资源整合煤矿建设数字化安全高效矿井设计优化探讨与研究

冯振华

（山西煤销集团晋城有限公司，山西 晋城 048000）

资源整合煤矿建设数字化安全高效矿井设计优化探讨与研究

冯振华

（山西煤销集团晋城有限公司，山西 晋城 048000）

通过对资源整合煤矿盖州煤业的设计方案优化论证与研究，提出了创新矿井建设理念，推行“一矿一井一面”模式，采用高新技术和先进适用技术，建设数字化安全高效矿井。

整合煤矿；安全高效；建设

1 概述

2009年以来山西全省范围内实行了煤炭企业兼并重组整合工作，一举改变了原来煤矿“多、小、散、乱”的布局，提高了煤炭行业产业集中度,使煤炭行业发展走上了快车道。山西煤销集团晋城有限公司在此次整合中共整合煤矿79座，整合后形成25座矿井，整合煤炭资源18亿t，总产能达2355万t，均需重新进行建设，山西煤销集团晋城有限公司认为一个整合矿井能否建设好，关键在设计，设计是基础，只有进行不断地反复研究与论证，才能实现方案的合理性、技术的先进性、投入的经济性，进而实现矿井的安全高效性。

2 整合矿井概况

山西煤炭运销集团盖州煤业属晋城公司一个下属煤矿，由原青龙山、东南两座年产30万t矿井和董庄一个年产15万t的关闭矿井整合而成，矿井批准开采3号、9号、15号煤层，均为无烟煤，井田面积为16.2434 km2，矿井批复生产能力90万t/a。开采深度由+1030m～+800m标高，井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，目前二叠系下统山西组3号煤已开采完毕，主要开采煤层为太原组9号和15号煤层，其中：9号煤层：位于太原组中下部，含0～1夹矸，夹矸厚0.20m～0.33m，结构简单，煤层顶板为砂质泥岩，局部为泥岩，底板为粉砂岩或砂质泥岩，局部为石灰岩和泥岩，井田内西部及中东部9号煤层部分被剥蚀。煤层厚1.20m～2.20m，平均1.62m，赋存区稳定可采煤层。15号煤全区稳定可采煤层，煤层厚1.70m～3.90m，平均2.78m。井田内9号、15号煤层均属自燃煤层，煤尘无爆炸性，矿井属低瓦斯矿井。

构造：井田总体构造形态为一组背向斜相间的宽缓的褶曲构造，地层倾角2°～4°，井田内未发现断层，井田西部原开采时揭露4个直径30m～60m的陷落柱，对井田内煤层开采影响不大，井田内构造控制程度总体较高，井田构造属简单类型。矿井设计可采储量为5 754万t，其中9号煤1 615万t，15号煤4 139万t。

3 存在的主要问题

井田内被整合矿井技术资料不全，尤其是地质资料如煤层赋存情况、原采空区、开采现状及开采技术条件等，图纸准确度低，且图上标示不清;被整合煤矿原井筒、井下巷道、装备基本不可利用。原青龙山煤业和原东南煤业兼并重组前均为年产30万t以下的小煤窑，其井巷工程及主要设备基本无利用的价值。董庄煤矿则为原关闭煤矿，井筒早已填埋;工业场地选择受限制，地面建筑可利用的少。被整合煤矿地面工业场地均较小，受地形地势影响大，且建筑简陋，质量差，能利用的少。

4 方案优化

1）先对被整合煤矿进行尽职调查，并在被整合煤矿原有钻探资料的基础上，根据“点、线、面”相结合的原则，在全井田范围内又打了8个钻孔进行补充勘探，摸清了矿井资源储量分布及煤层赋存等情况，重新编制整合矿井地质报告，为矿井开拓部署提供了详细依据，确保了矿井的勘探精度满足建设需要。

2）对三座被整合煤矿原场地进行调研比较，认为将矿井的工业场地布置在原青龙山煤矿工业场地东侧比较适合矿井开发。

3）对矿井开拓部署进行充分论证，提出两套方案：方案一（推荐方案）：充分利用原青龙山煤矿的工业场地，依据井田内各可采煤层距地表浅的特点（9号煤层距地表仅30m左右），新打一个主斜井、一个副斜井，并刷大原青龙山副斜井为回风斜井，主斜井采用普通胶带机运输，辅助运输采用无轨胶轮车；方案二：刷大改造原青龙山煤矿副斜井和回风立井为整合后的主斜井和回风立井，重新开凿副斜井，主斜井采用大倾角胶带运输，辅助运输采用无轨胶轮车。

经比较方案一具有以下明显优势：主斜井选用普通胶带输送机运输，井下转载环节少，生产潜力大。设备和人员占用数量少、管理简单，营运费用低，便于实现集中控制；利用原青龙山煤矿副斜井做回风斜井，斜井施工简单，不需装备梯子间，井筒装备费用低；主斜井较方案二靠近井田储量中心，井下营运费用低，地面生产系统顺畅，且场区污染少；工业场地分区合理，有利于矿井生产，方便管理；新开井筒井口标高相对较高，不受主河道洪水威胁。缺点：就是新开井筒多，施工准备期长，初期井筒投资相对较大。

4）矿井开采9号煤层，运输、轨道、回风三条大巷均布置在煤层中，由于9号煤埋藏浅，故将煤仓布置在9号煤层下部，将来兼顾15号煤层开采，实现了“多做煤巷、少做岩巷”的设计指导思想，减少了井巷工程量，节省了矿井建设投资。

5）建设安全高效矿井，对各系统、环节进行优化，尽可能实现自动化、智能化，技术装备现代化。

（1）主斜井井筒内装备一台带宽为1000mm的钢丝绳芯带式输送机，运量大、连续性强，且实现自动化控制；副斜井采用无轨胶轮车担负人员、设备（包括大件）、材料的提升任务。

（2）矿井实行一采两掘，实现“一井一面”达到年产90万t的生产能力要求，并为下一步矿井扩建改造留有足够余地。掘进采用两台EBZ—120型综掘机组，SSJ800/40可伸缩胶带输送机，巷道实行锚杆+金属网+钢筋托梁支护；采面采用走向长壁式综采采煤工艺，设计选用ZZ4400/11/23型支撑掩护液压支架，MG200/475-WD采煤机，综采工作面实现集中控制。整个采掘系统具有简单可靠、资源回收率高、开采成本低、建设投资省、生产效率高、安全可靠等优点。

（3）井下主辅运输系统：运煤系统全部采用胶带输送机，实现胶带运输系统的自动化，并将胶带运输集控系统与调度电话及工业电视系统一起构成完整的操作、调度、监视网络，实现对整个系统的遥测、遥信和遥控；辅助运输采用无轨胶轮车，运输能力大，转载环节少，管理方便。

（4）矿井通风系统贯彻大断面、高风量、低风阻思路，采用两进一回通风系统，选用BDK-10-№26型矿用防爆对旋轴流式通风机，矿井总需风量120 m3/s，矿井通风容易和困难时期等积孔分别为4.39 m2和3.25m2，矿井通风阻力为容易；主通风机实现在线监测，

（5）供电系统实现双回路供电，采用KJ284型供电安全监控系统，配合矿井工业电视系统，实现对电力线路、电力设备等的实时监测集中控制、操作、遥控、故障分析处理及变电站、水泵房等无人值守等，确保供电质量，做到安全可靠。

（6）矿用无线通讯实行人员管理二合一系统，是一套以工业以太环网为传输主干的星型结合总线型的网络结构方案，实现井上对井下的语音调度以及井下对井上的信息反馈。

（7）矿用广播系统采用可靠的数字广播通信系统，选择与调度系统平台相适应的扩播分站及电话，可实现对井下分区广播及井上下的双向通话。

（8）建设工业电视系统、综合自动化系统及计算管理系统，实现集中监控、统一调度，无缝联接，实现现代化数字矿山。

（9）设计适度增加了地面设施，地面布置紧凑合理、分区明确、线路简捷、占地面积小，做到了简化生产系统，减少行政、福利设施的目的。

（10）隐患专项治理方面，保系统完善，重点是煤层自然发火和3号煤层采空区积水及地表降水等水患威胁，在进行矿井设计时，充分考虑采后喷洒阻化剂、地面防洪及井下物探、钻探相结合的综合防灭火和防治水措施，从设计之初就着力消除设计缺陷，做到本质安全。

经优化设计，简化了系统，减少了环节，达到用人少，投资省，安全高效的目的，本项目建设总造价为51 611万元，吨煤投资为570元，矿井总人数不超400人。

5 结束语

通过对资源整合矿井盖州煤业建设数字化安全高效矿井的设计研究分析，认为只要创新矿井建设理念，在地质情况摸清后，资源整合煤矿完全可以推行“一矿一井一面”，采用高新技术和先进适用技术，提高煤矿装备现代化、系统自动化、管理信息化水平，建设成数字化安全高效矿井，对其它资源整合矿井建设具有很好的借鉴意义。

Discussion on Digital,Safe and Efficient M ines'Construction through Resource Integration

FENG Zhen-hua

(Jincheng Co.,Shanxi Coal Transportation and Sales Group,Jincheng Shanxi048000)

By design optimization argumentation and research on the resources integration of Gaizhou Coal Enterprise,the author proposes a creative mine construction idea.By the promotion of one-mine-one-well-one-face model,advanced and appropriate technology is adopted to build the digital,safe and efficientmines.

mine integration;safety and efficiency;construction

TD212；TD679

A

1672-5050（2011）09-0068-03

2011-03-27

冯振华（1968—），男，山西太原人，大学本科，工程师，从事煤矿安全生产经营管理。

徐树文