矿井技改工程方案设计的实施及优化

矿井技改工程设计的实施及优化 欧阳斌 (江西省煤炭集团公司萍乡分公司高坑煤矿江西萍乡337000) 摘要:高坑煤矿四水平西大巷技术改造工程的实施,解决了四水平西大巷因巷道变形、底鼓造成维修难及输排积水的问题;解决了大巷压煤,为400、4300、402三个盘区的开发开采创造了先决条件。同时对一期工程方案设计进行剖析,优化了二期工程,为四水平西进开发408富煤区打开了顺畅通道,对以后工程布置,巷道选型等起到鉴借指导作用。 关键词:技改工程,方案设计,实施及优化 一、概况 高坑煤矿于1946年建井,后因战乱停建,1954年续建,原设计能力为60万吨/年,矿井为立井中央石门底板集中运输大巷开拓方式,1957年正式投产。1975年矿井技术改造施工建设主皮带斜井,开拓方式更为平硐—斜井—立井多水平开拓, 1979年矿井核定生产能力为90万吨/年。矿井最高年产量时达150多万吨,且矿井持续稳产百万吨以上二十余年。由于在计划经济体制下,大力支援国家建设,矿井超负荷过度开采,资源提前枯竭,促使矿井快速进入衰老期,产量急剧下降,从1999年~2002年,年产量不足20万吨,企业2001年国家政策性破产。 2002年年产量为16万吨左右,矿井主要生产水平为:三水平为复采,四水平 为主采,而四水平西大巷不堪一幕的现状严重地制约了生产的发展。 二、必要性阐述 四水平西大巷全长1900m,于上世纪80年代末至90年代初施工,该大巷穿过麻姑槽顶板砂砾岩、麻姑槽煤层、底板板状页岩、底部砾岩、茅口灰岩。原设计为锚喷支护,后局部开削为2.4×2.6㎡,金属梯棚支架。该大巷是我矿四水平西翼通风、运输、排水、行人的主干线,随着生产的发展,该大巷存在的问题日益突出,已不能满足正常的安全生产。 1、该大巷中段400平石门~402平石门450m,施工在麻姑槽底板中,围岩破碎,变形底鼓极为厉害,402平石门以西积水达1.0m深。当时几年来虽然花费大量人力、物力、财力进行开削整修,但没有彻底解决问题,运输仍十分困难,积水靠机械转排,遇停电、机械故障,水沟堵塞,就造成402盘区及西翼生产准备盘区停工停产。该段大巷在2001年维修费用近100万元,2002年为120万元。 2、该大巷在401平石门~400平石门段,局部掘进在麻姑槽煤层中,距大槽煤层很近,由于大巷长期水流不断,造成下山采区开采工程不便布置,形成压煤现象。 3、该大巷在400平石门以东下距扫边槽煤层60~80m,导致深部扫边槽煤层无法开采。 4、四水平西翼靠近井田边界,属矿井富煤区,水平大巷不畅通,致使开拓延深工程无法实施,严重地制约了矿井的发展。 鉴于以上情况,对四水平西大巷进行技术改造势在必行,矿部经过充分酝酿,进行方案设计比较选择。 三、方案的选择与确定 (一)方案Ⅰ:在五水平付井车场开门,贯通402平石门绕道以西40m处,利用原五水平主、付井回风系统回风,乏风直接进入回风巷。工程量900m,净断面: 2.6×2.9㎡半圆拱,支护形式锚喷(后段150m锚梯喷),工期12个月,费用预算250万元。 优缺点: 1、彻底解决了巷道维修难及402平石门以西巷道积水问题。 2、消除了大巷排水对深部大麻槽下山开采涌水的隐患。 3、解决了压煤问题,对400扫边槽、4300大麻槽两盘区的开发提供了可靠保证。 4、重要的是为四水平西进、布置开拓延深工程开发408富煤区创造了便利条件。 5、工程量及投资较大,施工工期相对长。 (二)、方案Ⅱ:在400平石门处向南开门贯通402平石门绕道以西40m处,乏风串入生产盘区。工程量660m,净断面:2.6×2.9㎡半圆拱,支护形式锚喷,工期9个月,费用预算160万元。 优缺点: 1、解决了巷道维修难及402平石门以西巷道积水问题。 2、工程量及投资少,施工期相对短。 3、没有解决压煤问题及中央石门三角岔压力集中变形大的问题。 (三)、方案Ⅲ:继续维修四水平西大巷,短时间内投资少,但没有解决四水 平西大巷压煤及巷道积水问题。 通过比较论证,并会同原萍矿集团公司有关工程技术人员就地层岩性、巷道布置及急需解决的问题分析讨论,确定选择方案Ⅰ。 四、剖析及优化 西大巷一期改造工程实施始,企业仍受破产影响,队伍不稳,人心不聚,整体效益差,在短时间内不允许对四水平西大巷1000多米巷道一次性改造到位,且当时设计人员认识上存在差异,对工程布置及断面选型有所欠缺,一期工程竣工投入使用后,通过2004年~2008年三年多时间的运转及企业进一步的持续发展,其缺陷有所显现。 1、一期改造工程未甩掉402~副402平石门运输大巷280m,该段施工年限久,在当时施工过程中支护的不稳定性而造成变形,水沟破裂堵塞,大巷运输安全隐患凸显,且对副402盘区压煤近30万吨。 2、一期改造工程后段130m左右布置在板状页岩中,遇水易膨胀,设计施工未充分考虑变形量,投入使用几年后对管道、电缆布置带来一定影响。 3、一期改造工程净断面为2.6×2.9㎡半圆拱,水沟350×350㎜2,实践证明,以上参数的确定是不理想的。 通过对一期工程优劣剖析,在二期工程的设计及施工进行优化。 1、二期工程充分考虑将巷道布置在稳定的地层岩性,最大限度减少后期维修工程量;全长740m全部施工在灰岩中,后期维修工作量极低。 2、断面选型。一期工程净断面2.6×2.9㎡更为二期工程3.0×3.0㎡有利于管道、电缆、水沟及人行道的布置,安全性大幅度提高。 3、加强了工程质量的动态管理。二期工程整体成型良好,喷浆质量可靠,水 沟布置规范,效果明显。 五、结束语 1、通过对四水平西大巷一、二期改造工程的实施,打通了矿井西翼通道,可新增408盘区地质储量150万吨,开发了40 2、4300两个生产盘区,为提高产量,稳定企业经济效益起到重要的作用。 2、技改开拓延深工程必须充分考虑布置在有选择的稳定岩层中,有利于施工和减少后期维修工作量。 3、巷道断面的选型不仅要遵守《煤矿安全》、《煤炭工业技术政策》的规定,同时还要考虑到长久的实用性。 作者简介:欧阳斌,1961年出生,男,江西萍乡人,工程师