八连城煤矿西部区开拓设计方案优化
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作者: 高喜堂
摘要：介绍采区开拓方案优化的必要性、方法及优化后取得的成果
关键词：开拓方案设计优化 必要性 优化内容 成果及效益
引言
地处东北亚长吉图开发开放先导区的吉林省珲春八连城煤业有限公司八连城煤矿，是一座年设计生产能力90万吨的现代矿井。于2006年末移交生产，2008年核定生产能力180万吨/年，2011年生产原煤180万吨。矿井为高瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性。该矿井西部区为中央采区的接替采区，在西部区皮带运输巷施工到1050m处遇辉绿岩侵入，瓦斯压力增大，施工进度受到很大影响，为此，根据井下实际揭露岩性情况，充分认识到了瓦斯突出的危险性，经过多位专家反复论证，一致认为在西部采区原设计的基础上进行合理优化设计，西部区皮带运输巷由原设计的235°方位修改为215°方位、由原设计的沿煤施工修改为-12°施工，尽快躲开辉绿岩侵入区域，消除瓦斯突出威胁，加快施工进度，使采区巷道布置更合理、更规范，而且符合目前该矿安全生产需要。
一、项目建设条件
八连城煤矿为珲春矿业（集团）有限责任公司所属生产矿井，位于吉林省延边朝鲜族自治州珲春市境内，行政区域隶属珲春市三家子乡，其地理坐标为东经130°14′47″至130°17′12″，北纬42°46′41″至42°49′25″，井田面积37.3km2 。
珲春市属中温带海洋性季风气候，气候的主要特点是：冬夏气候受海洋影响十分显著，表现为冬暧夏凉，温和湿润，雨量充沛。
本区属地震活动强度小，频率低的弱震区。
矿区的第四纪冲积含水层比较发育，富水性极强地段为珲春河冲积而成的河漫滩区，含水层平均厚度为4～7m，地下水位标高为1.5～3m。矿区于1986年在珲春市城东距市区1.7km处珲春河北岸建了第一水源,日产水量12000m3，供给城西矿、三道岭矿、英安矿及集团本部；城西、三道岭矿破产后，八连城矿供水由城西矿加压泵站引入管线。
1．建设资源条件（西部区）
（1）主要地质构造
a.断裂构造
本区断裂极其发育，经三维地震后发现，本区断层数量共109条。其中落差大于20m的断层30条。以近东西向走向断层为主，伴有北东断层，均为正断层。近东西向走向断层（主干断层）发生在盆地边缘，有一系列不同倾向的断层，如F78、F84、F71、F56、F18、F103、F88、F27、F8、F85、F13等区域性断层，构成近东西向的地堑和地垒，并伴有阶状断层，为本区主要构造形迹和特征。
b.火成岩
本区火成岩是以岩墙与岩床的形式赋存。岩墙位于西一采区北部，临近0515和0503号钻孔。岩墙在八连城区内延伸长约1100m，宽度100-170m，走向北北西，倾向北东东，倾角58-90°该岩墙贯穿所有煤层，可能直至地面。
2.煤层特征及顶底板情况
(1)煤层
本井田西部区揭露的煤系地层最大厚度956.30m；平均厚度675.33m，含煤7-53层，平均28层。煤层单层厚0-3.64m，平均0.50m。煤层总厚平均15.06m，煤系的含煤系数2.23%。
煤系可采煤层，1-11层，平均7层，可采煤层厚度0.70-3.64m，可采煤层平均厚1.94m，煤层总厚平均7.17m，可采含煤系数1.06%。
(2)煤质特征
本区所有煤层均为长焰煤。原煤水分含量平均4.41-5.77%；灰分产率23.77-31.81%；浮煤挥发份平均46.29%；原煤空气干燥基低位发热量平均21.10MJ/kg、全硫含量平均0.46%。
(3)煤层顶底板
主要可采层顶底板以灰、浅灰色粉砂岩、细砂岩为主，中粗砂岩、泥岩次之。
(4)瓦斯、煤尘、自燃
本井属高瓦斯矿井、煤为I类易自燃，煤尘具有爆炸性。
3. 水文地质特征
本井田有3个含水层，1个隔水层。现分述如下：
（一）含水层
1、富水性强的第四系砂砾石孔隙含水层。
该含水层平均厚度约10m。一级阶地区渗透系数100m/d，单位涌水量3.07－7.386L/s.m。二级阶地区渗透系数10－12m/d，单位涌水量0.415L/s.m，水化学类型以HCO3－Ca.Mg型为主
2、富水性中等的第三系碎屑岩风化裂隙孔隙含水带。
该风化裂隙带深度60米左右。单位涌水量0.187L/s.m，渗透系数0.378m/d，与第四系松散岩类孔隙含水层水力联系密切
3、富水性弱的第三系碎屑岩煤系层间承压孔隙裂隙含水层组。
该含水层组包括第三系珲春组上含煤段（E6h），中含煤段（E4h）和下含煤段（E2h）。其岩性由薄层状或透镜状、细砂岩、中砂岩、粗砂岩组成，平均厚度35.66m，所占百分比为30%。单位涌水量0.00173-0.0127L/s.m，渗透系数0.00728-0.046m/d。
（二）隔水层
上褐色层段、下褐色层段相对隔水层。该两个含水层，均由数层褐色泥岩、灰色泥岩、粉砂岩，夹薄层细、中、粗砂岩，砂岩的百分比占25%，砂岩中的凝灰质遇水膨胀，膨胀率在65.10%，具有良好的隔水条件，是主煤段的良好隔水层。
二、优化设计的主要内容
1．开拓巷道的优化布置
原设计西部皮带巷、西部轨道巷施工方位235°（原设计需穿过辉绿岩覆盖区域300多米），水泵房设在西部轨道巷-511m水平；采区变电所设在西部皮带巷-477m水平；首采工作面为21901工作面，开切眼长度为200m。
本次优化设计是将西部皮带巷施工方位由原设计的235°方位修改为215°方位，由原设计沿煤施工优化为-12°施工，躲过辉绿岩后再沿煤施工。西部轨道巷由原设计的235°方位修改为215°方位、按倾角-4°10′布置，设计终点标高-480m。西部皮带巷沿20号煤层施工设计终点标高-500m。
水泵房及变电所也相应进行了优化，采用联合布置，在西部轨道巷内-480m水平；首采工作面为21901工作面，面长150m（根据《西部采建筑物下压煤开采方案设计》）。
2.采区开拓巷道的优化
根据地质资料各钻孔厚度分析及实见在4勘探线位置为煤层薄、厚分界线，以东为厚煤层，以西为薄煤层，为有利于采面支架的选型，便于采面管理，又可以解决煤层高度不一，矸石混入影响煤质的问题，同时可以减少采面搬家次数，优化为将西部区南翼集中巷道（轨道巷、皮带巷、专用回风巷）布设在薄厚煤层的分界处（4勘探线附近）。
三、结语
该矿通过对西部采区优化设计，已取得了显著的经济效益和社会效益，进一步完善了矿井的生产环境，从而确保了施工安全，提高了掘进速度，缩短了工程工期，节约了大量生产成本，提高了煤炭采出率，保证了矿井采掘接替正常，加快了矿井建设的步伐。该矿在优化采区设计方面的创新与实践，为创建高产高效矿井奠定了坚实基础。
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