相邻老矿井资源整合开采井田开拓方式的探讨

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangjh9246
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  摘要:从老屋基矿和山脚树矿同属于一个井田相邻矿井的地理条件出发,基于矿井生产能力提升、集中开采、集中运输、集中管理,企业走集约化生产经营之路的理念,论述了两矿资源整合开采的必要性。通过对矿井400、500、600万吨/年三种规模进行了分析比较,得出整合后矿井生产能力为400~500萬吨/年,矿井服务年限30年。
  关键词:老矿井;矿井资源整合;联合开采
  中图分类号: TD217文献标识码:A文章编号:
  Abstract: from the ore and the foot of the old summit tree ore belong to one and the same field adjacent mines geographical conditions, and based on the mine production capacity improvement, focused on mining, transportation, centralized management, enterprise go intensive production operating way the idea, discusses the two ore mining resources integration of necessity. In the mine in 400, 500, and 6 million tons/year three scale are analyzed and compared, and the integrated production capacity that mine for 400 ~ 5 million tons/year, mine service fixed number of year 30 years.
  Keywords: old mine; Mine resource integration; Joint exploration
  
  
  1 矿井概况
   老屋基矿、山脚树矿均位于贵州盘县断江镇,区内北盘江支流拖长江横贯两矿区,两矿同属于贵州盘江投资控股集团公司下属的盘江精煤股份有限公司,山脚树矿位于老屋基矿北面,两矿原以断层为界。老屋基矿采用立井分区式开拓,矿井划分为三个采区,其中北三采区北面与山脚树矿相邻,一水平标高为+1350m。矿井原设计生产能力90万吨/年,2008年核定生产能力为115万吨/年,2009年新建采区南采区(90万吨/年)已验收合格投入生产,矿井设计生产能力逐步提升。矿井主井提升方式为箕斗立井提升,井下运输方式:采区采用皮带输送机和刮板输送机进行原煤运输,1350主运输大巷采用8t和12t蓄电池电机车牵引3t固定车箱式矿车进行原煤运输,矿井核定运输提升能力为140万吨/年。
  山脚树矿采用斜井分区式开拓,分两个井,其中南井与老屋基矿相邻,一水平标高+1370m。矿井原设计生产能力为45万吨/年,技改后设计生产能力为180万吨/年(南井和北井生产能力分别为90万吨/年);矿井主井提升方式为皮带斜井提升,主井皮带提升核定能力为260万吨/年。井下原煤部分运到山脚树矿简易洗煤厂,大部分通过火车皮运到老屋基选煤厂。
  2 矿井资源整合开采背景
   老屋基矿和山脚树矿作为盘江精煤股份有限公司旗下的主力生产矿井,建矿移交生产时间分别为1975年和1974年,至今两矿连续生产均已近40年。近年来,两矿生产能力不断提高,由于历史和地质条件限制,并随着中央对贵州经济提出“又好又快”发展的要求以及盘江谋求整体跨越发展的大环境,两矿发展的瓶颈和矛盾问题日益突出。
   老屋基矿运输大巷采用电机车配合3t矿车运输,主井采用箕斗提升,设备老化,运输能力严重受限,而山脚树矿的原煤运出井口以后通过铁路运往老屋基选煤厂,矿井运输能力同样受限。解决两矿煤炭的运输问题尤为重要。山脚树矿原煤大部分通过铁路运送到老屋基选煤厂进行洗选,运输费用每吨按15元计算,到2009年底,该矿可采储量为11919.5万吨,,在铁路运输成本不变的情况下,总共还需支付约17.82亿元的铁路转运费。由于地理位置原因,在山脚树矿范围内新建正规洗煤厂选址困难,原煤的入选仍只有选择运入老屋基选煤厂。因此,如果选用皮带运输,根据计算每吨运输费用则为6元,在可采年限范围内总共可以节省近11亿元以上的运输费用。因此,解决运输瓶颈,是山脚树矿生产能力和效益进一步提升必须解决的问题。老屋基矿井田范围内拖长江以东的煤炭原设计由北三采区延深系统进行跨江开采,但老屋基矿北三采区将井筒延深到拖长江以东,需跨过拖长江和铁路煤柱,开拓巷道工程量大,为此需另寻开采方案。
   此外,随着煤矿开采技术的发展,矿井生产能力必将大大提高,老屋基矿和山脚树矿联合开采,实现资源整合,将能最大限度地发挥区域资源优势,集中开采、集中运输、集中管理,必能有效地减少开采成本和管理成本,有利于企业走集约化生产经营之路。
  3 整合后矿井井田开拓方式探讨
  3.1 整合后资源、生产能力及服务年限
   老屋基井田与山脚树井田内均有可采和局部可采煤层共8层,总可采厚度分别为13.36m和12.33m,获得各类资源量为36637万吨。矿井资源储量丰富,主采煤层比较稳定。其中探明的经济基础储量(111b)4310万吨,控制的经济基础储量(122b)4848万吨,推断的内蕴经济资源储量(333)27479万吨,获得设计可采储量20437.2万吨。
   矿井资源整合后生产能力及服务年限计算如表3-1所示。
  
  
   由表3-1可看出,矿井生产能力为600万吨/年,予以淘汰,原因是:服务年限偏短,不满足《煤炭工业矿井设计规范》对技改矿井服务年限的要求。
   从资源储量分析,本矿建设400、500万吨/年的大型矿井,其中各采区生产能力100万吨/年、120万吨/年是可行的。资源整合联合开采后矿井设计可采储量为20437.2万吨,生产能力按400万吨/年、500万吨/年两个方案进行了计算,计算的服务年限分别为37年和30年,按照整合后矿井初期生产能力400万吨/年,后期矿井生产能力达到500万吨/年计算,矿井服务年限为30年左右。
  3.2 矿井现有开拓方式
   原老屋基矿井采用立井开拓方式,划分水平为+1350m,布置有+1350m大巷,水平以上划分为3个采区,分别为南采区、北二采区和北三采区。矿井+1350m水平以上煤层资源已基本采空,在此次整合前已经考虑将北二、北三采区合并为一个采区双翼开采,因此在北二、北三合并采区中部煤层底板玄武岩中已布置有运输、回风及轨道下山(至+1157m标高),老屋基矿开拓系统已基本形成,矿井开采深度至650m垂深,根据现有的开拓系统分析,矿井可以采用+1350m进行上下山开拓。
   原山脚树矿井采用斜井开拓,全井田划分为一个水平上下山开采,水平标高为+1370m,根据煤层赋存及构造情况,以F108断层为界,将井田划分为南、北两个采区。目前,矿井+1370m水平以上同样已经基本采完,北采区回风、轨道及运输下山已经延伸至+1200m标高,南采区回风、轨道及运输下山已延伸至井田下边界+1110m标高,矿井目前最大开采垂深为550m。
  3.3 整合后矿井井口、工业场地选择原则及影响因素
   两矿原有井口及工业场地均已形成,原老屋基矿井井口及工业场地位于盘县断江镇平田,主井井口标高+1608m;原山脚树矿南北采区井口及工业场地均布置在拖长江沿岸的缓坡地带,主井井口标高+1554.5m。鉴于此次整合主要目的是为了解决两矿原煤的运输及洗选问题,拟考虑老屋基矿原煤通过重新掘进主斜井胶带输送机运到老屋基选煤厂,而山脚树矿同样采用井下胶带输送机运送到老屋基矿+1350m大巷,最后同样经过新掘的主斜井运到老屋基选煤厂。
   (1)矿井井口及工业场地选择原则:根据《煤炭工业矿井设计规范》及相关规定。
   (2)两矿整合矿井井口及工业场地选择主要影响因素:①外部条件。老屋基矿与山脚树矿均为现有的生产矿井,原有工业场地及其附属设施均已形成,因此本次探讨主要考虑两矿整合后矿井主运输斜井场地的选择,对原有场地及其配套设施进行适当调整即可。两矿整合后原煤直接从井下通过胶带输送机直接进入老屋基选煤厂进行洗选,因此主斜井井口的选择要尽量靠近老屋基选煤厂以减少地面生产系统的投资。②地形条件。本区地处云贵高原过渡的斜坡部位,是南北盘江及其支流的分水岭地带,由于地势的间隙抬升和南北盘江支流的强烈切割,形成了谷岭相间、坡陡谷深的高原地貌,地势为西北高、东南低、中部隆起。区域内最高点海拔高程为2785.5m,最低点海拔高程为760m,高差达2000m,为深切割高中山地势。通过分析,结合地面交通运输条件及老屋基选煤厂位置,适合主斜井井口及工业场地布置的地点相对较少,井田内仅有离原老屋基矿工业场地以西约500m靠近拖长江附近的缓平地带、老屋基选煤厂附近猴子田平缓地带适合布置主斜井井口及其地面生产系统。
  3.4 井口位置及开拓方案的比选
   根据上述选择井口及工业场地的主要原则和影响因素,从选定的工业场地及井口方案结合井田煤层赋存、地质构造等开采技术条件分析,提出以下二类(立井及斜井)3个开拓方案。
   (1)平田立井开拓方案(利用现有老屋基矿工业场地,改造老屋基矿提升立井)。利用老屋基矿现有的工业广场布置、改造立井,充分利用老屋基矿现有的原煤运输巷道系统,将老屋基矿+1350m大巷与山脚树矿+1370m大巷联通,整合后原煤通过老屋基矿+1350m大巷及+1350m主石门由改造立井提升出井口,而后采用胶带输送机运往老屋基选煤厂。整合后矿井依托原两矿采区布置划分为四个采区,即从山脚树矿北采区、南采区到老屋基矿北三北二合一采区、南采区依次命名为一、二、三、四采区(后期考虑增加一个五采区)。
   (2)拖长江斜井开拓方案。本方案主斜井井口及辅助工业场地位于老屋基工业场地以西约500m靠近拖长江附近的平缓地带,主斜井井口标高+1570m,倾角17°,按174°方位角掘进至+1350m主石门贯通,大巷的布置和采区划分同方案一。
   (3)猴子田斜井开拓方案。主斜井井口及辅助工业场地位于井田中南部猴子田的缓坡地带,主斜井井口标高+1586m,倾角24°,按337°方位角掘进345m后掘进运输斜巷至+1350m水平与+1350m主石门贯通,大巷布置与采区划分同方案一。
   通过分析,以上三个方案的井筒特征及技术比较见表3-2,针对两矿整合主要是考虑矿井生产能力及主井提升能力的增加,首先针对矿井井筒方案的布置及运煤设备进行详细的经济比较,从表3-2和运煤设备比较看,方案一改造现有老屋基礦主立井,两矿整合后作为500万吨/年的大型矿井,提升立井井筒深度只有250m,用单缠绕式提升已不能满足要求,只能考虑多绳摩擦提升;从摩擦提升的角度说,250m的井筒深度对500万吨/年的井型来说太浅了,需要大量的配重来满足提升系统的防滑问题,而且装卸载系统也过于复杂(尤其是采用两套提升系统时)。从提升运输的角度,设计推荐采用斜井胶带机运输较为合理。因此初步淘汰改造主立井改造方案(方案一),二、三方案做进一步技术经济比较,见表3-3。
  
  
   从3-3表中可以看出,方案二的投资比方案三少830.89万元,年运营费方案二比方案三少83.08万元/年。
   通过经济技术比较,方案二具有工业场地较为开阔、开拓部署合理、外运方便,运营费用低,节省地面投资等明显优势,因此设计推荐方案二,即拖长江斜井开拓方案。
  3.5 开拓巷道布置
   老屋基矿井和山脚树矿井均为生产矿井,矿井开拓系统均已形成,新设主斜井用于担负矿井煤炭的运输、人员的进出,利用原有副立井用作材料运输、人员的进出,利用原有主立井用于进风,各采区均有轨道斜井、行人进风斜井及回风斜井担负各采区的矸石、材料等运输及进回风任务。1350运输大巷标高以+1350m水平大巷和各采区下山的巷道均布置于玄武岩中。
  4 资源整合联合开采方案工程量、投资估算及工期
  4.1 工程量
   根据以上选定方案计算,方案初期井巷总工程量6894m,其中老屋基矿3751m,山脚树矿工程3143m,老屋基矿工程包括新建主斜井及联络巷1100m,+1350m主石门工程350m,改造运煤巷351m,扩巷工程1950m;山脚树工程包括1360运输大巷2000m,南井运输上山1143m。山脚树与老屋基之间铺设皮带1部,山脚树范围内铺设皮带2部,老屋基范围内铺设皮带5部,同时老屋基洗煤厂地面改造设备及排矸系统。
   根据矿井开拓布置及达产时的采区巷道布置,矿井改造巷道3694 m,新建巷道为41461 m,其中煤巷为13780m,岩巷为27681m。
  4.2 投资估算
   经估算,整合矿井达产时新增固定资产投资101089.64万元,新增能力230万吨,吨煤投资439.52元,其中:矿建工程42844.49万元,土建工程2859.87万元,设备及工器具购置18834.80万元,安装工程16012.45万元,工程建设其他费用11348.06万元,工程预备费9189.97万元;投资回收期4.2年(从建设年算起)。
  4.3 工期预计
   根据井巷工程排队,确定矿井建设的主要矛盾线。考虑矿井开拓系统的建设和改造及各采区的建设改造分别同时进行,矿井主要矛盾线即为四采区主要矛盾线,最大连锁工程量5506m,建设时间为14.8个月。所以工程的建井工期为19月(含井下设备安装及全系统联合试运转3个月)。全矿井井上、下工程在1.6年全部建成并移交生产。
   矿井改扩建后设计生产能力为500万吨/年,矿井建设工期为19个月,矿井移交生产时,布置四个综采工作面和16个掘进工作面,其中8个煤巷综掘工作面和8个岩巷掘进工作面。
  5 结论
   (1)矿井设计生产能力:通过对矿井400万吨/年、500万吨/年、600万吨/年三种规模进行了分析比较,得出整合后矿井生产能力为400~500万吨/年,矿井服务年限30年。
   (2)井口及工业场地:结合矿井地面运输条件等综合因素,主斜井场地设计提出三个井口位置方案,经方案比较,确定将新建井口位置设在拖长江附近的平缓地带。
   (3)根据新选定的主斜井场地地形条件和已有工业场地和各采区场地现状并结合煤层赋存情况,确定本矿井采用斜井+立井开拓(立井进风),全井田共划分为四个采区(后期考虑增加一个五采区),一个水平上下山开拓。
   (4)矿井总工程量与工期:矿井巷工程量为68282m,其中改造巷道3694m,新建巷道为41461m,其中煤巷为13780m,岩巷为27681m,掘进体积612333m3,万吨掘进率82.9m。矿井建设工程总工期为19个月,矿井达产时间接近2年。
   (5)投资估算:估算矿井建设总资金为104923.23万元,折合吨煤投资456.19元/吨。
  参考文献:
  [1] 贵州省煤矿设计研究院.贵州盘江精煤股份有限公司老屋基与山脚树煤矿资源整合开采可行性研究报告[R]. 2011
  [2]煤矿工业矿井设计规范(GB50215-2005)
  [3]贵州省煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心.贵州省盘县盘江矿区山脚树矿煤炭资源储量核实报告[R]. 2008
  
  作者简介:任德富(1956—),男,工程师。毕业于湖南科技大学煤矿开采技术专业,现任贵州盘江精煤股份有限公司老屋基矿党委书记兼副矿长,长期从事煤矿安全、技术、生产管理工作。发表专业学术论文3篇。
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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