孙疃煤矿安全改建方案选择

　　摘 要：本文针对孙疃煤矿由于井田范围扩大，生产采掘工作面数量增加以及瓦斯等级升级带来的问题，进行了相应的安全改建，解决了矿井长远瓦斯综合治理、南北两翼通风困难的问题，简化和优化了矿井安全生产系统，保证矿井正常接替。 

　　关键词：安全改建；通风系统；井筒改造 

　　1 安全改建工程概况 

　　孙疃煤矿原井田面积44.3km2，井田南北走向长10km，东西倾斜宽3～5km，开采深度至-800m煤层底板等高线。矿井采用立井，大巷+分区石门开拓方式，一水平标高-545m。设计在工业广场内布置主井（直径5.0m）、副井（直径7.0m）、回风井（直径6.0m）3个井筒，采用中央并列式通风方式，设计生产能力180万t/a，2012年核定生产能力为300万t/a，同年升级为高瓦斯矿井。 

　　根据《国土资源部关于安徽省淮北煤炭国家规划矿区矿业权设置方案（修编）的批复》，孙疃煤矿井田面积扩大为146.78km2，南北长7.8～11.9km，东西宽10.8～16.5km，深度至-1500m煤层底板等高线，井田范围见图1。 

　　由于孙疃矿目前开采一水平以浅可采煤量6730万t，适宜正规综采面开采的仅10年左右，接替的二水平（-800m水平）受孙疃镇压煤及构造影响，剩余可采储量仅为2600万吨，仅可供生产6年左右。考虑到矿井二、三水平为煤与瓦斯突出区域的可能性较大，需采用底（顶）抽巷等瓦斯预抽防突治理措施。因此，只有通过安全改建工程，提前打开深部三水平（-1100m水平）煤层，进行区域性瓦斯综合治理，为煤层瓦斯治理提供足够的时间和空间，才能保证矿井正常的生产接替。 

　　2 安全改建工程方案 

　　2.1 安全改建的内容 

　　孙疃煤矿生产能力提高以及瓦斯等级升级，矿井生产面貌与原设计发生较大变化，为了保证矿井安全生产，需对矿井原有通风及运输系统等进行改造。 

　　首先，生产采掘工作面数量增加，带来矿井配风量和通风阻力发生较大变化，矿井生产集中在浅部一、二水平时配风量达到371m3/s，深部三水平生产时，风量达到500m3/s，而原设计通风系统进风能力295.8m3/s（其中主井94.2m3/s，副井201.6m3/s），回风能力为314.4m3/s，故需对矿井现有通风系统进行改造。 

　　其次，由于后期二水平瓦斯治理的需要，岩巷工程量增加，目前矿井副井装备1.5t双层四车双罐笼（一宽一窄），JKMD-4×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦轮提升机，矸石提升能力仅50万t/a左右，若后期二水平矸石及材料仍通过原副井提升，则原副井提升能力不能满足生产的需要，需进行改造。 

　　第三，孙疃煤矿井田范围扩大后，自孙疃矿井原井口及工业场地至31煤层-1200m等高线距离达到约9km。因此，利用原工业场地内3个井筒无法解决长距离通风（最长约20km）、长距离运人（上下班时间单向2小时以上）等问题，因此新增井筒及工业场地开采深部资源是必要的。 

　　因此，孙疃煤矿的安全改建工程内容主要概括为二个方面：一是开采浅部时增加进回风能力以及辅助提升能力，二是解决深部开采时的通风及运输等问题。 

　　2.2 浅部安全改建方案 

　　为了解决浅部进回风能力以及辅助提升能力问题，设计提出四个方案： 

　　方案一：增加南、北两翼回风井，中央风井改造为箕斗井兼进风井，原主井提升矸石及劣质煤。 

　　方案二：增加北回风井及新箕斗井（净直径6.0m），原主井提升矸石及劣质煤。 

　　方案三：增加南、北两翼回风井，中央风井改造为第二副井。 

　　方案四：增加北翼进风井，南翼回风井。 

　　以上四个方案均新增2个井筒，其风量均能满足浅部开采时的要求，但方案四辅助提升能力不足，安全改建不彻底，若将进风井装备为副井，由于北风井位置位于井田边界，若为副井，则折返运输多，辅助运输工作量大，此方案不予推荐。 

　　方案三增加南、北风井的基础上，将原工业场地内中央风井改造为第二副井，此方案优点是增加矿井辅助提升能力，不需要对矿井还有煤炭运输装载系统进行改造，且新增副井位于原工业场地内，方便材料及矸石运输。此方案与方案一最大的不同是井下矸石运输方式问题，方案一矸石采用胶带运输机运输，方案三矸石采用矿车运输，与矿车相比，采用胶带输送机运输具有运量大、连续性好、转载环节少、运营费用省、事故率低等主要优点。其次，方案一能够实现不同煤种及煤质的分运要求，系统较为灵活，对提高煤质及当前形势下提高市场竞争力具有重要的意义。故方案一优于方案三。 

　　根据原工业场地偏于井田南翼的实际情况，提出方案二，其风量及提升能力均能满足要求，新增箕斗井位于原工业场地内，不需新征地且少压煤，但南翼采区通风阻力不满足要求，经计算，方案二南翼通风阻力过大，南翼一个采区生产时风量为137m3/s，中央风井最大负压3500Pa左右，南翼二个采区生产时风量为238m3/s，中央风井最大负压4000Pa左右，不满足《煤矿井工开采通风技术条件》要求，且南翼回风大巷回风能力不足，需要新增掘进2.8km回风大巷。 

　　故设计推荐方案一，增加南、北两翼回风井，南风井场地选址于30-7钻孔以东27m处，北风井场地选址于16-5钻孔以北约390m处，待风井系统形成后，将原中央风井改造为箕斗井兼进风井（提升矸石及劣质煤）。 

　　2.3 深部三水平延深时安全改建方案 

　　当采场转向深部时，根据现有瓦斯钻孔资料，预计三水平将升级为煤与瓦斯突出区域，深部最多布置二个回采面。根据井田倾斜长度达到10.8～16.5km的特点，设计推荐深部采用分区通风，增加一对井筒，其中深部副井进风，井筒直径8.6m，深部风井回风，井筒直径7.5m，矿井通风系统为中央对角式和分区通风结合的混合式。工业场地布置于20-S5钻孔东侧约220m处，煤炭运输采用分区布置主暗斜井接至一水平主运输系统，经箕斗井提升至原工业场地进入原煤系统。 

　　3 结论 

　　综上所述，本次安全改建工程主要包括二个部分，一是在矿井浅部南、北翼新增南、北风井，解决井田南、北部采区通风问题，实现矿井两翼对角式通风，优化矿井通风系统；同时对原浅部中央风井进行改造，将原中央风井改造为箕斗井（煤炭提升），原主井改为提升矸石及劣质煤，以解决浅部进风、提矸能力不足问题；二是矿井三水平延深，增建深部副井和回风井2个井筒，以解决矿井深部开采时瓦斯治理、人员设备运输以及通风安全等问题。 

　　安全改建工程实施后，矿井共有4个场地（见图1），分别为原矿井主工业场地，新增南、北风井场地以及深部工业场地，安全改建工程可以有效解决孙疃矿井长远瓦斯综合治理、南北两翼通风困难的问题，简化和优化矿井安全生产系统，保证矿井正常接替。 

　　参考文献： 

　　[1]张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003.