船景煤矿首采区巷道布置优化设计

贾正奎，王俊超

(四川广旺集团船景煤业有限责任公司，四川宜宾645253)

1 地质概况

船景井田含煤地层平均总厚135.35m，共含煤13层，煤层总厚一般为7.53m，含煤系数5.6%。含煤地层主要由砂岩、泥岩组成，其次为煤、炭质泥岩、菱铁矿及石灰岩等。含可采煤层的宣威组上段，平均厚43.36m，含煤10层，其中可采及局部可采煤层4层，分别为2，7，8－1，8－2煤层，煤层平均总厚5.73m，可采含煤系数为4.2%。2号煤层直接顶板主要为泥质岩类，次为粉砂岩、细砂岩;伪顶为炭质泥岩，一般厚0.25m左右，底板多为泥质岩。

2 原设计方案

井口及工业场地选择在乐义乡浑水河西岸的河坝头，矿井采用平硐开拓，井口标高465m。主平硐位于煤层底板，长度1880m，采用机轨合一布置;在465m水平沿8－2煤层底板35～50m布置一组水平大巷。矿井南北两翼分开排矸、回风。北排矸斜井选在南厂沟，井口标高665m，长度831m，倾角15°，采用机轨合一布置，落平于465m标高后，通过1514m排矸石门与主平硐联系;北回风斜井选在南厂沟附近的山王庙，井口标高795m，长度757m，倾角25°，落平于480m标高后，通过1280m总回风石门与475m回风大巷联系;大巷位于煤系地层中，用石门及斜巷分别与排矸井及回风井相接，形成矿井进、回风系统。采区达到设计生产能力时，共有3个井筒，即主平硐、北排矸斜井、北回风斜井。

结合煤层赋存条件，将主要运输巷道及回风巷道集中布置在8－2煤层底板35～50m范围内围岩相对较好的砂岩中。

由于本井田主体构造为一简单开阔的向斜和宽缓近对称的背斜，地层产状沿走向和倾向的变化不大，倾角平缓，设计采用分区式通风，每一采区都能与水平回风巷相连。总回风巷平行于主要运输巷布置在煤层底板岩层中，通过回风石门与回风井相连。

盘区巷道布置倾斜长壁开采，中厚煤层采用综采及高档普采，薄煤层采用高档普采，工作面长度为150m。

3 巷道布置优化设计

3.1 方案介绍

3.1.1 大巷层位选择

根据煤层底板岩性，结合鲁班山南北矿经验，将胶带大巷、轨道大巷、回风大巷及主要煤仓、车场等重要系统布置在8－2煤层底板90m以下的玄武岩中，该层玄武岩厚度约90m，其下为茅口灰岩，玄武岩强度高，无层理，节理不发育，可不支护，进行裸体施工，施工速度快，掘进成本低。考虑将巷道布置在玄武岩顶界下15m位置。

465m主平硐在井口往里600m处向北转30°52'，再掘进约1100m，在77号勘探线西侧进入玄武岩后布置北排矸系统的运洗煤矸石3t底卸式矿车车场、运掘进矸石的1t矸石车翻罐笼车场及255m水平煤炭、矸石转载系统。之后向南转8°28'靠南侧布置轨道大巷，靠北侧布置胶带大巷，两大巷间距20m，一直延伸到501号勘探线。

在665m北排矸平硐井口往里550m处向西南方向在玄武岩中布置665m总回风大巷，巷道延伸到501勘探线处与一采区总回风石门联系。在此处施工倾角为15°的465排矸暗斜井700m后，通过465排矸石门与井底车场连接，进而与主平硐连接起来。

3.1.2 采区巷道布置

轨道运输大巷到采区位置后，向顶板方向布置采区主石门，并通过502m抬高运输石门揭穿各煤层。在8－2煤层底板约37m位置，顺层布置运煤上山 (978m)、回风上山和行人上山 (1152m)，角度均为9°。665总回风石门与665回风大巷相连形成回风系统，运煤上山只布置到第一区段运输巷标高638m。轨道上山为了减小提升长度，以15°倾角穿层布置，斜长724m，下部距8－2煤层80m。502m抬高运输石门向底板方向布置到胶带运输大巷位置，在玄武岩中布置采区煤仓 (高24m，3000t)，各区段石门及总回风石门布置在采区主系统 (上山)西侧50m位置，以利于东翼先跨上山开采，减轻采区上山受集中压力影响。在采区位置的玄武岩中布置井下炸药库、采区变电所，并采用反穿层回风小上山与采区回风上山沟通，形成硐室独立回风。

3.2 方案比较

3.2.1 大巷布置比较

(1)布置在煤系地层中

优点 距煤层距离近，联系煤层的上山、石门距离短，工程量小，如果软岩支护过关，配合倾斜长壁采煤法，生产系统简单，初期投资小，工期短。

缺点 煤系地层宣威组下段，岩性主要为泥岩、泥质粉砂岩，强度极低，而且遇水膨胀，巷道维护极其困难。根据鲁班山南北矿实践，布置在煤系地层中的开拓、准备巷道，矿山压力显现强烈，巷道变形非常大，维护成本高，不能满足服务期安全使用;将胶带大巷、轨道大巷、回风大巷及主要煤仓、车场等重要系统布置在煤系地层中，掘进速度慢、支护成本高、维护费用高，且一旦出现问题不能使用，将影响全矿井生产;不利于多孔掘进，建设工期长，总回风巷布置在465m水平，需掘进完回风斜井 (25°，757m)、回风石门 (1280m)后才能掘进总回风巷，而且前期需多掘总回风巷398m，该施工路径工期至少增加16个月，不利于早投产，早见效。

(2)布置在玄武岩中

优点 玄武岩强度高，无层理，节理不发育，巷道可不支护，进行裸体施工，施工速度快，掘进成本低;维护费用少，主要系统稳定可靠;总回风巷布置在玄武岩中，并上提到665m标高，可通过北排矸平硐施工665m总回风大巷，施工条件好，掘进费用低，可节省工期16个月。

缺点 由于玄武岩顶界距8－2煤层法线距离约90m，煤层倾角较小，开拓巷联系煤层的上山、石门工程量大。

3.2.2 采煤方法比较

(1)走向长壁采煤法

优点 工作面运输巷、回风巷及底板瓦斯抽采巷道为水平巷道，材料运输容易，人员行走方便，掘进速度快，掘进成本低;支架、设备、材料运输容易，工作面搬家时间短;采煤机倾斜布置，稳定性好，有利于综采效能的发挥，单产高;回风路线短，通风阻力小。

缺点 采区上山工程量大，初期投资大，工期较长。上山维护时间长，维护工作量大;通风系统复杂、运煤系统环节多，生产管理要求高。

(2)倾斜长壁采煤法

优点 经大巷通过盘区小上山直接布置工作面，生产系统简单，初期工程量少。

缺点 工作面辅助运输困难。工作面运输、回风巷为倾斜巷道，斜长达1200m以上，需多台绞车接力提升，提升安全性差，设备、人员占用多，运输环节多，不利于生产、安全管理;人员行走体力消耗大，路途时间长，降低劳动效率;倾斜巷道多，掘进成本高，掘进速度慢。工作面运输、回风巷及煤层底板瓦斯抽采巷均为倾斜巷道，加之倾斜长度大，掘进成本高，掘进速度慢，不利于工作面接替;不利于通风、瓦斯管理。总回风巷布置在465m水平，工作面回风巷为下行风，回风距离长，通风阻力大。回风距胶带大巷、轨道大巷近，一旦煤与瓦斯突出出现逆流，逆流瓦斯容易进入主要进风系统，灾害波及范围大，不利于安全管理;倾斜长壁开采不利于综采效能的发挥。倾斜长壁开采，支架、设备、材料运输困难，工作面搬家时间长;采煤机俯斜或仰斜割煤，稳定性差，倾角大时容易割顶、底;俯斜开采时若采空区涌水大，涌水将进入工作面，恶化环境，影响综采效能。

3.2.3 井巷工程量综合比较

(1)玄武岩中布置大巷，采区布置方式

投产井巷工程量25412m，投产井巷工程投资19976.92万元，投产时的巷道维护费用5214.85万元;后期井巷工程量17455m，后期岩石井巷工程投资10159.21万元，后期岩巷维护费用1626.40万元。

(2)煤系地层中布置大巷，盘区布置方式

投产井巷工程量21772m，投产井巷工程投资18585万元，投产时的巷道维护费用5194万元;后期井巷工程量35922m，后期岩石井巷工程投资23437万元，后期岩巷维护费用7205万元。

2种布置方式对比可知:玄武岩中布置大巷，采区布置方式相比煤系地层中布置大巷，盘区布置方式减少工程量14827m，节约总资金17443.85万元。采区布置与盘区布置工程量及费用比较见表1。

表1 采区布置与盘区布置工程量及费用比较

4 结 论

船景煤矿首采区采用玄武岩布置大巷，采用走向长壁开采，虽然在建井初期投资略大，但后期费用明显减少，生产系统安全可靠，有利于后期的系统改造、接替，以及后期产能的提高，故最终选定该方案，淘汰原设计方案，事实也证明该方案在技术和经济上是可行的。

［1］张荣立，何国伟，李 铎.采矿工程设计手册 ［M］.北京:煤炭工业出版社，2003.

［2］徐永圻.煤矿开采学 ［M］.徐州:中国矿业大学出版社，1999.

［3］段红民，胡喜明，巫仕振.薄及中厚急倾斜煤层采煤方法优化研究［J］.煤炭科学技术，2008(2).

［4］王广辉.河东煤矿近距离煤层群开采巷道合理布置方式［J］.煤矿开采，2009，14(1):37－38，80.

［5］徐玉胜.大采高工作面巷道布置方式 ［J］.煤矿开采，2009，14(3):19－22.

［6］李新旺，张小兵，段红民.急倾斜煤层斜坡采煤法巷道布置方式探析［J］.煤矿开采，2007，12(3):27 －29.