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[摘 要]分析了淮北矿业（集团）公司袁店二井煤矿83采区原有设计的优缺点，并在其基础上对原有采区设计进行优化，使其设计方案更加安全、经济、高效。
[关键词]煤矿 采区 设计 优化
中图分类号：TD263.5 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）34―0288―01
1、概述
为了满足安全、经济、高效的开采思路，适应建设现代化机械矿井的方略，淮北工业建筑设计院采矿室对袁店二井煤矿83采区设计进行了优化，优化后的采区设计方案减少了采区开拓岩石巷道工程量，降低了投资成本，同时新方案更有利于采区安全、高效生产，对矿井实现高产高效做出了帮助。
2、矿井概况
淮北矿业（集团）公司袁店二井煤矿位于涡阳县曹市镇境内，东北距淮北市76Km，2007年6月1日开工兴建，2011年12月23日正式投产，设计生产能力90万吨/年，可利用资源储量12312.6万吨，服务年限59.6年。
矿井采用立井、水平大巷和分区石门开拓方式，划分两个开采水平，其中一水平为生产水平，标高-560m，二水平（西翼）标高-800 m，回采上限标高-300 m。矿井可采煤层共有5层（32、72、81、82、10），划分上（32）、中（72、81、82）、下（10）三个煤组开采，其中中煤组划分8个采区。目前81采区为首采区，82采区为准备采区，83采区为设计、开拓采区，84、85、86、87、88采区为规划采区。
3、采区概况
83采区位于矿井西南部3.5～4.0Km，南起82煤层露头线，北至F14断层上盘断煤交线与81生产采区、87规划采区相邻；东以DF2断层上盘断煤交线与82准备采区相接，西至F17断层上盘断煤交线。东西走向长3700m，南北倾向宽600～1050m，面积约2.96Km2。采区地面属淮北平原一部分，地势较平坦，一般为正在耕作的农田和灌溉沟渠。
该采区设计开采煤层为72、82，10煤层将来单独布置采区开采，其它煤层赋存极不稳定，无开采价值。
72煤层位于二叠系下石盒子组下部。下距铝质泥岩底板平均39m左右。煤厚0.2～4.24m，平均2.67m，煤层结构较复杂。顶、底板一般泥巖、粉砂岩，局部顶板为砂岩。
82煤层位于下石盒子组下部，下距铝质泥岩底板26m左右，煤层厚0～2.02m，平均0.88m，可采点平均煤厚1.27 m，煤层结构较简单。该煤层顶、底板一般粉砂岩，局部为砂岩，底板以泥岩为主。
83采区将首先对72煤进行回采，回采完毕后，利用原有采区系统再回采82煤，故本次设计仅以72煤为对象。
72、82煤层顶底板砂岩裂隙含水层（段）是采区充水的直接充水含水层，一般富水性较弱。煤层开采时正常情况下不受灰岩水威胁。水文地质条件属中等类型，采区正常涌水量58.80m3/h，最大涌水量133.66 m3/h。
该矿井2011年度鉴定为低瓦斯矿井。72、82煤煤尘均具有爆炸危险性，自燃等级Ⅱ级，属于自燃煤层。该采区没有热害影响，矿区地压活动相当剧烈。
4、采区生产能力
采区设计采用综合机械化回采工艺，生产能力暂定为90万吨/a。
5、原设计方案
根据13-1、13-2钻孔新揭露地层资料，为确保施工安全，保证巷道距灰岩顶部的安全距离，设定东翼运输大巷、东翼轨道石门在F14断层附近变平标高为-420m；东翼回风石门在F14断层附近变平标高为-410m。
施工83采区轨道、运输、回风石门，采用倾斜长壁采煤法对83采区进行回采，工作面均为俯采工作面。因受DF1断层影响，将83采区分为前后期两块。
前期：
东翼运输大巷自-420m变平点以原方位角施工15°下山至-450m落平；以方位角SN49°施工22.2m平段，后按13度下山施工83采区运输石门，至-510m变平；以原方位角施工250m平巷；再以5°上山施工至-480.0m变坡，坡度变为18°上山，施工至-445m，与首采面8301风巷车场贯通。
东翼轨道大巷自-420m变平点以原方位角施工平巷188.7m；以方位角SN49°施工10m平段，后按18°下山施工83采区轨道石门，至-420m变平；以原方位角施工495m平巷；后按18°上山施工至-445m，与首采面8301风巷车场贯通。
东翼回风石门自-410m变平点按原方位角继续施工平巷140.6m后，以方位角SN49°施工20m平段，后按22°下山施工83采区回风石门，至-490m变平；以原方位角施工410m平巷，揭72煤；后跟72煤施工煤巷，至-445m，与首采面8301风巷车场贯通。
后期：
为回采DF1断层西翼块段，需延伸原83采区轨道石门535.8m，仍作为后期采区轨道石门；原采区回风石门自8301风巷车场贯通点处，继续以方位角SN49°施工11°上山407.6m，作为后期采区运输石门使用；自东翼回风石门以方位角SN49°施工1468.5m巷道，前期为岩石平巷，过DF1断层后沿72煤施工，作为83采区后期回风大巷。
方案总工程量12552.1m，岩巷9251.6m，煤巷3300.5m。
该设计方案的优点是准备工期短，投产快，前期工程量省。其缺点是岩巷工程量较大，工程造价相对于煤巷要高；采区内采用倾斜长壁回采法布置采煤工作面，最大倾角为21°，平均16°。目前我国倾斜长壁采煤法多用于开采倾角12°以下的缓倾斜煤层。煤层倾角大小直接决定能否保证工作面采、装、运、支等工序正常进行。当煤层倾角较小时，其工艺特点与走向长壁相差不大；但随着煤层倾角的增大，综采支架等设备稳定性变差，尤其是俯斜开采时采煤机装煤效果较差，系统故障率高，可靠性下降，从而给开采带来一定困难。因此原83采区设计采用倾斜长壁采煤法布置工作面，不利于安全回采，且后期回采巷道准备工程量较大。
6、设计方案优化
施工83采区上山系统，采用走向长壁采煤法对83采区进行回采，工作面基本以煤层等高线划分。
东翼运输大巷自-420m变平点以方位角SE62°施工15°下山，至标高-471.7m处落平；施工平巷揭72煤；揭煤后，以方位角SE37°跟72煤施工83采区运输上山（煤巷）；至-357.9m变平，施工平巷与83采区轨道上山贯通。
东翼轨道石门自-420m变平点按原方位角继续施工93.7m，进入F14断层；以方位角SE62°施工平巷322.7m；再以方位角SE37°施工平巷339.0m，巷道由82煤顶板进入煤层底板；以23°施工83采区轨道上山（底板岩巷），至-342.0m变平施工83采区绞车房。
东翼回风石门自-410m变平点按原方位角继续施工平巷10m后，以方位角SE67°施工平巷263.4m；再以方位角SE37°施工平巷411.1m，揭82煤施工82采区回风上山（煤巷）；跟82煤施工煤巷至-342.0m变平，施工岩石平巷与轨道上山绞车房回风道贯通。
83采区首采面定为8302工作面，因83采区受DF1断层阻断，故将8302工作面划分为两块，分别为DF1断层东翼的走向长臂工作面及DF1断层西翼的倾斜长壁工作面（倾角11°）。该工作面回采时先对DF1断层西翼的倾斜长壁工作面进行回采，然后再回采断层东翼的走向长臂工作面。
优化后方案总工程量13741.9m，岩巷6332.2m，煤巷7409.7m。
综上所述，优化后的方案与原方案总工程量大致相同，但优化方案中的岩巷工程量较少，煤巷较多，矿井建设成本较原方案要小，施工进度较快；且采区内部工作面基本以煤层等高线划分，工作面内部走向近乎水平，有利于采区安全、高效生产。其缺点是前期首采工作面生产路线较长，不利于运输，准备时间较长，但随着工作面的回采接替，此缺点也将不复存在。
参考文献
[1]钱鸣高、刘听成 《矿山压力与岩石控制》（M）徐州：中国矿业大学出版社.2003
[2]蒋金泉，韩继胜，石永奎《巷道稳定性与支护》[M].济南：山东科技大学出版社，1998。
[3]徐永析.采矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003。
[关键词]煤矿 采区 设计 优化
中图分类号：TD263.5 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）34―0288―01
1、概述
为了满足安全、经济、高效的开采思路，适应建设现代化机械矿井的方略，淮北工业建筑设计院采矿室对袁店二井煤矿83采区设计进行了优化，优化后的采区设计方案减少了采区开拓岩石巷道工程量，降低了投资成本，同时新方案更有利于采区安全、高效生产，对矿井实现高产高效做出了帮助。
2、矿井概况
淮北矿业（集团）公司袁店二井煤矿位于涡阳县曹市镇境内，东北距淮北市76Km，2007年6月1日开工兴建，2011年12月23日正式投产，设计生产能力90万吨/年，可利用资源储量12312.6万吨，服务年限59.6年。
矿井采用立井、水平大巷和分区石门开拓方式，划分两个开采水平，其中一水平为生产水平，标高-560m，二水平（西翼）标高-800 m，回采上限标高-300 m。矿井可采煤层共有5层（32、72、81、82、10），划分上（32）、中（72、81、82）、下（10）三个煤组开采，其中中煤组划分8个采区。目前81采区为首采区，82采区为准备采区，83采区为设计、开拓采区，84、85、86、87、88采区为规划采区。
3、采区概况
83采区位于矿井西南部3.5～4.0Km，南起82煤层露头线，北至F14断层上盘断煤交线与81生产采区、87规划采区相邻；东以DF2断层上盘断煤交线与82准备采区相接，西至F17断层上盘断煤交线。东西走向长3700m，南北倾向宽600～1050m，面积约2.96Km2。采区地面属淮北平原一部分，地势较平坦，一般为正在耕作的农田和灌溉沟渠。
该采区设计开采煤层为72、82，10煤层将来单独布置采区开采，其它煤层赋存极不稳定，无开采价值。
72煤层位于二叠系下石盒子组下部。下距铝质泥岩底板平均39m左右。煤厚0.2～4.24m，平均2.67m，煤层结构较复杂。顶、底板一般泥巖、粉砂岩，局部顶板为砂岩。
82煤层位于下石盒子组下部，下距铝质泥岩底板26m左右，煤层厚0～2.02m，平均0.88m，可采点平均煤厚1.27 m，煤层结构较简单。该煤层顶、底板一般粉砂岩，局部为砂岩，底板以泥岩为主。
83采区将首先对72煤进行回采，回采完毕后，利用原有采区系统再回采82煤，故本次设计仅以72煤为对象。
72、82煤层顶底板砂岩裂隙含水层（段）是采区充水的直接充水含水层，一般富水性较弱。煤层开采时正常情况下不受灰岩水威胁。水文地质条件属中等类型，采区正常涌水量58.80m3/h，最大涌水量133.66 m3/h。
该矿井2011年度鉴定为低瓦斯矿井。72、82煤煤尘均具有爆炸危险性，自燃等级Ⅱ级，属于自燃煤层。该采区没有热害影响，矿区地压活动相当剧烈。
4、采区生产能力
采区设计采用综合机械化回采工艺，生产能力暂定为90万吨/a。
5、原设计方案
根据13-1、13-2钻孔新揭露地层资料，为确保施工安全，保证巷道距灰岩顶部的安全距离，设定东翼运输大巷、东翼轨道石门在F14断层附近变平标高为-420m；东翼回风石门在F14断层附近变平标高为-410m。
施工83采区轨道、运输、回风石门，采用倾斜长壁采煤法对83采区进行回采，工作面均为俯采工作面。因受DF1断层影响，将83采区分为前后期两块。
前期：
东翼运输大巷自-420m变平点以原方位角施工15°下山至-450m落平；以方位角SN49°施工22.2m平段，后按13度下山施工83采区运输石门，至-510m变平；以原方位角施工250m平巷；再以5°上山施工至-480.0m变坡，坡度变为18°上山，施工至-445m，与首采面8301风巷车场贯通。
东翼轨道大巷自-420m变平点以原方位角施工平巷188.7m；以方位角SN49°施工10m平段，后按18°下山施工83采区轨道石门，至-420m变平；以原方位角施工495m平巷；后按18°上山施工至-445m，与首采面8301风巷车场贯通。
东翼回风石门自-410m变平点按原方位角继续施工平巷140.6m后，以方位角SN49°施工20m平段，后按22°下山施工83采区回风石门，至-490m变平；以原方位角施工410m平巷，揭72煤；后跟72煤施工煤巷，至-445m，与首采面8301风巷车场贯通。
后期：
为回采DF1断层西翼块段，需延伸原83采区轨道石门535.8m，仍作为后期采区轨道石门；原采区回风石门自8301风巷车场贯通点处，继续以方位角SN49°施工11°上山407.6m，作为后期采区运输石门使用；自东翼回风石门以方位角SN49°施工1468.5m巷道，前期为岩石平巷，过DF1断层后沿72煤施工，作为83采区后期回风大巷。
方案总工程量12552.1m，岩巷9251.6m，煤巷3300.5m。
该设计方案的优点是准备工期短，投产快，前期工程量省。其缺点是岩巷工程量较大，工程造价相对于煤巷要高；采区内采用倾斜长壁回采法布置采煤工作面，最大倾角为21°，平均16°。目前我国倾斜长壁采煤法多用于开采倾角12°以下的缓倾斜煤层。煤层倾角大小直接决定能否保证工作面采、装、运、支等工序正常进行。当煤层倾角较小时，其工艺特点与走向长壁相差不大；但随着煤层倾角的增大，综采支架等设备稳定性变差，尤其是俯斜开采时采煤机装煤效果较差，系统故障率高，可靠性下降，从而给开采带来一定困难。因此原83采区设计采用倾斜长壁采煤法布置工作面，不利于安全回采，且后期回采巷道准备工程量较大。
6、设计方案优化
施工83采区上山系统，采用走向长壁采煤法对83采区进行回采，工作面基本以煤层等高线划分。
东翼运输大巷自-420m变平点以方位角SE62°施工15°下山，至标高-471.7m处落平；施工平巷揭72煤；揭煤后，以方位角SE37°跟72煤施工83采区运输上山（煤巷）；至-357.9m变平，施工平巷与83采区轨道上山贯通。
东翼轨道石门自-420m变平点按原方位角继续施工93.7m，进入F14断层；以方位角SE62°施工平巷322.7m；再以方位角SE37°施工平巷339.0m，巷道由82煤顶板进入煤层底板；以23°施工83采区轨道上山（底板岩巷），至-342.0m变平施工83采区绞车房。
东翼回风石门自-410m变平点按原方位角继续施工平巷10m后，以方位角SE67°施工平巷263.4m；再以方位角SE37°施工平巷411.1m，揭82煤施工82采区回风上山（煤巷）；跟82煤施工煤巷至-342.0m变平，施工岩石平巷与轨道上山绞车房回风道贯通。
83采区首采面定为8302工作面，因83采区受DF1断层阻断，故将8302工作面划分为两块，分别为DF1断层东翼的走向长臂工作面及DF1断层西翼的倾斜长壁工作面（倾角11°）。该工作面回采时先对DF1断层西翼的倾斜长壁工作面进行回采，然后再回采断层东翼的走向长臂工作面。
优化后方案总工程量13741.9m，岩巷6332.2m，煤巷7409.7m。
综上所述，优化后的方案与原方案总工程量大致相同，但优化方案中的岩巷工程量较少，煤巷较多，矿井建设成本较原方案要小，施工进度较快；且采区内部工作面基本以煤层等高线划分，工作面内部走向近乎水平，有利于采区安全、高效生产。其缺点是前期首采工作面生产路线较长，不利于运输，准备时间较长，但随着工作面的回采接替，此缺点也将不复存在。
参考文献
[1]钱鸣高、刘听成 《矿山压力与岩石控制》（M）徐州：中国矿业大学出版社.2003
[2]蒋金泉，韩继胜，石永奎《巷道稳定性与支护》[M].济南：山东科技大学出版社，1998。
[3]徐永析.采矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003。