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第一节 开拓掘进

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  第一节 开拓掘进
矿井开拓布置 济宁市煤矿基本采用立井开拓方式。1991年后,随着技术不断改进,各煤矿均不同程度进行延深和改扩建,开采范围和开采深度逐渐增加。每个矿井都有1~2个水平同时生产,每个水平可以为一个阶段服务,也可为两个阶段服务。上下水平采用暗斜井的方式联络,阶段垂直高度一般在200米左右。水平延伸一般采用两条下山方式,一条负责进风、行人和辅助运输,多采用矿车和电机车进行运输;另一条负责回风和主要运输任务,大部分采用胶带连续运输。集中水平下山采用三条下山方式进行开拓,配备专用回风巷道。运煤一般采用皮带输送机,生产能力较小的矿井通常用串车提升的办法提升煤炭。每个水平一般通过石门布置左右两翼开拓大巷。大巷一般布两条,一条负责进风、行人和辅助运输,多采用电机车、矿车进行运输;另一条负责回风和主要运输任务,大部分采用胶带连续运输。水平大巷长度为1000~1500米不等。大巷与水平采用煤仓或翻笼进行联络。煤矿生产中,沿水平进行布置上下山采区。采区走向长度为800~2000米,倾斜长度在500~1200米,按两翼进行设计,采区上下山布置两条,主运煤系统大部分采用胶带直接进入采区煤仓,辅助运输系统一般采用矿车进行运输,采煤工作面一般沿采区上下山两翼进行布置,个别块段沿大巷直接布置采煤工作面。 兖州煤田及济东煤田(南) 兖州煤田大规模建设始于20世纪70年代。新建矿井地处冲积平原,第四系表土层十分发育,采用立井开拓方式。开拓布局有两种模式:①采用中央式通风,主井、副井、风井位于同一工业广场内或距工业广场较近,首采区布置在井底运输大巷一侧或两侧,轨道、运输和回风大巷均布置在岩层中,水平延深采用暗斜井或集中上、下山开拓方式,用此模式的有南屯煤矿、北宿煤矿、济宁二号煤矿、济宁三号煤矿。②采用对角式通风,主井、副井布置在同一工业广场内,风井分别布置采区两翼,大巷布置在岩层内,使用该模式的有兴隆庄煤矿、鲍店煤矿、东滩煤矿、杨村煤矿。1990年后新建矿井均采用第一种模式。兖州矿区对开拓系统进行技术改造,厚煤层工作面年产达到300~600万吨。2004年达到4143万吨,创出矿井历史最高水平。南屯煤矿年设计生产能力150万吨,通过改扩建改革开拓系统,优化巷道布置,实行大采区、大走向、大储量、集中生产,将3个采区合并为1个采区,走向长度由900米延长到2800米,工作面储量提高4倍,单循环生产能力提高70%,2001年产煤489.96万吨。 1992年6月,兴隆庄煤矿在省内率先开展综采放顶煤开采技术研究和试验,创造出适应综采放顶煤技术的走向长壁和倾斜条带2类9种巷道布置方式。其中,属于走向长壁的6种,即中间上山双翼布置、中间下山双翼布置、边界上山单翼布置、边界下山单翼布置、多组上山煤层巷道直交布置、集中上(下)山盘区布置;属于倾斜条带的3种,即中间下山煤层巷道直交布置、边界下山煤岩巷道直交布置、集中大巷盘区布置。该经验在兖州矿务局全面推广,平均万吨生产掘进率由1990年的99.15米降为1995年的57.53米。5年内少掘岩巷4.02万米、煤巷及半煤巷4.2万米,节约巷道掘进费用约2.24亿元。 东滩煤矿采用一对提升竖井、两个水平、上下山开拓方式。巷道布置方式采用采区中部设一组中央上山、双翼布置,岩石集中巷,或在采区边界设一组边界上山、单翼布置等方式。岩石集中巷或边界上山与顺槽之间用联络斜巷和垂直溜煤眼联络。1994—1996年,将原设计20个采区整合为7个采区,平均走向长度由1746米增加到2071米,倾斜长度由1074米增加到1752米,采区面积由1.83平方千米增加到4.76平方千米,采区可采储量由1880万吨增加到4270万吨。2003年、2004年,该矿井分别以642万吨、658万吨的综采单产成绩,蝉联世界综采队放顶煤工作面单产冠军。 济北矿区 许厂矿井井口位于井田中部,为主、副、风立井分段式开拓方式。全矿分两个水平开拓,水平标高分别为-255米、-400米。-255米水平设计4个采区。其中,130采区采用双上山开拓,430采区采用3条下山开拓,330采区采用两大巷开拓,530采区两条大巷沿煤层布置。-425米水平是矿井第二个水平,采用3条暗斜井开拓,共布置3个采区。岱庄煤矿采用主、副、风立井分区式开拓方式,分两个水平开拓。一水平集中开采上组煤,在工广内布置主、副、风三个井筒,水平标高-410米;二水平采用暗斜井开拓下组煤,水平标高-580米。风井设计净直径5.0米,井筒深度461.1米;副井设计净直径6.5米,井筒深度476.6米;主井设计净直径4.5米,井筒深度451.7米。矿井采区巷道采用全煤巷布置。北翼轨道大巷从井底车场按正北方向布置,东翼两大巷出工广布置下山,开采南翼采区,并利用下山延深至-580米水平,开采下组煤层。两翼两条大巷一直掘至庄头支断层后,沿断层掘下山,开采南部采区。北翼采区和西翼采区原则上采用沿大巷直接准备方式。西翼采区考虑条带面初期布置在非村庄压煤区,因此增加一段上山,进入采区巷道一般布置两条,一条为运煤的带式输送机巷(兼回风),另一条为辅助运输巷(进风)。葛亭矿井为主井、副井立井开拓方式。矿井采用一个水平,后期建立辅助水平开拓方式,水平标高-386米,辅助水平标高-550米。主井兼作回风井,副井兼作进风井。矿井西翼由第一水平布置一组集中上山直接进入3煤层,倾斜长壁面开采130采区煤层及石门开采1160采区下组煤;矿井东翼布置一条水平大巷,并布置两条暗斜井延深至-500米水,矿井东部230采区煤层分东西两翼开采,布置一组集中下山,并于集中下山底车场向东西两翼布置230采区东翼上山和230采区西翼下山各一组开采矿井东部煤层。 唐口煤矿是淄矿集团第一次采用主、副、风立井分区式开拓方式。井田划分为南北两个分区。前期集中开发北区,后期拟在其中部建1个副井(兼进风井)、1个回风井,建立南区独立的辅助运输及通风系统,全井田形成主井集中出煤、分区副井的分区式开拓布局。中央石门布置5条巷道。其中,2条为辅助运输兼进风,1条为上仓带式输送机巷兼回风用,2条专做回风用。南、北、西部大巷均设3条,分别为辅助运输大巷、带式运输机大巷及总回风巷。生产水平为-990米水平,主采煤层为3煤层。布置5个采区,130、230、330采区均布置轨道、胶带、回风3条大巷,530采区采用盘区式布置,630采区也设计采用3条大巷。 新河煤矿系济宁煤田唐口勘探区西南边缘块段,采用立井开拓,工业场地内集中布置主井、副井2个井筒、矿井主采煤层为3煤,2个采区分别为330采区、430采区。330采区为首采区,布置3301、3306、3307、3308工作面,煤炭通过输送带进入330采区煤仓,之后通过胶带大巷、输送带暗斜井进入主井煤仓,其他利用轨道、胶带大巷直接准备3303、3304、33011三个工作面,在东翼沿断层及煤层走向布置3309、33010工作面,煤炭不进入采区煤仓直接通过输送带进入主井煤仓。430采区为单翼采区,采用胶带、轨道上山布置4301、4302两个工作面。 兴隆庄煤矿综放工作面 (2010年12月摄)
煤矿巷道掘进 济宁煤矿巷道掘进,经历了炮掘→炮掘机装(掘进装载机械化)→综掘,即从全人力向部分机械化到安全机械化的工艺演进和提高过程。济宁煤矿推行掘进装载工艺始于20世纪70年代初期,到80年代全面铺开。1991年,兖州矿务局生产矿井掘进装载机械化程度达90%以上,在全国处于领先地位。1991—2005年,兖州矿区与科研单位合作,在鲍店煤矿试验了淮南机厂EL-90型和AM-50型掘进机,在南屯煤矿试验了淮南煤机厂S100型掘进机,在兴隆庄煤矿试验了南京晨光机械厂EBJ-100型掘进机,逐步形成以国产S100型掘进机为主机型及其后配套设备的综掘机械化作业线,应用于矿煤巷和半煤岩巷道。 兖矿集团与佳木斯煤机厂合作研制S150J型掘进机,平均进度达600~700米/月,同时煤炭科学院总院太原分院研制的EBJ-120TP型掘进机开始使用。2003年,矿区共有掘进机45台,其中,S100型31台,S150J型9台,S220型3台,LH1300型2台。2005年,矿区建立起以S150型掘进机为主、其他型号掘进机为辅的综合机械化掘进装备模式。在煤巷综掘工作面推广应用新型大功率长距离带式输送机、新型综合保护装置及顺槽连续牵引车,简化辅助运输环节,煤巷掘进速度大幅提高。2001—2005年,巷道掘进88.20万米,其中综掘进尺56.21万米,占总量的63.73%;2006—2010年,巷道掘进95.13万米,综掘进尺61.98万米,占总量的65.16%。其中,2010年总进尺21.19万米,综掘进尺14.02万米,占总数的66.14%。 2002年前,崔庄煤矿掘进方式为炮掘。矿井的岩巷、煤巷掘进使用风钻打眼,使用煤矿许用水胶炸药,毫秒延期电雷管起爆,湿式打眼,一次全断面爆破,使用耙斗装岩机装(岩)煤,运输采用调度绞车和矿车,送至运输大巷,电机车运送到井底车场。巷道支护方式采用为锚网喷、架棚支护形式。2002年,引进综合掘进机械设备。开拓、准备巷道主要采用炮掘工艺施工,回采巷道主要采用综掘工艺施工。 1995年后,随着高产高效矿井建设的加快,综采工艺在省属煤矿迅猛发展,带动综掘工艺普及及推广,“以综掘保综采”成为许多煤矿共识。煤矿企业在煤巷、半煤半岩巷开始应用EL-90型、AM-50型、S100型、EBL-100型、S150J型掘进机。2005年,煤巷机械化掘进普遍应用S100型、S150J型掘进机,煤巷平均进度达600~700米/月。 2006—2010年,岩巷掘进仍以钻爆法为主,岩巷掘进作业线以湿式凿岩机、铲斗装岩机、锚杆机、喷浆机等设备组成钻爆法掘进,并向普掘方向发展。岩巷掘进普掘作业线由全液压钻车、侧卸装岩机、带式输送机及后配套300立方米储矸仓等设备及设施组成,实现普遍机械化。兖矿集团济宁三号井煤矿采用该办法,最高月进度达152米。2005年后,兖矿集团与奥地利共同开发ABM20S型掘锚机组,该机组特点是实现掘锚一体化,2007年首先在鲍店煤矿使用,2008年进度达1万米。2008年,山东省煤炭系统把掘锚机组研究列入科研项目,为实现煤巷掘进锚机组国产化奠定基础。 2006年6月1日,北宿煤矿全国第五个安全生产月启动仪式举行。