擴大區(qū)薄基巖下淺埋薄煤層開采研究

禹小瑋

（中煤西安設(shè)計工程有限責任公司，陜西 西安 710054）

近年來，淺部煤炭易采資源逐漸減少，薄煤層作為優(yōu)質(zhì)資源日益受到重視。薄煤層工作面開采極大提高了資源的利用率，顯著增加了煤礦的收益。

1 概況

南梁井田位于陜北侏羅紀煤田神府礦區(qū)新民開采區(qū)中部，地處神木市與府谷縣交界處黃羊城溝北側(cè)的府谷縣境內(nèi)。南梁煤礦隸屬陜西南梁礦業(yè)有限公司，產(chǎn)能3.00 Mt/a，井田面積約22.960 8 km2。井田內(nèi)可采煤層為6 層，其中主采的3-1煤全井田可采，平均厚度為2.92 m，賦存穩(wěn)定。目前，南梁煤礦原有采礦證范圍內(nèi)一水平的2-2煤已基本回采完畢，現(xiàn)已進入二水平3-1煤的開采。

南梁煤礦井田東部擴大區(qū)東西長約1.5 km，南北寬約4.4 km，面積約5.19 km2。擴大區(qū)內(nèi)賦存有6 層可采煤層，與原井田一致。其中，一水平的1-2煤僅在區(qū)域北部賦存，煤層厚度1.10～2.30 m，平均厚度1.58 m，煤層埋藏深度45.11～137.32 m，底板標高在+1 193.00～ +1 200.44 m 之間，與2-2煤層間距為29.74～40.62 m，平均34.13 m。

2 開采擴大區(qū)必要性的分析

2.1 可行性

從煤層厚度及埋藏深度來看，1-2煤屬于薄基巖淺埋煤層[1-3]。根據(jù)基巖厚度對薄基巖工作面頂板安全開采類型進行劃分，基巖厚度 h ＞14 m 可安全開采；7.2 m ＜h ＜14 m 采取一定技術(shù)措施可安全開采；3.85 m ＜h ＜7.2 m 為基巖厚度的開采危險和災(zāi)害易發(fā)區(qū)域，要采取頂板管理的強化措施才能實現(xiàn)安全開采；h ＜3.85 m 很難保證工作面安全開采。擴大區(qū)內(nèi)基巖厚度大于7.2 m的區(qū)域東西長約1.5 km，南北寬約1.8 km，面積約1.74 km2。因此，從安全角度來看，1-2煤開采是可行的。

2.2 必要性

擴大區(qū)1-2煤安全開采范圍內(nèi)地質(zhì)資源量為2.69 Mt，可采儲量為1.42 Mt，生產(chǎn)能力按照0.60 Mt/a考慮，1-2煤服務(wù)年限1.7 a。本著科學合理地開發(fā)利用和保護礦產(chǎn)資源的原則，為進一步提高資源回收效率，充分利用資源，盡快完成一水平與二水平之間的交替，1-2煤的回收工作是十分必要的。

3 開采方案

原有采礦證內(nèi)的2-2煤已經(jīng)回采完畢，一水平只有東部擴大區(qū)內(nèi)部分的1-2煤和2-2煤還未開采。該區(qū)域內(nèi)1-2煤與2-2煤平均間距約31 m，煤層間距不大，因此該部分1-2煤利用203 盤區(qū)巷道進行開采是合理的。

目前，203 盤區(qū)南翼已基本回采完畢，北翼20302、20304、20306、20308 四個工作面已回采完畢，20310 工作面巷道及切眼均已掘進完畢，形成通風回路。

考慮到1-2煤可采范圍較小，且位于203 盤區(qū)東北部緊挨井田邊界的位置，確定利用已有的20310工作面運輸巷和20310 工作面輔助運輸巷，將下一個工作面的帶式輸送機巷（即20312 工作面帶式輸送機巷）提前掘進，為203 盤區(qū)1-2煤開采時的主運輸、輔助運輸及回風服務(wù)。

井下輔助運輸采用防爆無軌膠輪車運輸，因此確定203 盤區(qū)2-2煤通過輔助運輸上山與1-2煤連接。移交時203 盤區(qū)1-2煤需風量約55 m3/s，采用一條回風上山即可滿足回風需要，確定回風亦采用暗斜井形式連接上覆1-2煤層。根據(jù)前述1-2煤賦存條件，1-2煤與2-2煤層間距平均為34.13 m，主運輸可采用主運輸上山和溜煤眼兩種形式連接1-2煤。因此，主要針對主運輸形式的不同，提出了如下兩種巷道布置方案。

3.1 主運輸上山方案

利用已有的20310 工作面運輸巷作為1-2煤集中回風巷，從20310 工作面切眼巷道約92 m 處沿東偏北26°方向布置一條回風上山，傾角約15°，斜長140 m；利用已有的20310 工作面輔助運輸巷作為1-2煤集中運輸巷，從巷道約1175 m 處沿南北向布置一條主運輸上山，傾角約12°，斜長144 m；利用新掘的20312 工作面運輸巷作為1-2煤集中輔運巷，從巷道約910 m 處沿南北向布置一條輔助運輸上山，傾角約6°，斜長289 m。三條上山掘進至上覆1-2煤后，沿1-2煤布置一組三條南北向的主運輸、輔助運輸及回風巷道，構(gòu)成盤區(qū)內(nèi)1-2煤的運輸和通風系統(tǒng)。

3.2 溜煤眼方案

利用已有的20310 工作面運輸巷作為1-2煤集中回風巷，從20310 工作面切眼巷道約92 m 處沿東偏北26°方向布置一條回風上山，傾角約15°，斜長140 m；利用已有的20310 工作面輔助運輸巷作為1-2煤集中運輸巷，巷道內(nèi)鋪設(shè)一條帶式輸送機，1-2煤采煤工作面設(shè)置溜煤眼，溜煤眼上口與1-2煤工作面巷道連接，下口正對1-2煤集中運輸巷內(nèi)鋪設(shè)的帶式輸送機，溜煤眼高34 m，直徑3.0 m，倉容300 t；利用新掘的20312 工作面運輸巷作為1-2煤集中輔運巷，從巷道約910 m 處沿南北向布置一條輔助運輸上山，傾角約6°，斜長289 m。兩條上山掘進至上覆1-2煤后，沿1-2煤布置一組兩條南北向的輔助運輸及回風巷道，構(gòu)成盤區(qū)內(nèi)1-2煤的運輸和通風系統(tǒng)。

3.3 方案比選

從技術(shù)方面來看，兩個方案主要差別集中在主運輸?shù)倪B接方式。方案一采用帶式輸送機連續(xù)運輸方式，工作面來煤直接搭接1-2煤北翼盤區(qū)巷帶式輸送機。該方案具有系統(tǒng)簡單、驅(qū)動集中、易于控制、檢修方便的優(yōu)點，但是帶式輸送機下運時易撒煤。方案二采用工作面溜煤眼+帶式輸送機方式，工作面來煤通過溜煤眼至1-2煤集中運輸巷帶式輸送機。該方案具有輸送帶安全系數(shù)較高、保證連續(xù)均衡生產(chǎn)的優(yōu)點，但是煤炭轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多，通風管理較復(fù)雜，溜煤眼易堵塞，處理困難。

從經(jīng)濟方面來看，兩個方案主要在于主運輸方式不同帶來的井巷工程量投資的差別。方案二（即溜煤眼方案）井巷工程量較小，投資較少。方案可比工程量比較詳見表1。

表1 方案可比工程量比較表

通過對兩個方案進行比較，經(jīng)濟投資上兩個方案相差不大。方案一采用帶式輸送機連續(xù)運輸，系統(tǒng)簡單，易于控制，但是方案井巷工程量較大，前期投資高，且?guī)捷斔蜋C下運時存在撒煤情況；方案二雖然煤炭運輸轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多，且溜煤眼積煤易堵塞，處理困難，但1-2煤運量不大，通過適當增大溜煤眼直徑等方法可解決，方案井巷工程量較小，前期投資低，同時可以保證連續(xù)均衡生產(chǎn)。因此，確定采用方案二（溜煤眼方案）。盤區(qū)巷道布置方案如圖1。

圖1 盤區(qū)巷道布置方案

4 結(jié)語

為進一步加大煤炭資源采出率，結(jié)合礦井開拓、開采現(xiàn)狀，以提高資源采出率為中心，充分利用已有生產(chǎn)系統(tǒng)、減少環(huán)節(jié)、快速建設(shè)，來實現(xiàn)薄基巖淺埋薄煤層安全開采的目標，不僅有利于提高煤礦效益，亦可為其他礦井相似條件下開采提供有益的借鑒。