裴沟矿矿井技术改造的实践

裴沟煤矿位于河南省新密市来集镇，为郑煤集团公司主力矿井之一，现有职工4000余人，19 60年建井，1966年投产，原设计生产能力60万t/a，1979年经煤炭工业部批准扩建为120万 t/a。该矿采用立井多水平上、下山开拓方式，中央边界抽出式通风，主井45t箕斗，副 井双车罐笼提升，带式及矿车运输，走向和俯斜长壁放顶煤采煤法开采，主采煤层为二叠系 二1煤层。 　　1　矿井技术改造的实践 　 　　11　过断层实现两井田合并开采　 　　裴沟井田和杨河井田中间以油房沟断层为自然边界，油房沟断层走向近东西，倾向北，为南 升北降导水正断层，落差7～72m。为解决矿井技术改造中过油房沟断层这一关键技术问题， 根据现有勘探资料，制订了从中央下山和沿第10勘探线两种过断层方案。为进一步查明断层 的落差和富、导水性，采用法国产SN338HR型数字地震仪进行了地面物探，采用美国产小约 翰钻机对第10勘探线过断层处进行了地面钻探，根据物探、钻探资料综合分析，得出以下研 究结论： (1)两种方案过断层位置的地层、含水层相同，构造基本相似，只是断层落差大小不同； (2)两种方案过断层位置的充水因素基本相同； (3)两种方案过断层位置突水的可能性及威胁程度不同： ①从中央下山向南过断层。由于该处断层落差较大(63m)，断层带破碎，富、导水性较好， 加上距奥灰(O2)、L1-3灰岩较近(局部在奥O2和L1-3灰岩之间的铝土层中 穿过)，掘进时定会突出奥灰水，威胁矿井安全生产，甚至有淹井的危险。 ②从第10勘探线处过断层。由于该处断层落差不大(35m)，断层带内泥质物较多，富、导水 性较差，加上距奥灰、L1-3灰岩距离较远(过断层时顶板大古砂岩和对盘底板L7灰 岩接触)，掘进时突水的可能性较小，安全系数大。 根据研究结论，采用了沿第10勘探线过断层方案，并在掘进时采取了以下安全技术措施： (1)确保-110m水平泵房正常运行，最大排水能力达到1800m３/h(-110m水平正常涌水量700 m３/h)； (2)在两石门过断层北侧大古砂岩段各打一道防水闸门； (3)采用U型钢反拱钢筋网全封闭式支护，多打眼，少装药，短掘短支，防止片帮冒顶，并减 少对围岩的震动； (4)过断层段采用壁后注浆，防止出水； (5)开展井下岩移观测，密切注视巷道变化。 方案实施后，安全穿过了油房沟断层，使32采区上部形成了开拓煤量，顺利实现了两井田的 合并开采。 　　12　主井提升系统改造 　　该矿主井提升系统是在1966年投产前装备的，设备比较落后，绞车超期运行，井筒装备 锈蚀严重，箕斗装载不均衡，提升系统能力小，已经满足不了目前安全生产的需要。主井提 升系统改造主要包括更换主井绞车、井架、箕斗、钢丝绳，加固井筒装备，改造井底装载和 清理洒煤系统等。 　　(1)主井绞车由2БM-3X15/1520型更换成2JK-3X15/1520型绞车，变人工操作为可编程控 制 器自动控制，井架高度由225m升高到3076m，长度增加12m，宽度增加08m，并保持 箕 斗相对装卸载位置尺寸不变，提升绞车和井筒相对尺寸不变，拆除老井架换上新井架。箕斗 由QJ-47型更换为QJ-7型箕斗，改造后提升量由45t提高到65t。提升钢丝绳由34-6V 37S+Fc-16700-I-ZZ型，更换为36-6V37S-1670-I-ZZ型。 　　(2)加固井筒装备。罐道梁每两棚中间加装一棚，中间罐道梁用200× 180 方钢，两头用树脂锚杆固定钢板支撑着方钢，边罐道梁在井壁用树脂锚杆固定支座支撑着罐 道，更换全部38kg道轨罐道。 　　(3)井底装载系统由ZJ-3非通过式带重锤靠箕斗打开装载方式，改造为缓冲煤仓的煤通过两 台K-3 给煤机分别给在两条带式输送机上，经KG4007核子秤计量控制后进入溜煤筒，箕斗到位后通 过汽缸打开闸门装煤。给煤、计量、检测箕斗到位、装煤、发出提升信号全部由可 编程控制器自动控制，利用空气炮处理溜煤筒中积煤。 　　(4)井底清理洒煤系统由原来经清仓斜巷矿车提升，水泵排水，改为通过新做的210m清仓平 巷，将 井底与中央皮带下山连接，改造后井底水沉淀后可实现自流，井底洒煤经清仓平巷可运到中 央下山强力带式输送机上。 　　13　通风系统改造 　　(1)优化通风网络，在高阻力段新做中央改造回风巷480m，与中央回风下山并联回风，新做3 2进风巷210m与32皮带巷并联进风，并联通风可以减少风阻，提高采区通风能力。 　　(2)将工业广场老副井改造为回风井，选用BDK65-8NO25高效节能主扇，代替70B2主扇与 原B DK68C-6NO22主扇配合，一用一备，使通风线路缩短了1050m。通风系统改造前后BDK68-6N O22主扇运行状况对比如下表所示： 项目　　排风量/m３·min-1　负压/Pa　风叶安装角度／（°）　通风 流程/m　主扇年耗电量/万kWh〖〗主扇运行稳定性　备注　 改造前　3300　4116　35/30　7633　4047　不稳定　满足不了生产需 要，主扇风叶处于极限状态 改造后　4300　3063　35/30　6583　2867　稳定　　满足生产需要，有 增风空间且仍可稳定运行 　　14　-200m辅助水平的建立 　　本着考虑长远，兼顾当前的原则，选择位于-110m水平和-300m水平中间位置的-200m标高建 立辅助水平，集中运输巷和集中回风巷均布置在煤层中，并分别与32、34采区的运输下山和 回风下山相连接，-200m集中回风巷布置时西高东低，并在东部建立-200m辅助水平固定排水 阵地，使34采区工作面涌水向东自流，使32和34采区实现集中排水。 　　2　矿井技术改造后达到的效果 　　(1)过断层实现两井田合并开采，实际上相当于完成了 矿井与矿井之间的接替，节约建井费用3亿元，解放可 采储量3000万t，延长矿井服务年限18年，缓和了采掘接替，保证了安全生产。 　　(2)主井提升系统改造后，消除了提升系统中的重大安全隐患，保证了主井安全运行。提 升能力由120万t/a提高到180万t/a，增加了60万t/a，年增产值8000万元，同时提升 能力的加大为采区生产能力的发挥创造了条件。 　　(3)通风系统改造后，通风线路缩短了1050m，每年节约巷修费6万元，主扇负压降低了1048P a，每年可节约用电118万kWh，节约通风电费58万元。实行并联通风后，增加了通风断面， 主 扇在高效、稳定的状态下运行，采区通风能力可以提高1500m３/min，生产能力可以提高4 0万t/a以上，同时也消除了由于风量不足给瓦斯管理带来的种种不利因素，矿井安全水平 大大提高。 　　(4)-200m辅助水平的建立增加了一条安全通道，多了一条通风线路，便于通风和瓦斯管理。 可以利用该辅助水平，开发32、34采区下山中间的村庄下压煤，提高资源回收率，增加矿井 产量15万t/a以上。变-200m以上水平下山开采为上山开采，解决了生产中的水患问题，建 立固定排水阵地，变分区排水为集中排水，节约工程及设备资金300万元，节约运行费用45 万元/a。 信息来源于：中国煤炭