2013年第38卷第1期能源技術(shù)與管理Vol. 38 No. 1Energy Technology and Managementdoi:103969isn.1672-9943.201301.037采區(qū)設(shè)計優(yōu)化與應(yīng)用王克軍(徐州礦務(wù)集團(tuán)旗山煤礦,江蘇徐州22132)[摘要]旗山煤礦通過優(yōu)化采區(qū)設(shè)計,增加了采區(qū)的走向長度和綜合機(jī)械化采煤工作面的連續(xù)推進(jìn)長度,提高了效率和資源回收率;同時,解決了由于工作面走向長度增加帶來的區(qū)段平巷長距離運(yùn)輸和“三軟”煤層區(qū)段平巷維護(hù)困難,以及由于開采深度和工作面走向的增加帶來的風(fēng)流線路長、阻力大,工作面的溫度增高、局部通風(fēng)機(jī)長距離供風(fēng)困難等問題,對同類礦井有很好的借鑒作用。[關(guān)鍵詞]采區(qū)設(shè)計;“三軟”煤層;連續(xù)推進(jìn);區(qū)段平巷[中圖分類號]TD8221[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B[文章編號]16729943(2013)010091030引言該區(qū)域是礦井-700m水平的主采區(qū)域,煤層結(jié)構(gòu)簡單、儲存穩(wěn)定儲量豐富,適合綜采放頂煤回采煤礦開采的對象是條件各異的煤炭資源,開工藝。所以如何最大限度地把這一區(qū)域可供綜放采技術(shù)隨煤層賦存情況不同而有很大的差異,而的儲量回采出來,是礦井穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的關(guān)鍵;如何保在一定的地質(zhì)開采技術(shù)條件下,怎樣去布置釆區(qū)證礦井產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定在一個高位水平,都是考慮準(zhǔn)備巷道以及在什么范圍內(nèi)布置,又有多種方式,的首要問題。所以開采設(shè)計是否合理將直接影響礦井的開采成由于礦井開采歷史長,隨著開采深度的增加,本結(jié)合礦井的實際優(yōu)化開采設(shè)計可從根本上扭風(fēng)流線路長,阻力大,通風(fēng)困難;隨著開采水平的轉(zhuǎn)生產(chǎn)的被動局面為安全生產(chǎn)提供系統(tǒng)保障。延深、采區(qū)數(shù)量的增加,運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜、距離遠(yuǎn)區(qū)段平巷長距離運(yùn)輸將進(jìn)一步加重運(yùn)輸負(fù)擔(dān)。而礦1礦井概況井回采機(jī)械化程度的增加又要求最大限度地增加旗山煤礦主采煤層為夏橋系1、3煤,屬于“三工作面的走向長度。為解決這種矛盾,簡化通風(fēng)系軟'煤層。礦井1957年始建,原設(shè)計能力45萬如a,統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng),也是設(shè)計工作中必須要考慮的問幾經(jīng)改擴(kuò)建和技術(shù)改造生產(chǎn)能力增加到180萬ta,題機(jī)械化程度較高。1974年國家首批引進(jìn)綜采設(shè)另外,隨著工作面走向長度的增加,又帶來區(qū)備旗山煤礦就開始采用綜采工藝進(jìn)行回采,有著段平巷維護(hù)費(fèi)用的增加問題,尤其是“三軟”煤層較長的綜釆歷史。1994年在-700m水平1、3煤綜釆放頂煤工作面兩道沿煤層頂板布置,兩道變合層區(qū),又實施了“三軟”煤層綜采放頂煤回采工形量大,底鼓嚴(yán)重,合理地解決這種矛盾,對降低藝。該工藝的實施使礦井的發(fā)展進(jìn)入一個新的階開采成本意義重大。段,同時也對礦井的整體生產(chǎn)布局提出了更高的近年來,為適應(yīng)礦井機(jī)械化程度的不斷提高,要求。近年來為確保礦井的安全高效大膽創(chuàng)新,優(yōu)化開采設(shè)計是所必須面對的問題。積極推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝,通過優(yōu)化采區(qū)設(shè)計,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益,近幾年礦3原設(shè)計方案分析井的產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定在170-180萬ta。礦井以往開采設(shè)計由于受機(jī)械化程度的影響,以及開采技術(shù)條件的限制,采區(qū)劃分區(qū)域較2問題的提出小,采用下山剃頭式開采,礦井的采區(qū)布置為一組礦井進(jìn)入-700m水平以來主要以綜采放頂下山分兩翼中國煤化工(即停釆位煤工藝為主,產(chǎn)量約占礦井的76%-89%綜放工置)需留設(shè)采CNMHG藝的持續(xù)實施是礦井產(chǎn)量得以穩(wěn)定的基礎(chǔ)。礦井原采區(qū)設(shè)計的區(qū)段走同長度牧妞,而隨著開可供綜放的煤層主要集中在-700m水平的西翼,采技術(shù)及回采工藝的改進(jìn)、管理水平以及人員操2013年2月92王克軍采區(qū)設(shè)計優(yōu)化與應(yīng)用Feb. 2013作技能的提高,在一定程度上加快了工作面的推進(jìn)減少輔助環(huán)節(jié)的設(shè)備、人員,有利于提高運(yùn)輸效速度,工作面的開采時間相對縮短,同時工作面搬率,經(jīng)濟(jì)效益顯著。家次數(shù)相應(yīng)增加,不利于機(jī)械化效能的充分發(fā)揮。優(yōu)點:①可以實現(xiàn)多頭掘進(jìn),一個區(qū)段最多可由于采區(qū)劃分較小,并留設(shè)采區(qū)上下山保護(hù)同時上4個頭,可有利于回采工作面接續(xù),該采區(qū)煤柱,這樣既造成資源的浪費(fèi)同時對采區(qū)巷道的有兩組上山均可為兩側(cè)的區(qū)段服務(wù),也可采用相支護(hù)也造成長時間的動壓影響,巷道失修嚴(yán)重斷對掘進(jìn)方式,及時準(zhǔn)備連續(xù)開采前方工作面,準(zhǔn)備面縮小,給巷道的支護(hù)帶來極大的不利。在使用的時間短。②主下山和輔助下山有各自獨立的運(yùn)輸過程中造成巷道多次修護(hù)仍不能滿足安全生產(chǎn)的系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng),可同時布置多個回采工作面或掘要求應(yīng)尋求一種合理的采區(qū)布置及回采方案,最進(jìn)工作面采區(qū)生產(chǎn)能力大。③工作面連續(xù)推進(jìn)長大限度減少對巷道動壓影響次數(shù),以減少采區(qū)巷度最大可達(dá)1800多m,減少工作面搬家次數(shù),有道的維修次數(shù)和改善巷道的支護(hù)狀況。利于提高、穩(wěn)定礦井產(chǎn)量。④減少煤柱損失,提高資源回收率。⑤在不影響工作面正常回采及接續(xù)4優(yōu)化開采方案的同時,便于采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的調(diào)整和巷道維護(hù)。⑥4.1設(shè)計優(yōu)化目標(biāo)在加快了掘進(jìn)速度的同時,減少了掘進(jìn)期間供風(fēng)(1)優(yōu)化采區(qū)布置,簡化通風(fēng)系統(tǒng),運(yùn)輸系距離降低了通風(fēng)困難降低溫度,改善了作業(yè)場統(tǒng),做到節(jié)支降耗、降低成本。所的環(huán)境。⑦主下山聯(lián)合輔助下山,提高了采區(qū)的(2)最大限度地解放保護(hù)煤柱的壓煤量,延抗災(zāi)能力。同時有利于人員、材料的運(yùn)輸。長工作面的走向長度,減少工作面的搬家倒面次缺點:①回采工作面跨輔助下山推進(jìn),下山受數(shù),實現(xiàn)工作面的連續(xù)推進(jìn),達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)采動影向較大,兩條輔助下山及見煤反坡巷道維(3)優(yōu)化設(shè)計減少巷道的掘進(jìn)量降低萬噸護(hù)量大。②釆區(qū)內(nèi)開掘二組下山,采區(qū)下山、見煤掘進(jìn)率,提高掘進(jìn)巷道的利用率減少主要巷道的反坡等巷道準(zhǔn)備量大。多次受壓,從而減少巷道的多次修護(hù),降低生產(chǎn)成5方案的實施本(4)優(yōu)化采區(qū)走向長度,合理解決走向長度51應(yīng)用效果分析增加與區(qū)段平巷維護(hù)的矛盾。(1)該采區(qū)為礦井的主要生產(chǎn)采區(qū),由于該42優(yōu)化方案方案的實施加大了采區(qū)的生產(chǎn)能力,礦井產(chǎn)量自擴(kuò)大采區(qū)范圍,采用主下山聯(lián)合輔助下山布2002年開始有了明顯的提高。置采區(qū)。即該區(qū)東部開掘一組(兩條)主下山,中西(2)在該礦的13205、13207、13209工作面采部再開一組(兩條中部輔助下山,在-770m水平用跨輔助下山連續(xù)回采方式,取得了很好的結(jié)果建一條巖石集中巷連接兩組下山。將輔助下山兩采用此種方案后解放了預(yù)留巷道保護(hù)煤柱,翼回采變?yōu)榭缭綆r石下山一翼連續(xù)回釆,使工作工作面的走向長度比上兩個區(qū)段有效走向長度每面推進(jìn)長度加大至1800m。個工作面加長了200m,工作面的儲量增加了因為該區(qū)走向長度達(dá)2300m,儲量豐富,是2016萬t,同時,實行跨輔助下山回采后,工作面礦井-700m水平的主要生產(chǎn)采區(qū),在該區(qū)內(nèi)開掘的走向長度達(dá)到1800多m,減少一次工作面搬家了兩組(共4條)下山,采區(qū)生產(chǎn)能力大。方案開掘拆除的次數(shù),實現(xiàn)了工作面的連續(xù)推進(jìn)。工作面的了該區(qū)的東部主下山,東部下山位置的確定,同時推進(jìn)速度達(dá)到預(yù)期效果。最大推進(jìn)度達(dá)到112m,兼顧了-700m水平以下礦井的延深系統(tǒng)的布置,平均推進(jìn)度為90m,工作面連續(xù)推進(jìn)時間達(dá)到20該組下山不僅為該采區(qū)服務(wù),同時也是礦井-850m個月,回采區(qū)隊的年度總產(chǎn)量達(dá)到了百萬噸的要水平的開拓延深巷道,今后該采區(qū)收作結(jié)束后該求,對礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)起到了較大作用。組下山將作為礦井進(jìn)人深部的主要聯(lián)絡(luò)斜巷,擔(dān)(3)采用輔助下山布置,對工作面準(zhǔn)備的影負(fù)深部的煤炭、材料的運(yùn)輸及進(jìn)風(fēng)等任務(wù),礦井從響。如1320中國煤化工另外切眼及-700m水平向-850m水平延深時西翼不再另開反坡上平巷4CNMHG3850m,如掘延深下山。所以該組下山服務(wù)年限長,從長遠(yuǎn)果按照正常的雙頭掘進(jìn),平均每天掘進(jìn)12m計看,減少了礦井的開拓巷道總量,生產(chǎn)比較集中,算,需10個多月才能完成準(zhǔn)備。采用該方案,實現(xiàn)2013年第38卷第1期能源技術(shù)與管理Vol 38 No. 1Energy Technology and Management93多頭掘進(jìn),實際13209工作面的準(zhǔn)備用了5個多為了保證下山能經(jīng)受住跨采所引起的采動影月,有效地緩解了工作面接續(xù)緊張狀況響,將下山布置在比較穩(wěn)定的底板巖石中,使下山(4)采用該方案,工作面準(zhǔn)備時多頭掘進(jìn),回與煤層底板保持合理的距離。采時分段進(jìn)行縮短了供風(fēng)距離,通風(fēng)狀況明顯改為了避免下山受到劇烈采動影響而發(fā)生破善。該礦目前正常的供風(fēng)距離,超過1200m掘進(jìn)壞,根據(jù)上部煤層工作面超前支承壓力的影響距頭供風(fēng)相對困難,而13209工作面如果雙頭掘進(jìn)離,對下山加強(qiáng)支護(hù);同時加快回采工作面的推進(jìn)供風(fēng)距離要達(dá)到2300m,為滿足通風(fēng)需要必須開速度,避免工作面在下山上方長時間停留,縮短支掘一條聯(lián)絡(luò)巷,使兩道形成全負(fù)壓通風(fēng)。采用多頭承壓力對上山的影響時間。掘進(jìn)后最大供風(fēng)距離只有1050m,保證了掘進(jìn)頭6結(jié)論面風(fēng)量、風(fēng)速、溫度等需要。另外,礦井隨著開采深度的增加地溫呈現(xiàn)有(1)設(shè)計是礦井開采的基礎(chǔ),開采設(shè)計是否規(guī)律的增加該采區(qū)開采上限-620m,下限-760m,合理將直接影響礦井的開采成本,結(jié)合礦井的實地溫相對較高;礦井采用中央并列式通風(fēng),通風(fēng)路際,優(yōu)化開采設(shè)計可從根本上扭轉(zhuǎn)生產(chǎn)的被動局線長。所以工作面溫度較高,采用該方案有力地緩面,為安全生產(chǎn)提供系統(tǒng)保障解了溫度的影響。(2)優(yōu)化采區(qū)設(shè)計,加大采區(qū)走向長度,特別5)因為開采煤層是“三軟”煤層,隨著開采是目前隨著礦井開采機(jī)械化程度的不斷提髙,增深度的增加,礦壓的增大,煤層巷道的變形量大;加工作面連續(xù)推進(jìn)時間,將有利于機(jī)械化效能的尤其是采用綜采放頂煤回采工藝,區(qū)段平巷沿煤發(fā)揮,有力地保證了礦井的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。-700m水層頂板掘進(jìn),巷道遺留的底煤多,巷道的底鼓量尤平西二下山采區(qū)的優(yōu)化設(shè)計,提高了采區(qū)開采能為突出。工作面走向長度大,相應(yīng)增加了準(zhǔn)備時間力,減少了采區(qū)下山的保護(hù)煤柱;分段掘進(jìn)、分段和回釆時間,對區(qū)段平巷的維護(hù)帶來一定困難?；夭山档凸ぷ髅孢\(yùn)輸順槽的煤炭、材料、人員的運(yùn)釆用該方案有力緩解了這種矛盾,采用主輔輸距離減少了設(shè)備、人員的投入,縮短了供風(fēng)距下山布置將區(qū)段平巷分二段進(jìn)行準(zhǔn)備,最快時可離,相應(yīng)增加了工作面風(fēng)量及風(fēng)速,降低了工作面將準(zhǔn)備時間縮短至5個月。另外,當(dāng)一段準(zhǔn)備完成溫度,改善了作業(yè)環(huán)境;因此解決了工作面走向長后即可安裝工作面回采,同時再準(zhǔn)備二段,即實現(xiàn)帶來的長距離掘進(jìn)及回采時通風(fēng)運(yùn)輸困難等問題同一區(qū)段邊準(zhǔn)備邊回采的方式,大大縮短了工作(3)工作面走向長度的增加,同時帶來區(qū)段面從準(zhǔn)備至回采結(jié)束的總時間,從而減少了區(qū)段平巷維護(hù)量加大,尤其在開采“三軟”煤層時這種平巷的維護(hù)量。矛盾更為突出,采用分段準(zhǔn)備、分段回采、邊準(zhǔn)備如13207工作面走向長1700m,一段走向長邊回采的方式大大縮短區(qū)段平巷的服務(wù)時間,如800m,二段走向長900m,采用分段準(zhǔn)備分段回13207工作面兩道的服務(wù)時間比正常情況減少了采時,工作面回采19個月,區(qū)段平巷的最長服務(wù)近12個月,有效地解決了這一矛盾。時間只有18個月若13207不能采用該種方式則(4)同一區(qū)段可安排多頭掘進(jìn)縮短了工作面工作面回采19個月,而區(qū)段平巷的最長服務(wù)時間準(zhǔn)備時間,可以從容應(yīng)對由于地質(zhì)構(gòu)造的影響或為30個月,服務(wù)時間增加了12個月,因而增加區(qū)生產(chǎn)組織不力造成的工作面接續(xù)緊張問題,同時段平巷維護(hù)的難度。有利于接續(xù)方向的調(diào)整,提高了系統(tǒng)的可靠性緩52方案實施中遇到的問題及對策解各生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力。由于工作面跨輔助下山連續(xù)回采,跨下山期(5)-700m水平西二下山采區(qū)的優(yōu)化設(shè)計間巷道受采動影響較大。通過實施取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,該巷道的變形主要發(fā)生在采面跨巷道的時間采區(qū)的設(shè)計思路,將給相關(guān)設(shè)計工作提拱借鑒和段。據(jù)各測站變形速度曲線看出,底板巷道在采面決策依據(jù)。前60m開始發(fā)生較明顯的變形,在采面前15m[作者簡介]中國煤化工左右變形速度達(dá)到最大,至采面推過30m后又恢王克軍(HCNMHG礦業(yè)學(xué)院采復(fù)穩(wěn)定。較劇烈的變形期是當(dāng)工作面距巷道50m礦工程系采礦工程專業(yè),長期從事采礦技術(shù)工作。至跨過10m這段時間里。[收稿日期:2012-10-17]