摘要：本文介绍了龙华煤矿的矿井概况，分析了原设计方案中部分巷道的利用价值、工期、地面布置情况及首采工作面后，提出了节省投资和节约工期的优化设计方案。

　　关键词：设计方案;优化

　　1 引言

　　龙华煤矿建于1995年，属地方小煤矿，由于资金投入少，技术力量薄弱，长期以来回采工艺落后，技术装备标准低，井下主要巷道布置不合理，地面辅助生产和生活福利设施简陋，一直制约着矿井生产能力的提高，同时也存在许多安全隐患，2008年龙华煤矿与永煤集团永贵能源进行合作，投入大量资金与人力对龙华煤矿进行技改，确保其安全生产。

　　2 矿井概况

　　2.1 地貌概况

　　龙华煤矿位于黔西县羊场乡，地势西北高，东南低，属低中山丘陵地貌。矿区总体呈现一单斜构造，区内地层倾向大致为324°～331°，倾角21°～31°。矿区范围及附近未见较大断层和褶曲存在，井下巷道中偶见一些落差<5m的小断层，对矿井生产和采掘布置有一定影响，构造复杂程度中等。

　　煤层含煤岩系为龙潭煤系，龙潭煤系含煤层数10余层，其中稳定可采5层，局部可采2层，现主采M1、M4、M5。M1煤层位于煤系地层上部，上距长兴灰岩底界约19m，下距铁煤约43.0m，煤厚3.00～3.20m，一般3.10m。普遍含一层0.10～0.20m的泥岩夹矸，煤层层位及厚度较稳定，为当地主采煤层之一。M4煤层亦称打铁煤，位于煤系地层中下部，下距M5煤层约30m，煤厚1.20～1.40m，一般1.30m，普遍含一层0.10～0.20m的泥岩夹矸，块状构造，煤层层位比较稳定。M5煤层位于煤系地层下部，下距茅口灰岩顶界约16m，煤厚1.70～1.90m，一般1.80m，普遍含一层0.10～0.20的泥岩夹矸，粉末状构造，煤层层位及厚度较稳定。M1煤层为低灰、中硫、高热值无烟煤;M4煤层为低灰、低硫高热值无烟煤;M5煤层为中灰、中硫高热值无烟煤。

　　本区内地表无山塘、水库、河流存在，仅在矿区南部有数条季节性冲沟，多沿地层倾向分布，枯水季节基本无水。矿区浅部分布有较多废弃老窑，老窑中可能有积水存在，老窑水对矿井充水有一定影响。开采下伏煤层时，上覆煤层采空区的老空水对矿井充水有一定影响。因此，矿井充水以顶板裂隙淋为主，老空水和老窑水为铺，属顶板进水的裂隙充水矿床，水文地质条件中等，矿井正常涌水量为30m3/h，最大涌水量80m3/h。

　　据其年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复，绝对瓦斯涌出量为1.72m3/min，相对瓦斯涌出量为9.91m3/t，为低瓦斯矿井。据其M1、M4、M5煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的批复， M1煤层1236米标高以上无突出危险性，M4煤层1219米标高以上无突出危险性，M5煤层1218米标高以上无突出危险性。所以M1煤层1236米标高以上、M4煤层1219米标高以上和M5煤层1218米标高以上按高瓦斯矿井考虑;M1煤层1236米标高以下、M4煤层1219米标高以下和M5煤层1218米标高以下按煤与瓦斯突出矿井考虑。

　　据其煤尘爆炸性鉴定报告， M1、M4、M5煤尘均无爆炸危险性;据其煤炭自燃倾向等级鉴定报告，M1、M4、M5煤层自燃倾向性鉴定为三级，为不易自燃煤层。

　　M1煤层直接顶为泥质粉砂岩，较坚硬，属2类顶板;M4煤层为薄层状细砂岩，钙质胶结，坚硬，属2类顶板;M5煤层为灰绿色中厚、厚层粉砂岩或细砂岩，钙质胶结，一般5米左右，直接顶为薄层状质粉砂岩，属2类顶板。M1煤层直接底为泥岩，易风化，属1类底板;M4煤层直接底为薄层状菱铁质泥岩，夹粉砂岩，属1-2类底板;M5煤层底板为细砂岩，属2类底板。

　　2.2 地质资源量及可采储量

　　据其生产地质报告，矿区内M1煤层共获得(333)资源量494.6万吨，(334)?资源量593.2万吨，另有村寨煤柱(334)?资源量383.6万吨，所有资源量均位于侵蚀基准面(840m标高)之上。M4煤层共获得(333)资源量232.4万吨，(334)?资源量218.7万吨，另有村寨煤柱(334)?资源量121.5万吨，所有资源量均位于侵蚀基准面(840m标高)之上。M5煤层共获得(333)资源量323.5万吨，(334)?资源量317.9万吨，另有村寨煤柱(334)?资源量132.6万吨，所有资源量均位于侵蚀基准面(840m标高)之上。矿井总资源量为(333+334?)资源量2180.3万吨，(333)资源量1050.5万吨，(334)?资源量1129.8万吨，另有村寨煤柱(334?)637.7万吨。

　　矿井设计可采储量=(矿井设计储量-工业广场保护煤柱-井筒保护煤柱)×采区回采率=(815.36-3.3-14.6)×0.8=637.97万t。M1煤层平均采高为2.95m， M5煤层平均采高为1.8m，均为中厚煤层，采区回采率按80%计算,M4煤层平均采高为1.2m,为薄煤层,采区回采区按85%计算。

　　2.3 矿井设计生产能力及服务年限

　　矿区范围未见较大断层和褶曲存在，井下巷道中偶见一些落差<5m的小断层，对矿井生产和采掘布置有一定影响，构造复杂程度中等。矿井设计生产能力30万t/a，以一个采区一个工作面达产。全矿划分为一个水平，四个采区开拓全矿，水平标高+1255m，+1255m标高以上为一、三采区，+1255m标高以下为二、四采区。矿井服务年限为15.2年

　　3 设计方案优化

　　3.1 原设计方案及分析

　　原方案在原主斜井的东北侧沿北偏东13度开掘主平硐及暗斜井。表土段砌碹支护，基岩段锚喷支护。铺设胶带输送机。担负矿井的运输任务。改造原主斜井为副井，采用绞车提升。担负矿井的辅助运输及进风。改造原M5煤回风井为通风行人斜井，专做进风和行人。改造原M4煤废弃风井为技改后总回风井。投产时新增井巷工程量2245m，其中岩巷1489m，煤巷756m;同时需改造原有巷道3321m，其中岩巷1633m，煤及半煤岩巷1688m。本方案主要特点是：利用原有3个井筒，首采区双翼布置。

　　该方案为4个井筒开拓，根据矿井实际生产情况分析如下：

　　1、2007年8月7号发生一起透水事故对部分原有巷道破坏严重，维修困难，尤其是靠近相邻矿井的人行斜井和M4煤层中的运输上山破坏严重，已经不具备利用价值;

　　2、设计利用老水仓改造，由于该水仓位置的老巷道、硐室较多，无法施工泵房，需要考虑重新设计。

　　3、主井施工需要井口的居民搬迁，不仅增加投资费用，而且会严重制约技改的工期。同时主井井口距离储煤场距离较远，需要增加较长距离的皮带栈桥，投资较大;

　　4、该方案主斜井有三段变坡，势必会造成运输环节的增加，不利于维护，更不利于生产的连续性。

　　5、首采区2翼开采，首采区服务范围广、年限长，但是需要新掘主井的同时还要掘进轨道运输上山和回风上山，这些巷道都布置在岩层中，工程量大，费用高。

　　6、该首采M1煤层，由于M1煤层瓦斯含量高，施工进度缓慢。

　　3.2 优化设计方案论述

　　新方案新掘进一个主平硐，并充分考虑利用现有的能利用的部分井筒及巷道，即副斜井、回风平硐和皮带运输上山、1、2号回风上山、轨道石门及联络巷，并改造利用+1225标高的主、副水仓、泵房及井下变电所。在主平硐中作平石门揭穿M1煤层，大致沿M1倾向布置1号层轨道上山和1号层皮带上山，两巷平行掘进至+1225m标高后，与改造利用的联络巷贯通。形成全矿的通风、排水、运输系统后，分别在主皮带运输上山中+1300m标高和+1269m标高开口作首采工作面，即1401工作面的回风巷和运输巷，两巷道沿M4煤层走向平行掘进至采区边界后作开切眼贯通，形成首采工作面后开始回采。并在顺槽中布置钻场，利用瓦斯抽放泵对煤层组进行瓦斯解放。然后在1号层轨道上山中+1300m标高和+1273m标高开口沿煤层走向作接替工作面1101工作面的回风巷和运输巷，接替工作面布置在M1煤层中。

　　矿井在M1煤层中布置有1号层皮带上山和1号层轨道上山，两条上山在+1225m标高通过轨道石门与副斜井和回风上山1、回风上山1相连接。M4煤层中布置有一条主皮带运输上山。主皮带运输上山上与主平硐相接，下与+1225水平运输大巷相连。该方案移交生产时井巷工程总量5311m，其中岩巷工程量2071m(改造利用原有巷道1656m)，煤巷及半煤巷3240m(改造利用原有巷道2065m)。

　　新方案为3个井筒开拓，与原方案比较有以下优点：

　　1、在副斜井西侧开掘新的主井，井口距离储煤场较近，地面工程量少;井下巷道不需要转弯，运输环节少，节省投资并且富余运量大。

　　2、首采面布置在M4煤层中，投产快，并且在M4煤层掘进巷道中进行瓦斯抽放，对邻近高瓦斯煤层释放瓦斯，确保开采邻近煤层的安全性。

　　3、改造利用+1225标高的变电所、水泵房及水仓，不仅有更充裕的空间，而且使第一水平向下延伸，首采区服务年限更长，有利于矿井的接替工作。

　　3.3 经济分析

　　1、变更龙华煤矿的技改设计，工程量减少了255米，仅用7个月便完成了技改，缩短工期5个月，节约资金236万元;并且提前5个月出煤，增加了煤矿的收益。

　　2、变更后的设计，各生产系统更加流畅简单，矿井的发展潜力增大。

　　3、两种方案比较分析见表1

　　表1 两种方案比较表 项目 老技改方案 优化后的设计方案 工程量 煤巷(m) 2444 2460 半煤巷(m) 0 780 岩巷(m) 3122 2071 合计(m) 5566 5311 井筒数量 四个 三个 生产系统 相对复杂 简单

　　4 结论

　　根据矿井条件，从投资少、见效快、功能完备的目标出发，分析了原方案中存在的问题与不足，在此基础上对原方案进行了优化。优化方案具有节省工程量，投资少等优点，并且从安全上充分考虑了开采解放层释放瓦斯的必要性与合理性，实践证明新方案是可行的。