长春兴矿井采掘生产能力核验研究

赵 培(山西省煤炭规划设计院(集团)有限公司, 山西 太原 048000)

1 前言

长春兴煤矿北部盘区共计53条断层，均为正断层。其中落差≥10m的有13条，10m>落差≥5m的断层12条，落差小于5m的断层28条。根据地质钻孔及三维地震勘探成果，北部盘区CB7处可能存在陷落柱，但实际未采掘至此。井田内目前尚未发现岩浆岩侵入现象，未揭露陷落柱。井田构造复杂程度简单偏中等，总体仍属简单类型，主要以断层为主。

22号煤层位于太原组中下部，上距18号煤层21.30～72.28m，平均46.34m，钻探共揭露见煤点60个，其中可采见煤点60个。煤层在井田中部Z1002、C403、B12、Z1201、B9、Z1301、B7、B15钻孔附近有分叉，分叉区间距0.7～1.54m。22号煤层合并区厚度4.1～15.82m，平均11.31m，分叉区煤层厚2.58～8.9m，平均4.09m。22- 1号煤层厚0.9～8.85m，平均5.38m，含0～12层夹矸，结构简单～极复杂，该煤层赋存面积为19.620 4km2，占整个井田面积的99%(剩余1%为陷落柱破坏范围)，经计算可采性指数为1，煤厚变异系数为29%，属稳定全区可采煤层。

22号煤层北盘区105工作面采用后退式综合机械化放顶煤采煤法,顶板管理采用全部垮落法。工作面长度230m，平均采高10.5m，机采高度3.5m，放顶煤高度7m，循环进度0.8m，采用“三八”制作业，工作面落煤和装煤采用1部MG500/1180- WD型采煤机，工作面采用1部SGZ1000/1400型前部刮板输送机、1部SGZ1200/1400型后部刮板输送机运煤，运输巷道安装1部SZZ1200/700型转载机、1部DSJ120/250/3×315型可伸缩带式输送机作为运输设备，工作面中间支架采用ZF13000/25/38型液压支架支护顶板。

煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩。底板泥岩、砂质泥岩、粗粒砂岩、细粒砂岩。22号煤层北盘区105回采工作面走向长2 677m，倾向长230m。两巷道及切眼在掘进过程中共揭露断层8条，褶曲1条，根据建矿地质报告，工作面在回采过程中地质条件中等，工作面水文地质类型简单。22号煤层布置1个长壁综采放顶煤工作面，配备2个综掘工作面(顺槽掘进)，配备1个南回风巷二段开拓综掘工作面。矿井采掘比为1∶3。

2 采掘工作面生产能力核定

本矿井目前公告批准生产规模为240万t/a。矿井前三年主采22号煤层，煤层厚度稳定。22号煤层未来三年开采区域内煤层平均厚度10.5m。

2.1 采煤工作面年生产能力计算

1)22号煤层工作面机采生产能力

22号煤层工作面机采生产能力为[1]

Ac22机=10-4l×h×r×b×n×N×c×a

(1)

式中：Ac22机——采煤工作面机采生产能力，万t/a；

l——采煤工作面机采平均长度，230m；

h——采煤工作面机采采高，3.5m；

r——原煤视密度，1.44t/m3；

b——采煤工作面平均日推进度，6.4m/d(截深0.8m，采煤机割煤速度控制在2m/min左右，跑空刀速度为7.5m/min，割煤同时考虑推溜和端头煤机回头时间大约35min，整个循环周期大致为135min；头、尾各三部支架不放煤，采用多轮顺序放煤，每台支架放煤时间为1min，共计为127台支架，用时127min，与割煤周期相符。每天生产18h，共计割煤8刀，推进6.4m)；

n——年工作日数，330d/a；

N——正规循环作业系数，0.8；

c——采煤工作面机采采出率,0.95；

a——采煤工作面平均个数，后3年平均每年1次搬家，一次搬家21天，工作面个数=1-21×1/330=0.936。

代入式(1)得出

Ac22机=10-4×230×3.5×1.44×6.4×330×0.8×0.95×0.936=174.16万t/a

2)22号煤层工作面放顶煤生产能力

22号煤层工作面放顶煤生产能力为[2]

Ac22放=10-4l×h×r×b×n×N×c×a

(2)

式中：Ac22放——采煤工作面放顶煤生产能力，万t/a；

l——采煤工作面放顶煤平均长度，219.5m；

h——采煤工作面平均放顶煤高度，7m；

r——原煤视密度，1.44t/m3；

b——采煤工作面平均日推进度，6.4m/d；

n——年工作日数，330d/a；

N——正规循环作业系数，0.8；

c——采煤工作面放顶煤采出率,0.8；

a——采煤工作面平均个数，后三年平均每年1次搬家，一次搬家21天，工作面个数=1-21×1/330=0.936。

代入式(2)得

Ac22放=10-4×219.5×7×1.44×6.4×330×0.8×0.8×0.936=279.93万t/a

3)22号煤层采煤工作面年生产能力合计

22号煤层工作面年生产能力为

Ac22=Ac22机+Ac22放=174.16+279.93=454.09万t/a

2.2 掘进工作面年生产能力计算

22号煤层矿井采掘比为1∶3，共在22号煤层共布置3个综掘工作面(303运输巷道掘进工作面、303回风巷道掘进工作面、南回风巷二段掘进工作面)。

按照掘进巷道分类长度、断面计算为

(3)

式中：Aj——掘进煤量，万t/a；

r——原煤视密度，22号煤层1.44t/m3；

Si——第i个巷道平均纯煤面积，22号煤层回风巷道平均纯煤面积16.10m2，22号煤层运输巷道平均纯煤面积19.20m2，22号煤层南回风巷二段平均纯煤面积15.48m2；

Li——第i个巷道年总进尺，22号煤层回风巷道年总进尺3 130m，22号煤层运输巷道年总进尺3 065m，南回风巷二段年总进尺1 345m。

则22号煤层303巷道掘进工作面生产能力为

Aj303回顺=10-4×1.44×16.10×3 130=7.26万t/a

Aj303运顺=10-4×1.44×19.20×3 065=8.47万t/a

22号煤层南回风巷二段掘进工作面生产能力：

Aj南回风巷=10-4×1.44×15.48×1 345=3.0万t/a

全矿井掘进工作面年掘进煤量生产能力为

Aj=Aj303回顺+Aj303运顺+Aj南回风巷=7.26+8.47+3=18.73万t/a

综上所述，结合矿井采掘工作面的年生产能力，矿井生产能力为：A=AC22+Aj=454.09+18.73=472.82万t/a，取整为472万t/a。

3 矿井开采中存在问题及建议

(1)矿方要严格控制推进度，严禁超强度开采，同时要加强工作面端头支护和巷道超前支护管理工作，确保安全生产。

(2)加强回采工作面上隅角瓦斯排放工作，严禁瓦斯超限作业。

(3)矿井开采的22号煤层自燃倾向性等级均为Ⅱ类，均属自燃煤层，煤尘均有爆炸危险性。在生产过程中，应加强检查检测工作，发现情况及时采取有效措施进行处理，同时及时上报主管部门。

(4)本矿井水文地质类型为中等，结合本矿井内及周边采空区和采空区积水调查情况开采22号煤层本井田有积水257 503m3，周边有积水28 700m3。由于采空区积水是动态变化的，随着时间的推移和开采范围的扩大，采空区积水范围会不断扩大，积水量也会不断增加。因此，生产中必须坚持“预测预报，有(采)掘必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则，确保矿井正常安全生产。

4 结论

通过采用分别计算矿井采煤工作面、掘进工作面的生产能力对矿井的生成能力进行核验研究。矿井采煤工作面的生产能力为454万t/a，掘进工作面的生产能力约为18万t/a，矿井生产能力核定为472万t/a。同时对矿井生产过程中存在的问题提出了防治意见。