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隨著煤礦“機械化、自動化、信息化、智能化”管理程度不斷提高，劉莊煤礦設計工作以“掘進四化”即“采區上山煤巷化、煤巷掘錨一體化、巖巷掘進機械化、矸石運輸連續化”思路為引導，結合新技術、新工藝、新裝備應用，設計思維和理念也在不斷推陳出新，從設計源頭強化工程功能集成，努力實現采區巷道“少掘、快掘、優掘”，提高工程效益，有效防范采掘接續緊張局面，有利于井工煤礦實現生產高度自動化、技術經濟合理化和安全高效開采。

1礦井概況

劉莊煤礦隸屬中煤新集能源股份有限公司，位于安徽省阜陽市潁上縣境內，設計生產能力800萬t/a，核定生產能力1100萬t/a。井田東西走向長16.0km，南北傾斜寬3.5~8.0km。井田內共含煤30余層，13層可采煤層，其中5層主要可采煤層，分別為13-1煤、11-2煤、8煤、5煤和1煤。礦井為煤與瓦斯突出礦井。現揭露的煤層中13-1煤層為突出煤層，11-2、8、6、5煤層為非突出煤層，現礦井13-1煤層的所有采掘活動均處在無突出危險區。礦井水文地質類型為復雜型。礦井采用立井、主要石門、集中大巷、分區開拓的開拓方式，分區通風、集中出煤。以F25斷層為界劃分為東區和西區。東區工業場地內設有主井、副井、矸石井和中央風井四個井筒，東風井工業場地布置1個東回風井，西區工業場地設有進、回風井兩個井筒。東區劃分為東一、東二、東三采區，西區劃分為西一、西三、西四采區。

2采區開拓開采系統

1311采區位于劉莊井田東部，采區范圍：采區西為F31斷層保護煤柱線，東為F5斷層保護煤柱線，北為11-2煤層露頭防水煤柱線和東風井保護煤柱線，南至11-2煤-762m煤層等高線。采區內總體構造形態為一單斜構造，煤層走向近東西，傾向南，平均傾角為16º，平均煤厚2.14m。11-2煤層直接頂板多為泥巖、砂質泥巖，局部為砂巖，平均厚1.96m?；卷斠苑?、細砂巖為主，局部發育為中砂及石英砂巖，平均厚8.38m。1311采區設計可采儲量866.8萬t，設計年產400萬t，采區生產能力200萬t/a，服務年限3.6a。東三采區布置一組大巷到采區中部，從東三大巷開門布置軌道、膠帶、回風石門進入東三11-2煤，再利用東三石門生根布置采區下部車場和采區上山，采用兩翼走向長壁布置工作面。另布置一條東三矸石膠帶機巷和矸石倉作為東三采區出矸系統。采區上部布置一條回風石門與東回風井相連，作為采區回風系統。

3采區方案

根據礦井生產技術裝備現狀以及1311采區煤層賦存情況，確定該采區采用雙翼走向長壁布置方式，對采區巷道布置提出兩個方案進行技術論證，選擇更加合理的方案。方案一（傳統布置方式）:布置一巖兩煤上山（1）巷道布置利用東三軌道石門、東三膠帶石門、東三回風石門、東三矸石膠帶機巷及-522m東三一號回風石門作為1311采區開拓系統主干巷道進入采區，施工東三軌道回風石門聯巷作為采區下部車場，再從下部車場內撥門施工采區上山，上山上部施工回風聯巷與-522m東三一號回風石門相連，采用走向長壁采煤法，布置雙翼采區。從采區下部車場開門施工3條采區上山（軌道上山、膠帶上山和回風上山），軌道上山與膠帶上山間距40m，膠帶上山與回風上山間距35m。軌道上山布置在11-2煤層底板巖石中，膠帶上山、回風上山均布置在11-2煤層中。采區可采煤量872.2萬t。如圖1、圖2所示。（2）采掘安排及準備工期雙翼布置三個區段，區段斜長均為320m。第一區段兩翼及131103工作面均為“刀把式”布置，西翼131101作為首采工作面，面長250~320m，東翼131102工作面，面長210~320m，作為接替工作面。投產工程量總計7230m，其中巖巷2150m，煤巷5080m，投產工期27個月。方案二（創新布置方式）：布置三條煤層上山，取消采區東翼中部車場（1）巷道布置從采區下部車場開門施工3條采區上山（軌道上山、膠帶上山和回風上山），軌道上山與膠帶上山間距40m，膠帶上山與回風上山間距35m。3條采區上山均布置在11-2煤層中，采區西翼采用中部車場沿煤加順槽外段全巖布置方式，采區東翼取消中部車場，順槽外段沿11-2煤布置，與軌道上山、膠帶上山貫通，從回風上山上方穿過。采區可采煤量866.8萬t。如圖3、圖4所示。（2）采掘安排及準備工期雙翼布置三個區段，第一區段以東風井工業廣場保護煤柱線為上限，三個區段長度自上而下分別為290m、280m、260m。131102及131103工作面均為“刀把式”布置。西翼131101作為首采工作面，面長290m，東翼131102工作面，面長290m，作為接替工作面。投產工程量總計7000m，其中巖巷885m，煤巷6115m，投產工期19.5個月。

4技術經濟比較

4.1工程量及投產工期比較。采區方案工程量及投產工期見表1、圖5。4.2綜合比較。方案二相對于方案一，巷道總工程量減少560m，巖巷工程量減少1625m，少施工兩個溜煤眼；投產工程量減少230m，巖巷工程量減少1265m；投產工期縮短7.5個月。通過綜合技術可行性論證，確定采用方案二，即布置三條煤層上山，取消東翼中部車場。4.3經濟與社會效益測算。通過采區設計方案優化，采區巷道總工程量減少560m，巖巷工程量減少1625m，減少直接成本投入近1150萬元，經濟效益顯著；采區投產工期縮短7.5個月，有效緩解目前采區接替緊張的局面，保證礦井采掘接續，具有較好的社會效益。

5創新點及應用情況

5.1創新點分析。（1）通過優化采區設計，充分發揮單軌吊運輸靈活性及優勢，創新巷道布置，將軌道上山布置在煤層中，實現非突出煤層采區集中上山“全煤”布置。（2）通過優化工作面與集中上山連接方式，從設計源頭簡化輔助運輸環節，取消采區東翼中部車場設計，減少巷道工程量，減少運輸環節，單軌吊輔助運輸更加順暢。（3）通過采區設計優化，創新布置巷道方式，大幅縮短采區投產工期，有效緩解接替緊張局面。（4）簡化輔助運輸環節，實現采區單軌吊運輸“網絡化”。根據煤層厚度及支架選型情況，采區下部車場布置一處吊裝間可服務于整個采區6個工作面的安拆作業。5.2成果應用情況。目前該采區準備上山已施工完成，正在施工采區中部車場。1311采區巷道實施過程中及時收集設計中可能存在的問題及解決辦法，進一步優化設計方案，下一步將該項創新設計理念在1508采區、1308采區等采區設計中逐步推廣應用。

【參考書目】

［1］張榮立，何國緯，李鐸.采礦工程設計手冊[M].煤炭工業出版社，2003.

［2］中華人民共和國住房和城鄉建設部.煤炭工業礦井設計規范：GB50215-2015[S].中國計劃出版社，2016.

［3］孫森，韓波，劉立志.采區上山的優化設計[J].煤礦開采，2001（Z1）：30-31+41.

［4］劉成明.采區主體上山施工層位及支護方式的優化[J].煤，2011（06）：81+92.

作者:李雪 單位:中煤新集能源股份有限公司劉莊煤礦