煤层延深施工方案研究

摘要:磁窑沟矿13号煤层下水平延深初步设计编制完成后，针对初步设计中原大巷利用、胶回暗斜井掘进坡度、盘区大巷层位选择、排水系统施工等方案设计不合理的情况，结合矿井工程施工经验，对方案进行优化改进。改进后的施工方案工艺简单，经济节约，实用性强，对类似条件矿井水平延深具有借鉴意义。

关键词:延深;设计;优化

1概况

磁窑沟矿目前10-2号煤层已基本回采完毕，11号煤层上距10-2号煤层2.60~7.75m，平均5.47m，可利用现有的10-2号煤层开拓系统进行开采，但11号煤层可采范围及可采储量少，为保证磁窑沟矿正常生产接续，加快13号煤层延深施工已迫在眉睫。磁窑沟矿13号煤层初步设计已由设计院完成，但设计方案存在缺陷，完全遵照设计影响上水平煤层正常回采。鉴于此，在确保安全和工程质量的前提下，需对初步设计方案进行优化，从而保证工程如期开工建设。

213号煤层水平延深开拓设计

2.1设计优化思路。根据磁窑沟矿现场生产实际情况，按照充分利用现有井巷工程、减少投资、最大限度不影响上水平收尾的开采原则，在满足施工人员安全、经济的前提条件下，考虑利用现有掘进设备、工艺技术可行、满足配风要求等情况，通过优化施工方案、调整施工组织来减少13号煤层延深开拓工程量，降低前期不必要资金投入，从而实现安全高效开拓、达到精品工程质量的目标。2.2水平延深初步设计。磁窑沟煤矿13号煤层水平延深初步设计采用副斜井直接延深、新掘胶带暗斜井和回风暗斜井相结合的方式开拓。矿井13-1号及13号煤层距离上部的10-2号煤层平均层距为35m，利用矿井原有的主斜井作为13号煤开采的主斜井，在原有北集中胶运大巷约920m处向东布置一条胶带暗斜井，倾角16°，落底于13号煤层，装备一条带式输送机，暗斜井内设有台阶、扶手，兼做进风井和安全出口；将矿井原10-2号煤层北辅运大巷作为13号煤层开采的北回风大巷使用，在北回风大巷北侧920m处开口向东方向布置一条回风暗斜井服务下水平一盘区开采，倾角22°，落底于13号煤层，设有台阶、扶手，兼作安全出口；副斜井以5.5°倾角自矿井原10-2号煤层副平硐底开口向下延深至13号煤层，采用无轨胶轮车运输，担负全矿井的辅助运输任务,兼做进风井和安全出口；将矿井原有的10-2号煤层北胶运大巷作为13号煤层北集中胶运大巷，原有10-2号煤层北回风大巷待上水平开采结束后封闭。盘区大巷层位的选择：向东方向的胶带暗斜井及回风暗斜井进入13号煤层后，沿煤层向东布置一组盘区大巷至JC3钻孔附近。所有大巷均沿13号煤层底板布置，尽量减小三条大巷的高差，使无轨运输得以充分发挥。如图1所示。2.3延深优化及施工。2.3.1水平延深优化设计。为方便13号煤层后期主井机尾设备检修行车运料，保留原10-2号煤层北辅运大巷，将10-2煤层北辅运大巷作为13号煤层主斜井胶带机机尾的检修通道；保留原10-2号煤层北回风大巷，将北回风大巷局部不满足通风要求的区域进行刷扩处理，作为13号煤层回风大巷使用；考虑胶带机易于安装且安装后不飘带，满足机械化开采要求，将胶带暗斜井掘进坡度由16°调缓至13°；为方便现场施工，降低施工风险，将回风暗斜井掘进坡度由22°调缓至16°；同时，为不影响上水平开采，胶带暗斜井、回风暗斜井均自矿井原10-2号煤层北辅运大巷开口施工，通过施工胶辅联络巷，完成施工期间运煤任务。如图2所示。2.3.2施工方案。（1）在原10-2号煤层北辅运大巷约920m处向东布置胶带暗斜井，倾角13°（竖曲线半径700m），落底于13号煤层，装备一条带式输送机，暗斜井内设有台阶、扶手，兼做进风井和安全出口；在原10-2号煤层北辅运大巷北侧920m处开口向东方向各布置回风暗斜井，倾角16°，落底于13号煤层，设有台阶、扶手，兼作安全出口。副斜井（延深段）自矿井原10-2号煤层副平硐底开口以90°方位角沿-5.5°坡下山掘进，掘进至13号煤层底板后沿-2.5°坡下山掘进至与井底车场交汇处停止掘进，采用无轨胶轮车运输，担负全矿井的辅助运输任务，兼做进风井和安全出口。（2）大巷层位的选择：向东方向的胶带暗斜井及回风暗斜井进入13号煤层后，沿煤层向东布置一组盘区大巷至JC3钻孔附近。为方便后期工作面形成回风绕道，回风暗斜井进入13号煤层后，盘区回风大巷沿煤层底板掘进避难硐室处开始留2m顶煤掘进，盘区胶带大巷沿煤层底板掘进。（3）13号煤层下水平延深一期工程延深到位后，回风暗斜井掘进至13号煤层底板后，立即围绕井底车场、管子道、变电所、水泵房、水仓展开施工。（4）回风暗斜井掘进机组进入13号煤层后开始施工盘区回风大巷，设计盘区回风大巷预留2m顶煤掘进，盘区回风大巷连接井底车场段及时调整为沿煤层底板掘进，在已施工的盘区回风大巷侧开口，在较短时间内顺利使井底车场与副斜井（延深段）贯通，为管子道、变电所、水泵房、水仓施工奠定了通风基础。后期通过在盘区回风大巷与井底车场交汇处设计风桥，留设足够高度的行车行人通道后，形成13号煤层井筒段全风压通风系统。（5）副斜井（延深段）与井底车场贯通后，管子道开始施工。管子道自副斜井（延深段）207.73m处以135°0′0″方位角沿-5°56′21″坡下山掘进14.5m，然后以96°22′56″方位角沿-6°34′44″坡下山掘进54.8m后与水泵房贯通。考虑规程井下排水规定：主要泵房至少有2个出口，一个出口用斜井巷通到井筒，并高出泵房底板7m以上，另一个出口通到井底车场。管子道开口点选择副斜井（延深段）207.73m处底板标高为+895.63m，为方便管子道后期行车安全，设置副斜井与管子道拐点45°夹角平缓过渡，整体下山坡度不超过8°，贯通点底板标高887.83m，高差7.8m，符合规定要求。（6）主变电所、水泵房施工到位后，考虑主变电所后期需形成完整的通风系统，施工主变电所回风绕道需技术上可行，且不能影响水仓正常施工。原设计由变电所直线向盘区回风大巷施工绕道，施工坡度大，机组爬坡困难，若使用炮掘，施工工期长，危险性大。优化设计后，通过调长绕道长度、降低施工坡度的方法，机掘巷道后采用工字钢+双层钢筋网+混凝土施工绕道盖板，使主变电所回风绕道顺利从副水仓、主水仓顶板穿过，保证了后期主副水仓顺利施工，节约了工时，取得了良好的经济效果。（7）主副水仓投入运行后，巷道煤泥极易随污水进入水仓吸水井堵塞水泵。为防止排水过程中水泵堵塞隐患的发生，需在设计施工阶段进行方案优化。现场将主副水仓自通道入口至配水巷段设计为先下坡后上坡“V型”，使淤泥沉积位置远离配水巷口，同时将配水阀由配水巷底调高至距底板0.8m，并在配水巷口施工挡泥墙，防止清淤车在清理水仓煤泥过程中将煤泥推入配水巷，最大限度保护了吸水井水泵的正常运行。

3结论

（1）方案优化缩短了工程施工准备时间，规避了因施工对上水平正常开采的影响。（2）充分利用了上水平回风系统，减少了水平延深期间回风系统工程量，以很短的时间形成完整的通风系统。（3）井筒掘进坡度优化改进既保证了后期皮带安装、运输要求，又解决了因坡度大施工困难的问题，降低了现场施工不安定源发生的几率，施工效率及管理成本得到明显改善。

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作者:姚俊彪 单位:山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司