对改扩建矿井首采区巷道布置优化设计的分析

杜学渊

摘 要：改扩建矿井首采区巷道布置是否合理对矿井的快速、安全投产以及经济效益的影响至关重要，文章针对新疆某矿井现有采区巷道布置的优缺点及适用情况，对优化开拓布局的关键性问题及主要环节做了介绍，以期对类似矿井有一定的借鉴作用。

关键词：改扩建矿井；首采区；巷道布置；优化设计

中图分类号：TD822.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）15-0167-01

1 矿井概况

兴和煤矿于1998年建井，原为3万t矿井，现矿井改扩建为生产能力1.2 Mt/a。井田位于头屯河西岸，总体呈一单斜构造，地层走向呈北西～南东向，倾向西南，倾角为12 ？觷～32 ？觷之间。矿井+1 500 m水平以上煤层无煤与瓦斯突出危险性，为高瓦斯区域；矿井+1 500～1 150 m水平之间煤层评估具有煤与瓦斯突出危险性。井田煤层煤尘均具有爆炸性，井田各主要可采煤层以易自燃煤层为主。

根据各方面论证，矿井改扩建后将采用主斜井、副立井的综合开拓方式。分煤组、分水平进行开拓，全矿井两个水平开采：①水平标高+1 350 m；②水平标高+1 150 m。

2 首采区位置的选择

2.1 首采区数目和位置选择

根据矿井已确定的开拓方式，矿井达产时布置一采区（+1 500 m辅助水平以上煤层），矿井投产一采区9号煤层工作面。设计推荐一采区为矿井首采区，一采区有如下优点：①一采区煤层煤质较好；②储量较为丰富，煤层赋存稳定；③勘探程度高，工作面接续可靠；④建井工期最短，达产快，效益好。

2.2 首采区地质特征

2.2.1 采区尺寸

一采区位于+1 500 m辅助水平以上，1勘探线以西，采区服务年限约为3.0 a，开采标高为+1 500 m以上的下组煤（9号～11号煤层），单翼布置，走向长度约为900～1 000 m。

2.2.2 构 造

井田位于头屯河西岸，总体呈一单斜构造，地层走向呈北西～南东向，倾向西南，倾角为12 ？觷～32 ？觷之间，矿井北部地层倾角大于矿区南部地层倾角，在矿区的西北部，地层走向向西偏转，倾向为20 ？觷左右。

2.2.3 煤层赋存

井田主要含煤段为中侏罗统八道湾组地层的下部（J1b1）共含煤12层，其煤层自上而下编号为1～12号。其中首采区可采的煤层为7、8、9、10、11号煤层均为大部可采煤层，煤层厚度2.76～9.02 m，煤层平均总厚为5.89 m。

2.2.4 水文地质

井田大部分煤层位于当地侵蚀基准面—头屯河河床标高以下，常年性河流—头屯河从井田南界流经，地质构造简单，为向西倾斜的单斜构造，未发现断裂构造。

2.2.5 其他开采技术条件

一采区煤层直接顶板为粗砂岩、粉砂岩、细砂岩，泥质胶结，较软；煤层底板为粗砂岩、粉砂岩、炭质泥岩；投产采区按高瓦斯煤层设计；煤尘有爆炸性；煤层易自燃。

2.3 首采区资源储量

一、二采区地质资源储量共28.42 Mt，工业资源量为26.52 Mt，设计可采储量为11.42 M。

3 采区巷道布置的确定

3.1 现有矿井情况

该矿井为改扩建矿井，设计利用原混合提升立井作改扩建后的副立井，+1 500 m水平的井底车场的巷道及硐室可以作为改扩建矿井的车场（+1 500 m水平）。在+1 500 m水平车场向北的+1 500 m水平的轨道石门，可以直接和新掘的主斜井的+1 500 m水平运输巷相连；矿井开采三、四采区时，布置的+1 500 m水平轨道大巷可以通过新掘一段+1 500 m水平轨道石门和副立井车场相通。

3.2 采区巷道布置情况

井田内对采区巷道布置影响最大的是火烧区和采空区的分布，由于7号、8号煤层采空区底线标高为+1 520 m的水平，因此，矿井投产工作面可以布置在+1 500 m水平的9号煤层中。根据矿井煤层赋存情况和浅部小井开采现状分析，矿井的巷道布置系统可以分为一采区的+1 500 m辅助水平以上和二采区的1 350 m水平至+1 500 m水平之间两个部分。

3.2.1 一采区+1 500 m辅助水平以上巷道系统布置

根据浅部小井开采现状，+1 500 m辅助水平以上7、8号煤层都已经回采完毕，剩余的其它煤层（9号～11号煤层）浅部都有火烧区，底部标高在+1 580 m水平左右，留设30 m的安全隔离煤柱后，仅能布置一个工作面。因此，工作面回风水平为+1 540 m水平。

回采9～11号煤层时，+1 500 m水平轨道石门沿伸到9～11号煤层，在+1 500 m水平布置轨道上山。主运输通过工作面运输顺槽经集中运输斜巷到主斜井下部的+1 500 m水平煤仓。

最后通过主斜井带式输送机到达地面；新鲜风流通过副立井、+1 500 m水平轨道石门到达工作面的运输顺槽、工作面；回风通过工作面回风顺槽到集中回风上山，最后从立风井到达地面。

3.2.2 二采区1 350 m水平至+1 500 m辅助水平之间巷道系统

布置

该区域上部标高+1 500 m，下部标高+1 350 m，垂高150 m，该区域瓦斯评估为煤与瓦斯突出区域。

在矿井南部的6号和7号煤层之间布置主、副暗斜井，至+1 350 m水平后布置车场和轨道、运输石门，然后沿8号煤层底板布置二采区轨道、运输上山，上部标高+1 530 m，下部标高+1 350 m，斜长590 m。二采区回风上山布置在7号煤层底板中，在+1 500 m水平布置一条回风石门连接到集中回风上山。

设计矿井达产时在二采区+1 500～+1 460 m水平间的7号煤层01分层布置一个综合机械化采煤工作面。该工作面走向长度为1 500 m，工作面倾斜长度为150 m，沿煤层底板布置工作面运输、回风顺槽至井田边界或是煤层火烧区保护煤柱线，沿煤层倾斜方向布置工作面开切眼。

270101分层工作面运输顺槽到集中运输石门，通过溜煤眼到二采区运输上山、+1 350 m水平运输石门、+1 350 m水平上仓斜巷、+1 350 m水平煤仓、主暗斜井，再经过+1 500 m水平运输石门、+1 500 m水平上仓斜巷、+1 500 m水平煤仓与主斜井连接。

270101分层工作面回风顺槽经过集中回风石门与二采区轨道上山、+1 350 m水平轨道石门、+1 350 m水平车场、副暗斜井，再经过+1 500 m水平轨道石门与副立井联系。270101分层工作面回风顺槽经过集中回风石门与二采区回风上山联系、到+1 500 m水平回风石门和集中回风石门与立风井连接。

根据安监总煤装[2010]146号《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》的规定，矿井须建设井下紧急避险系统。因此，设计在+1 500 m辅助水平和+1 350 m水平车场各设一座永久避难硐室，采煤工作面回风顺槽和运输顺槽中部各设一座临时避难硐室，内设压风自救系统、供水施救系统以及通讯联络系统。在+1 500 m水平和+1 350 m水平车场设置避难硐室，避难硐室要求：设置向外开启的隔离门，室内净宽2.6 m，净断面积为7.11 m2，长度为40 m，设有与矿（井）调度室直通的电话；压风自救系统的每人供风量按0.3 m3/min配备；避难硐室内配备110台隔离式自救器。

4 结 语

采区巷道布置的合理性不仅影响矿井的生产能力，而且直接关系到矿井生产的安全性。目前，该矿的首采区已经按照本布置方案进行了实施，实现缩短首采区准备工期和连续化集中安全生产的目的。因此，作为一名采矿设计人员，研究改扩建矿井采区巷道的布置方式，对矿井设计和生产具有重要的意义。

参考文献：

[1] 张凤年，田宝方，李大国.试论采区巷道布置的科学性[J].山东煤炭科技，2005，（6）.

[2] 郭爱民，安丹.采区巷道布置系统最优方案的确定[J].煤矿开采，1995，（4）.