本文摘要：摘要:根據千米深井口孜東礦西四塊段地質條件、礦井生產實際情況及現有開拓系統，分析西四塊段采區劃分，塊段內各煤層開采價值，首采區選擇，采區接替計劃及開采順序.通過分析論證，進一步優化礦井深部采區布置，以提高礦井生產效率，實現礦井安全高效開采.
摘要:根據千米深井口孜東礦西四塊段地質條件、礦井生產實際情況及現有開拓系統，分析西四塊段采區劃分，塊段內各煤層開采價值，首采區選擇，采區接替計劃及開采順序.通過分析論證，進一步優化礦井深部采區布置，以提高礦井生產效率，實現礦井安全高效開采.
關鍵詞:千米深井;開拓設計;優化;采區接替;開采順序
礦井方向論文范文：礦井水余熱利用技術在趙固一礦的設計與應用
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，充分實現節能減排，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上，提出了采用熱泵技術實現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參數，對系統方案和設備組成、機組配置進行研究，然后對礦井水余熱系統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與潁上縣交界處，行政區劃隸屬阜陽市，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設計研究院設計，安徽省發展和改革委員會于2005年4月以發改設計〔2008〕373號文，批復了口孜東礦井及選煤廠初步設計.批復的礦井設計生產能力為5.0Mt/a，并配套建設5.0Mt/a能力的動力煤選煤廠.礦井于2007.07.16開工建設，2012.04.01開始聯合試運轉，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，設計生產能力5.0Mt/a，一井一面，設計服務年限60a.礦井為高瓦斯礦井，水文地質類型為復雜型.
2西四塊段地質特征及儲量
口孜東礦西四塊段位于井田西部，東部以F5斷層為界，與中央區分開;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，塊段內煤層平均傾角約15°.
區內構造較為發育.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;煤層結構簡單—較簡單，屬全區可采的穩定煤層.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，為全區可采的穩定煤層.
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，為全區可采的較穩定煤層.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，為全區可采的穩定煤層.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現有開拓開采系統
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采區劃分
合肥煤炭工業設計研究院編制的口孜東礦礦井初步設計中，各采區劃分如下:11-2煤和11-1煤采區聯合布置，9煤和8煤采區聯合布置，5煤和4-2煤采區聯合布置，1煤和13-1煤采區單獨布置.這種布置方案，在口孜東礦中央區比較合適.因為中央區各煤層組面積大，采區雙翼布置，儲量較大，服務年限長[1]，不影響礦井生產接續.根據口孜東礦提供的西四塊段地質資料，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，生產能力按13-1煤5.0Mt/a，11-2煤2.5Mt/a計算，采區服務年限分別為0.8和0.7a.13-1及11-2煤采區上山工程量均為3800m左右(共7600m左右)，需要布置2套生產系統，服務年限短，工程量大.若將這2層煤聯合布置，將聯合采區上山布置在13-1煤底板和11-2煤頂板中間位置，采區上山工程量為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節約近2200m巖石巷道，同時可省去1套生產系統.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煤采區上山，進行聯合回采.故設計確定，13-1和11-2煤聯合布置采區.
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.西四區域內，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煤聯合布置，并兼顧9煤、4-2煤開采，形成大聯合采區，可以節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個采區上山或采區服務年限過短，容易造成巷道利用率低，增加投入成本.
在系統順暢的情況下，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，縮短建設工期[2].綜合考慮以上情況，設計確定，9、8、5及4-2煤聯合布置采區.1煤與其他各可采煤層距離較遠，設計1煤單獨布置采區.綜上所述，西四塊段可以劃分為3個分煤層(組)采區，即西四(11-2—13-1)采區、西四(5—8)采區和西四(1)采區，各采區特征見表1.4.2西四塊段各煤層采區開采價值分析西四區域內，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%.所以本區域開采重心在5、8煤采區，其次為1煤采區和13-1、11-2煤采區.5、8煤采區面積較大，整體較好，煤層內斷層較少，其斷層形態基本近南北傾向，有利于傾斜條帶工作面布置.
5、8煤采區內，5煤煤質較好，僅次于1煤，煤層平均厚度6.62m，煤層變異系數小，具有較高的開采價值.故開拓設計時，更多地考慮5、8煤采區巷道布置，同時兼顧其他各煤層采區.1煤可采儲量雖然約占本區可采儲量的30%，采區面積也較大.但是由于1煤采區位于灰巖之上，離灰巖較近，最近僅20m;而且1煤內，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煤采區分割成不規則的小塊，不利于綜合機械化回采布置工作面.對1煤采區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煤采區分割成不完整的7個小區域，無法布置較大的工作面.故實際1煤采區回采時，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，煤層較中央區抬高近160m;同時受F1阜鳳斷層的影響.故在此區域內，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層煤工作面停產線標高在-815m以上，才能避免F1斷層寒武系灰巖水對采區和礦井的影響.13-1及11-2煤采區面積較小，根據礦井地質資料，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.根據礦井及煤層生產能力，每個工作面服務時間只有不到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13-1及11-2煤層作為礦井主力采區進行開采，開采價值不大，后期可作為中央區配采采區.由上述可知，本區域開拓煤層中，開采價值較大的為5、8煤.因此在開拓設計時，應盡可能地考慮5、8煤采區巷道布置連接，同時兼顧1、13-1和11-2煤采區巷道布置.
4.2首采區選擇
首采區選擇要考慮地質、水文、儲量等因素的影響和建設工期、投資等方面因素[3].根據礦井實際條件，進行多方案比較，選擇最優采區作為首采區[4].根據西四塊段煤層賦存情況，可以選擇西四(11-2—13-1)采區及西四(5—8)采區作為首采區.方案1:西四(11-2—13-1)采區作為西四塊段首采區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)采區上山，對13-1、11-2煤進行聯合開采.該方案優點:選擇西四(11-2—13-1)采區作為西四塊段首采區，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的采動影響.另外，口孜東礦13-1煤層已經在中央區回采過多個工作面，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驗，有利于生產管理.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，采區服務年限較短，前期準備時間較長，將增大礦井生產接替壓力.
5結語
(1)口孜東礦西四塊段可劃分為3個分煤層(組)采區，即西四(11-2—13-1)采區、西四(5—8)采區和西四(1)采區.(2)西四塊段開采價值較大的煤層為5、8煤.在開拓設計時，應盡可能地考慮5、8煤采區巷道布置連接，同時兼顧1、13-1和11-2煤采區巷道布置.(3)根據礦井生產現狀和煤炭市場形勢，推薦8煤做為首采區首采煤層，然后開采5煤.(4)選擇西四(5—8)采區作為西四塊段首采區，西四(11-2—13-1)采區開采順序次之，西四(1)采區最后開采.本開拓設計優化方案已被業主口孜東礦采納.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.采礦工程設計手冊[M].北京:煤炭工業出版社，2006.
[2]盧義玉，康勇，夏彬偉.井巷工程設計與施工[M].北京:科學出版社，2010.
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