薄煤層礦井采區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用

韓衛(wèi)棟 李學(xué)

摘 要：山東新陽能源公司屬于黃河北煤田，針對礦井煤層薄、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的特點(diǎn)，對采區(qū)設(shè)計(jì)、巷道布置進(jìn)行了優(yōu)化，并在現(xiàn)場實(shí)施，優(yōu)化后降低了礦井萬噸掘進(jìn)率，減少了掘進(jìn)費(fèi)用和矸石產(chǎn)生量，對礦井可持續(xù)經(jīng)濟(jì)開采具有重要的意義。本文根據(jù)礦井地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育且勘探程度低和生產(chǎn)布局實(shí)際，對其進(jìn)行可行性研究。

關(guān)鍵詞：黃河北煤田；薄煤層；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜；采區(qū)設(shè)計(jì)；巷道布置；優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.070

1 概況

山東新陽能源有限公司礦井井田位于濟(jì)南市濟(jì)陽縣和天橋區(qū)境內(nèi)，東側(cè)2.5公里為220國道，北側(cè)3公里為青銀高速公路（青島—銀川），井口位于濟(jì)陽縣崔寨鎮(zhèn)，南距濟(jì)南市區(qū)23公里，東北距濟(jì)陽縣城25公里，是山東省煤炭工業(yè)“十一五”規(guī)劃開發(fā)的黃河北煤田之一。礦井煤層薄，煤層厚度0.9m～1.4m，平均煤厚只有1.08米，平均傾角6°，為薄煤層開采。井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，根據(jù)大斷層賦存情況，整個(gè)井田劃分8個(gè)采區(qū)，現(xiàn)主要開采1、7煤層。區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育且探查程度低，放面時(shí)很有可能包容斷層，嚴(yán)重制約生產(chǎn)。按照“沒有最好，只有更好”的理念開展優(yōu)化設(shè)計(jì)，施工探巷進(jìn)行探查，分析斷層賦存情況，通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，合理布置巷道，規(guī)避斷層，提高回采工作面回采效率，實(shí)現(xiàn)礦井安全高效發(fā)展。在此，對四采七層西翼采區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)進(jìn)一步論述。

2 采區(qū)基本條件分析

山東新陽能源有限公司-506水平七層四采區(qū)采用雙翼布置方式，四采七層西翼西鄰DF15（H=19m∠47°）斷層，南鄰DF11（H=15m∠55°）斷層，走向長度600米，傾斜長度500米，面長120米。原設(shè)計(jì)4個(gè)工作面，分別為4701W面、4702W面、4703W面、4704W面。4701面放面時(shí)切眼上下端頭各揭露一條落差6米以上斷層，全巖段長達(dá)80米，被迫施工2條補(bǔ)巷規(guī)避斷層，增大了放面工程量，并導(dǎo)致工作面面長縮短。根據(jù)多年以來的摸索與總結(jié)，鄰近較大斷層處往往伴生斷層發(fā)育，4702面與4701面地質(zhì)條件類似。

3 技術(shù)現(xiàn)狀及需求

縱觀當(dāng)前我國煤炭回采工作面現(xiàn)狀，工作面放面時(shí)大多先施工上下順槽，最后施工切眼，因地質(zhì)構(gòu)造不清楚，工作面放出后往往包含較大斷層。為保證合理的采掘接續(xù)，工作面通常采用放震動(dòng)炮法強(qiáng)行通過斷層，如果放炮強(qiáng)行通過斷層不但會造成巖石量多影響煤質(zhì)，而且會對液壓支架、煤機(jī)等設(shè)備造成較大損壞，另外存在較大安全隱患。

放面前，施工探巷探查斷層賦存情況并作分析，進(jìn)一步對工作面設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，合理布置巷道，規(guī)避斷層，保障回采區(qū)隊(duì)高產(chǎn)高效，對礦井安全高效生產(chǎn)具有重要意義。

4 設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

（1）探明工作面構(gòu)造情況。四采七層南區(qū)西翼工作面西臨DF15斷層，受大斷層影響，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變。4701W放面時(shí)切眼上下端頭各揭露一條落差6米以上斷層，全巖段長達(dá)80米，被迫施工2條補(bǔ)巷規(guī)避斷層，增大了放面工程量。4702W面放面時(shí)改變以往先施工兩巷后掘切眼的做法，利用4701運(yùn)煤巷先施工邊界切眼，作為探巷探查4702面走向斷層情況，探巷長度290米，探明一條落差8米斷層。（2）補(bǔ)巷規(guī)避斷層。根據(jù)探巷實(shí)際揭露地質(zhì)構(gòu)造情況，探巷開門施工28米揭露一條落差8米的走向斷層，針對走向較大斷層，施工補(bǔ)巷規(guī)避，盡量減少斷層對工作面的影響，有利于組織生產(chǎn)，提高產(chǎn)量。（3）調(diào)整工作面面長。施工補(bǔ)巷規(guī)避斷層后，如材料巷再按面長110米開門，工作面長不足60米，制約高效生產(chǎn)，根據(jù)4702W切眼斷層賦存和巷道全長290余米的實(shí)際，將4702W工作面面長重新設(shè)計(jì)為160米，既合理規(guī)避了斷層，又將初采面長增大到100米，保障回采區(qū)隊(duì)高產(chǎn)高效。（4） 優(yōu)化四采七層南區(qū)西翼設(shè)計(jì)優(yōu)化。鑒于采區(qū)傾斜長度約500米的實(shí)際，把工作面?zhèn)€數(shù)由原設(shè)計(jì)的4個(gè)優(yōu)化為3個(gè)，節(jié)省一條回采巷道，長約600米。優(yōu)化后如圖1所示：

5 技術(shù)特征及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）針對四采七層西翼地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變的實(shí)際，改變以往先施工兩巷后掘切眼的慣例，提前探明了斷層賦存情況。（2）施工補(bǔ)巷規(guī)避了切眼揭露落差8米的斷層，最大限度消除了斷層對產(chǎn)量提升的影響。（3）根據(jù)探明的斷層和補(bǔ)巷施工情況優(yōu)化工作面布置，節(jié)省了回采巷道600米。

6 效益分析

（1）經(jīng)濟(jì)效益分析。減少了巷道投入。 四采七層南區(qū)西翼工作面?zhèn)€數(shù)由4個(gè)優(yōu)化為3個(gè)，節(jié)省巷道600米，每米巷道費(fèi)用人工費(fèi)+材料費(fèi)+電費(fèi)=2316.5+880.6+182.8=3379.9元/米。節(jié)省巷道投入3379.9*600=202.8萬元。

共計(jì)產(chǎn)生效益為節(jié)省巷道投入費(fèi)用 -研發(fā)人員工資=202.8-15.01=187.8萬元。

（2）社會效益分析。通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，合理規(guī)避了斷層，減少了斷層對組織生產(chǎn)的影響，減少了矸石升井量，又保證了初采面長，保障回采高產(chǎn)高效，社會效益顯著。

7 結(jié)語

該技術(shù)適用于黃河北煤田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變的薄煤層礦井，借用已掘巷道，提前施工探巷探明斷層賦存情況，施工補(bǔ)巷規(guī)避斷層后，以便于回采面組織生產(chǎn)為基礎(chǔ)，合理確定順槽施工方案，減少了不必要的巷道施工，降低礦井萬噸掘進(jìn)率。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：韓衛(wèi)棟（1987-），男，山東安丘人，本科，助理工程師，副主任，研究方向：煤礦井下設(shè)計(jì)。