新疆天富小沟矿业井田开拓及采区布置设计

杨永忠

（新疆天富小沟矿业有限责任公司，新疆 石河子 832026）

井田开拓方案及采区布置方式的选择是井田规划和设计的重要任务之一，合理的井田开拓方案和采区布置形式能节省矿区生产成本，保证矿井的安全高效开采[1-3]，采取适当的布置方式对后期生产及安全十分有利，如避免将主要巷道设于高应力区和复杂的地质环境中，可节约后期巷道支护成本[4-5]。本文根据新疆天富小沟矿业的井田地质条件，对其开拓方案和采区布置进行了设计。

1 工程概况

新疆天富小沟矿业位于石河子市西南部，距离石河子市区75km，隶属于沙湾县管辖。井田走向长度3.5km，井田内共有可采煤层8层，平均可采厚度1.14m。井田范围内交通十分便利。

2 影响开拓方式确定的因素

2.1 井田地质及水文地质条件

井田内无断层等错段现象，井田构造复杂程度属简单类，从井田地质及水文地质条件看，井田范围内无强含水层、松散层及流砂层，因此井田地质及水文地质条件对矿井的开拓方式影响不大。

2.2 地形地貌和外部建设条件

井田地表为崎岖不平的山谷与沟壑，整体上呈现南高北低。根据地形地貌条件及煤层赋存情况，矿井具备平硐开拓条件，设计应优先考虑平硐开拓方案。

3 井田开拓

3.1 开拓方案

根据以上影响井田开拓方式的因素，并结合小沟煤矿具体地质条件，根据“因地制宜”的原则，确定开拓方案如下：

矿井开拓方式为斜井-平硐联合开拓，布置两个斜井、两个平硐，矿井通风系统为中央分列式，各项设施基本齐全，形成了较为完整的生产系统，各个井筒的具体参数如下：

四号斜井（主井）位于井田西部边界附近，布置在B7煤层中，井口标高+1363.969m，倾角23°，斜长215m，断面6.8m2。 四号斜井一方面作为进风井为井下提供新鲜风流，另一方面负责提升煤炭。三号平硐（副井）如图1（a）所示，井口标高+1366m，长度2900m，断面5.2m2，砌碹支护。其主要作用是运输材料、设备、矸石等，并兼作进风井口。三号斜井（人行井）位于井田西部边界附近，与四号斜井平行布置，井口标高+1363.378m，倾角30°，斜长167m，断面5.2m2，采用料石砌碹支护。二号平硐（风井）)如图1（b）所示，井口标高+1443.06m，长2700m，断面7.7m2，采用三心拱料石砌碹支护，兼作安全出口。

图1 平硐巷道断面图

3.2 提升设备

提升设备的选型对综采矿井生产效率具有决定性的影响，根据井下巷道布置及煤层开采条件确定主斜井和人行斜井的提升方案如下：主斜井使用型号2JT-1.6/20型双滚筒提升机绞车，配备1t矿车双钩串车提升，人行斜井采用型号GKT-1.6/30型单滚筒提升机绞车，配备单钩串车提升。

3.3 排水系统

在进行开拓方案设计时，应充分考虑开拓及井下采区巷道掘进和生产时的排水系统，以免造成不合理的排水设计，给矿井带来经济损失甚至影响井下生产安全。本设计中将水仓设置在井底+1280m水平，结合矿井涌水量情况，设计水仓容积为220m3。为使水仓积水可及时有效地排至地面，在水泵房内安装两台离心式水泵， 水泵扬程154m，排水量72m2/h，沿三号斜井铺设排水管路至地面。

3.4 地面生产系统

该矿依井口地形，在距井口100m处布置了地面装车仓。+1280m水平的煤使用矿车从主斜井提升至地面后，由翻车装载设备将矿车内的煤翻至运输皮带，在筛选车间进行筛分，之后用皮带运至地面煤仓。地面车辆可在地面煤仓进行装车运往目的地。

4 采区巷道布置

采区巷道布置方式合理与否，影响到矿井的生产效率及生产安全，在采区巷道设计时应考虑地质条件、开采方法、开采应力扰动、通风、排水等多方面的影响。根据该矿井的实际情况，确定的采区巷道布置如图2所示。

图2 采区巷道布置图

4.1 煤层开采顺序

根据本井田各煤层层间距小的特点，采用煤层群联合布置开采，开采顺序为：先采+1365m水平以下（+1365～+1100m）煤层，再采+1365m水平以上（+1365～+1650m）煤层。同一水平的煤层应先对上区段进行开采，之后开采下区段；同一区段的煤层，为方便施工同时节约生产成本，应先开采上层煤，后开采下层煤。各个工作面可根据具体情况适当调整开采顺序，以达到最为经济合理的开采顺序。

4.2 采区上、下山设计

首采区设计有轨道下山、回风下山、运输下山三条下山。其中轨道下山为穿煤层布置方式，长度640m，倾斜角度25°，主要作用为进风和辅助提升；回风下山+1270m标高以上设计沿B1煤层底板布置，+1270m标高以下沿B4煤层布置；运输下山的基本参数为：长度800m，角度22°，且运输下山在煤层中的布置方式为穿层布置。根据该井田煤仓距离近、厚度薄的特点在设计开拓巷道和采区巷道时，应采用联合布置以节约开采成本，达到高产高效的目的。

4.3 采区其他巷道的设计

（1） 区段石门设计

区段石门是井下巷道相互联系以满足运输和通风需要的重要位置，本方案区段石门分别布置在+1270m、+1190m标高，区段石门穿煤层布置在轨道下山。采用这种布置方式还可以满足井下联合开采的需要。

（2）区段运输巷道、回风巷道设计

为提高矿井产量同时充分利用采区巷道，开采工作面布置为两翼开采工作面，因此需要设计采区工作面区段巷道。为减小区段巷道受开采扰动的影响，留设10～15m的保护煤柱。在开采过程中，应根据具体条件，适当调整保护煤柱的尺寸，确保区段巷道的安全。

（3）采区车场

采区设有+1365m上车场、+1270m中车场、+1190m中车场以及+1100m下车场。中部车场均采用单道起坡双车道布置形式。

4.4 采区排水

工作面回采巷道中应布置集水水窝，集水水窝可将巷道涌水集中起来进行排水。在井下各个工作面和巷道布置排水泵，将各工作面的涌水统一排入+1100m水仓，之后沿既定的排水方案由三号斜井排至地表。

4.5 采煤方法选择

根据开拓方式、采区巷道布置方式，决定采用走向长壁后退式采煤方法，具体设备参数见表1。

表1 主要采煤设备特征表

5 结论

（1）根据新疆天富小沟矿业地质资料，分析了影响其井田开拓方案设计的主要因素。结合主要影响因素，并考虑实际地质条件，确定该矿开拓方案为“斜井-平硐”联合开拓；

（2）依据井田开拓方案和可采煤层情况对采区巷道进行了设计，采取布置三条下山，同时确定了工作面采煤方法及主要设备。