漳村煤矿西部扩区开拓设计方案探讨

高 峰

(煤炭工业太原设计研究院集团有限公司，山西 太原 030001)

漳村煤矿1960年投产，截止2009年底，漳村煤矿井田范围内3号煤层剩余可圈固定工作面的可采储量为1400万t，按照300万t/a计算，矿井稳产年限仅有3a。从漳村矿长远发展来看，急需接替矿井或资源扩充来延长矿井的服务年限。通过对漳村矿周边资源情况调查，潞安集团公司将矿井井田西部的常村矿第二水平中的北六采区的资源作为漳村煤矿西部扩区进行开采，扩区的井田面积为12.2376km2，地质储量为8213.4万t，设计可采储量为3911.5万t。如按照300万t/a计算，扩区服务年限13a，漳村全矿井总服务年限还有16a。本文以漳村煤矿西部扩区为切入点，探讨了其在矿井扩区条件下的开拓设计，通过三个方案的技术、经济比选，确定了漳村煤矿西部扩区的井口及工业场地位置，以及扩区的开拓设计方案，以期为此类矿井开拓设计提供参考[1-3]。

1 矿井概况

漳村井田位于太行山中段西侧，长治盆地西部。井田内广为第四系黄土覆盖。最高点位于井田南部，海拔约+1003m；最低点位于井田西部，海拔约+888m；东南高于西北，相对高差215m，一般地形标高在+900～+950m，工业场地和西风井场地地面标高在+910～+970m之间。西部扩区属黄土高原丘陵地带，最高点位于区域西南角，海拨约+1028m，最底点位于区域东南部，海拔约+911m。

漳村井田位于潞安矿区中部东缘，地层总体呈一向西倾斜的单斜构造，地层产状一般为3°～7°，井田北部局部受文王山南断层影响可达15°左右。漳村煤矿西部扩区位于常村井田的北部，该区域原为常村煤矿第二水平中的北六采区，东部紧邻漳村井田，西部为屯留井田，北部为文王山南断层，文王山南断层北部为五阳煤矿扩区。西部扩区内的断裂构造不发育，在扩区的北部边界有一条落差为350m、倾角80°的文王山南断层，地质构造类型属简单类。

漳村煤矿西部扩区内主采煤层为下二叠统山西组下部的3号煤层，煤层赋存稳定，煤层结构较简单。煤质变化不大，煤质为贫煤。3号煤埋深范围为400～730m，煤层底板标高在+260～+530m范围，高差约为270m，煤层厚度5.36～6.32m，平均为5.85m，为稳定煤层，东部煤层较西部比较平缓，煤层最大倾角为17°。3号煤层伪顶岩性为黑色炭质泥岩、泥岩，厚度不稳定，一般为0.25～0.44m，仅局部发育；3号煤层直接顶由灰黑色泥岩、砂质泥岩组成，有时呈砂泥互层状，厚度一般为1.0～7.0m，局部地区达18.85m，平均厚度5.35m；3号煤层老顶岩性为中细粒灰白色石英长石砂岩，局部为粗砂岩，平均厚度为5.8m；3号煤层直接底为灰黑色泥岩或砂质泥岩，—般厚度为1～4m，平均为3.40m；老底岩性为中细粒石英长石砂岩，胶结较致密，中等硬度，裂隙不发育，稳定性好，一般厚度为1～7m，平均为3.36m。综上，西部扩区地质构造相对较简单；煤层赋存条件及开采技术条件好。主要可采的3号煤层为厚煤层，全区稳定，结构简单，倾角平缓，适宜综合机械化开采。

2 井田开拓设计

漳村煤矿现有的井下及地面生产系统较为完善，煤炭运输全部为带式输送机的运输方式，且运转状况良好，经综合比较确定扩区后矿井的煤炭运输方式仍保持不变，其开拓方式仍为 “斜井+立井”混合开拓。

2.1 井口及工业场地位置确定

鉴于漳村矿井现有的副井井筒相距西部扩区中部的直线距离约为10km，在西部扩区选择井口及工业场地位置时必须考虑以下问题[4-6]：

1)通风问题和井下排水问题。目前漳村矿现有通风系统的通风能力及排水能力已达到极限，仅能满足漳村矿井田内安全生产的通风要求，加之西部扩区属于高瓦斯区域，需要风量更大，现有通风系统已无法满足西部扩区安全开采的需要。

2)井下辅助运输距离和运输时间过长的问题。西部扩区煤层埋藏更深，矿压更大，工作面需要更大工作阻力的液压支架，现有巷道及单轨吊设备运输重型液压支架困难，如果进行改造，势必影响生产，所以必须新打井筒。

综上，结合地面情况及井下开拓巷道的部署方案，西部扩区邑子村和白家庄村附近地域较为开阔平坦，且位于乡间公路附近，也不会受到地面高压输电线路的影响。为此，漳村矿井西部扩区的工业场地确定在邑子村和白家庄村附近，辅助工业场地内布置一个副立井和一个回风立井，共两个井筒。

漳村矿井由原来的5个进风井(主斜井、副斜井、行人斜井、进风斜井、进风立井)和2个回风立井(回风立井、回风斜井)，改变为6个进风井(主斜井、副斜井、行人斜井、进风立井、进风斜井、新增的副立井)和3个回风立井(回风立井、回风斜井、新增的回风立井)。

2.2 井田开拓方案确定

结合确定的西部扩区辅助工业场地的位置，综合漳村矿井西部扩区井下3号煤层的产状、赋存条件、开采技术条件、井田境界形状、漳村矿井的采掘现状、煤层开采技术及装备水平等因素综合考虑，经优化筛选，确定了三个具有代表性的井田开拓方案[7-9]。

2.3.1 方案一

方案一的开拓布局建立在漳村矿井现有的井下开拓巷道布局基础上，并沿用了漳村矿井现有的倾斜长壁采煤法的采区巷道布置格局，以便更好地发挥漳村煤矿积累的仰采治水经验。

根据漳村矿井现有的井下开拓巷道形式，开采西部扩区3号煤层时，井下开拓巷道均采用了“三进两回”的五巷制布置方式，井下共布置主运大巷、辅运大巷、进风大巷和两条回风大巷共五条开拓巷道，五条大巷间距30m，其中，主运大巷和进风大巷均沿3号煤层底板布置，辅运大巷和回风大巷分别沿3号煤层中下部及顶板布置。

设计将漳村矿西下山运输巷沿底板向西延伸5.0km至井田西部边界，作为西部扩区主运大巷；将漳村矿西下山材料巷沿底板向西延伸5.0km至井田西部边界，作为西部扩区辅运大巷，在辅运大巷北侧30m处平行布置一条进风巷，在进风大巷北侧30m处平行布置两条回风大巷。

采区巷道的布置沿用了漳村矿井已有的三条巷道和仰采工作面下部布置的排水进风巷和排水回风巷。采区的回采工作面巷道采用双巷制，即两条进风，两条回风。工作面运输巷采用机轨合一的布置方式，工作面运输巷用来放置装有移动变电站、喷雾泵站、乳化液泵站、开关柜、电缆的设备列车。采区内工作面上下两巷均通过斜巷分别与辅运大巷、主运大巷和回风大巷相连接。

井田内3号煤层赋存总趋势是东高西低，东部煤层较为平缓，在走向和倾斜方向起伏不大。基于此，西部扩区共设一个水平，以副立井井筒落至3号煤层的见煤点标高确定为开采水平的标高，水平标高为+480m。

西部扩区共划分为三个采区进行开拓。25采区位于扩区东北部；26采区位于扩区中西部，两翼开采；27采区位于扩区中南部，两翼开采。采区接替顺序为：25采区→26采区→27采区。

该方案采用了目前已习惯使用的倾斜长壁低位放顶煤综合机械化采煤方法，仰采推进，全部垮落法管理顶板。

2.3.2 方案二

方案二的开拓布局基本同方案一，主要区别在于井下采煤方法的选择，考虑到扩区西部3#煤层倾角变化较大，煤层倾角在17°左右，方案二将采煤方法变为走向长壁采煤法，采用这种采煤方法后，井下开拓巷道即为采区准备巷道，形成了井下“采准合一”的巷道布置形式，可在开拓巷道两侧直接布置回采工作面，从而减少了采区准备巷道的井巷工程量。

方案二水平划分同方案一。西部扩区共划分为三个采区进行开拓。25采区位于扩区东部，26采区位于扩区中部，27三采区位于扩区西部，均布置走向长壁工作面。采区接替顺序为：25采区→26采区→27采区。

方案二采用了走向长壁低位放顶煤一次采全高综合机械化采煤方法，全部垮落法管理顶板。

2.3.3 方案三

方案三的开拓布局是在方案一和方案二的基础上进行的，主要区别在于井下开拓大巷的位置不同，结合地面建筑物的位置，在不搬迁村庄、不影响地面7个村庄居民生活的前提下，井下开拓大巷均布置在地面建筑物保护煤柱范围内，这样可增加西部扩区的可采储量约250万t，并加大了回采工作面的推进长度。该开拓方案的主要特点表现在西部扩区以走向长壁采煤法为主，这样既可为全矿井的安全持续稳定生产提供保证，初期投产的25采区可为漳村煤矿生产安全稳定过渡创造一个有利的条件，同时还可为生产后期扩大生产能力创造一定的有利条件。

方案三水平划分也同方案一。西部扩区共分为五个采区进行开拓。采区边界为地面建筑物保护煤柱的自然分界线。25采区位于扩区东北部，布置倾斜长壁工作面，便于基建期间较为平稳地安全生产过渡；26采区位于扩区中北部，27采区位于扩区西北部，均布置为走向长壁工作面；28采区位于扩区东南部，29采区位于扩区西南部，布置倾斜长壁工作面。采区接替顺序为：25采区→26采区→27采区→28采区→29采区。

方案三采用了走向长壁低位放顶煤一次采全高综合机械化采煤方法，全部垮落法管理顶板。

井田开拓方案三如图1所示。

2.3.4 方案技术比选

1)方案一优缺点分析。方案一的优点在于能够更好地发挥漳村矿井已成功积累的仰采治水优势；缺点在于井下开拓巷道占用的煤炭资源量较多，同时井下采区巷道的工程量相对较大。

2)方案二优缺点分析。方案二的优点在于井下形成了 “采准合一”的巷道布置形式，可在开拓巷道两侧直接布置回采工作面，从而减少了采区准备巷道的井巷工程量，搬迁村庄解放压煤；缺点在于搬迁村庄影响当地居民生活，社会影响和工程难度较大。

3)方案三优缺点分析。方案三的优点表现在井下开拓巷道均布置在地面建构筑物保护煤柱之内，可增加西部扩区的可采储量约250万t，经济效益突出，加大了回采工作面的推进长度，同时设置的井下缓冲煤仓，可减少西部扩区煤炭主运输环节事故对扩区生产的影响，初期投产的25采区可为漳村煤矿生产安全稳定过渡创造一个有利的条件，其缺点表现在井下增加了一个煤炭转运环节，生产管理相对复杂。

综合以上三个开拓方案，经技术比较后，方案二和方案三较方案一具有较强的优越性；经工程复杂程度比较后，方案三优于方案一和方案二。考虑到方案三工程量较小，大巷煤柱与村庄煤柱重叠布置，节约资源，并且社会影响小，工程难度较小，为此，设计推荐方案三为漳村矿井西部扩区的开拓方案。

图1 井田开拓方案三

3 结 语

根据漳村煤矿3号煤层赋存条件和开采技术条件、采煤方法、井下主辅运输方式、村庄煤柱及断层的分布情况等因素，本着合理开发、简化开拓系统，减少井巷工程量，有利于矿井通风和安全开采，保证矿井生产采区正常接替等原则，将西部扩区新增的辅助工业场地布置在西部扩区的邑子村东北方向，场地内新增副立井和西回风立井两个井筒，井田开拓采用“斜井+立井”混合开拓方式；布置一个水平开拓西部扩区的3号煤层，其水平标高为+480m；将西部扩区共分为五个采区，采区接替尽量保持矿井东、西两翼采区开采的平衡，并根据与井筒的位置关系由近及远接替。