孫疃煤礦安全改建方案選擇

徐海鵬

（中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院，南京 210031）

孫疃煤礦安全改建方案選擇

徐海鵬

（中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院，南京 210031）

本文針對(duì)孫疃煤礦由于井田范圍擴(kuò)大，生產(chǎn)采掘工作面數(shù)量增加以及瓦斯等級(jí)升級(jí)帶來(lái)的問(wèn)題，進(jìn)行了相應(yīng)的安全改建，解決了礦井長(zhǎng)遠(yuǎn)瓦斯綜合治理、南北兩翼通風(fēng)困難的問(wèn)題，簡(jiǎn)化和優(yōu)化了礦井安全生產(chǎn)系統(tǒng)，保證礦井正常接替。

安全改建；通風(fēng)系統(tǒng)；井筒改造

1 安全改建工程概況

孫疃煤礦原井田面積44.3km2，井田南北走向長(zhǎng)10km，東西傾斜寬3～5km，開(kāi)采深度至-800m煤層底板等高線(xiàn)。礦井采用立井，大巷+分區(qū)石門(mén)開(kāi)拓方式，一水平標(biāo)高-545m。設(shè)計(jì)在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)布置主井（直徑5.0m）、副井（直徑7.0m）、回風(fēng)井（直徑6.0m）3個(gè)井筒，采用中央并列式通風(fēng)方式，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力180萬(wàn)t/a，2012年核定生產(chǎn)能力為300萬(wàn)t/a，同年升級(jí)為高瓦斯礦井。

根據(jù)《國(guó)土資源部關(guān)于安徽省淮北煤炭國(guó)家規(guī)劃礦區(qū)礦業(yè)權(quán)設(shè)置方案（修編）的批復(fù)》，孫疃煤礦井田面積擴(kuò)大為146.78km2，南北長(zhǎng)7.8～11.9km，東西寬10.8～16.5km，深度至-1500m煤層底板等高線(xiàn)，井田范圍見(jiàn)圖1。

圖1 孫疃煤礦井田范圍示意圖

由于孫疃礦目前開(kāi)采一水平以淺可采煤量6730萬(wàn)t，適宜正規(guī)綜采面開(kāi)采的僅10年左右，接替的二水平（-800m水平）受孫疃鎮(zhèn)壓煤及構(gòu)造影響，剩余可采儲(chǔ)量?jī)H為2600萬(wàn)噸，僅可供生產(chǎn)6年左右?？紤]到礦井二、三水平為煤與瓦斯突出區(qū)域的可能性較大，需采用底（頂）抽巷等瓦斯預(yù)抽防突治理措施。因此，只有通過(guò)安全改建工程，提前打開(kāi)深部三水平（-1100m水平）煤層，進(jìn)行區(qū)域性瓦斯綜合治理，為煤層瓦斯治理提供足夠的時(shí)間和空間，才能保證礦井正常的生產(chǎn)接替。

2 安全改建工程方案

2.1 安全改建的內(nèi)容

孫疃煤礦生產(chǎn)能力提高以及瓦斯等級(jí)升級(jí)，礦井生產(chǎn)面貌與原設(shè)計(jì)發(fā)生較大變化，為了保證礦井安全生產(chǎn)，需對(duì)礦井原有通風(fēng)及運(yùn)輸系統(tǒng)等進(jìn)行改造。

首先，生產(chǎn)采掘工作面數(shù)量增加，帶來(lái)礦井配風(fēng)量和通風(fēng)阻力發(fā)生較大變化，礦井生產(chǎn)集中在淺部一、二水平時(shí)配風(fēng)量達(dá)到371m3/s，深部三水平生產(chǎn)時(shí)，風(fēng)量達(dá)到500m3/s，而原設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)能力295.8m3/s（其中主井94.2m3/s，副井201.6m3/s），回風(fēng)能力為314.4m3/s，故需對(duì)礦井現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。

其次，由于后期二水平瓦斯治理的需要，巖巷工程量增加，目前礦井副井裝備1.5t雙層四車(chē)雙罐籠（一寬一窄），JKMD-4×4（Ⅲ）型落地式多繩摩擦輪提升機(jī)，矸石提升能力僅50萬(wàn)t/a左右，若后期二水平矸石及材料仍通過(guò)原副井提升，則原副井提升能力不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，需進(jìn)行改造。

第三，孫疃煤礦井田范圍擴(kuò)大后，自孫疃礦井原井口及工業(yè)場(chǎng)地至31煤層-1200m等高線(xiàn)距離達(dá)到約9km。因此，利用原工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)3個(gè)井筒無(wú)法解決長(zhǎng)距離通風(fēng)（最長(zhǎng)約20km）、長(zhǎng)距離運(yùn)人（上下班時(shí)間單向2小時(shí)以上）等問(wèn)題，因此新增井筒及工業(yè)場(chǎng)地開(kāi)采深部資源是必要的。

因此，孫疃煤礦的安全改建工程內(nèi)容主要概括為二個(gè)方面：一是開(kāi)采淺部時(shí)增加進(jìn)回風(fēng)能力以及輔助提升能力，二是解決深部開(kāi)采時(shí)的通風(fēng)及運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題。

2.2 淺部安全改建方案

為了解決淺部進(jìn)回風(fēng)能力以及輔助提升能力問(wèn)題，設(shè)計(jì)提出四個(gè)方案：

方案一：增加南、北兩翼回風(fēng)井，中央風(fēng)井改造為箕斗井兼進(jìn)風(fēng)井，原主井提升矸石及劣質(zhì)煤。

方案二：增加北回風(fēng)井及新箕斗井（凈直徑6.0m），原主井提升矸石及劣質(zhì)煤。

方案三：增加南、北兩翼回風(fēng)井，中央風(fēng)井改造為第二副井。方案四：增加北翼進(jìn)風(fēng)井，南翼回風(fēng)井。

以上四個(gè)方案均新增2個(gè)井筒，其風(fēng)量均能滿(mǎn)足淺部開(kāi)采時(shí)的要求，但方案四輔助提升能力不足，安全改建不徹底，若將進(jìn)風(fēng)井裝備為副井，由于北風(fēng)井位置位于井田邊界，若為副井，則折返運(yùn)輸多，輔助運(yùn)輸工作量大，此方案不予推薦。

方案三增加南、北風(fēng)井的基礎(chǔ)上，將原工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)中央風(fēng)井改造為第二副井，此方案優(yōu)點(diǎn)是增加礦井輔助提升能力，不需要對(duì)礦井還有煤炭運(yùn)輸裝載系統(tǒng)進(jìn)行改造，且新增副井位于原工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)，方便材料及矸石運(yùn)輸。此方案與方案一最大的不同是井下矸石運(yùn)輸方式問(wèn)題，方案一矸石采用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，方案三矸石采用礦車(chē)運(yùn)輸，與礦車(chē)相比，采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸具有運(yùn)量大、連續(xù)性好、轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用省、事故率低等主要優(yōu)點(diǎn)。其次，方案一能夠?qū)崿F(xiàn)不同煤種及煤質(zhì)的分運(yùn)要求，系統(tǒng)較為靈活，對(duì)提高煤質(zhì)及當(dāng)前形勢(shì)下提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的意義。故方案一優(yōu)于方案三。

根據(jù)原工業(yè)場(chǎng)地偏于井田南翼的實(shí)際情況，提出方案二，其風(fēng)量及提升能力均能滿(mǎn)足要求，新增箕斗井位于原工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)，不需新征地且少壓煤，但南翼采區(qū)通風(fēng)阻力不滿(mǎn)足要求，經(jīng)計(jì)算，方案二南翼通風(fēng)阻力過(guò)大，南翼一個(gè)采區(qū)生產(chǎn)時(shí)風(fēng)量為137m3/s，中央風(fēng)井最大負(fù)壓3500Pa左右，南翼二個(gè)采區(qū)生產(chǎn)時(shí)風(fēng)量為238m3/s，中央風(fēng)井最大負(fù)壓4000Pa左右，不滿(mǎn)足《煤礦井工開(kāi)采通風(fēng)技術(shù)條件》要求，且南翼回風(fēng)大巷回風(fēng)能力不足，需要新增掘進(jìn)2.8km回風(fēng)大巷。

故設(shè)計(jì)推薦方案一，增加南、北兩翼回風(fēng)井，南風(fēng)井場(chǎng)地選址于30-7鉆孔以東27m處，北風(fēng)井場(chǎng)地選址于16-5鉆孔以北約390m處，待風(fēng)井系統(tǒng)形成后，將原中央風(fēng)井改造為箕斗井兼進(jìn)風(fēng)井（提升矸石及劣質(zhì)煤）。

2.3 深部三水平延深時(shí)安全改建方案

當(dāng)采場(chǎng)轉(zhuǎn)向深部時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有瓦斯鉆孔資料，預(yù)計(jì)三水平將升級(jí)為煤與瓦斯突出區(qū)域，深部最多布置二個(gè)回采面。根據(jù)井田傾斜長(zhǎng)度達(dá)到10.8～16.5km的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)推薦深部采用分區(qū)通風(fēng)，增加一對(duì)井筒，其中深部副井進(jìn)風(fēng)，井筒直徑8.6m，深部風(fēng)井回風(fēng)，井筒直徑7.5m，礦井通風(fēng)系統(tǒng)為中央對(duì)角式和分區(qū)通風(fēng)結(jié)合的混合式。工業(yè)場(chǎng)地布置于20-S5鉆孔東側(cè)約220m處，煤炭運(yùn)輸采用分區(qū)布置主暗斜井接至一水平主運(yùn)輸系統(tǒng)，經(jīng)箕斗井提升至原工業(yè)場(chǎng)地進(jìn)入原煤系統(tǒng)。

3 結(jié)論

綜上所述，本次安全改建工程主要包括二個(gè)部分，一是在礦井淺部南、北翼新增南、北風(fēng)井，解決井田南、北部采區(qū)通風(fēng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)礦井兩翼對(duì)角式通風(fēng)，優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)；同時(shí)對(duì)原淺部中央風(fēng)井進(jìn)行改造，將原中央風(fēng)井改造為箕斗井（煤炭提升），原主井改為提升矸石及劣質(zhì)煤，以解決淺部進(jìn)風(fēng)、提矸能力不足問(wèn)題；二是礦井三水平延深，增建深部副井和回風(fēng)井2個(gè)井筒，以解決礦井深部開(kāi)采時(shí)瓦斯治理、人員設(shè)備運(yùn)輸以及通風(fēng)安全等問(wèn)題。

安全改建工程實(shí)施后，礦井共有4個(gè)場(chǎng)地（見(jiàn)圖1），分別為原礦井主工業(yè)場(chǎng)地，新增南、北風(fēng)井場(chǎng)地以及深部工業(yè)場(chǎng)地，安全改建工程可以有效解決孫疃礦井長(zhǎng)遠(yuǎn)瓦斯綜合治理、南北兩翼通風(fēng)困難的問(wèn)題，簡(jiǎn)化和優(yōu)化礦井安全生產(chǎn)系統(tǒng)，保證礦井正常接替。

[1]張榮立，何國(guó)緯，李鐸.采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

徐海鵬（1981—），男，江蘇東臺(tái)人，工程師，碩士，從事礦山設(shè)計(jì)工作。