云泰煤矿主井和工业广场优化设计

吴成兵

重庆市能源投资集团科技有限责任公司设计分公司，重庆 400060

科学发展、安全发展是煤矿企业当前和今后永恒的主题[1,2]。我市大多数煤炭企业均属小煤矿，地质构造较复杂，煤层赋存条件较差，也因此包含了一定的技术含量，所需采取的技术与安全对策相对应更加细致、周密。

针对小煤矿各种开采难点，合理选择开拓方式尤为重要，相比较而言，平硐开拓具有建井快，初期投入少等特点，为众多小型煤炭企业所接受。其中，平硐开拓的主井选址和工业广场的布置也是重要问题之一。

本文以重庆市云阳县云泰煤矿为例，介绍了在复杂地形下，突破传统方式合理选择了主井井口位置，并分散布置生产区、煤仓和生活区，解决了原主井掘进和通风问题。

1 地质特征

（1）地质构造

云泰煤矿位于重庆市云阳县农坝镇，矿区位于岩水背斜中段南翼，构造形态简单，为单斜构造。

区内石灰岩广布，地层南倾，产状较平缓，微有波状起伏，受溶蚀破坏作用影响，分离切割岩层，沟谷纵横，呈现深沟及陡峭的单面山形地貌，矿区外围南东侧洼地局部可见小型落水洞，如图1。

同时，矿区范围地形标高一般在1500米左右，最高点为桥顶包，标高+1819.00米，最低点在羊圈沟，标高+1030.40米（该处为陡崖状），相对高差788.60米，地形坡角一般10°～35°。

（2）含煤地层

矿区含矿（煤）地层为二叠系上统吴家坪组，平均厚426.24米，为东吴运动后期浅海相碳酸盐台地上的滨海～浅海碳酸盐型含煤建造沉积体系。与下伏地层茅口组呈假整合接触，与上覆长兴组为连续沉积，整合接触，分层标志不甚明显。

（3）地震

根据国家震发办（1992）160号文颁发的《中国地震烈度区划图（1990）》及《中国地震烈度划分图（1990）使用规定》，本区地震基本烈度为VI度。

根据国家质量技术监督局2001-02-025发布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），该区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s。

2 开拓方式的选择

（1）井筒形式比较

平硐开拓与斜井开拓、立井开拓具有以下优势[3]：①井下出煤不需提升转载直接由平硐外运，其运输环节和运输设备少、系统简单、费用低；②平硐的地面工业建筑较简单，不需要结构复杂的井架和绞车房和硐口车场；③硐内不设水仓、水泵房和排水设备，大大节省平硐水平以上煤炭开采时的排水费用，有利于水灾防治；④平硐施工技术要求不高，掘进速度快，周期短，可加快矿井建设；⑤硐口位置选择灵活，可不留和少留地面工业广场、平硐的保护煤柱，煤炭资源损失少。

（2）井筒形式选择原则

矿井主要井筒形式选择依据的一般性原则[3]是先选择平硐，后选择斜井，最后考虑立井。在确定矿井开拓方式时，应该针对井田地质地形条件、煤层赋存条件、井型大小，外部材料和设备供应等条件，先提出几个可行的主要井筒布置方案，经过技术经济论证，最后确定一个比较好的方案。

（3）云泰煤矿开采技术条件

地形地貌前文已叙述。本矿井开采标高+1350m～+1250m，煤层赋存较高的丘陵地区。

综上所述，矿井开拓方式选择平硐开拓。

3 主井的选择

图1 区域构造纲要图

平硐开拓中主井选址原则：（1）与某一开采水平标高平齐；（2）地形较平缓，有足够的空间布置工业广场；（3）有足够的水源。

根据传统选择原则，结合矿区情况，单从地形等特点，井筒主井选择在与开采最低标高+1250m平齐，地势平坦的位置，如图2所示。

图2 传统选择井口位置示意图

图3 考察后选择井口位置示意图

从整个地形图看，并结合现场考察，知该位置为主井井口布置的最佳位置，且运输、工业广场设施布置都很简单。但该井口距煤层约2050m，即主平硐需掘长2050m，那么对小煤矿（生产能力60kt/a）而言，后期1000m巷道的掘进、通风困难，掘进效率极低，所耗工期长，乃至需投入大量资金才能掘出主平硐，与初期建设应尽量减少投入，经济见效快相悖，在经济上不合理。

针对以上问题，现场调研，主井井口选择在+1250m标高冲沟附近，如图3所示。该处拟建井口距煤层1200m，相比前面所述井口位置近800多m，对现有技术掘进1200m的巷道难度小很多，大大节省了建井工期和初期投入。

4 工业广场的布置

如图3所示，该方案虽然缩短了工期，提升了后期掘进速度，解决了通风困难的问题。但是，拟建井口附近地势较陡，不适合建设工业广场。

针对这一问题，见图4，采取生产区、生活区和煤仓分散布置，对2个小山包进行爆破沉降开辟出工业广场所需的场地。其中生产区距井口约30m，生活区距井口120m左右，煤仓位于生产区和生活区之间。这种布置方式，在满足《煤矿安全规程》规定下，合理运用了地形，解决了主井井口附近无足够面积布置工业广场设施问题。

图4 工业广场示意图

5 结语

针对小型煤矿，掘进技术相对落后，主井井口应尽量选择离井田范围开采煤层较近的位置，对不能集中建设工业广场所需设施，可以考虑在符合相关规程下依地形分散布置生产区、煤仓和生活区，从而安全可靠合理地解决技术、经济问题。

[1]曹树刚，张立强，刘延保等.小煤矿事故致因模型及预防保障体系分析[J].煤炭学报，2008，33(6)：629-634

[2]白燕杰.极近距离煤层群采区巷道布置优化及开采顺序研究[D].重庆：重庆大学，2011

[3]曹树刚，勾攀峰等.采煤学[M].北京：煤炭工业出版社，2012