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(jì)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(guò)優(yōu)化采區(qū)設(shè)計(jì),增加了采區(qū)的走向長(zhǎng)度和綜合機(jī)械化采煤工作面的連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度,提高了效率和資源回收率;同時(shí),解決了由于工作面走向長(zhǎng)度增加帶來(lái)的區(qū)段平巷長(zhǎng)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(kāi)采深度和工作面走向的增加帶來(lái)的風(fēng)流線(xiàn)路長(zhǎng)、阻力大,工作面的溫度增高、局部通風(fēng)機(jī)長(zhǎng)距離供風(fēng)困難等問(wèn)題,對(duì)同類(lèi)礦井有很好的借鑒作用。[關(guān)鍵詞]采區(qū)設(shè)計(jì);“三軟”煤層;連續(xù)推進(jìn);區(qū)段平巷[中圖分類(lèi)號(hào)]TD8221[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]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(jiǎn)單、儲(chǔ)存穩(wěn)定儲(chǔ)量豐富,適合綜采放頂煤回采煤礦開(kāi)采的對(duì)象是條件各異的煤炭資源,開(kāi)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(chǔ)量回采出來(lái),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(kāi)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(gè)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(wèn)題。所以開(kāi)采設(shè)計(jì)是否合理將直接影響礦井的開(kāi)采成由于礦井開(kāi)采歷史長(zhǎng),隨著開(kāi)采深度的增加,本結(jié)合礦井的實(shí)際優(yōu)化開(kāi)采設(shè)計(jì)可從根本上扭風(fēng)流線(xiàn)路長(zhǎng),阻力大,通風(fēng)困難;隨著開(kāi)采水平的轉(zhuǎn)生產(chǎn)的被動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)度。為解決這種矛盾,簡(jiǎn)化通風(fēng)系軟'煤層。礦井1957年始建,原設(shè)計(jì)能力45萬(wàn)如a,統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng),也是設(shè)計(jì)工作中必須要考慮的問(wèn)幾經(jīng)改擴(kuò)建和技術(shù)改造生產(chǎn)能力增加到180萬(wàn)ta,題機(jī)械化程度較高。1974年國(guó)家首批引進(jìn)綜采設(shè)另外,隨著工作面走向長(zhǎng)度的增加,又帶來(lái)區(qū)備旗山煤礦就開(kāi)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(wèn)題,尤其是“三軟”煤層較長(zhǎng)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(shí)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(duì)降低藝。該工藝的實(shí)施使礦井的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階開(kāi)采成本意義重大。段,同時(shí)也對(duì)礦井的整體生產(chǎn)布局提出了更高的近年來(lái),為適應(yīng)礦井機(jī)械化程度的不斷提高,要求。近年來(lái)為確保礦井的安全高效大膽創(chuàng)新,優(yōu)化開(kāi)采設(shè)計(jì)是所必須面對(duì)的問(wèn)題。積極推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝,通過(guò)優(yōu)化采區(qū)設(shè)計(jì),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(jì)方案分析井的產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定在170-180萬(wàn)ta。礦井以往開(kāi)采設(shè)計(jì)由于受機(jī)械化程度的影響,以及開(kāi)采技術(shù)條件的限制,采區(qū)劃分區(qū)域較2問(wèn)題的提出小,采用下山剃頭式開(kāi)采,礦井的采區(qū)布置為一組礦井進(jìn)入-700m水平以來(lái)主要以綜采放頂下山分兩翼中國(guó)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(shí)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(jì)的區(qū)段走同長(zhǎng)度牧妞,而隨著開(kāi)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(jì)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(kāi)采時(shí)間相對(duì)縮短,同時(shí)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(diǎn):①可以實(shí)現(xiàn)多頭掘進(jìn),一個(gè)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(shí)上4個(gè)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(shí)對(duì)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(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)壓影響,巷道失修嚴(yán)重?cái)鄬?duì)掘進(jìn)方式,及時(shí)準(zhǔn)備連續(xù)開(kāi)采前方工作面,準(zhǔn)備面縮小,給巷道的支護(hù)帶來(lái)極大的不利。在使用的時(shí)間短。②主下山和輔助下山有各自獨(dú)立的運(yùn)輸過(guò)程中造成巷道多次修護(hù)仍不能滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng),可同時(shí)布置多個(gè)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(zhǎng)大限度減少對(duì)巷道動(dòng)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?；夭杉敖永m(xù)4優(yōu)化開(kāi)采方案的同時(shí),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(jì)優(yōu)化目標(biāo)在加快了掘進(jìn)速度的同時(shí),減少了掘進(jìn)期間供風(fēng)(1)優(yōu)化采區(qū)布置,簡(jiǎn)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(chǎng)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(shí)有利于人員、材料的運(yùn)輸。長(zhǎng)工作面的走向長(zhǎng)度,減少工作面的搬家倒面次缺點(diǎn):①回采工作面跨輔助下山推進(jìn),下山受數(shù),實(shí)現(xiàn)工作面的連續(xù)推進(jìn),達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)采動(dòng)影向較大,兩條輔助下山及見(jiàn)煤反坡巷道維(3)優(yōu)化設(shè)計(jì)減少巷道的掘進(jìn)量降低萬(wàn)噸護(hù)量大。②釆區(qū)內(nèi)開(kāi)掘二組下山,采區(qū)下山、見(jiàn)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(shí)施本(4)優(yōu)化采區(qū)走向長(zhǎng)度,合理解決走向長(zhǎng)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(shí)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(kāi)始有了明顯的提高。置采區(qū)。即該區(qū)東部開(kāi)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(kāi)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(zhǎng)度比上兩個(gè)區(qū)段有效走向長(zhǎng)度每面推進(jìn)長(zhǎng)度加大至1800m。個(gè)工作面加長(zhǎng)了200m,工作面的儲(chǔ)量增加了因?yàn)樵搮^(qū)走向長(zhǎng)度達(dá)2300m,儲(chǔ)量豐富,是2016萬(wàn)t,同時(shí),實(shí)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(kāi)掘的走向長(zhǎng)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(kāi)掘拆除的次數(shù),實(shí)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(shí)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(shí)間達(dá)到20該組下山不僅為該采區(qū)服務(wù),同時(shí)也是礦井-850m個(gè)月,回采區(qū)隊(duì)的年度總產(chǎn)量達(dá)到了百萬(wàn)噸的要水平的開(kāi)拓延深巷道,今后該采區(qū)收作結(jié)束后該求,對(duì)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(duì)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(guó)煤化工另外切眼及-700m水平向-850m水平延深時(shí)西翼不再另開(kāi)反坡上平巷4CNMHG3850m,如掘延深下山。所以該組下山服務(wù)年限長(zhǎng),從長(zhǎng)遠(yuǎn)果按照正常的雙頭掘進(jìn),平均每天掘進(jìn)12m計(jì)看,減少了礦井的開(kāi)拓巷道總量,生產(chǎn)比較集中,算,需10個(gè)多月才能完成準(zhǔn)備。采用該方案,實(shí)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(shí)際13209工作面的準(zhǔn)備用了5個(gè)多為了保證下山能經(jīng)受住跨采所引起的采動(dòng)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(shí)多頭掘進(jìn),回與煤層底板保持合理的距離。采時(shí)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(dòng)影響而發(fā)生破善。該礦目前正常的供風(fēng)距離,超過(guò)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(duì)困難,而13209工作面如果雙頭掘進(jìn)離,對(duì)下山加強(qiáng)支護(hù);同時(shí)加快回采工作面的推進(jìn)供風(fēng)距離要達(dá)到2300m,為滿(mǎn)足通風(fēng)需要必須開(kāi)速度,避免工作面在下山上方長(zhǎng)時(shí)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(duì)上山的影響時(shí)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(kāi)采深度的增加地溫呈現(xiàn)有(1)設(shè)計(jì)是礦井開(kāi)采的基礎(chǔ),開(kāi)采設(shè)計(jì)是否規(guī)律的增加該采區(qū)開(kāi)采上限-620m,下限-760m,合理將直接影響礦井的開(kāi)采成本,結(jié)合礦井的實(shí)地溫相對(duì)較高;礦井采用中央并列式通風(fēng),通風(fēng)路際,優(yōu)化開(kāi)采設(shè)計(jì)可從根本上扭轉(zhuǎn)生產(chǎn)的被動(dòng)局線(xiàn)長(zhǎng)。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(jì),加大采區(qū)走向長(zhǎng)度,特別5)因?yàn)殚_(kāi)采煤層是“三軟”煤層,隨著開(kāi)采是目前隨著礦井開(kāi)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(shí)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(jì),提高了采區(qū)開(kāi)采能為突出。工作面走向長(zhǎng)度大,相應(yīng)增加了準(zhǔn)備時(shí)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(shí)間,對(duì)區(qū)段平巷的維護(hù)帶來(lái)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(shí)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(shí)間縮短至5個(gè)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(zhǎng)后即可安裝工作面回采,同時(shí)再準(zhǔn)備二段,即實(shí)現(xiàn)帶來(lái)的長(zhǎng)距離掘進(jìn)及回采時(shí)通風(fēng)運(yùn)輸困難等問(wèn)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(zhǎng)度的增加,同時(shí)帶來(lái)區(qū)段面從準(zhǔn)備至回采結(jié)束的總時(shí)間,從而減少了區(qū)段平巷維護(hù)量加大,尤其在開(kāi)采“三軟”煤層時(shí)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(zhǎng)1700m,一段走向長(zhǎng)邊回采的方式大大縮短區(qū)段平巷的服務(wù)時(shí)間,如800m,二段走向長(zhǎng)900m,采用分段準(zhǔn)備分段回13207工作面兩道的服務(wù)時(shí)間比正常情況減少了采時(shí),工作面回采19個(gè)月,區(qū)段平巷的最長(zhǎng)服務(wù)近12個(gè)月,有效地解決了這一矛盾。時(shí)間只有18個(gè)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(gè)月,而區(qū)段平巷的最長(zhǎng)服務(wù)時(shí)間準(zhǔn)備時(shí)間,可以從容應(yīng)對(duì)由于地質(zhì)構(gòu)造的影響或?yàn)?0個(gè)月,服務(wù)時(shí)間增加了12個(gè)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(wèn)題,同時(shí)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(shí)施中遇到的問(wèn)題及對(duì)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(jì)間巷道受采動(dòng)影響較大。通過(guò)實(shí)施取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,該巷道的變形主要發(fā)生在采面跨巷道的時(shí)間采區(qū)的設(shè)計(jì)思路,將給相關(guān)設(shè)計(jì)工作提拱借鑒和段。據(jù)各測(cè)站變形速度曲線(xiàn)看出,底板巷道在采面決策依據(jù)。前60m開(kāi)始發(fā)生較明顯的變形,在采面前15m[作者簡(jiǎn)介]中國(guó)煤化工左右變形速度達(dá)到最大,至采面推過(guò)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(zhuān)業(yè),長(zhǎng)期從事采礦技術(shù)工作。至跨過(guò)10m這段時(shí)間里。[收稿日期:2012-10-17]