新形勢下礦井資源整合“一礦二區(qū)”模式設(shè)計研究

陳龍生，王 勇，章 磊，高保彬

(1.煤炭工業(yè)合肥設(shè)計研究院，安徽 合肥 230041；2.煤炭安全生產(chǎn)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 焦作 454003；3.河南理工大學河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點實驗室，河南 焦作 454003)

新形勢下礦井資源整合“一礦二區(qū)”模式設(shè)計研究

陳龍生1，王 勇1，章 磊1，高保彬2,3

(1.煤炭工業(yè)合肥設(shè)計研究院，安徽 合肥 230041；2.煤炭安全生產(chǎn)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 焦作 454003；3.河南理工大學河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點實驗室，河南 焦作 454003)

潘二煤礦和潘四東煤礦因生產(chǎn)成本高，連續(xù)虧損，且開發(fā)布局局部不合理，為此對兩礦采用“一礦二區(qū)”的整合模式，根據(jù)采場接替和災(zāi)害治理能力確定了科學產(chǎn)能，實現(xiàn)煤炭資源的科學開采和充分發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)生產(chǎn)能力的有機結(jié)合，并通過提高工作面單產(chǎn)水平，減少采、掘工作面數(shù)目，簡化了采掘系統(tǒng)，實現(xiàn)集中化生產(chǎn)和減員增效；同時對通風系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)、壓風系統(tǒng)、管理機構(gòu)等進行了優(yōu)化，提高了礦井的安全可靠性和經(jīng)濟效益。

資源整合；“一礦二區(qū)”；科學開采；減員增效

近十多年來，由于煤炭行業(yè)缺乏有力監(jiān)管，且市場調(diào)控機制不完善，在大量新井和改擴建礦井投入生產(chǎn)后，煤炭產(chǎn)能過剩，煤炭價格下跌，導(dǎo)致大部分煤炭企業(yè)出現(xiàn)虧損，因此國家提出“去產(chǎn)能”、“減量化”以及“科學產(chǎn)能”等理念，并要求各大煤炭企業(yè)淘汰落后產(chǎn)能，采取關(guān)閉、整合等措施，確保煤炭產(chǎn)業(yè)的有序、健康發(fā)展[1-5]。潘二煤礦和潘四東煤礦為相鄰礦井，由于生產(chǎn)成本高，以及受煤炭價格下跌影響，近年來連續(xù)虧損。因此在新形勢下淮南礦業(yè)(集團)有限責任公司充分把握國家政策，在充分論證基礎(chǔ)上，對兩礦進行資源和系統(tǒng)整合，合理確定了開發(fā)方式和科學產(chǎn)能，提前打開優(yōu)質(zhì)煤炭資源，實現(xiàn)資源的科學開采；同時通過提高工作面單產(chǎn)，減少采掘工作面數(shù)目，并優(yōu)化各生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)了減員增效，提高了礦井的安全可靠性和經(jīng)濟效益[6-8]。這次整合是在當前形勢下為實現(xiàn)礦井可持續(xù)發(fā)展的一次大膽嘗試，為其他煤炭企業(yè)嘗試通過提高礦井集約化生產(chǎn)，實現(xiàn)減員增效提供了借鑒。

1 工程概況

潘二煤礦和潘四東煤礦位于淮南國家規(guī)劃礦區(qū)潘謝區(qū)內(nèi)，為相鄰礦井，均隸屬于淮南礦業(yè)(集團)有限責任公司，兩礦以F1斷層為邊界。

1.1 潘二煤礦概況

潘二煤礦核定生產(chǎn)能力為3.8Mt/a，采用立井、分區(qū)石門、集中大巷的開拓方式；共有5個井筒，其中工業(yè)場地內(nèi)設(shè)有主井、副井，西風井場地內(nèi)設(shè)有西進風井、西回風井及東回風井，一水平標高-530m，回風水平標高-350m。礦井主要可采煤層為13-1，11-2，8，7-1，4-1，3和1煤層，各煤層平均厚度為1.86～5.07m，目前全礦井共布置3個綜采工作面和12個掘進工作面。礦井基本情況見表1。

表1 煤礦基本情況

1.2 潘四東煤礦概況

潘四東煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力為2.4Mt/a，采用立井、集中大巷、分區(qū)石門的開拓方式；設(shè)主井、副井和中央回風井3個井筒，一水平標高為-650m，另設(shè)-490m輔助水平。主要可采煤層與潘二礦一致，平均厚度為2.6～5.6m，目前全礦井布置2個綜采工作面和11個掘進工作面。礦井基本情況見表1。

2 資源整合的必要性分析

2.1 生產(chǎn)成本高、虧損嚴重

因兩礦瓦斯壓力大、含量高，瓦斯治理工程量大，致使兩礦掘進工作面多達23個，礦井單產(chǎn)偏低，綜采工作面多達5個，導(dǎo)致兩礦最大班下井總?cè)藬?shù)達1500人；潘二煤礦因開采近30a，采掘活動范圍廣，生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜；而潘四東煤礦因斷裂構(gòu)造發(fā)育，煤層傾角偏大，煤層賦存條件差，且兩礦瓦斯治理費用高。多種因素影響下，2個煤礦生產(chǎn)成本高，近年來均處于虧損狀態(tài)，2015年度潘二煤礦虧損4.1億元，潘四東煤礦虧損3.0億元。

2.2 潘四東煤礦優(yōu)質(zhì)資源枯竭

潘四東煤礦剩余可采儲量雖有132Mt，但礦井西翼因逆掩斷層發(fā)育、煤層傾角大(局部達75°)，瓦斯治理難度極大，被列為禁采區(qū)，涉及可采量52Mt；剩余塊段受斷裂構(gòu)造影響，開采技術(shù)條件復(fù)雜，具備綜采條件的區(qū)段僅53個，可采量僅31.911Mt，且工作面可推進長度短，單產(chǎn)水平低，現(xiàn)有系統(tǒng)能力得不到充分發(fā)揮。

2.3 潘二煤礦部分資源利用現(xiàn)有系統(tǒng)開采技術(shù)經(jīng)濟不合理

潘二煤礦西四(3～1)采區(qū)位于井田西翼，與潘四東煤礦相鄰，煤層大部分位于-530～-700m。3煤層和1煤層平均厚度分別為6.0m和4.0m，傾角3～8°，斷層構(gòu)造少，開采技術(shù)條件好，煤質(zhì)好。如利用潘二煤礦現(xiàn)有系統(tǒng)開采，與安徽省規(guī)定的“突出礦井嚴禁下山開采”沖突，因此必須采用暗斜井延深建立-700m輔助水平，但存在開拓工程大(15km)、工期長(48個月)、投資高(8億元以上)、運輸距離長(10km以上)等問題，目前形勢下開采經(jīng)濟不合理。

3 資源整合的主要技術(shù)方案

3.1 資源整合的主要思路

根據(jù)國家政策要求、礦井生產(chǎn)實際情況合理確定整合的開發(fā)模式和規(guī)模，充分利用礦井現(xiàn)有系統(tǒng)能力，從開發(fā)布局入手，通過對兩礦井資源進行整合，提前打開優(yōu)質(zhì)煤炭資源，提高集中化生產(chǎn)水平，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，同時對其他系統(tǒng)進行優(yōu)化等措施，實現(xiàn)兩礦資源的科學開采，提高礦井的安全生產(chǎn)水平。

3.2 整合礦井的開發(fā)模式及規(guī)模

(1)整合方案 以潘二煤礦為主體，將潘四東煤礦劃入潘二煤礦，整合成新的潘二煤礦，實行“一礦二區(qū)”的模式，兩礦分別改為潘二區(qū)和潘四東區(qū)，將潘二區(qū)的西四(3～1)采區(qū)劃歸潘四東區(qū)。整合后井田邊界見圖1。

圖1 邊界調(diào)整示意

(2)開發(fā)規(guī)模 根據(jù)采場接替、災(zāi)害治理能力等綜合考慮，以提高工作面單產(chǎn)、實現(xiàn)集中化生產(chǎn)和減員增效為目的，確定整合后的潘二煤礦生產(chǎn)規(guī)模為5.0Mt/a，其中潘二區(qū)系統(tǒng)能力為2.5～3.5Mt/a，潘四東區(qū)系統(tǒng)能力為1.5～3.0Mt/a。

3.3 整合的主要技術(shù)方案

(1)開拓方案 整合后潘二煤礦2個分區(qū)除西四(3～1)采區(qū)外，其他采區(qū)開采方式均維持不變。西四(3～1)采區(qū)由潘四東區(qū)-650m東翼軌道、膠帶機大巷向東延伸，與潘二區(qū)西四11-2～4-1軌道石門、西二至西四膠帶機巷貫通后，布置煤層組上山進行開采，采區(qū)回風、灌漿和注氮由潘二區(qū)西風井場地設(shè)施承擔，煤炭運輸、輔助運輸、排水及供電由潘四東區(qū)承擔。整合后采掘工程平面見圖2。

圖2 整合后采掘工程平面

(2)生產(chǎn)布局優(yōu)化 因整合后產(chǎn)能降低1.2Mt/a，且通過提前打開優(yōu)質(zhì)煤炭資源，提高了工作面單產(chǎn)水平，整合后綜采工作面?zhèn)€數(shù)由5個減少到3個，掘進工作面?zhèn)€數(shù)由23個減少到12個。

(3)通風系統(tǒng)優(yōu)化 潘二區(qū)生產(chǎn)近30a，井下系統(tǒng)復(fù)雜，巷道多且局部變形嚴重，因此設(shè)計通過封閉部分巷道、擴刷以及更改巷道功能等方式對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化，且因采掘工作面?zhèn)€數(shù)減少，礦井需風量和負壓大幅下降。

(4)排水系統(tǒng)優(yōu)化 整合后，礦井排水方式不變，潘二區(qū)排水系統(tǒng)服務(wù)范圍減?。晃魉?3～1)采區(qū)涌水自流至潘四東區(qū)，由潘四東區(qū)排水系統(tǒng)承擔。設(shè)計對潘四東區(qū)排水系統(tǒng)能力進行了校核，現(xiàn)有主排水設(shè)備、應(yīng)急排水設(shè)備及水倉均能滿足整合后排水需求。

(5)供電系統(tǒng)優(yōu)化 取消原潘二區(qū)工業(yè)場地35kV變電所和輸電線路，改造工業(yè)場地內(nèi)110kV變電所和新增110kV輸電線路，最終形成潘二區(qū)由2回110kV電源供電，確保了礦井供電安全。

(6)智能化系統(tǒng)優(yōu)化 整合后以潘二區(qū)為中心，將潘四東區(qū)的生產(chǎn)監(jiān)控、安全監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、工業(yè)電視、計算機信息管理和通信等系統(tǒng)與潘二區(qū)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，在潘二區(qū)實現(xiàn)對礦井集中監(jiān)控和統(tǒng)一調(diào)度。

(7)壓風系統(tǒng)優(yōu)化 取消潘二區(qū)西風井場地的壓風設(shè)施，其原服務(wù)區(qū)域由潘二區(qū)工業(yè)場地和潘四東區(qū)場地的壓風系統(tǒng)供風。

(8)機構(gòu)及人員優(yōu)化 整合后保留潘二區(qū)建制，通過精簡管理機構(gòu)、優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)和提高自動化水平，實現(xiàn)精簡在籍人員。

4 資源整合后主要成效

4.1 實現(xiàn)煤炭資源科學開采

通過“一礦二區(qū)”資源整合后，利用潘四東區(qū)開采西四(3～1)采區(qū)，與利用潘二區(qū)自身系統(tǒng)開采相比，開拓工程量省12km，投資省6.5億元，運輸距離縮短5km，同時不需設(shè)新增排水系統(tǒng)，具有投資省、運輸短、生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，實現(xiàn)了煤炭資源的科學開采。

4.2 單產(chǎn)水平大幅提高

通過合理確定資源開發(fā)方式和優(yōu)化開采布局，減少了采掘工作面?zhèn)€數(shù)和井下作業(yè)人員，確保生產(chǎn)高度集中；同時淘汰了落后設(shè)備和工藝，12個掘進工作面中僅2個普掘工作面，取消了2個設(shè)備能力低的綜采隊，整合后機械化作業(yè)程度提高，單產(chǎn)水平提高。

4.3 安全可靠性更高

整合后減少了采掘工作面?zhèn)€數(shù)和井下作業(yè)人員，縮小了采掘活動范圍，提高了采掘系統(tǒng)的安全性；同時優(yōu)化了通風系統(tǒng)，加大采掘工作面配風量，確保了通風系統(tǒng)可靠性；此外優(yōu)化了供電系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)和壓風系統(tǒng)，礦井安全可靠性得到進一步提高。

4.4 人員大幅精簡

通過一系列精簡人員的措施，礦井在籍人員由目前兩礦的7791人減少到4345人，減少3446人，最大班下井人數(shù)由1500人左右下降到800人以下，大大降低了生產(chǎn)成本。

4.5 經(jīng)濟效益顯著

整合工程項目總造價14185萬元。與整合前相比，礦井通過減員，每年可減少職工薪酬支出20676萬元；通過提前開采西四A組煤采區(qū)優(yōu)質(zhì)資源，噸煤銷售收入提高約170元；礦井生產(chǎn)期內(nèi)年平均所得稅后利潤15792萬元，礦井實現(xiàn)扭虧為盈。

5 結(jié) 論

(1)因虧損嚴重、潘四東煤礦優(yōu)質(zhì)資源枯竭、潘二煤礦部分資源利用現(xiàn)有系統(tǒng)開采技術(shù)經(jīng)濟不合理等客觀因素，結(jié)合國家去產(chǎn)能的要求，潘二煤礦和潘四東煤礦采用“一礦二區(qū)”的整合模式，整合后的潘二煤礦規(guī)模為5.0Mt/a。

(2)潘二區(qū)的西四(3～1)采區(qū)劃歸潘四東區(qū)開采，但采區(qū)回風、灌漿和注氮仍由潘二區(qū)西風井場地設(shè)施承擔。

(3)對采掘工作面?zhèn)€數(shù)進行精簡，同時對通風系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)和壓風系統(tǒng)進行優(yōu)化，礦井安全可靠性得到提高。

(4)通過提前打開優(yōu)質(zhì)資源、優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)和減員增效，充分發(fā)揮了各分區(qū)的系統(tǒng)能力，整合后潘二煤礦經(jīng)濟效益明顯。

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[責任編輯：周景林]

Study of‘One Mine Two Areas’ Model Design of Mine Resources Integration under New Situation

CHEN Long-sheng1,WANG Yong1，ZHANG Lei1，GAO Bao-bin2,3

(1.Coal Industry Hefei Designing Institute，Hefei 230041，China； 2.Coal Safety Production Henan Province Collaborative Innovation Center，Jiaozuo 454003，China； 3.Henan Polytechnic University Henan Gas Geological and Control Key Laboratory，Jiaozuo 454003，China)

Because high production cost，continuous loss and local reasonable of development layout of Pan er coal mine and Pan si coal mine，then‘ one mine two areas’integration model was applied in the two coal mines，scientific capacity was determined by mining filed alternative and disaster control capability，dynamic integration between coal resources scientific mining and fully system production of now was realized，excavation and recovering system was simplified and centralization production and increase efficiency by downsizing staff were realized after some measures were applied，which included improving single working face production，decreasing number of mining and excavation working face，ventilation system，power system，intellectualized system，compressed air system and management organization were optimized，safety reliability and economic benefit of mine were improved obviously.

resource integration；‘ one mine two areas’；scientific mining；increase efficiency by downsizing staff

2017-03-17

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.04.006

國家自然科學基金項目資助(U1304502)

陳龍生(1980-)，男，安徽潛山人，高級工程師，工程碩士，現(xiàn)任煤炭工業(yè)合肥設(shè)計研究院礦井所總工程師，從事煤炭行業(yè)咨詢、設(shè)計、規(guī)劃方面工作。

陳龍生，王 勇，章 磊，等.新形勢下礦井資源整合“一礦二區(qū)”模式設(shè)計研究[J].煤礦開采，2017，22(4)：23-25，69.

TD822

A

1006-6225(2017)04-0023-03