近年两淮矿井设计特点

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ISSN 1671- 2900 CN 43- 1347 /TD
采矿技术 会议论文集 M in ing T echno logy , V o. l 10 , No . Sup .
2010 年 10 月 O ct . 2010
近年两淮矿井设计特点
江选友, 魏新旭
( 安徽省煤炭工业合肥设计研究院, 安徽 合肥 230041) 摘 要 : 近年煤炭工业合肥设计研究院对安徽省两淮矿区进行多对矿井设计 , 并取得较好 成果。 两淮煤矿设计主要具有采用分区开拓、 冻结法施工井筒、 尽可能加大采区尺寸、 选 用设备创新性、 两用井塔设计、 瓦斯发电等特点 。多数设计应用在国内煤炭行业尚属首 创、 且在世界同行业也属领先, 具有极高的推广价值 。 关键词 : 两淮煤矿 ; 矿井设计 ; 分区开拓; 冻结法 ; 采区布置 ; 设备选型
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)
矿井信息管理及综合自动化平台, 实现了矿井高度 的自动化、 信息化。矿井建设了井上、 下 1000 M bps 数字、 视频环网, 做到了主要生产车间及井下机电硐 室无人值守 , 实现了生产过程的自动化、 管理流程的 信息化、 系统监控的数字化。这在当时国内同行业 中属于首创 , 在世界同行业中也属领先。在建立矿 井信息管理及综合自动化系统中, 实现了全矿井整 体设计 , 随建设进程分部实施的运行过程。 2 . 10 利用矿井抽采的瓦斯发电
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项目成效 良 良
合肥院已先后完成装备国内外不同型式、 不同 厂家机组的瓦斯发电站 10 多座 , 积累了丰 富的设 计、 现场施工、 运行经验和很多有价值的数据。主要 瓦斯电厂建设及运营情况见表 1 。 2 . 11 地面工业 、 行政生活福利设施布置 设计时尽可能将工业、 行政及生活设施分开 , 做 到互不干扰, 同时又便于 3 区间的联络 , 使工业场地 布置功能分区明确、 流程简洁、 环境优美。顾桥、 刘 庄等矿井工业场地布置就得到了各方面的称赞。
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万 t / a)、 青东矿 ( 180万 t/ a) 、 卧龙湖 ( 90 万 t / a)、 五 沟矿 ( 60 万 t / a)、 钱营孜矿 ( 180 万 t / a)、 界沟矿 ( 60 万 t / a)、 刘庄矿 ( 800 万 t/ a) 、 板集矿 ( 300 万 t/ a )、 口孜东矿 ( 500 万 t / a) , 17 对煤矿 共总设计规模为 5280 万 / a。
1 安徽省煤炭工业发展状况
安徽是我国重要产煤省份之一 , 也是华东地区 重要的能源基地 , 区域位置优势明显 , 两淮煤炭基地 是第一个通过国 家验收的大型煤炭基地。至 2008 年底, 我省共有煤炭保有资源 /储量 489 亿 t 。 煤层 气资源量 1万亿 m 。 十一五 以来 , 国家加快两淮 大型煤炭基地建设和 皖电东送 的实施, 促进了我 省煤炭资源的规模化建设 , 2008 年全省煤炭原煤产 量已达 1. 178 亿 , t 煤矿瓦斯抽采量 4 . 7亿 m 、 利用 量 8500 万 m , 电力装机规模已达 2800 万 k W 。能 源工业发 展 已成 为 我省 重 要的 基 础产 业 和 支柱 产业。 同时我省注重优化配置资源, 实施大企业、 大集 团战略 , 将煤炭开发布局重点放在两淮大型煤炭基 地 , 加快新井建设和老矿技术改造, 推进国有重点煤 炭企业迅速发展 , 并淘汰了一批规模小、 技术落后、 安全生产条件差的小矿井。 2005 年以来, 先后投产 了张集二期、 顾桥、 涡北、 孙疃、 刘庄等 14 对大型矿 井 , 煤炭生产能力及产量快速增长。 2005 年全省煤 炭原煤产量 7836 万 , t 至 2008 年达到 1. 178 亿 t 。 同比增长 29 % , 首次进入全国 8 个超亿 t煤炭产量 省份。 合肥院为安徽省煤炭工业快速发展做出了重要 贡献。 2005 年以来, 安徽省共新建大中型生产矿井 22 对 (目前已投产 14 对 ), 我院共设计矿井 17 对 , 分别 为: 张集 二期 ( 300 万 t / a) 、 顾桥 矿 ( 1000 万 t/ a) 、 顾北矿 ( 300 万 t / a) 、 潘四东矿 ( 240 万 t / a) 、 望峰岗矿 ( 240万 t / a) , 朱集东矿 ( 400 万 t / a)、 潘一 东矿 ( 300万 t / a) , 孙疃矿 ( 180 万 t / a) 、 刘店矿 ( 150
表 1 主 要瓦斯电厂的建设及运营情况
项目名称 皖北煤电集团公司 祁东煤矿瓦斯发电站 淮南矿业集团公司 张集煤矿瓦斯发电站 淮南矿业集团公司 谢桥煤矿瓦斯发电站 淮南矿业集团公司潘集 一矿南风井瓦斯发电站 淮南矿业集团公司 潘集三矿瓦斯发电站 淮北矿业集团公司 芦岭煤矿瓦斯发电站 项目规模 ( k W) 4 ! 1200 中国国产 4 ! 1360 德国进口 4 ! 1416 奥地利进口 4 ! 1360 德国进口 2 ! 1800 美国进口 4 ! 1200 中国国产 服务范围 工程设计 工程设计 工程设计及工 程安装总承包 工程设计 工程设计及工 程安装总承包 工程设计 项目工期 ( 月 ) 10 10 12 10 10 14 项目投资 ( 万元 ) 4000 (包括 1万 储气柜 ) 6000 (包括 1万 储气柜 ) 5800 (包括 1万 储气柜 ) 6000 (包括 1万 储气柜 ) 4000 4000 m3 m m m
2 两淮煤矿设计的特点
2 . 1 大型矿井开拓方式 淮南矿区的顾桥、 刘庄、 张集矿井均为分区开拓 方式 , 其中顾桥矿井分为中央区、 北区和南区 3 个分 区, 煤炭集中从中央区出; 刘庄矿井划分为东、 西 2 区, 西区从东区出煤; 张集矿井划分为中央区、 北区 和东区 3 个区, 北 区分区出煤 , 东区集中从 中央区 出煤。 这种开拓方式不但可以解决井田面积大带来的 通风、 运输困难等问题, 也可大大减少矿井初期建设 投资及开发整个井田的成本, 使整个井田开采井巷 工程量较省、 合理集中生产, 地面行政及生产系统较 少, 同时也提高了矿井安全开采的程度。 2 . 2 冻结法施工 两淮矿井表土厚、 煤层埋藏深 , 基本采用立井开 拓, 井筒表土段大多采用冻结及钻井法施工。 ( 1) 顾桥矿井副井井筒净直径 8 . 4 m, 冻结深 度 314 m, 为 2002 年全国新一轮建井初时直径最大 的冻结法施工的井筒。 ( 2) 口孜东矿井主井井筒净直径 7 . 5 m, 井深 1004 . 7 m, 冻结深度 737 m, 为目前全国冻结深度最 大的井筒。副井井筒净直径 8 . 0 m, 井深 1031 . 7 m, 冻结深度 617 m。 ( 3) 泊江海子矿井主副风井采用冻结法施工,
副井井筒直径 10 . 5 m, 井筒深度 610 . 5 m, 冻结深度 556 m; 主井井筒净直 径 9 . 5 m, 井筒深度为 645 . 5 m, 冻结深度 556 m。其副井为我国目前冻结直径最 大的井筒。 2 . 3 开拓布置 新一轮矿井设计的开拓及移交巷道系统简洁 , 初期大巷工程较短, 大巷至工业场地煤柱边缘即布 置首采区上山, 这为矿井移交工程量较省、 投资低及 工期短创造了条件。如张北矿井 24 个月即建成移 交 ; 顾桥矿井 35个月试生产 , 37 个月即建成移交。 2 . 4 首采煤层选择 由于两淮煤层埋藏深、 瓦斯含量大, 且煤层透气 性低, 瓦斯预抽困难 , 设计选择首采煤层时 , 优先采 用解放层开采, 提高瓦斯抽采率 , 做到本质安全。 2 . 5 采区布置 在两淮高地压、 高瓦斯、 高地温、 三软 煤层等 复杂地质条件下 , 采区布置应尽可能加大采区尺寸 ( 如顾桥矿井在两淮首次做到走向长约 3000 m ) 、 减 少工作面搬家次数、 充分发挥机械化效率、 提高工作 面单产 , 从而有效提高矿井的综合效益。 2 . 6 主要设备选型上力争创新 装备选型上 , 工作面设备不仅按正常方法计算 , 而且要求其能满足煤层变化, 能顺利通过有夹矸、 小 构造多的环境。如顾桥矿井按此理念选型 , 使工作 面单产达到 400~ 500 万 t / a , 最高 580 万 t / a 。在淮 南复杂地质条件下是首次。顾桥矿井设计的主要创 新点如下。 3 ( 1) 地面压风机房装备 5 台 100 m 大流量活 塞式两列两级水冷式空压机 , 通过独立自主对空压 机监控管理系统 的系统研制、 施工图设计、 软件开 发、 功能组态、 系统调试等工作 , 解决了地面多台压 风机多功能监控系统的研制 , 真正实现了地面压风 机房无人值守, 这在国内同行业尚属首创。 ( 2) 为了减小主井井筒直径, 根据设计经验, 经 过调研及对煤质资料分析 , 改革创新 32 t箕斗设计 , 使井筒直径由 10 m 减至 7 . 5 m, 在国内首次实现了 在直径 7. 5 m 井筒内布置 2 套 32 t箕斗提升工艺和 设备布置, 解决了大型超高柔性箕斗的过卷、 过放制 动问题 , 从而节省了主井投资, 减少了冻结及施工难 度 ; 并首次在 32 t箕斗 ( 大吨位箕斗 )上成功使用曲 轨卸载方式。 ( 3) 对矿井急需的大型设备, 在有条件时优先 引进关键部件 , 由国内厂 家集成, 在 技术上组织攻
江选友 , 等 :
近年两淮矿井 设计特点
195 关, 提高自主创新程度。如矿井主井电机传动, 设计 经过仔细研究和认真分析, 确定交 - 交变频传动装 置和动态无功补偿及滤波装置均采用只引进部分核 心部件 , 主要机电设备都由国内厂家集成的方式。目 前此两个系统均已连续正常运行 3 a , 且完全实现了 自动化运行, 电网的各次谐波均满足国标要求, 电压 平稳 , 仅此两项装置就节省投资额度约 2000 万元。 ( 4) 矿井设计采用了 ENTEK 设备状态监测系 统, 实时向维修管理和运营部门提供诊断信息和检 修建议, 跟踪检修工作的进展和验证检修结果, 并通 过矿井综合自动化和信息管理网络实现信息共享, 实现对设备故障早知道、 早预报、 早诊断 , 把故障消 灭在萌芽之中 , 达到提高设备运行完好率、 减少设备 停机时间及降低维修成本的效果。此系统在国内煤 炭行业的应用尚属首创 , 具有极高的推广应用价值。 在刘庄煤矿设计中 , 在国内首次采用国际先进 的 Koepe W inder 塔式 6 绳摩擦轮 提升机和德国西 门子公司生产的内装式同步电动机 , 可实现提升能 力 1000 万 t / a ; 德国特大功率电 牵引采煤机 , 配套 1 . 75 m 宽 的大工作 阻力液压 支架, 单面年产 能达 600 万 t以上。 2 . 7 积极采用井下集中降温系统 淮南矿区煤层埋藏较深, 地温较高, 在潘一、 丁 集、 刘庄、 顾桥等矿井均已经或正在实施井下集中降 温系统。特别是丁集及潘一矿井采用热电冷联供工 程井下降温系统, 充分利用瓦斯发电余热。刘庄采 用地面集中降温系统, 顾桥采用井下集中降温系统。 2 . 8 两用井塔设计并与井筒冻结施工同时进行 为加快建井工期, 在井塔设计时, 刘庄矿井在人 工快速解冻的冻融土地基上建设世界第一井塔。主 井井塔高 94 m, 跨度 24 m, 钢筋混凝土结构 , 总重 31000 t 。 主井冻结深度 307 m, 冻结圈内冻土的自 然解冻时间需要 2 a 。通过研究并实施人工快速解 冻等技术 , 在冻融土地基上建设主井井塔, 工期 12 个月。 在泊江海子矿井设计中, 主副井井塔均采用两 用井塔设计, 并在井筒冻结的同时, 井塔、 井筒同时 施工。 上述井塔设计及施工在全国乃至国际上也是首 次。这种设计既减少了占地, 提升系统防风、 防冻, 工作环境好, 又缩短了建井工期。 2 . 9 矿井数字化建设 顾桥、 刘庄矿井全面推进计算机控制技术, 建立
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