本文摘要：摘要:根據(jù)千米深井口孜東礦西四塊段地質(zhì)條件、礦井生產(chǎn)實際情況及現(xiàn)有開拓系統(tǒng)，分析西四塊段采區(qū)劃分，塊段內(nèi)各煤層開采價值，首采區(qū)選擇，采區(qū)接替計劃及開采順序.通過分析論證，進一步優(yōu)化礦井深部采區(qū)布置，以提高礦井生產(chǎn)效率，實現(xiàn)礦井安全高效開采.
摘要:根據(jù)千米深井口孜東礦西四塊段地質(zhì)條件、礦井生產(chǎn)實際情況及現(xiàn)有開拓系統(tǒng)，分析西四塊段采區(qū)劃分，塊段內(nèi)各煤層開采價值，首采區(qū)選擇，采區(qū)接替計劃及開采順序.通過分析論證，進一步優(yōu)化礦井深部采區(qū)布置，以提高礦井生產(chǎn)效率，實現(xiàn)礦井安全高效開采.
關(guān)鍵詞:千米深井;開拓設(shè)計;優(yōu)化;采區(qū)接替;開采順序
礦井方向論文范文：礦井水余熱利用技術(shù)在趙固一礦的設(shè)計與應用
摘要:為了解決礦井目前采用燃氣鍋爐供暖燃氣費用高、氮氧化物超標以及燃氣緊缺的問題，有效替代鍋爐，充分實現(xiàn)節(jié)能減排，對一些具有豐富礦井水資源的礦井，在項目可行性論證的基礎(chǔ)上，提出了采用熱泵技術(shù)實現(xiàn)礦井水余熱資源利用的解決方案。介紹了熱泵工作原理和技術(shù)參數(shù)，對系統(tǒng)方案和設(shè)備組成、機組配置進行研究，然后對礦井水余熱系統(tǒng)運行費用和采用燃氣鍋爐運行費用進行了分析對比。
1礦井概況
口孜東礦隸屬于中煤新集能源股份有限公司，井田位于淮南煤田西部，地處安徽省阜陽市潁東區(qū)與潁上縣交界處，行政區(qū)劃隸屬阜陽市，西距阜陽市約30km.井田東與劉莊井田，西與口孜西井田相接.礦井由合肥煤炭工業(yè)設(shè)計研究院設(shè)計，安徽省發(fā)展和改革委員會于2005年4月以發(fā)改設(shè)計〔2008〕373號文，批復了口孜東礦井及選煤廠初步設(shè)計.批復的礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為5.0Mt/a，并配套建設(shè)5.0Mt/a能力的動力煤選煤廠.礦井于2007.07.16開工建設(shè)，2012.04.01開始聯(lián)合試運轉(zhuǎn)，2014.12.02通過竣工驗收.礦井采用立井多水平開拓方式，一水平標高-967m.礦井保有儲量71253.5萬t，設(shè)計生產(chǎn)能力5.0Mt/a，一井一面，設(shè)計服務(wù)年限60a.礦井為高瓦斯礦井，水文地質(zhì)類型為復雜型.
2西四塊段地質(zhì)特征及儲量
口孜東礦西四塊段位于井田西部，東部以F5斷層為界，與中央?yún)^(qū)分開;西部以DF3斷層為界，與口孜西礦毗鄰;南部以各煤層-967m煤層底板等高線為界;北部至各煤層露頭線.西四塊段東西平均長約2.4km，南北平均寬約1.6km，面積約4.1km2.該塊段總體為一單斜構(gòu)造，走向北西，傾向西南，地層傾角5~20°，北部地層傾角稍陡，南部較緩，塊段內(nèi)煤層平均傾角約15°.
區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為發(fā)育.該塊段為石炭、二疊系地層，其中二疊系地層的山西組與上、下石盒子組為主要含煤層段.該塊段含煤地層總厚度763.90m;含煤30余層，總厚度41.14m，含煤系數(shù)5.39%.其中可采煤層8層，平均可采總厚度26.45m，占煤層總厚度的64.3%.主要可采煤層1、5、8、11-2、13-1號煤，平均總厚度20.74m，占可采總厚度的78.4%.1煤:位于山西組第1含煤段下部，厚度0.75~9.98m，平均5.14m.煤層厚度一般為5~7m，變化很小;煤層結(jié)構(gòu)簡單—較簡單，屬全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層.5煤:位于第2含煤段中下部，厚度2.86~9.75m，平均6.62m.煤層厚度一般為4~6m，變化很小，為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層.
8煤:位于第2含煤段上部，厚度0~4.55m，平均2.59m，一般為2~4m，屬大部可采的較穩(wěn)定煤層.11-2煤:位于第3含煤段中部，厚度0.88~2.43m，平均1.42m，為全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層.13-1煤:位于第4含煤段中部，厚度3.89~6.04m，平均4.97m，一般為4~5m，為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層.西四塊段5層主采煤層可采儲量合計為4453.92萬t.其中1煤為1319.75萬t，5煤為1637.04萬t，8煤為701.91萬t，11-2煤為252.73萬t，13-1煤為542.49萬t.
3現(xiàn)有開拓開采系統(tǒng)
目前，口孜東礦西四塊段各煤層均未回采，礦井西翼各巷道施工情況:西翼軌道大巷層位S-967m，施工至22勘探線位置，距離西四塊段邊界F5斷層約720m;西翼主運膠帶機大巷位于13-1煤頂板中，施工至距離西四塊段邊界F5斷層約290m處;其他各主要大巷均施工至121303工作面機巷附近位置.
4西四塊段開采分析
4.1采區(qū)劃分
合肥煤炭工業(yè)設(shè)計研究院編制的口孜東礦礦井初步設(shè)計中，各采區(qū)劃分如下:11-2煤和11-1煤采區(qū)聯(lián)合布置，9煤和8煤采區(qū)聯(lián)合布置，5煤和4-2煤采區(qū)聯(lián)合布置，1煤和13-1煤采區(qū)單獨布置.這種布置方案，在口孜東礦中央?yún)^(qū)比較合適.因為中央?yún)^(qū)各煤層組面積大，采區(qū)雙翼布置，儲量較大，服務(wù)年限長[1]，不影響礦井生產(chǎn)接續(xù).根據(jù)口孜東礦提供的西四塊段地質(zhì)資料，該塊段主要可采煤層中，13-1煤可采儲量為542.29萬t、11-2煤可采儲量為252.73萬t.
如這2層煤各自單獨布置采區(qū)，生產(chǎn)能力按13-1煤5.0Mt/a，11-2煤2.5Mt/a計算，采區(qū)服務(wù)年限分別為0.8和0.7a.13-1及11-2煤采區(qū)上山工程量均為3800m左右(共7600m左右)，需要布置2套生產(chǎn)系統(tǒng)，服務(wù)年限短，工程量大.若將這2層煤聯(lián)合布置，將聯(lián)合采區(qū)上山布置在13-1煤底板和11-2煤頂板中間位置，采區(qū)上山工程量為3800m左右;13-1煤布置3個工作面，11-2煤布置4個工作面，各工作面風、機巷連接巖石巷道工程量總長度增加1600m左右，比這2層煤各自單獨布置采區(qū)節(jié)約近2200m巖石巷道，同時可省去1套生產(chǎn)系統(tǒng).次要可采煤層11-1煤距離11-2煤5.51m，可以利用11-2煤和13-1煤采區(qū)上山，進行聯(lián)合回采.故設(shè)計確定，13-1和11-2煤聯(lián)合布置采區(qū).
9、8、5、4-2煤之間的間距分別為3.89，36.93和11.71m;平均厚度分別為1.23，2.59，6.62和2.19m.西四區(qū)域內(nèi)，此4層煤中，5煤、8煤為主要可采煤層，其余2層煤為次要可采煤層.因為煤層間距都比較近，考慮5煤、8煤聯(lián)合布置，并兼顧9煤、4-2煤開采，形成大聯(lián)合采區(qū)，可以節(jié)約巷道工程量和維護工作量.考慮到口孜東礦存在地壓大、支護困難等問題，必須將各煤層(組)上山或大巷布置在堅硬巖層中，因而巖石工程量大，準備投入高.若1個采區(qū)上山或采區(qū)服務(wù)年限過短，容易造成巷道利用率低，增加投入成本.
在系統(tǒng)順暢的情況下，對于煤層間距較小的煤層組，建議充分利用原有上山開采，做到一巷多用，以減少巖石巷道工程量，縮短建設(shè)工期[2].綜合考慮以上情況，設(shè)計確定，9、8、5及4-2煤聯(lián)合布置采區(qū).1煤與其他各可采煤層距離較遠，設(shè)計1煤單獨布置采區(qū).綜上所述，西四塊段可以劃分為3個分煤層(組)采區(qū)，即西四(11-2—13-1)采區(qū)、西四(5—8)采區(qū)和西四(1)采區(qū)，各采區(qū)特征見表1.4.2西四塊段各煤層采區(qū)開采價值分析西四區(qū)域內(nèi)，可采煤層共8層.其中13-1、11-2、8、5、1煤5層為主要可采煤層，平均厚度分別為4.97，1.42，2.59，6.62和5.14m;間距分別為73.57，89.85，36.93和88.51m.次要可采煤層為11-1、9及4-2煤3層.
11-1與11-2煤平均間距為5.51m，9煤與8煤平均間距為3.89m，4-2煤與5煤平均間距為11.71m.西四塊段一水平各主要可采煤層儲量:13-1煤542.49萬t，11-2煤252.73萬t，8煤701.91萬t，5煤1637.04萬t，1煤1319.75萬t，合計4453.92萬t.由此可知，西四塊段主要可采煤層可采儲量集中在5、1、8三個主要可采煤層.其中5、8煤可采儲量約占區(qū)域可采儲量的53%，1煤約占30%，13-1和11-2煤約占17%.所以本區(qū)域開采重心在5、8煤采區(qū)，其次為1煤采區(qū)和13-1、11-2煤采區(qū).5、8煤采區(qū)面積較大，整體較好，煤層內(nèi)斷層較少，其斷層形態(tài)基本近南北傾向，有利于傾斜條帶工作面布置.
5、8煤采區(qū)內(nèi)，5煤煤質(zhì)較好，僅次于1煤，煤層平均厚度6.62m，煤層變異系數(shù)小，具有較高的開采價值.故開拓設(shè)計時，更多地考慮5、8煤采區(qū)巷道布置，同時兼顧其他各煤層采區(qū).1煤可采儲量雖然約占本區(qū)可采儲量的30%，采區(qū)面積也較大.但是由于1煤采區(qū)位于灰?guī)r之上，離灰?guī)r較近，最近僅20m;而且1煤內(nèi)，落差大于20m的斷層較多，斷層縱橫交錯，幾條落差大于20m的斷層將1煤采區(qū)分割成不規(guī)則的小塊，不利于綜合機械化回采布置工作面.對1煤采區(qū)工作面布置影響較大的斷層有5條:FS8，落差20m;DF31，落差50m;DF30，落差20m;DF2-1，落差20m;DF2，落差100m.這5條斷層將西四塊段1煤采區(qū)分割成不完整的7個小區(qū)域，無法布置較大的工作面.故實際1煤采區(qū)回采時，采出煤量會較少，開采價值較5煤低.西四塊段由于F5斷層的作用，煤層較中央?yún)^(qū)抬高近160m;同時受F1阜鳳斷層的影響.故在此區(qū)域內(nèi)，13-1和11-2煤層回采下限標高也同樣抬升.
13-1煤回采下限為-840m，11-2煤回采下限為-880m.由于受F1斷層及準備巷道的影響，需要留設(shè)保護煤柱，這2層煤的回采下限將提高.回采時，這2層煤工作面停產(chǎn)線標高在-815m以上，才能避免F1斷層寒武系灰?guī)r水對采區(qū)和礦井的影響.13-1及11-2煤采區(qū)面積較小，根據(jù)礦井地質(zhì)資料，13-1煤能布置3個回采工作面，采出煤量為300萬t左右;11-2煤能布置4個回采工作面，采出煤量為162萬t左右，平均每個工作面采出煤量為66萬t.根據(jù)礦井及煤層生產(chǎn)能力，每個工作面服務(wù)時間只有不到2個月，從而導致工作面搬家頻繁，不利于礦井接替.故將本區(qū)13-1及11-2煤層作為礦井主力采區(qū)進行開采，開采價值不大，后期可作為中央?yún)^(qū)配采采區(qū).由上述可知，本區(qū)域開拓煤層中，開采價值較大的為5、8煤.因此在開拓設(shè)計時，應盡可能地考慮5、8煤采區(qū)巷道布置連接，同時兼顧1、13-1和11-2煤采區(qū)巷道布置.
4.2首采區(qū)選擇
首采區(qū)選擇要考慮地質(zhì)、水文、儲量等因素的影響和建設(shè)工期、投資等方面因素[3].根據(jù)礦井實際條件，進行多方案比較，選擇最優(yōu)采區(qū)作為首采區(qū)[4].根據(jù)西四塊段煤層賦存情況，可以選擇西四(11-2—13-1)采區(qū)及西四(5—8)采區(qū)作為首采區(qū).方案1:西四(11-2—13-1)采區(qū)作為西四塊段首采區(qū)在西四開拓巷道施工至24勘探線前，在11-2煤頂板施工1組西四(11-2—13-1)采區(qū)上山，對13-1、11-2煤進行聯(lián)合開采.該方案優(yōu)點:選擇西四(11-2—13-1)采區(qū)作為西四塊段首采區(qū)，煤層采用由上而下的順序開采，能夠在一定程度上，減少對相鄰煤層采區(qū)的采動影響.另外，口孜東礦13-1煤層已經(jīng)在中央?yún)^(qū)回采過多個工作面，收集、整理了瓦斯、礦壓、涌水量等多項資料，積累了一定的開采經(jīng)驗，有利于生產(chǎn)管理.該方案缺點如下:(1)13-1和11-2煤儲量少，2個煤層可采儲量共計為795.22萬t，共需布置7個工作面，采出量僅為500萬t，而上山工程量高達3800m，采區(qū)服務(wù)年限較短，前期準備時間較長，將增大礦井生產(chǎn)接替壓力.
5結(jié)語
(1)口孜東礦西四塊段可劃分為3個分煤層(組)采區(qū)，即西四(11-2—13-1)采區(qū)、西四(5—8)采區(qū)和西四(1)采區(qū).(2)西四塊段開采價值較大的煤層為5、8煤.在開拓設(shè)計時，應盡可能地考慮5、8煤采區(qū)巷道布置連接，同時兼顧1、13-1和11-2煤采區(qū)巷道布置.(3)根據(jù)礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀和煤炭市場形勢，推薦8煤做為首采區(qū)首采煤層，然后開采5煤.(4)選擇西四(5—8)采區(qū)作為西四塊段首采區(qū)，西四(11-2—13-1)采區(qū)開采順序次之，西四(1)采區(qū)最后開采.本開拓設(shè)計優(yōu)化方案已被業(yè)主口孜東礦采納.目前，該塊段正在進行開拓施工.
參考文獻:
[1]張榮立，何國緯，李鐸.采礦工程設(shè)計手冊[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2006.
[2]盧義玉，康勇，夏彬偉.井巷工程設(shè)計與施工[M].北京:科學出版社，2010.
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