沙坪煤礦帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)的可行性分析

蘇曉文

（1.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭工業(yè)廳基本建設(shè)局，山西 太原 030006）

沙坪煤礦帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)的可行性分析

蘇曉文1，2

（1.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭工業(yè)廳基本建設(shè)局，山西 太原 030006）

通過對沙坪煤礦帶區(qū)生產(chǎn)能力和采出率的計算，得出礦井設(shè)計井型為300萬t/a，帶區(qū)生產(chǎn)能力為312.16萬t/a，可以滿足礦井的產(chǎn)量要求的結(jié)論。帶區(qū)采出率為79.1%，符合《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，帶區(qū)巷道布置合理。

帶區(qū)生產(chǎn)能力；帶區(qū)采出率；巷道布置；生產(chǎn)系統(tǒng)；分析

1 概述

晉神能源有限公司沙坪煤礦礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為300萬t/a。井田內(nèi)含煤地層總厚度155.35 m，含煤11層，可采煤層為2號、8號煤層。其中主采煤層為2號煤層。2號煤層傾角平緩，平均傾角為5°，為近水平煤層，故為單水平開采，水平標(biāo)高+1 040 m，帶區(qū)式開采?？刹蓛α繛?1 796.84萬t，服務(wù)年限為55.9a。

2 煤層的地質(zhì)特征

本井田煤種有焦煤、瘦煤和貧煤，各煤層為濱海沼澤相腐質(zhì)煤，具典型高變質(zhì)特征。外表呈黑色及鋼灰色，玻璃光澤及似金屬光澤，比重及硬度較大，普氏硬度f為2～3，平均容重為1.42 t/m3，塊質(zhì)隨變質(zhì)程度而增。各可采煤層中貧煤數(shù)量較少，為特低硫特低磷中高發(fā)熱量。煤層均厚5.30m，煤層傾角2°～8°，平均4°，屬于近水平煤層。煤塵爆炸指數(shù)為8.7%，為煤塵有爆炸危險，煤層屬三類不易自燃。瓦斯相對涌出量為0.5m3/t，屬低瓦斯礦井。煤層頂、底板多為細(xì)中粒砂巖，厚層狀泥巖（厚度一般大于5 m），局部為砂質(zhì)泥巖或落層狀泥巖，抗壓強(qiáng)度一般大于600 kg/cm2，巖石的完整性，穩(wěn)定性較好，頂板易于管理，底板一般不易發(fā)生底鼓。

3 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)

3.1 采煤方法及工作面長度的確定

首采區(qū)煤層厚5.30 m，傾角2°～8°，屬近水平煤層。由于煤層較厚，采用綜采采煤法，一次采全高。

根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定：綜采面長度一般不小于150 m。但結(jié)合本礦井的實際情況，帶區(qū)工作面的長度為210 m，可以滿足產(chǎn)量的要求，確定帶區(qū)工作面的長度為210m。

3.2 帶區(qū)巷道的聯(lián)絡(luò)方式

由于礦井采用分區(qū)域式通風(fēng)，主、副斜井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)。開拓巷道布置兩條大巷，一條運(yùn)煤和進(jìn)風(fēng)，另一條輔助運(yùn)輸和回風(fēng)行人，通過帶區(qū)下部車場和帶區(qū)工作面相連接。

煤層的開采順序和帶區(qū)接替順序：礦井前期主采2號煤，后采8號煤層；井田內(nèi)存在兩條較大斷層，分別為斷層F3和斷層F16，將井田大致分為三部分。本設(shè)計先采斷層左側(cè)上部煤層，沿井田邊界向大巷回采，即后退式開采。由于采空區(qū)上覆巖層尚未跨落穩(wěn)定之前不能進(jìn)行沿空掘巷，因此工作面接替要采用順序方式。在保證一個工作面達(dá)產(chǎn)的同時，注意另一分帶的準(zhǔn)備，保證工作面的正常接替。

3.3 帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)

3.3.1 帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

帶區(qū)內(nèi)的開采采用后退式開采（面向集中大巷），通風(fēng)方式采用U型通風(fēng)方式。這種通風(fēng)方式有風(fēng)流系統(tǒng)簡單，漏風(fēng)小的優(yōu)點(diǎn)。

風(fēng)流線路為：主、副斜井→運(yùn)輸大巷→行人運(yùn)料進(jìn)風(fēng)斜巷→軌道順槽→回采工作面→膠帶機(jī)順槽→回風(fēng)石門→回風(fēng)大巷→風(fēng)井.

3.3.2 帶區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)

運(yùn)煤系統(tǒng)為回采工作面→膠帶機(jī)順槽→帶區(qū)煤倉→膠帶輸送機(jī)大巷→主斜井；運(yùn)料系統(tǒng)為副斜井→輔助運(yùn)輸大巷→進(jìn)風(fēng)運(yùn)料斜巷→輔助運(yùn)輸順槽→回采工作面；運(yùn)矸系統(tǒng)為掘進(jìn)工作面→輔助運(yùn)輸順槽→進(jìn)風(fēng)運(yùn)料斜巷→輔助運(yùn)輸大巷→副斜井。供電系統(tǒng)為地面→變電站→副斜井→中央變電所→主運(yùn)輸大巷→輔助運(yùn)輸順槽→工作面.

確定帶區(qū)各種巷道的尺寸、支護(hù)方式及通風(fēng)方式：巷道尺寸為分帶斜巷的尺寸應(yīng)能滿足綜采工作面運(yùn)煤、輔助運(yùn)輸和通風(fēng)的需要，由此確定分帶斜巷的尺寸為4100mm×3100mm；支護(hù)方式采用錨網(wǎng)支護(hù)，錨索補(bǔ)強(qiáng)，這種支護(hù)方式經(jīng)濟(jì)效益好，且掘進(jìn)速度快；掘進(jìn)通風(fēng)采用壓入式局扇進(jìn)行通風(fēng)，局扇應(yīng)在新鮮風(fēng)流處。為了防止回風(fēng)短路，在順槽設(shè)置風(fēng)門。

3.4 帶區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法

帶區(qū)內(nèi)所有工作面順槽均沿底板，采用連續(xù)采煤機(jī)及其配套設(shè)備施工，后配備皮帶和SGW-40T型溜子組成的機(jī)械化掘進(jìn)，采用連續(xù)采煤機(jī)割煤，梭車、給料破碎機(jī)、加皮帶、溜子運(yùn)煤，雙巷或三巷同時掘進(jìn)，每隔100m掘聯(lián)絡(luò)巷貫通。

鏟車完成材料、設(shè)備的運(yùn)送、搬移以及巷道浮煤的清理工作。

錨桿機(jī)完成巷道頂錨桿和錨索的打眼、安裝工作；選用手持式風(fēng)動鉆機(jī)來完成幫錨桿的打眼和安裝工作。

掘進(jìn)通風(fēng)：可通過聯(lián)絡(luò)巷構(gòu)成通風(fēng)回路，在掘聯(lián)絡(luò)巷貫通前的獨(dú)頭段采用局扇為掘進(jìn)面供風(fēng)。每個掘進(jìn)工作面配備兩臺FD-Ⅱ型2×55kW局扇，通風(fēng)方式為壓入式。

3.5 帶區(qū)生產(chǎn)能力和采出率

3.5.1 帶區(qū)生產(chǎn)能力

由于大采高工作面產(chǎn)量大，只布置一個大采高工作面即可滿足礦井產(chǎn)量要求。

1）大采高工作面的生產(chǎn)能力，按下式計算：

式中：A0為工作面生產(chǎn)能力，萬t/a；L為工作面長度，210 m；V0為工作面年推進(jìn)長度，V0=1557 m/a；M為煤層厚度，m；γ為煤層容重，t/m3；C0為工作面回采率，取C0=97%。

2）連采面生產(chǎn)能力，按下式計算：

式中：A1為連采面生產(chǎn)能力，萬t/a；L為連采面長度，取順槽掘進(jìn)寬，5.3m；V1為連采面年推進(jìn)長度，V1=15 000 m/a；H為采高，取順槽掘進(jìn)高，3.65 m；γ為煤層容重，t/m3；C1為連采面回采率，取C1=97%。

帶區(qū)內(nèi)布置兩個連采面，故連采面的總生產(chǎn)能力為81.62萬t/a。

3）帶區(qū)生產(chǎn)能力

礦井設(shè)計井型為300萬t/a，帶區(qū)生產(chǎn)能力為312.16萬t/a，能滿足礦井的產(chǎn)量要求。

3.5.2 帶區(qū)采出率

帶區(qū)內(nèi)實際采出煤量與帶區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量的百分比稱為帶區(qū)采出率。按下式計算：

帶區(qū)采出率=帶區(qū)實際采出煤量/帶區(qū)工業(yè)儲量×100%.

帶區(qū)開采損失主要有：工作面落煤損失，約占3%；工作面頂煤煤皮損失；帶區(qū)內(nèi)區(qū)段煤柱不可回收部分損失；帶區(qū)內(nèi)斷層煤柱損失等。

帶區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量為：6241.76萬t，帶區(qū)內(nèi)實際采出煤量為4939.04萬t。

則：帶區(qū)采出率=4939.04/6241.76×100%=79.1%.

根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》》規(guī)定：采（帶）區(qū)采出率：厚煤層不低于75%，中厚煤層不低于80%，薄煤層不低于85%。設(shè)計首采帶區(qū)采出率為79.1%，符合《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定。

4 可行性分析

沙坪煤礦礦井設(shè)計井型為300萬t/a，帶區(qū)生產(chǎn)能力為312.16萬t/a，可以滿足礦井的產(chǎn)量要求；帶區(qū)采出率為79.1%，符合《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定；帶區(qū)工作面的長度為210 m，可以滿足產(chǎn)量要求；礦井采用分區(qū)域式通風(fēng)，主、副斜井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)。開拓巷道布置兩條大巷，一條運(yùn)煤和進(jìn)風(fēng)，另一條輔助運(yùn)輸和回風(fēng)行人，通過帶區(qū)下部車場和帶區(qū)工作面相連接，可以確定帶區(qū)巷道布置合理。

Feasibility Analysis on the Roadway Layout and Production System in Shaping Mine

SU Xiao-wen1，2
（1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024,2.Bureau of Capital Construction of Shanxi Coal Industry Office,Taiyuan Shanxi 030006）

By the calculation,the area production capacity of 3.1216 million t/a satisfies the designed capacity of 3 million t/a in Shaping mine.The recovery rate of 79.1%also meets the Design Code for Coal Mining Industry.Therefore,the area roadway layout is reasonable.

production capacity;recovery rate;roadway layout;production system;analysis

TD214+.1

A

1672-5050（2011）01-0070-03

2010-09-16

蘇曉文（1968—），男，江蘇海門人，在讀工程碩士研究生，高級工程師，從事煤礦基本建設(shè)管理工作。

劉新光