車寨礦井開拓設計方案比選與確定

張雁軍

（山西晉城興唐煤業有限公司車寨礦井生產管理部，山西 晉城 038400）

1 井田地質條件

設計將車寨礦井工業場地及井口位置選擇在井田內ZK404號鉆孔以西、下胡公路以北的長條形階地上，該場地西距S331省道坪曲線約2.0km，東距下村鎮約10.0km，基本位于井田中南部區域、煤層埋藏的淺部，對井上、下布置均十分有利。

井田批準開采的3號煤層埋藏深度424～692m，根據井筒檢查鉆資料，上部松散底層厚5～27.6m，強風化帶厚度一般60～80m。井田內3號煤層上覆各含水層富水性都較弱，位于各煤層下部的奧灰巖巖溶水富水性較強，其靜水位標高+595～625m，使井田中部和西部的3號煤層處于帶壓奧灰水開采狀態。鑒于山西組煤層底板隔水層厚度88.1～107.99m，根據計算3號煤層底板奧灰水突水系數0.015～0.033MPa/m，綜合斷裂構造不發育，一般不會造成底板突水。但帶壓開采影響的問題較多，突水系數法是否適合本區值得商榷，加之井田內發現有多個斷層及陷落柱，雖規模較小，根據地質報告推斷其導水性可能不大，應引起足夠的重視，生產中加強查明及隱伏構造的調查工作，及時制定相關措施，防止構造破碎帶導水對礦井開采造成威脅。

2 開拓方案的設計

設計在方案階段考慮了斜井開拓方案，由于主斜井提升高度過大（517m），經計算大傾角帶式輸送機膠帶強度達4200N/mm，由于膠帶太厚，膠帶運行形成深槽較困難，輸送帶上原煤易出現下滑現象，且在國內尚無應用的先例，而且多家正在實施的大垂深、大傾角主井帶式輸送機礦井井型均在5.0Mt/a以上，因此該礦不適宜斜井方案。針對確定的工業場地位置，結合擬采用的立井開拓方式，設計了兩個開拓方案。

2.1 開拓方案一的分析

南北向大巷加上下山開采、中央風井加楊家村風井開拓方案。在楊家村東部布置一對楊家村進、回風立井，南北向大巷向北延伸至高沁高速公路煤柱下方后，沿高速公路保護煤柱布置上下山巷道分別至井田東、西部邊界；初期在選定的礦井工業場地內布置主立井和副立井，在工業場地東側較平坦的山坡階地上布置回風立井。后期在井田北部、楊家村東部布置一對楊家村進、回風立井，全井田以上述5個井筒開拓開采。方案描述如下：

主、副井筒采用“長短腿”布置，均落底于3號煤層底板下約24m處的石灰巖中，回風立井落底于3號煤層。主立井凈徑5.5m，垂深520.5m，裝備12.0t多繩立井箕斗一對，井筒內設玻璃鋼梯子間；副立井凈徑9.0m，垂深520.6m，裝備一對900mm軌距、1.5t礦車二層四車多繩罐籠及一個可上下零星人員和材料的交通罐帶平衡錘兩套提升裝置，冷矩方管管道，鋼板托架組合懸臂罐道梁?；仫L立井凈徑8.0m，垂深522m。

設計以+500m一個水平開采全井田的3號煤層。主、副立井井筒均落底于+500m水平，落底后設+500m水平井底車場。+500m水平設一組南北向的大巷，向南延深至井田南部邊界，向北延深至高沁高速公路煤柱下方后，與+500m水平開拓巷道相垂直，沿高沁高速公路煤柱布置一組東西向上下山巷道，整個井田開拓巷道呈一“T”字形。

+500m水平開拓大巷及上下山巷道均設置膠帶、軌道、進風和2回風巷道，間距40m。+500m水平軌道大巷沿+500m水平以3‰流水坡度向南北兩翼延伸，膠帶大巷及進風大巷沿煤層底板布置，兩條回風大巷沿煤層頂板布置。

2.2 開拓方案二的分析

南北向大巷加上下山開采、楊家村風井開拓方案。方案二是在方案一的基礎提出的沿高沁高速公路保護煤柱布置上下山開采北部采區方案，其工業場地布置、落底水平、車場形式、首采區位置、裝備及中后期布置同均同方案一。其主要區別為：初期在選定的礦井工業場地內布置主立井和副立井，在楊家村東部布置風井場地，場地內布置楊家村進風立井和楊家村回風立井，全井田以上述4個井筒開拓開采。

3 開拓方案的比選及確定

3.1 開拓方案的技術優缺點對比分析

上述兩個方案各有利弊，對其技術優缺點進行對比分析如表1所示。

表1 井田開拓方案技術比較表

從表1可以看出，上述兩個方案各有利弊：

方案二（楊家村風井）具有井筒及大巷壓煤量少、風井場地一次配置到位、礦井生產期內無需考慮后期風井設置的優點，且上下山布置開拓巷道可很好地適應井田北部煤層傾角過大的問題。缺點是初期工程量大，投資高，建井工期長；工業場地與風井場地直線距離2.0km，且分屬兩個行政縣管轄，相關手續辦理比較繁瑣，水、電、暖需單獨配置，建設及運營成本高；初期開拓巷道工程量大，相關巷道維護、管路敷設、供電排水等費用相應增加。

方案一（中央風井+楊家村風井方案）的優點：初期管理集中，投資少，建井工期短，手續辦理較為集中，受外界影響??；中后期場地及大巷壓煤量少，上下山布置開拓巷道設置可很好地適應井田北部煤層傾角較大的問題。因此從技術層面看，方案一優勢明顯。

3.2 開拓方案初期經濟對比分析

對兩方案的初期經濟進行對比分析，如表2所示。

表2 井田開拓方案初期經濟比較表

從表2可以看出，從初期投資方面看，方案一較方案二初期總投資少6464萬元，其中地面工程投資少214萬元，井下投資少約6250萬元，且建井工期短近6個月，方案一優勢明顯。

從礦井總開拓工程量來看，方案二較方案一少一條回風立井井筒，初期開拓巷道工程量方案一在生產期間亦需掘進，井田北部的風井場地亦需設置，因此，從開拓總工程量來說方案二最省。由于楊家村風井場地初期審批存在不確定性，且手續辦理較為繁瑣，礦井主扇運營期能耗較高，巷道維護工程量大，因此從初期投資、證照辦理及礦井運營層面不推薦方案二。

綜上所述，通過對兩個方案進行技術經濟比較，方案一技術經濟優勢明顯。方案一建井工期短，初期投資少，運營費用低，可緩解建設單位資金壓力，降低噸煤成本，在激烈的市場競爭中取得優勢。目前車寨礦井作為晉煤集團“億噸基地”建設的八對新建礦井之一，方案一手續辦理集中，施工期間受外界干擾小，生產管理集中，顯然更為適應集團公司提出的“力爭三年、確保四年”的奮斗目標，因此，設計推薦選擇方案一。

4 結語

論文基于車寨礦井的井口與礦井工業場地位置所限，通過技術優缺點分析和初期經濟比較確定采用了南北向大巷加上下山開采、中央風井加楊家村風井開拓方案。該開拓方案的建設能縮短主立井井筒長度和建井工期，滿足對輔助運輸設備、通風和防排水的要求，為實現該礦資源利用最大化奠定了基礎。