瓦斯矿井规划建设论文

时间:2022-08-08 09:31:08

瓦斯矿井规划建设论文

1规划建设“超大型”矿井的可行性探讨

1.1建设和管理“超大型”矿井已有成功先例

神华布尔台煤矿设计生产能力2000万t/a,是2011年通过验收,正式投入生产[5]。纵观布尔台矿井设计、建设、生产历程,可以说是煤炭行业特大型矿井设计的突破,综合体现国内外煤矿最先进的装备、管理水平,具有一定的引领作用。2012年世界上首个“一井两面年产2000万t”的井工煤矿———神东补连塔改扩建煤矿又登上了“超大型”矿井舞台[6]。如果说布尔台煤矿是设计和建设出来的,那么补连塔煤矿就是管理和生产出来的。可见,我国的煤炭技术进步日新月异,建设和管理“超大型”矿井是完全现实的、成功的。

1.2相似条件的矿区可以规划建设“超大型”矿井

提到规划建设“超大型”矿井,目前国内只有新疆、内蒙古等少数矿区具备条件,本文以新疆A矿区和内蒙古B矿区为例,探讨规划建设“超大型”矿井的可行性。

1.2.1新疆A矿区

新疆A矿区二号矿井,设计生产能力3000万t/a,创目前国内规划生产能力之最,2010年国家发改委对矿区总体规划予以批复。在总体规划阶段,根据优良的煤层和开采技术条件,矿区总体规划确定了生产高度集中化、大型化的原则,经多方案论证,矿区井田划分采用了大尺寸、大储量、大面积,其中二号矿井面积155.8km2,地质资源量104.7亿t,可采储量49.6亿t,采用1.4的储量备用系数,建设3000万t/a的矿井可服务118a,展望将来发展到4000万t/a,还可以服务88a。矿区总体规划大胆规划了“超大型”矿井和千万吨矿井群,在井田划分及能力确定方面具有科学性、前瞻性,是值得借鉴和推广的。针对“超大型”矿井建设规模的限制,规划矿井采用分期模式,一期生产能力1500万t/a,满足安全核准要求;二期根据技术进步和市场条件,生产能力增加至3000万t/a,并留有4000万t/a以上的发展空间。由于井田面积较大,设计采用分区开拓方式,矿井开拓方式如图1所示。分区开拓、分区通风,既确保了开阔的采场布局,又保证了通风安全,对“超大型”矿井分区开拓是成功的应用。为保证矿井煤炭运输,矿井采用2条主斜井,一期工程建设1条,即主斜井1,装备一条宽2000mm强力大运量带式输送机,主斜井2有机协调,互为备用,既可靠又灵活。辅助运输采用无轨胶轮车。综上可看出,该“超大型”矿井从规划至设计,均具有科学性和前瞻性。若其成功建成生产后,无疑又会使我国煤炭设计和生产水平跃上一个新台阶。

1.2.2内蒙古B矿区

内蒙古B矿区属尚未开发的整装煤田,可采煤层12层,属厚~中厚煤层,低瓦斯,水文地质条件简单,矿区资源量140亿t以上,计算可采储量约100亿t。根据资源与开采条件,经多方案比选,矿区总体规划建设1500万t/a矿井4对,500~1000万t/a矿井3对。应该说,该矿区总体规划对矿区煤炭资源与开采条件分析透彻,井田划分及生产能力方案确定合理,地面集中布置工业场地可节省占地、减少压煤,是创新性的,项目实施后可将矿区建设成为千万吨级现代化矿井群,该矿区总体规划是科学和成功的。论文仅利用该矿区条件,从以下几个方面探讨其可行性。

1)资源条件。综合分析矿区煤层条件,支持矿井产能的主力煤层为厚度大于4m的各煤层。按照煤层等厚线图分析,煤层厚度大于4m分布区域并不均匀,只是成片状分布:2-1煤层集中在一、三井田;2-2煤层集中在四、六井田;6-1煤层集中在四、六井田;6-2煤层集中在一、三井田边界和一井田南部。根据厚度大于4m的煤层分布,若要最大限度发挥设备效能,加大工作面推进长度无疑是首选。若一、三井田合并,四、六井田合并,厚度大于4m的煤层将集中分布于一个矿井,工作面推进长度可大幅度加长。若维持原划分,两个井田都难以布置长工作面。

2)生产能力。井田合并后,矿井生产能力会相应变化。一、三井田可合并为2500~3000万t/a“超大型”矿井,四、六井田可合并为2000~2500万t/a“超大型”矿井。如果可能的话,还可合并其它井田。“超大型”矿井安全核准可通过借鉴新疆“超大型”矿井建设经验,目前条件下可采用分期模式,一期规划能力1500万t/a,满足安全核准的限制要求;随着煤矿科技水平和安全水平的提高,安全核准的界限也会与时俱进,二期时根据生产开采技术条件和安全核准条件进一步论证,如果对安全生产确无大的影响,相信有关监察部门会研究通过二期安全核准的。

3)开拓条件。根据目前总体规划,一~四号井田面积均在120km2以上,最大二号井田150km2,六号井田90km2,作为单井来说面积较为适宜,可布置平均长度10km左右的双翼盘区,单翼长度5~6km。两个矿井合并后,面积成倍增加。相比新疆A矿区二号井的开采条件(单层煤层厚度平均53m,全区稳定可采),由于本区煤层厚度总体偏薄,厚煤层赋存不均,井田面积200km2以上并不算过大。从开拓上,可采用分区开拓、集中出煤的模式,加之本矿区无地温热害,适当加大井田尺寸是可行的,如英国塞尔比煤矿,设计生产能力1000万t/a,井田范围达到18km×14km,井田面积达到300km2,采用分区开拓,集中出煤。

4)运输与提升系统。大功率、大运量的带式输送机为“超大型”矿井煤炭运输提供了运输条件,因此“超大型”矿井的煤炭运输是没有问题的。布尔台煤矿主斜井装备一条带宽2200mm带式输送机,运量7000t/h;新疆A矿区二号井一号主斜井装备带宽2000mm带式输送机,运量达到3900t/h,2个主斜井满足矿井提升能力要求。相比之下,矿井辅助运输除无轨胶轮车外,尚无其它可靠的运输设备。无轨胶轮车在一定距离范围的大中型矿井应用是合适的,在神东矿区也成功应用。但井田尺寸加大后,无轨胶轮车运行的成本明显提高,环境污染加大,相应引起通风系统、运输系统的不适应,因此“超大型”矿井(特别是井田尺寸较大)应用无轨胶轮车(特别是柴油动力)值得商榷。对比地面铁路发展状况,特别是高铁技术的迅猛发展和成熟应用,煤矿井下辅助运输却始终停留在无轨胶轮车单一的连续运输方式上,那么,高铁技术能否走向煤矿,能否走到井下,是可以想象的。能够运行无轨胶轮车的井下条件,完全可以实现有轨车辆的通行。随着科技进步,大运量、大爬坡、高速度(其实井下不需要太高速)有轨电动机车一定可以实现从地面直达井下工作面的连续运输。

5)通风安全。“超大型”矿井一般实行分区开拓,分区通风。分区开拓,可以增加采场,实现多分区出煤,保证矿井生产能力;分区通风,风流线路短、负压小,有利于解决矿井长距离通风问题,改善工作环境,有利于矿井安全生产。井田尺寸较大、高温热害严重、高瓦斯及煤与瓦斯突出等情况的矿井,均应采用分区通风方式。应该说,分区通风方式对“超大型”矿井也是合适的,不存在安全上的隐患。

6)市场适应性。两个大型矿井是否可合并为一个“超大型”矿井,还要看市场因素。当煤炭市场供不应求且未来供应缺口较大时,可分开建设,早出煤早见效;反之,则需要综合和长远考虑。我国目前煤炭市场供求失衡,煤炭产能过剩。根据预测,考虑我国大气污染防治、高耗能产业限制、清洁能源的鼓励使用等因素,且考虑疆煤东运、在建产能的释放,未来相当长的一段时间,煤炭可能会处于供大于求的状况。因此,对于业主来说,矿井合并为“超大型”矿井,分期建设,既可规避市场风险,又可保证可持续发展,为未来建设“超大型”矿井留足空间。

1.3国家煤炭政策鼓励规划建设“超大型”矿井

以上事例可以看出,我国具备建设和管理1500万t/a以上的“超大型”瓦斯矿井的能力。由于“超大型”矿井的成功生产,对于我国煤矿设计、施工、机械装备水平无疑是前所未有的提升,对企业的经济效益、社会的科技进步也是极大推动,因此应支持和鼓励有条件的矿区建设安全高效的“超大型”矿井。我国《煤炭工业发展“十二五”规划》提出,有序建设大型现代化煤矿,重点建设一批世界一流的千万吨级矿井群;新建矿井优先建设露天煤矿、特大型矿井和煤电一体化项目。可见,我国对特大型或“超大型”矿井的建设也是支持的。“超大型”矿井本身与矿井安全并无直接联系,同样大型矿井、中型矿井照样存在安全问题,是安全设施和管理方面的问题。相反,“超大型”矿井由于机械化、自动化水平更高,其安全装备水平更高。《煤矿建设项目安全核准基本要求》(AQ1049-2008)于2008年出台,笔者不知道该规定为何约束到1500万t/a,但那时超过1500万t/a的生产矿井是没有的,只有塔山(1500万t/a)、布尔台(2000万t/a)在建,我国尚无设计、建设和管理生产能力1500万t/a以上矿井的经验,出于安全考虑,限制“超大型”矿井通过安全核准是可以理解的。随着我国多个“超大型”矿井的生产运营,设计、建设、生产经验逐步丰富,安全管理经验和水平逐步提高,安全核准的限制界限也一定会与时俱进,进行相应的修订,为“超大型”矿井规划和建设放行是大势所趋。

2结语

“超大型”矿井可以实现生产高度集中化,人员高度高效化,设备高度自动化,经济效益最大化等,当然也可实现安全无害化,应值得支持。实践证明,我国规划、建设、管理“超大型”矿井是成功的。在矿区总体规划阶段,应创造条件,向规划大井化方向发展。我国有关规程、设计规范、安全规定等,对“超大型”矿井涉及内容较少,应及时总结“超大型”矿井的经验和教训,及时更新有关条款,将无条件的“红线”演变为有条件的“黄线”,有条件放行有安全保障的“超大型”矿井,以在未来煤炭工业发展中发挥引领作用。

作者:郭俊生工作单位:煤炭工业规划设计研究院有限公司