本文摘要：摘要:根据千米深井口孜东矿西四块段地质条件、矿井生产实际情况及现有开拓系统，分析西四块段采区划分，块段内各煤层开采价值，首采区选择，采区接替计划及开采顺序.通过分析论证，进一步优化矿井深部采区布置，以提高矿井生产效率，实现矿井安全高效开采.
摘要:根据千米深井口孜东矿西四块段地质条件、矿井生产实际情况及现有开拓系统，分析西四块段采区划分，块段内各煤层开采价值，首采区选择，采区接替计划及开采顺序.通过分析论证，进一步优化矿井深部采区布置，以提高矿井生产效率，实现矿井安全高效开采.
关键词:千米深井;开拓设计;优化;采区接替;开采顺序
矿井方向论文范文：矿井水余热利用技术在赵固一矿的设计与应用
摘要:为了解决矿井目前采用燃气锅炉供暖燃气费用高、氮氧化物超标以及燃气紧缺的问题，有效替代锅炉，充分实现节能减排，对一些具有丰富矿井水资源的矿井，在项目可行性论证的基础上，提出了采用热泵技术实现矿井水余热资源利用的解决方案。介绍了热泵工作原理和技术参数，对系统方案和设备组成、机组配置进行研究，然后对矿井水余热系统运行费用和采用燃气锅炉运行费用进行了分析对比。
1矿井概况
口孜东矿隶属于中煤新集能源股份有限公司，井田位于淮南煤田西部，地处安徽省阜阳市颍东区与颍上县交界处，行政区划隶属阜阳市，西距阜阳市约30km.井田东与刘庄井田，西与口孜西井田相接.矿井由合肥煤炭工业设计研究院设计，安徽省发展和改革委员会于2005年4月以发改设计〔2008〕373号文，批复了口孜东矿井及选煤厂初步设计.批复的矿井设计生产能力为5.0Mt/a，并配套建设5.0Mt/a能力的动力煤选煤厂.矿井于2007.07.16开工建设，2012.04.01开始联合试运转，2014.12.02通过竣工验收.矿井采用立井多水平开拓方式，一水平标高-967m.矿井保有储量71253.5万t，设计生产能力5.0Mt/a，一井一面，设计服务年限60a.矿井为高瓦斯矿井，水文地质类型为复杂型.
2西四块段地质特征及储量
口孜东矿西四块段位于井田西部，东部以F5断层为界，与中央区分开;西部以DF3断层为界，与口孜西矿毗邻;南部以各煤层-967m煤层底板等高线为界;北部至各煤层露头线.西四块段东西平均长约2.4km，南北平均宽约1.6km，面积约4.1km2.该块段总体为一单斜构造，走向北西，倾向西南，地层倾角5~20°，北部地层倾角稍陡，南部较缓，块段内煤层平均倾角约15°.
区内构造较为发育.该块段为石炭、二叠系地层，其中二叠系地层的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段.该块段含煤地层总厚度763.90m;含煤30余层，总厚度41.14m，含煤系数5.39%.其中可采煤层8层，平均可采总厚度26.45m，占煤层总厚度的64.3%.主要可采煤层1、5、8、11-2、13-1号煤，平均总厚度20.74m，占可采总厚度的78.4%.1煤:位于山西组第1含煤段下部，厚度0.75~9.98m，平均5.14m.煤层厚度一般为5~7m，变化很小;煤层结构简单—较简单，属全区可采的稳定煤层.5煤:位于第2含煤段中下部，厚度2.86~9.75m，平均6.62m.煤层厚度一般为4~6m，变化很小，为全区可采的稳定煤层.
8煤:位于第2含煤段上部，厚度0~4.55m，平均2.59m，一般为2~4m，属大部可采的较稳定煤层.11-2煤:位于第3含煤段中部，厚度0.88~2.43m，平均1.42m，为全区可采的较稳定煤层.13-1煤:位于第4含煤段中部，厚度3.89~6.04m，平均4.97m，一般为4~5m，为全区可采的稳定煤层.西四块段5层主采煤层可采储量合计为4453.92万t.其中1煤为1319.75万t，5煤为1637.04万t，8煤为701.91万t，11-2煤为252.73万t，13-1煤为542.49万t.
3现有开拓开采系统
目前，口孜东矿西四块段各煤层均未回采，矿井西翼各巷道施工情况:西翼轨道大巷层位S-967m，施工至22勘探线位置，距离西四块段边界F5断层约720m;西翼主运胶带机大巷位于13-1煤顶板中，施工至距离西四块段边界F5断层约290m处;其他各主要大巷均施工至121303工作面机巷附近位置.
4西四块段开采分析
4.1采区划分
合肥煤炭工业设计研究院编制的口孜东矿矿井初步设计中，各采区划分如下:11-2煤和11-1煤采区联合布置，9煤和8煤采区联合布置，5煤和4-2煤采区联合布置，1煤和13-1煤采区单独布置.这种布置方案，在口孜东矿中央区比较合适.因为中央区各煤层组面积大，采区双翼布置，储量较大，服务年限长[1]，不影响矿井生产接续.根据口孜东矿提供的西四块段地质资料，该块段主要可采煤层中，13-1煤可采储量为542.29万t、11-2煤可采储量为252.73万t.
如这2层煤各自单独布置采区，生产能力按13-1煤5.0Mt/a，11-2煤2.5Mt/a计算，采区服务年限分别为0.8和0.7a.13-1及11-2煤采区上山工程量均为3800m左右(共7600m左右)，需要布置2套生产系统，服务年限短，工程量大.若将这2层煤联合布置，将联合采区上山布置在13-1煤底板和11-2煤顶板中间位置，采区上山工程量为3800m左右;13-1煤布置3个工作面，11-2煤布置4个工作面，各工作面风、机巷连接岩石巷道工程量总长度增加1600m左右，比这2层煤各自单独布置采区节约近2200m岩石巷道，同时可省去1套生产系统.次要可采煤层11-1煤距离11-2煤5.51m，可以利用11-2煤和13-1煤采区上山，进行联合回采.故设计确定，13-1和11-2煤联合布置采区.
9、8、5、4-2煤之间的间距分别为3.89，36.93和11.71m;平均厚度分别为1.23，2.59，6.62和2.19m.西四区域内，此4层煤中，5煤、8煤为主要可采煤层，其余2层煤为次要可采煤层.因为煤层间距都比较近，考虑5煤、8煤联合布置，并兼顾9煤、4-2煤开采，形成大联合采区，可以节约巷道工程量和维护工作量.考虑到口孜东矿存在地压大、支护困难等问题，必须将各煤层(组)上山或大巷布置在坚硬岩层中，因而岩石工程量大，准备投入高.若1个采区上山或采区服务年限过短，容易造成巷道利用率低，增加投入成本.
在系统顺畅的情况下，对于煤层间距较小的煤层组，建议充分利用原有上山开采，做到一巷多用，以减少岩石巷道工程量，缩短建设工期[2].综合考虑以上情况，设计确定，9、8、5及4-2煤联合布置采区.1煤与其他各可采煤层距离较远，设计1煤单独布置采区.综上所述，西四块段可以划分为3个分煤层(组)采区，即西四(11-2—13-1)采区、西四(5—8)采区和西四(1)采区，各采区特征见表1.4.2西四块段各煤层采区开采价值分析西四区域内，可采煤层共8层.其中13-1、11-2、8、5、1煤5层为主要可采煤层，平均厚度分别为4.97，1.42，2.59，6.62和5.14m;间距分别为73.57，89.85，36.93和88.51m.次要可采煤层为11-1、9及4-2煤3层.
11-1与11-2煤平均间距为5.51m，9煤与8煤平均间距为3.89m，4-2煤与5煤平均间距为11.71m.西四块段一水平各主要可采煤层储量:13-1煤542.49万t，11-2煤252.73万t，8煤701.91万t，5煤1637.04万t，1煤1319.75万t，合计4453.92万t.由此可知，西四块段主要可采煤层可采储量集中在5、1、8三个主要可采煤层.其中5、8煤可采储量约占区域可采储量的53%，1煤约占30%，13-1和11-2煤约占17%.所以本区域开采重心在5、8煤采区，其次为1煤采区和13-1、11-2煤采区.5、8煤采区面积较大，整体较好，煤层内断层较少，其断层形态基本近南北倾向，有利于倾斜条带工作面布置.
5、8煤采区内，5煤煤质较好，仅次于1煤，煤层平均厚度6.62m，煤层变异系数小，具有较高的开采价值.故开拓设计时，更多地考虑5、8煤采区巷道布置，同时兼顾其他各煤层采区.1煤可采储量虽然约占本区可采储量的30%，采区面积也较大.但是由于1煤采区位于灰岩之上，离灰岩较近，最近仅20m;而且1煤内，落差大于20m的断层较多，断层纵横交错，几条落差大于20m的断层将1煤采区分割成不规则的小块，不利于综合机械化回采布置工作面.对1煤采区工作面布置影响较大的断层有5条:FS8，落差20m;DF31，落差50m;DF30，落差20m;DF2-1，落差20m;DF2，落差100m.这5条断层将西四块段1煤采区分割成不完整的7个小区域，无法布置较大的工作面.故实际1煤采区回采时，采出煤量会较少，开采价值较5煤低.西四块段由于F5断层的作用，煤层较中央区抬高近160m;同时受F1阜凤断层的影响.故在此区域内，13-1和11-2煤层回采下限标高也同样抬升.
13-1煤回采下限为-840m，11-2煤回采下限为-880m.由于受F1断层及准备巷道的影响，需要留设保护煤柱，这2层煤的回采下限将提高.回采时，这2层煤工作面停产线标高在-815m以上，才能避免F1断层寒武系灰岩水对采区和矿井的影响.13-1及11-2煤采区面积较小，根据矿井地质资料，13-1煤能布置3个回采工作面，采出煤量为300万t左右;11-2煤能布置4个回采工作面，采出煤量为162万t左右，平均每个工作面采出煤量为66万t.根据矿井及煤层生产能力，每个工作面服务时间只有不到2个月，从而导致工作面搬家频繁，不利于矿井接替.故将本区13-1及11-2煤层作为矿井主力采区进行开采，开采价值不大，后期可作为中央区配采采区.由上述可知，本区域开拓煤层中，开采价值较大的为5、8煤.因此在开拓设计时，应尽可能地考虑5、8煤采区巷道布置连接，同时兼顾1、13-1和11-2煤采区巷道布置.
4.2首采区选择
首采区选择要考虑地质、水文、储量等因素的影响和建设工期、投资等方面因素[3].根据矿井实际条件，进行多方案比较，选择最优采区作为首采区[4].根据西四块段煤层赋存情况，可以选择西四(11-2—13-1)采区及西四(5—8)采区作为首采区.方案1:西四(11-2—13-1)采区作为西四块段首采区在西四开拓巷道施工至24勘探线前，在11-2煤顶板施工1组西四(11-2—13-1)采区上山，对13-1、11-2煤进行联合开采.该方案优点:选择西四(11-2—13-1)采区作为西四块段首采区，煤层采用由上而下的顺序开采，能够在一定程度上，减少对相邻煤层采区的采动影响.另外，口孜东矿13-1煤层已经在中央区回采过多个工作面，收集、整理了瓦斯、矿压、涌水量等多项资料，积累了一定的开采经验，有利于生产管理.该方案缺点如下:(1)13-1和11-2煤储量少，2个煤层可采储量共计为795.22万t，共需布置7个工作面，采出量仅为500万t，而上山工程量高达3800m，采区服务年限较短，前期准备时间较长，将增大矿井生产接替压力.
5结语
(1)口孜东矿西四块段可划分为3个分煤层(组)采区，即西四(11-2—13-1)采区、西四(5—8)采区和西四(1)采区.(2)西四块段开采价值较大的煤层为5、8煤.在开拓设计时，应尽可能地考虑5、8煤采区巷道布置连接，同时兼顾1、13-1和11-2煤采区巷道布置.(3)根据矿井生产现状和煤炭市场形势，推荐8煤做为首采区首采煤层，然后开采5煤.(4)选择西四(5—8)采区作为西四块段首采区，西四(11-2—13-1)采区开采顺序次之，西四(1)采区最后开采.本开拓设计优化方案已被业主口孜东矿采纳.目前，该块段正在进行开拓施工.
参考文献:
[1]张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社，2006.
[2]卢义玉，康勇，夏彬伟.井巷工程设计与施工[M].北京:科学出版社，2010.
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