矿井井田上行开采方案的探讨

山西煤炭管理干部学院学报
矿井井田上行开采方案的探讨
温国军1，
2
（1.太原理工大学矿业工程学院，
山西太原030024；2.山西焦煤霍州煤电集团三交河煤矿，山西洪洞031412）
【摘
要】上行开采的采煤方法实际应用较少。

本文通过对晋永泰煤矿矿井井田上行开采方案的探讨，
得出结论：该矿对3#煤井田西北方向范围残采区进行上行开采，采用巷道式采煤，全部垮落法管理顶板。

对开口位置进行了选定，巷道进行了布置，支护形式为沿3#煤层顶板布置，巷道采用锚网索联合支护。

并且对通风方式及瓦斯治理进行了探讨，取得了可观的经济效益。

【关键词】上行开采方案；采煤方法；3#煤；经济效益【中图分类号】TD822
【文献标识码】A
【文章编号】1008-8881（2016）03-0005-02
收稿日期：2016-02-14
作者简介：温国军（1985-），男，山西汾西人，山西焦煤霍州煤电集团三交河煤矿技术员。

1概况
上行开采[1]是在一个煤层群中含有两个以上并
有一定间距及开采价值的煤层，
先采下部煤层再采上部煤层的顺序开采。

此采煤方法实际应用较少。

山西长治三元晋永泰煤业有限公司生产规模为600kt/a 。

批准开采3、9、15#煤层，其中对3#煤井田
西北方向范围残采区进行上行开采，
取得了可观的经济效益。

23#煤井田西北方向范围残采区进行上行开采方案
2.1开口位置的选定及巷道布置1）开口位置的选定为从主斜井310m 处北侧密闭墙。

2）沿原矿西北大巷方向、
东偏离10-15m 距离掘进采区巷道至残采区域外边角煤柱，
进行巷道式开采。

3）鉴于采区巷道区域被旧巷道穿插破坏，
为便于顶板管理要求采区巷道沿煤层顶板掘进。

4）采区巷道掘进过程中，
如所揭露的采空区巷道顶板垮落高度不高时，则将3#煤顶板泥岩石清
理至巷道两侧的采空区内，
沿塌落后的岩石顶板掘进通过；如所揭露的采空区巷道顶板塌落高度大，施工存在不安全因素时，
根据现场实际情况调整巷道方向绕道而行。

5）拟定边角煤柱巷道帮-帮宽度按5m 设计，沿煤层底板掘进。

2.2巷道技术特征及支护方式
（1）支护形式：
沿3#煤层顶板布置，巷道采用锚网索联合支护[2]。

（2）巷道断面：巷道断面形状为矩形，宽为5.0m ，高为2.8m ，断面积为14m 2。

（3）管路敷设：在巷道右帮敷设2寸供水管路
（供水施救管路）、2寸压风管路（压风自救管路）
、两趟4寸排水管路等。

在工作面以外50m 和距工作面口50m 的地方各安设一组全断面净化水雾装置。

（4）巷道用途：主要用于工作面的进风、
行人、运料及运输等。

2.3通风方式及瓦斯治理（1）通风方式
在开口处上风流10-15m 位置安装轴流对旋局部通风机，进行压入式局外配风。

（2）3#煤开采通风网络[3]
３＃煤开采工作面乏风———矿井15＃煤西胶
带巷、东胶带巷———采区回风巷———回风立井，
具体如下：
①3＃煤修巷及掘进采用局扇压入式通风，
进风路线：
主斜井→局扇→风筒→工作面。

②回风系统有两条路线：
主斜井310m 开口处→主斜井下半段→主斜井延伸巷→清撒斜巷→煤仓上口→东胶带大巷→东回风大巷→回风立井→地面。

主斜井310m 开口处→主斜井下半段→主斜井
·煤电技术研究·
2016年8月Aug.，20165
延伸巷→清撒斜巷→煤仓上口→西胶带巷→一采区回风巷→回风立井→地面。

（3）3＃开采过程中掘进供风量
根据3#煤瓦斯赋存绝对涌出量0.57m3/min，巷道设计断面14m2等参数，利用配置风量公式：Q 掘≥100×q掘×K，同时结合风速不低于0.25m/s、最大作业人员以及每人配风4m3/min等因素，最后确定3#煤掘进开采需要风量配置不得小于210m3/min。

考虑风筒10%的漏风系数，局扇吸风量至少234m3/min，由于局扇在主进风巷安置，局扇前配风量不做分析计算。

查阅局扇技术参数，该工作面应选用型号FBD№6.0对旋局扇2台，选用型号Φ800×10m风筒。

（4）加设不联网安全监控装置，确保3#煤安全掘进开采
监测装置的布置：该地点设立1台独立分站并与调度室的1台独立的监测系统相联系，布置局扇开停传感器4个、甲烷传感器3台。

每台对旋局扇的一级、二级各设置开停传感器1个。

掘进工作面5m范围内无风筒一侧安装1台甲烷传感器，甲烷报警浓度为≥0.8%，断电浓度为≥1.2%，复电浓度为<0.8%。

掘进回风流中距主斜井15m处安装1台甲烷传感器，甲烷报警浓度为≥0.8%，断电浓度为≥0.8%，复电浓度为<0.8%。

第三台甲烷传感器安装在主斜井混合风流中，距3#煤层开口点往下15m，甲烷报警浓度为≥0.4%，断电浓度为≥0.4%，复电浓度为<0.4%。

在3#煤层开口点处以及距工作面20m范围内各安装1台KJ251A型人员定位系统读卡器，形成独立联网的人员定位系统。

（5）瓦斯治理
掘进工作面瓦斯治理：预计3#残采区及残采区外边角煤开采的瓦斯主要是本煤层及3#煤残采区瓦斯[4]，考虑上述３＃煤瓦斯赋存条件，计划工作面配风300m3/min对该面瓦斯进行风排处理，风排处理瓦斯能力2.1m3/min。

掘进前方采空区瓦斯治理：巷道掘进过程中，利用压风系统做好前面的采空区巷道的排瓦斯工作。

（6）考虑成本因素，对３＃煤残采区区域掘进过程中两侧废弃巷道用木板墙进行封闭。

3采煤工艺
采用巷道式采煤，全部垮落法管理顶板[5]。

具体采煤工艺：采用综掘机掘进至设计位置，然后将工
作面前方2-3m内区域剪切顶帮网、退锚索（杆），然后用综掘机滚筒和人工后退式回采顶部、两帮以及底板的煤，依次循环。

4开采运输
（1）运料：人工将材料、小型设备装入开口处矿车，经绞车运至工作面。

（2）运煤：采用800mm皮带机将工作面煤运至矿井主运皮带机。

5经济效益计算
5.1投入
1）掘进采区巷道投入
（1）西北大巷及相邻东侧30m范围巷道均未进行放顶采煤预计顶板损坏程度较低，所以采区巷道掘进单价按1.0万元/米计算，前段巷道掘进投入约450万元。

（2）采区巷道后段160m有较大可能在实体煤作业，沿顶板掘进单价按5000元/米计算，后段巷道掘进投入约80万元。

2）边角煤柱内巷道投入
煤柱内巷道按5米间距布置，共18条，每条长度330m，沿底板掘进。

按6000元/米单价计算，煤柱内巷道投入约3600万元。

3）设备费用投入：需新增DSJ80/40/2×90带式输送机1台（机头、机尾部分），预计70万元；E-BZ-135型综掘机1台为外借。

4）预计开采前的启封闭墙、大型设备运输及安装以及地面配煤、管理等费用投入约800万左右。

5.2产出
1）采区巷道前段估算掘进煤量4500吨（450*5*2.8*1.43*50%=4500吨），按3#煤市场价格450元计算，前段掘进出煤可产生效益200万元。

2）采区巷道后段预计掘进煤量3200吨（160*5*2.8*1.13=3200吨），按3#煤市场价格450元计算，后段掘进出煤可产生效益144万元。

3）边角煤柱巷道掘进煤量24万吨（巷道长度：18*330=5940m；掘进煤量：5940*5*5.66*1.43 =240000），按3#煤市场价格450元计算，边角煤柱内巷道掘进出煤可产生效益1.08亿元。

5.3经济效益
综合上述，根据3#煤市场价格450元计算，3#煤采区巷道、边角煤柱巷道等掘进出煤24.77万吨可产生收益1.115亿元。

扣除采区巷道、边角煤柱巷道等掘进投资和带式输送机购置、开采前启封闭墙、大型设备运输及安装、地面配煤、（下转21页）
温国军：矿井井田上行开采方案的探讨6
（上接6页）管理等费用以及各项税费预计共
7477万元（各项税费2477万元），
开采3#煤预计可获得利润3673万元。

6结论
通过对晋永泰煤矿矿井井田上行开采方案的
探讨，得出结论：
该矿对3#煤井田西北方向范围残采区进行上行开采，采用巷道式采煤，
全部垮落法管理顶板。

对开口位置进行了选定，
巷道进行了布置，支护形式为沿3#煤层顶板布置，巷道采用锚网索联合支护。

并且对通风方式及瓦斯治理进行了探
讨，取得了可观的经济效益。

【参考文献】
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飞.近距离煤层上行开采可仟性分析[J].能源技术
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图5主巷两帮位移量变化曲
线
马鸿：断面尺寸对巷道三岔口围岩稳定性影响的数值分析
态势。

（2）主巷两帮移近量在距交叉点水平距离2m 处达到最大。

主巷道高度从5m 到5.5m 时，巷道两帮
移近量明显增加。

（3）支巷两帮移近量在距离交叉点
水平距离2.2m 处达到最大，支巷道高度从5m 到5.5m 时，巷道两帮移近量也出现明显增加现象。

4结论
（1）巷道宽度、高度越大，
三岔口的三角区域及主巷三岔口外侧围岩应力集中程度与分布范围也
越大；（2）巷道宽度、高度越大，
顶底板及两帮移近量也越大，巷道宽度、
高度分别由5m 增加至5.5m ，主巷、支巷顶底板、两帮移近量均明显增加，
该地质条件下三岔口主巷与支行的巷道宽度、
高度小于等于5m 为宜。

【参考文献】
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图6支巷两帮位移量变化曲
线
21。