多水平礦井優化布局技術的研究與實踐

文/李慶明

（作者系平頂山天安煤業股份有限公司一礦礦長）

平頂山天安煤業股份有限公司一礦有著60多年開采的歷史，隨著礦井服務年限延長，可采資源逐漸減少，存在接替緊張、系統復雜、生產效率低、盈利能力弱等問題，亟需通過優化布局等手段，給礦井瘦身強體，進而改善礦井經營被動局面。

一、礦井概況

平煤股份一礦于1959年12月投產，年生產能力320萬t。井田地質構造和水文地質條件比較簡單，主要充水來源是丁戊組煤層頂板砂巖含水層。礦井屬于煤與瓦斯突出礦井，可采煤層有煤塵爆炸危險，自然發火期一般為3～6個月。井田走向5km、傾斜長6.5km，采用主斜井、多水平集中石門大巷和分組上下山開拓方式，走向長壁法采煤。礦井共三個水平，一水平標高-25m，二水平標高-240m，三水平標高-517m，其中一水平已結束開采。井田內主要可采煤層為丁組、戊組煤層，分別為丁6、戊8、戊10煤層，均為中厚煤層以及薄煤層，礦井生產格局為四區四面。

二、優化布局的主要對策

1.積極開展優化布局和工程設計

合理進行五年規劃，依據礦井產能確定生產布局，逐步實現減頭減面，將礦井生產布局調整為三區三面，人均工效提高到800t以上。編制完成了礦井“一優三減”及“四化”建設三年規劃，合并戊一、戊二-517m至-950m生產采區，結束三水平戊一上山采區回采，進一步壓減采區個數。

積極謀劃礦井可持續發展，研究開發深部戊一、戊二、丁二下山采區，加快賦存條件好的三水平戊二下山采區開發，為礦井可持續發展注入動力。理清壓茬關系和開采順序，根據礦定保護層開采技術路線，合理安排采掘順序。合理規劃丁二、戊一、戊二采區上下分層資源，布置大儲量工作面，力爭保證礦井采掘接替，為高產高效創造條件。加快二水平大巷煤柱等采面開發進度，在礦井深部區域瓦斯治理任務繁重、接替緊張期間，通過煤柱面復采充實礦井產量，近五年挖掘煤柱工作面圈定儲量500萬t以上。

優化礦井行人系統，完成了丁戊二采區行人聯絡巷的施工和戊二下山采區架空乘人裝置的安裝，解決了丁二、戊二采區行人問題，縮短了職工上下班路途時間。優化礦井通風系統，對二水平丁戊三大巷等礦井二水平煤柱回收區不再使用的巷道進行封閉，簡化礦井生產系統。

2.推進項目建設，為系統優化創造條件

隨著采深不斷增加，三水平供電、壓風、排水、輔助運輸、瓦斯抽采等各個生產系統無法滿足深部區域安全生產需要，因此亟需加快三水平下延工程的建設。因此，平煤股份一礦不斷加大北三工程組織協調力度，提前籌備各項工程，組織礦建、土建、安裝單位，排定工期組織施工，推進了北三提升機房、井筒裝備、壓風機房等工程進度，完成了北三副井井筒裝備，為深部開采創造了各種系統條件。

3.實施礦井各主要生產系統優化

（1）礦井主運輸系統優化。礦井主運輸系統有并行的兩套系統，其中一水平主斜井系統有10套運輸設備（其中6部皮帶），裝機功率6542.1kW；二水平主斜井系統有27套運輸設備（其中19部皮帶，含排矸巷及煤樓），裝機功率5767kW。兩套系統日運行時間長達20小時，皮帶均達不到滿負荷，占用了大量運行和維護人員，費用投入高，增加了礦井機電運行成本。

系統優化主要考慮兩個方面，一是停運1套主運輸系統，二是在采區外圍規劃新建大容量煤倉，實現集中出煤，減少外圍皮帶系統運行時間。

考慮巷道狀況、各部皮帶運輸能力和采區煤倉方案等因素，充分利用一水平主斜井，戊七一部、戊七二部、戊一巖石皮帶三部，主運一部二部等運輸能力較大的皮帶，施工主運轉載巷70m。停運其余主系統及為該系統服務的設備運輸通道、硫化設備等。優化后可減少人員93人，年度節約2290萬元。同時，在主力采區戊一和丁戊二采區上部新建4000t左右容量的煤倉，每天壓縮一個班的出煤時間，壓縮出煤時間年節約費用達600多萬元。

（2）礦井物料運輸系統優化。隨著礦井水平的延伸，礦井物料運輸系統不斷延伸，運輸環節多、距離長、人員投入多、設備維護保養費用高。因此，依托新裝備的北三副井，進行配套料場、加工車間等工程改造，擬逐步停運礦院副井、戊七斜井運輸系統，利用北二、北三副井入井。

優化系統后，輔助運輸人員減少194人，物料單程運行時間至少縮短44小時。同時，可停用巷道約8000m，單程運輸費用由520元/車降至210元/車，年經濟效益約1550萬元，還可減少停用巷道內供水、壓風、通訊、防塵等投入。

（3）礦井通風系統優化。礦井通風方式采用多進風井、多回風井混合式通風，通風方法為抽出式，8個井筒進風、3個回風井回風，礦井3組主要通風機聯合運行。

通過礦井通風系統優化調整，合理分配主扇供風區域，停運北一或北二主扇。僅用兩組主要通風機滿足礦井通風任務，可節約人員14人，節約人工、用電和維護等費用共1164萬元/年。

綜采工作面

（4）礦井排矸系統優化。排矸系統分為軌道礦車排矸系統和三水平下延皮帶連續排矸系統，系統僅采區外運輸距離長達4000m，運輸環節多。

通過分析矸石來源和矸石量，完善北三副井提升和地面排矸系統，將戊一下山和戊二下山矸石通過皮帶、礦車由北三副井排至地面。此外，大力推進綠色礦山建設，推廣應用矸石不升井模式，研究進行矸石充填。優化后，北三副井排矸將減少運輸距離約2000m，減少排矸系統投入的人員、設備運行費用約30萬元，同時為北一副井停運創造條件，并可減少大量煤矸混運，有利于原煤煤質和售價提升，提高銷售收入。

（5）礦井排水系統優化。礦井為一級排水，三個水平各有1套排水系統，2021年底-950m排水系統安裝后，礦井將有4套排水系統。隨著開采向深部轉移，需要及時關閉部分中央排水系統?？紤]到生產生活用水的需要，二水平排水系統暫不關閉，關閉一水平排水系統和三水平排水系統，停運一水平和三水平-517m排水系統，拆除2套二水平排水泵，適當減少設備維護費用，同時可以解決深部區域供水不足的問題。

（6）礦井供電系統優化。平煤股份一礦井下供電由中央變電所送至各采區變電所，各采區變電所送至各用電地點，目前共有19個變電所及配電點。

礦井供電系統優化方案包括兩項。一是變電所合并，合并二水平戊一三變和戊一四變，合并二水平戊一五變和三水平戊一二變，合并二水平丁一二變和三水平戊一一變，減少變電所數量；二是實施變電所無人值守改造，減少人員投入，同時盡早投運-950m中央變電所，解決深部區域供電負荷不足的問題。

（7）礦井壓風系統優化。平煤股份一礦現有地面壓風機房三個：分別為北一、北二和綜合廠壓風機房。北三壓風機房將于2021年10月投入運行，運行后停運三水平戊一下山臨時壓風機，并視二水平采掘工程和系統優化情況，停運北一壓風機房，可節省三水平戊一下山臨時壓風機電費及維護費用130萬元/年、節省北一壓風機電費及維護費用230萬元/年，同時將會解決深部區域壓風能力不足的問題。

三、結論

通過礦井生產布局和系統優化，關閉了淺部結束采區，實現了減頭減面、集中生產，礦井各生產系統進一步優化，節約了大量系統設備、崗位人員、巷道維護等投入，解決了礦井系統復雜、崗位人員不足、生產效率低等問題，礦井運行成本下降約20元/t，對于多水平老礦井的發展具有借鑒意義。