采区工作面联络巷岩巷工程量大。

方案二：

优点：岩巷工程量小，巷道最低点位于辅助运输巷，能够集中进行排水。九采区和十一采区工作面联络巷多为煤巷和半煤岩巷。

缺点：辅助运输环节多，运输能力低。主要辅助运输巷道位于3下煤层中，易于变形，维护困难。排水系统复杂，所有的积水必须通过管路排至上车场位置。人员机械化运输困难

方案三：

优点：全部为煤巷和半煤岩巷，巷道最低点位于回风巷，能够集中进行排水。同时能够探明煤层赋存状况，为轨道进风巷布置提供依据。

综上所述，从方案可行性上来看，三个方案均具有一定的可行性，方案一的优点最为突出，但是缺点也比较明显，方案三与其他方案相比，缺点明显，但施工周期最短，更有利于矿井的长远发展，故设计推荐采用方案三。

3. 后期开拓方案

当-740回风大巷和胶带输送机大巷向前施工一定距离或则进入十三采区后，探明了煤层赋存状况后，确定轨道进风大巷施工方案：

方案一：煤层赋存状况好，断层等地质构造少，起伏小，沿3下煤层延伸南翼-740辅助运输巷，见3上煤层后，沿3上煤层施工进入十三和十五采区，同时水平延伸南翼-740轨道进风大巷（采用小断面单轨运输），担负整个南翼辅助运输、行人和排水等任务。

方案二：煤层赋存状况差，断层等地质构造多，起伏变化大，沿3下煤层延伸南翼-740辅助运输巷到九采区边界，解决九采区和十一采区工作面辅助运输和通风等工作（不再进入十三和十五采区）；水平延伸南翼-740轨道进风大巷（采用大断面双轨运输），施工进入十三和十五采区，担负整个南翼辅助运输、行人和排水等任务，在十三和十五采区根据3上煤层赋存状况沿一定坡度施工，穿层布置，辅助运输采用液压绞车接力运输，同时考虑沿3上煤层施工管子道，以便于十三和十五采区工作面布置。

三、首采面选择

1. 工作面布置。十三十五采区工作面布置采用倾斜长壁式布置，由于十五采区地面建筑物多，根据现如今搬迁状况，建议采用条带开采；十三采区位于地面水体下，应进行水下开采可行性研究后进行布置工作面，结合济三煤矿设计情况，本采区水下采煤应是可行的，采用正规综合机械化采煤方式布置。根据现有地质资料，预计十三采区生产能力约在150～200万吨。

2. 首采工作面选择。首采面位置选择应遵循煤层条件好、构造少和准备工期短的原则，根据两个采区井上下情况分析，适合首采面位置的有133上01、153上01、133上06和133上09工作面，但由于133上01和153上01工作面均位于村庄保护煤柱下，开采前必须搬迁村庄或则采用建筑物下采煤方式，同时两个工作面煤层厚度小，不适宜作首采工作面，133上09工作面与133上06工作面相比，准备工期较长（长4个月左右），因此确定首采面布置在133上06面，原因如下：

（1）地面没有建筑物，位于水体下，不牵扯到村庄搬迁；

（2）煤层厚度稳定，煤层厚度在1.8～2.0m之间，构造较少。

四、工期计算

从2007年4月开始安排队伍施工，南翼-740第二部胶带输送机大巷到133上06工作面尚余2161m巷道没有施工，安排综掘队伍施工，到2008年4月（150m/月）施工到133上06工作面运顺位置，到2008年2月施工到133上06工作面运顺位置。

五、通风能力核算

济宁二号煤矿采用立井多水平开拓，目前开采的第一水平标高-555m。矿井通风方式为中央并列式，主井、副井进风，中央风井回风，中央风井地面风机房安装GAF31.5-15.8轴流式风机两台，其中一台运转，一台备用。

九采区（或十一采区）、十三采区同时回采时期，二水平片区需风量6000 m3/min风量，矿井通风阻力2879Pa，根据主要通风机特性曲线，主通风机最大提供负压3100Pa，能够满足矿井安全生产的需要。

六、存在的问题

1. 辅助运输问题：前期辅助运输环节多，距离长，从副井到133上06工作面要经过6个环节，运距达7.2km，辅助运量低。

2. 通风问题：通风路线增加，矿井通风阻力增大，全程通风路线（13306工作面）将近19000米，通风阻力2879Pa，到十三采边界工作面，全程通风路线将达24000米左右，通风阻力预计将达3055Pa，大大增加通风管理难度，主要通风机能力达到极限，抗灾能力大大降低；

3. 机械设备问题：由于济宁二号煤矿地质条件复杂，煤层赋存不稳定，煤层起伏变化大，煤厚变化大，两条巷道施工原则沿煤层施工，局部会出现破顶或破底情况，采用综掘施工，配备两部大功率综掘机来解决。

七、实施效果

经济效益：十三采区压矿煤炭储量14023.23萬吨，十五采区压煤617.42万吨，采用此种开采方式，将为我矿提前开采十三、十五采区提供了保障，十三、十五采区合计煤炭储量为14640.65万吨，按平均回采率75%计算回采产量，以2007年底煤炭平均售价500.37元/吨计算所创经济效益：

14640.65×500.37×75%=5494306.53万元。

社会效益：稳定了矿井生产，保持了南、北两翼均衡生产，为我矿经济效益的提高打下了良好的基础。