正升煤业矿井工业场地及井筒部署方案优选

李 伟，何广宏

（1.山西汾西矿业两渡煤业公司，山西 灵石 031300；2.汾西同达工程设计有限公司，山西 介休 032000）

山西全省进行的煤矿矿井兼并重组有效实现了煤炭资源的整合、技术力量的增强及矿井产量的提升；同时先进的开采技术、详细的勘探资料及统筹利用原有工程、设施，有效地提升矿井的产能和保障职工的安全。合理选择工业场地和井筒直接影响兼并重组矿井的矿建工程量、建设速度和投资，以及关系着矿井投产后高产、高效和安全生产的长远发展目标。因此，矿井整合时需因地制宜进行工业场地及井筒部署方案比选。以资源整合的正升煤业公司为例，面对该矿井筒多、地面设施繁杂、资源条件复杂等情况，如何合理选择工业场地及井筒部署方案，为类似条件资源整合矿井设计提供示范、借鉴具有现实意义。

1 井田概况

汾西正升煤业公司是由原杨家庄煤业公司、汾阳安兴煤业公司、杨家庄金泰和煤业公司、杨家庄安源煤业公司、汾阳金平煤业公司兼并整合后重新组建而成。矿区呈不规则多边形，走向东西长度5.266 km，倾向南北宽4.871 km，面积8.375 1 km2。根据地质报告可知，井田地质类型属于构造简单偏中等，煤层呈单斜赋存，受褶曲影响，走向变化较大；未发现岩浆岩侵入；矿区内发育12 条正断层，其中落差大于等于10 m的断层5 条。大部分断层走向以北偏东为主，局部影响到工作面布置，降低回采率，可能会导通上部采空区积水及上下含水层水，造成采掘工作面涌水量加大或者突水。F3断层落差190 m，造成断层下盘奥灰含水层和上盘煤系地层对盘，需要留设断层防水煤柱。在矿区中部和东南部发育陷落柱8 个；影响工作面正常布置。根据邻近矿井生产实际，陷落柱内岩石较破碎，奥灰水头一般低于煤层赋存标高，奥灰水一般情况下不会通过陷落柱导通煤系含水层。但陷落柱可能导通上部采空区积水及上下含水层水，造成采掘工作面涌水量加大或者突水，回采工作面采取硬过或搬迁避开措施。

井田内赋存上组煤2、3 及4 号煤层和下组煤9+10 号煤层，其中全区可开采的2、3 号煤层和9+10号煤层，各可采煤层埋藏平缓，倾角最大约9°。2、3 号煤层在兼并重组前大部分已被开采。9+10 号煤层为矿区内大部分属于合并层，该合并层为全区稳定可采层，平均厚度为7.50 m，其中探明的经济基础储量（111 b）48.334 Mt，占保有资源/ 储量的61%；控制的经济基础储量（122 b）8.841 Mt，111 b+122 b占保有资源/ 储量的72%；推断的内蕴经济资源量（333）21.825 Mt；矿井可采储量为40.432 Mt。以F5断层为界，西部9+10 号煤层资源赋存丰富，9 号和10 号煤层之间无夹矸或者夹矸厚度薄； 东部9+10号煤层资源受断层、陷落柱等构造影响开采难度大，赋存相对少，9 号和10 号煤层之间存在0.6～1.0 m厚的夹矸。矿井设计生产能力为0.90 Mt/a。

2 井田开拓方案

2.1 影响井田开拓开采的因素

（1）本矿区资源整合前五座矿井主要开采上组煤2、3 号煤层，资源枯竭。下组煤9+10 号煤层全区未采动，且稳定、厚度大，在重组后矿井水平设置、大巷布置应重点考虑9+10 号煤层的开采。

（2）井田内地形复杂，沟壑纵横，影响井口及工业场地位置选择。结合五座矿井地面现有场地、设备，考虑以后发展要求，优先利用原有场地。

（3）下煤组9+10 号煤层埋深60～340 m。第四系、上第三系地层厚度小，无含水流砂层，井田可采用斜井开拓，也可采用立井开拓。

（4）煤层呈单斜赋存，受褶曲影响，走向变化较大，开拓大巷沿井田南部边界的走向布置三条，F5断层以西，开拓大巷向南偏23°，平行走向布置；工作面按倾斜长臂采煤法布置，西翼井田双翼开采，东翼井田单翼开采。

（5）井田内褶曲、陷落柱较发育，对煤层开采有一定影响。特别是F5断层为落差5 m断层，F5断层以西，走向变化不大，煤层倾角一般6°以下，采场面积大，9+10 煤层未经开采，宜作为首采块段。F5断层以东，走向变化较大，矿井开采后期考虑。

2.2 开拓方案选择

根据上述影响井田开拓开采因素和正升煤业公司整合前矿井四邻对应关系（见图1），通过对兼并重组的五个煤业公司的工业场地及井筒现有布局进行调研、比较。杨家庄煤业公司处于整合井田西北角，安兴煤业公司位于井田东南角，选择这两个煤业公司地面工业广场作为整合正升煤业公司的工业场地存在有两个弊端：一是两个工业场地均位于井田边界，不利于井下开拓大巷部署和井下煤炭开采、运输；二是距离地面高速公路较远，不利于地面煤炭运输。鉴于以上两个原因，工业场地不考虑杨家庄煤业公司、安兴煤业公司矿原有的工业场地。山西杨家庄安源煤业公司处于整合后井田中部，属于中心位置矿井，但安源煤业公司地面位于黄土山包上，场地狭小，设施不完善，距离地面高速公路距离也比较远；距离东沟村近，环保要求高；安源煤业公司立井井筒直径小、原落底在上组煤，改造工程量也比较大。因此，上述三个不可行场地方案直接排除，本文着重对杨家庄金泰和煤业公司的工业场地和金平煤业公司的工业场地位置方案进行详细论证比选。

图1 正升矿整合前各矿井四邻对应关系

（1）方案一：改造原金平煤业公司的工业场地，利用原副立井和回风立井，新建主斜井

原金平煤业公司的工业场地位于矿区的中央，地势较平坦，地面自然标高+935～+955 m，挖方量5.8 万m3，填方量34.0 万m3，距离汾柳高速公路近，场地平整、开阔，地面部分建构筑物可利用，因此该工业场地作为整合后正升煤业公司的主工业场地，但需修场外道路3.1 km。在原金平煤业公司的工业场地增设斜长为889 m的主斜井，采用主斜井煤炭提升和大件下井的机轨合一布置方式；改造原金平煤业公司的副立井作为辅助提升井,延伸长度为76 m。

原金泰和煤业公司地势虽不平坦，但原矿井已建有净直径5.0 m的主立井筒，质量好，位于井田西南部边界附近，宜利用其作为风井及边界安全出口。因此原金泰和煤业公司的场地和改造主立井作为整合后矿井的副工业场地和回风立井。该场地和高家庄村的安全煤柱重合，减少压煤损失。

巷道布置：主斜井落底+690 m水平，开采9+10 号煤层；布置立式井底煤仓、中部甩车场与东、西翼运输大巷连接；副立井通过通风行人巷连通东、西翼大巷； 沿井田南部边界由东向西布置西翼运输大巷、轨道大巷及回风大巷。东翼运输大巷、轨道运输大巷及回风大巷自主斜井井底向东南约23°方位布置。回风立井直接落到9+10 号煤层，通过总回风大巷与西翼回风大巷连通，开拓巷道总掘进11 970 m。首采区位于井田西翼的91 采区，采区准备巷道利用西翼大巷，首采区地面无村庄等建筑物。正升煤业公司的工业场地位置及井筒开拓方案一，见图2。

图2 正升煤业公司的工业场地位置及井筒开拓方案一

主工业场地和回风井工业场地总压煤3.80 Mt；主工业场地的电力供应：采用双母线，引至西面的高阳35 kW变电站，距离12 km。

（2）方案二：利用原金泰和煤业公司的工业场地及改造原金泰和煤业公司副立井，新增主斜井，改造原金泰和煤业公司的主立井为前期回风立井，改造金平煤业公司的副立井为后期回风立井。

若利用原金泰和煤业公司的工业场地作为主工业场地，该场地位于井田西南部边界附近，不利于井下煤炭运输；临近有乡村公路，需修宽8 m、长4.9 km的场外道路；该场地地势陡峭，地面自然标高+1 030～+1 081 m，需挖方量75.2 万m3，填方量20.6 万m3；但原金泰和煤业公司的主、副立井井筒筒净直径5.0 m，质量好；原副立井改造刷大为辅助提升的副立井，主立井改造为矿井回风的回风立井，回风立井通过回风平巷与回风大巷连通，延伸长度为44 m； 在主工业场地新建主斜井安装带式输送机担负煤炭提升，落底到+706 m水平，井筒斜长为974 m。

原金平煤业公司位于矿区中央的工业场地改造为后期副回风井场地，该场地的副立井改造为后期回风立井,延伸长度为76 m，见图3。

图3 正升矿井工业场地位置及井筒方案二

巷道布置：相比于方案一，主斜井落底到+706 m水平后，只布置立式井底煤仓；副立井改造井底车场，与东、西翼运输大巷连接，实现物料运输任务；三条开拓巷道与方案一相同，沿井田南部边界由东向西布置。回风立井延伸落到9+10 号煤层，直接与回风大巷连通，开拓巷道总掘进11 096 m。首采区与方案一相同，首采区地面无村庄等建筑物。

主工业场地和后期回风井工业场地总压煤5.40 Mt；主工业场地的电力供应：采用双母线，引自西面的高阳35 kW变电站，距离14 km。

3 井筒方案技术、经济比较

经济比较时,矿建工程的投资按1 万元/m，修建公路的投资按930 万元/km，工业场地填挖方的投资按7.5 万元/m3，架设输电线路投资按50.5 万元/km，两个方案进行综合比较，比较结果见表1。

表1 井口及工业场地位置方案比较

比较可以看出：方案一（金平场地方案）优点如下：

（1）投资省，较方案二节省投资4 800 万元。

（2）原金平煤业公司的工业场地已建成，填挖方量小，有利于场地设施的重新布置，有利于施工；方案二工业场地地形复杂，填挖方量大，建筑物地基处理复杂，费用高，工期长。

（3）场外公路短，可避开村庄，工农关系简单，方案二场外公路需要经过高家庄村，不利于处理工农关系。

（4）方案一较方案二地面标高低，降低了矿井提升费用，有利于矿井高产高效发展。

4 结语

通过综合调研正升煤业公司的资源整合情况、资源开采条件及现有的设施、工程，经两个工业场地和井筒部署方案详细的经济、技术比选，最终确定工业场地位于原金平煤业公司的工业场地并改造、新建井筒的综合开拓方案一为井田的推荐方案，即井口及工业场地位于原金平煤业公司的工业场地，新掘主斜井；原金平煤业公司副立井刷扩为辅助提升的副立井，原金泰和煤业公司的主立井刷扩为回风立井；开拓大巷沿井田南部边界东西布置三条，西翼井田双翼开采，东翼井田单翼开采。