兴隆煤矿井田开拓方案的可行性分析

张 童

（1.太原理工大学 矿业工程学院，太原 030024；2.华润煤业集团有限公司，太原 030006）

山西忻州神池的兴隆煤业有限公司兼并原忻州华基煤业有限公司、原忻州衡江煤业有限公司，重组后生产能力0.90 Mt/a，矿井采用斜井开拓方式，井田面积4.012 8 km2，开采石炭系2号-5号煤层。

1 井田开拓方案的基础状况

1）已有井筒及工业场地利用的合理性及可行性：原衡江煤业有限公司井田南部的主斜井、回风斜井重组后已关闭。原华基煤业有限公司井田北东部的主斜井、回风斜井于兼并重组后已关闭。原华基煤业有限公司井田北中部的新主斜井、新副斜井地面工业场地改造后可满足重组后地面工业广场需求，其中新主斜井延伸利用，新副斜井关闭。

2）井筒形式选择：该矿为缓倾煤层，为了利用井田地形，首采区位于井田北东部，交通便利，尽可能避开对居民区的干扰，且井田北东部煤层埋藏深较小，因此在井田北中部延伸利用原华基煤业有限公司新主斜井，并在其东侧平行地新掘副斜井，在井田中东部新建回风斜井。再因原华基煤业有限公司新主斜井的井口标高1 491.523 m，井口位于沟底，不能满足防洪要求，因此主斜井按原坡度向外延伸39 m，井口标高度达到1 505.0 m，原新副斜井仅施工42 m，且其井口标高1 485.790 m，位于沟底，不能满足防洪要求，因此关闭不用。

3）地面工业广场的选择：原华基煤业有限公司新主、副斜井的地面工业广场也位于井田北中部，较为开阔的场地内，改造利用不需基本农田，可征租。因此，利用现有原新主、副斜井地面工业广场，而其回风斜井地面工业场区需新建。

4）开拓层位及首采区选择：①开拓层位选择。批准开采的2号-5号煤层，在井田北东部较为规整，受采空区及断层影响较小，埋藏较浅，且在地面工业广场附近，故首采区就近布置在井田北东部2号煤层内。②首采区位置选择。按照就近布置的原则，首采区位于井田北东部2号煤层内的201采区，首采区以111b储量为主。

2 主要开拓方案及比较及其分析

根据煤层赋存特点，结合现有井筒、地面工业场地及井下条件，提出两个开拓方案。

2.1 第一方案

1）受地面工业场地的制约及兼顾F5断层南部井田的开拓布置，在井田北中部按原坡度向外延伸利用原华基煤业有限公司新主斜井，在其东侧30 m外新建副斜井；两井筒平行布置，掘进至+1360 m水平；并在井田东中部边界附近，新建回风斜井。①主斜井倾角20°20′，斜长417 m，按原坡度向外延伸39 m，利用原有308 m，新掘70 m，延伸后的主斜井井口 80 坐标：X=4 326 289.901，Y=19 608 459.311，Z=1505.78；54 坐标：X=4326337.371，Y=19608530.091，α=353°42′42″，β=20°20′，主斜井（延伸利用）表土段采用钢筋混凝土半圆拱型支护，基岩段采用锚索锚喷半圆拱型支护。②副斜井（新建）倾角16°，斜长506 m，井口 80 坐标:X=4 326 345.769，Y=19 608 495.981，Z=1 500；54 坐标:X=4 326 393.239，Y=19 608 566.761，α=353°42′42″，β=16°。副斜井（新建）表土段采用钢筋混凝土半圆拱型支护，基岩段采用锚索锚喷半圆拱型支护。③主副井地面工业广场储装系统及生产生活设施、地面设施要相应配套完善。回风斜井（新建）斜长573 m，井口80坐标：X=4 325 915.228，Y=19 609 001.847，Z=1 500；54 坐标：X=4 325 962.698，Y=19 609 072.627，α=55°6′7″，β=16°，回风斜井（新建）表土段采用钢筋混凝土半圆拱型支护，基岩段采用锚索锚喷半圆拱型支护。新建风井场地，需新增占地。④主、副斜井延伸至5号煤层底板内+1 360 m水平，建立井底车场。在其两侧布置井底煤仓、中央变电所、中央水泵房、井底消防材料库、井底避难硐室、井下等候室、调度室、井下急救站等，以及井底主副水仓、管子道。

2）受F5断层（落差40~100 m）影响，使其两侧煤层底板标高相差较大，为了兼顾两侧煤层，矿井开拓初期：在主斜井落平后按原方位掘进+1 360 m运输大巷308 m，副斜井落平后按原方位掘进井底车场110 m，+1 360 m轨道大巷137 m，并平行布置+1 360 m回风大巷55 m，由大巷联络巷沟通3条+1 360 m水平大巷。后期沿5号煤层顶板延伸3条+1 360 m水平大巷至F7断层，利用2号、5号煤层后期（运输、轨道、回风）暗斜井，开采F7断层以南井田，具体为：①F2断层北侧，3条+1 360 m水平大巷位于5号煤层底板岩石内（30~45 m），为岩石巷道。②F5断层南北两侧附近，3条+1 360 m水平大巷位于5号煤层顶底板岩石内，为岩石巷道。③F5断层南侧，3条+1 360 m水平大巷沿5号煤层顶板煤层内掘进至F7断层。④F7断层南侧掘进2号、5号煤层后期（运输、轨道、回风）暗斜井，分别进入2号、5号煤层。

3）利用贯穿井田南北的3条大巷开拓全井田。利用采区煤仓、采区车场、暗斜井及回风巷联络各采区巷道。在井田北中部边界附近新建回风斜井，贯穿2号、5号煤层，落平后与+1 360 m回风大巷（初期段55 m）沟通，形成通风系统，采用分列式通风。新建回风斜井服务全井田。

4）受F5断层（落差40~100 m）影响，矿井初期：在主斜井163 m处沿2号煤层底板按方位角150°5′掘进2号煤层中运输巷（倾角1°22′）300 m；在副斜井180 m处开叉掘进2号煤层采区集中车场，见2号煤层后，沿2号煤层底板按方位角150°5′掘进2号煤层集中轨道巷（倾角1°22′）296 m；建立201采区上部车场，以垂直于2号煤层集中运输（轨道）巷方位角，沿2号煤层布置3条201采区下山巷道，至井田北东部边界，布置201首采区（单翼下山采区）。在201采区上部布置202采区，在F5断层与F6断层间布置203采区（单翼下山采区），以F7断层为中心，在F6断层与F8断层之间布置204采区（双翼下山采区），在F8断层与井田南部边界间布置205采区（单翼下山采区）。

5）5号煤层采区布置基本同于2号煤层，区别在于开拓后期3条+1 360 m水平大巷中部西侧（王虎庄村庄附近）布置507采区（单翼上山采区），在505采区（单翼下山采区）西部布置506采区（单翼上山采区）。

6）根据阳方口井田构7号孔资料以及宏远煤矿水井资料，推测本井田奥灰水位标高为1 072.5~1 085 m，而5号煤最低底板标高1 180 m，高于奥灰水位，故不存在带压开采。全矿井共布置1个+1 360 m水平，12个采区。2号煤层 5个采区（201、202、203、204、205），5 号 煤 层 7 个 采 区（501、502、503、504、505、506、507）。

2.2 第二方案

第二方案的水平划分与采区划分相同于方案。

不同之处是：在井田中部（F5断层中部东侧）新掘回风立井，回风井井筒贯穿2号、5号煤层，井筒至+1 360 m水平(5号煤层底板岩中)，与+1 360 m水平回风大巷沟通。新掘回风立井井口80坐标:X=4 325 606.421，Y=19 608 514.465，Z=1 555；54 坐标:X=4 325 655.308，Y=19 608 585.569，β=90°；见 2 号煤层底板垂深162 m，见5号煤层底板垂深221 m，井筒总垂深222 m。新建回风立井表土段采用钢筋混凝土圆拱型支护，基岩段采用混凝土圆拱型支护；新建风井场地，并需新增占地。首采区布置同第一方案。

2.3 开拓方案技术分析

第一方案优点：①风井工业场地在井田北中部边界附近，交通方便；②斜井井井筒施工难度小，建设期较短；③与生产区与办公区、生活区距离较远，噪音小。④受周边采空区及积水区影响小。第一方案缺点：①风井井筒煤占用储量相对较大；②风井井筒工程量相对较大；③立体交叉相对较大，施工复杂。

第二方案优点：①风井井筒煤占用储量相对较小；②风井井筒工程量相对较小；③巷道布置立体交叉相对较少；④与生产区与办公区、生活区距离较近，管理方便。第二方案缺点：①与F5断层距离较近施工难度大；②立井井筒施工复杂，建设期较长；③受周边采空区及积水区影响大。

2.4 开拓方案的经济分析

从表1可以看出，两方案可比部分投资相差-252万元；第二方案比第一方案服务年限缩短0.3年，且多压煤26万t，折合时价9 100万元；回风斜井可采用掘进机施工，建设期较短。因此采用第一方案。

3 结论

经对兴隆煤矿开拓方案的可行性分析，得出结论：该矿开拓方案采用第一方案，全矿共布置1个+1 360 m水平，12个采区。2号煤层5个采区（201、202、203、204、205），5 号煤层 7 个采区（501、502、503、504、505、506、507）。

表1 开拓方案的经济比较表