礦井開(kāi)采后期生產(chǎn)系統優(yōu)化設計論文

　　摘要：為優(yōu)化突出礦井開(kāi)采后期的生產(chǎn)系統，鄭州煤炭工業(yè)（集團）有限責任公司超化煤礦依據礦井儲量分布、井下巷道和地面現有構筑物布置情況，選擇更加合理的礦井生產(chǎn)系統。在確定礦井后期生產(chǎn)系統時(shí)，應分析其對礦井經(jīng)濟效益和環(huán)保效益的影響程度。

　　關(guān)鍵詞：生產(chǎn)系統；礦井開(kāi)采；生產(chǎn)系統；優(yōu)化設計

　　鄭州煤炭工業(yè)（集團）有限責任公司超化煤礦到2016年，采掘活動(dòng)全部延深至深部水平，巷道支護投入加大，瓦斯治理、防治水工程量增加，所需投入人力和資金將超過(guò)鄭州煤炭工業(yè)（集團）有限責任公司規定，受煤炭市場(chǎng)影響，礦井生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況將出現下滑。礦井開(kāi)采后期煤炭資源如何合理開(kāi)采已成為礦井面臨的主要問(wèn)題，因此，超化煤礦需要調整礦井后期生產(chǎn)系統，使剩余煤炭資源安全、合理開(kāi)采出來(lái)。

　　1礦井概況

　　超化井田位于河南省新密市煤田西南部，開(kāi)采上限標高+60m，下限標高-900m。該區主要可采煤層為二疊系山西組二1煤，煤層平均厚度9.07m，屬低灰、低硫貧廋煤。二1煤可采儲量為1430.8萬(wàn)t，服務(wù)年限10a。礦井水文地質(zhì)條件復雜，正常涌水量869m3/h，最大涌水量為1112m3/h。礦井為煤與瓦斯突出礦井，始突表高-208m，礦井瓦斯絕對涌出量18.60m3/min，相對瓦斯涌出量4.63m3/t。二1煤煤塵爆炸指數17.58%，為有煤塵爆炸危險性煤，自然發(fā)火等級為Ⅲ類(lèi)，屬不易自燃煤層。

　　2礦井現有生產(chǎn)系統

　　超化煤礦現有生產(chǎn)系統為：主立井擔負提煤任務(wù)；副立井擔負進(jìn)風(fēng)、人員物料升降等任務(wù)；西風(fēng)井擔負進(jìn)風(fēng)任務(wù)；東風(fēng)井、31風(fēng)井擔負回風(fēng)任務(wù)；-100m和-300m水平排水陣地均為一級排水系統，均能夠滿(mǎn)足礦井排水要求；供電系統利用地面35kV變電站和井底車(chē)場(chǎng)附近中央變電所向各使用地點(diǎn)供電；原煤在主副立井工業(yè)廣場(chǎng)內進(jìn)行篩分、儲存和鐵路運輸。礦井利用現有系統進(jìn)行開(kāi)采，無(wú)需增加投資。到2015年底，其他區域基本采完只能開(kāi)采深部31采區，礦井生產(chǎn)規模維持在150萬(wàn)t/a左右。

　　3現有系統存在問(wèn)題

　�、偕畈慷�1煤內在灰分高，發(fā)熱量低，不符合國家供給側結構改革相關(guān)政策；②礦井為突出礦井，人員較多，生產(chǎn)成本居高不下，導致礦井2015-2021年礦井回收煤柱前，礦井生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)較困難；③深部區域瓦斯含量大，水文地質(zhì)條件復雜，如果僅開(kāi)采深部資源，將導致瓦斯抽采、巷道掘進(jìn)、煤炭回采等作業(yè)場(chǎng)所過(guò)度集中于一個(gè)采區，不利于安全管理。

　　4礦井生產(chǎn)系統優(yōu)化設計的提出

　　根據礦井資源儲量分布情況，超化井田的優(yōu)勢資源（約860萬(wàn)t）主要集中在主副立井保護煤柱內，煤層厚度3.25～15.10m，平均厚度8m。根據井下實(shí)際采樣，該區域內煤層灰分較低，煤質(zhì)相對較好。如果對礦井生產(chǎn)系統進(jìn)行優(yōu)化，使淺部?jì)?yōu)勢資源與深部資源同時(shí)回采，將能夠大幅度提高礦井原煤發(fā)熱量，使兩個(gè)區域的瓦斯抽采、巷道掘進(jìn)、煤炭回采等作業(yè)活動(dòng)交替進(jìn)行。即礦井在深部區域和淺部區域分別布置一個(gè)工作面，其中一個(gè)正�；夭�，一個(gè)進(jìn)行瓦斯抽采，避免出現入井人員全部集中于一個(gè)區域的現象，提高礦井安全保障程度［1］。本次生產(chǎn)系統優(yōu)化要重點(diǎn)考慮以下問(wèn)題：①優(yōu)化設計要與礦井現狀不矛盾，不影響礦井正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)；②目前煤炭市場(chǎng)下，要最大程度壓縮投資，認真進(jìn)行投資分析，確保經(jīng)濟效益最優(yōu)；③系統優(yōu)化前后的生產(chǎn)銜接要順暢；④地面生產(chǎn)系統位置變化后，環(huán)保、煤炭外運等問(wèn)題要妥善解決。綜上所述，超化煤礦生產(chǎn)系統優(yōu)化設計將現有主、副立井報廢，改造現有西風(fēng)井（兩條斜井井筒）為主副、斜井，擔負礦井的提升任務(wù)及兼作進(jìn)風(fēng)井；井下調整礦井運輸、通風(fēng)、提升、供電等系統；原主、副立井工業(yè)場(chǎng)地建筑及設施隨著(zhù)開(kāi)采進(jìn)度，逐次搬遷至主、副斜井新工業(yè)場(chǎng)地。

　　4.1井下生產(chǎn)系統優(yōu)化

　　改造后的主斜井斜長(cháng)879m，鋪設帶寬1200mm的膠帶輸送機，并安裝架空乘人裝置，主要擔負礦井的提煤、上下人員及進(jìn)風(fēng)任務(wù)；副斜井斜長(cháng)890m，安裝2JK-3.0×1.5/20型單繩纏繞式雙滾筒提升機，主要擔負礦井的提矸、運料、運設備等輔助提升任務(wù)并兼作進(jìn)風(fēng)井及安全出口。在-205m以淺新增集中軌道下山和集中皮帶下山，擔負22采區和深部31采區的運輸、進(jìn)風(fēng)、運送人員等任務(wù)。排水系統利用-300m水平排水系統，泵房配備8臺MD500-57×11型多級離心泵，4用3備1檢修，水倉容積9060m3，能夠滿(mǎn)足《煤礦安全規程》要求。通風(fēng)系統仍利用現有的東風(fēng)井和31風(fēng)井。供電系統利用在主副斜井工業(yè)廣場(chǎng)新建的35kV變電站和井下中央變電所向各作業(yè)場(chǎng)所供電。

　　4.2地面生產(chǎn)系統優(yōu)化

　　在主、副斜井工業(yè)廣場(chǎng)，合理利用現有建筑物作為調度樓、行政樓、生產(chǎn)樓、區隊值班樓、救護隊值班樓和燈房浴室等行政輔助設施以及機修車(chē)間、供應倉庫、物資超市等輔助生產(chǎn)廠(chǎng)房；新建主副斜井井口房、提升機房、35kV變電站、空壓機房、篩分系統及儲煤場(chǎng)，原煤仍采用鐵路外運。

　　4.3礦井生產(chǎn)系統優(yōu)化工期及投資

　　礦井生產(chǎn)系統優(yōu)化礦建工程為擴砌主副斜井，掘進(jìn)22采區皮帶下山和軌道下山；土建工程為在主副斜井工業(yè)廣場(chǎng)新建篩選樓、皮帶走廊、儲煤場(chǎng)及防風(fēng)抑塵網(wǎng)等項目，生產(chǎn)系統優(yōu)化調整工期2a，期間不影響礦井其他區域正常生產(chǎn)，項目總投資20126.48萬(wàn)元。根據國家煤炭產(chǎn)業(yè)政策將礦井生產(chǎn)能力由180萬(wàn)t/a下降到150萬(wàn)t/a，服務(wù)年限10a。

　　5礦井生產(chǎn)系統優(yōu)化方案比較

　　5.1原生產(chǎn)系統的優(yōu)缺點(diǎn)

　　5.1.1優(yōu)點(diǎn)。①維持目前開(kāi)拓開(kāi)采，不再對礦井做生產(chǎn)系統優(yōu)化，減少了基建投資；②維持目前開(kāi)采方式，各生產(chǎn)系統不用變化。5.1.2缺點(diǎn)。①深部二1煤內在灰分高，發(fā)熱量低，導致二1煤售價(jià)低；②礦井為突出礦井，人員較多，生產(chǎn)成本居高不下，導致礦井2015-2021年礦井回收煤柱前，礦井生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)困難，年均虧損2.1億元；③井下各類(lèi)抽、掘、采等作業(yè)場(chǎng)所集中于一個(gè)采區，人員過(guò)度集中。

　　5.2優(yōu)化后生產(chǎn)系統的優(yōu)缺點(diǎn)

　　5.2.1優(yōu)點(diǎn)。①提前淺部?jì)?yōu)勢資源，使之與深部煤配采，降低煤的灰分，提高煤的發(fā)熱量，煤的售價(jià)增高，效益好轉；②生產(chǎn)系統優(yōu)化后，礦井生產(chǎn)能力穩定，投資回收期5.33a，年均稅后利潤3277.09萬(wàn)元；③將抽、掘、采作業(yè)場(chǎng)所和下井人員在兩區域間合理調配，利于安全管理。5.2.2缺點(diǎn)。①礦井生產(chǎn)系統優(yōu)化要增加基建投資；②主副斜井工業(yè)場(chǎng)地現有占地面積小，地面各場(chǎng)所緊湊；③工業(yè)場(chǎng)地變化后要嚴格落實(shí)環(huán)境保護相關(guān)規定。綜合考慮，原有生產(chǎn)系統維持開(kāi)采方式不變，但礦井經(jīng)營(yíng)困難，且不符合國家供給側結構改造政策要求，因此確定對礦井開(kāi)采后期生產(chǎn)系統進(jìn)行優(yōu)化。

　　6礦井生產(chǎn)系統優(yōu)化后盈虧分析

　　按照計算期第5年數據分析計算，盈虧平衡點(diǎn)為：生產(chǎn)能力利用率（BEP）=年固定總成本/（年銷(xiāo)售收入-年可變成本-銷(xiāo)售稅金及附加）×100%=15570/（42300-16902-1091）×100%=64.05%。該項目達到生產(chǎn)能力的64.05%，即礦井生產(chǎn)能力達到117.65萬(wàn)t/a，企業(yè)就可保本，這說(shuō)明超化煤礦生產(chǎn)系統優(yōu)化項目風(fēng)險較小。

　　7結語(yǔ)

　　技術(shù)人員對突出礦井開(kāi)采后期的生產(chǎn)系統進(jìn)行了合理優(yōu)化，達到了改善礦井生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況的目的，開(kāi)采出了優(yōu)質(zhì)煤炭，符合國家目前煤炭產(chǎn)業(yè)政策。優(yōu)化礦井后期生產(chǎn)系統時(shí)，要協(xié)調考慮設計方案對正常生產(chǎn)的影響、對礦區環(huán)境的影響，并對項目的經(jīng)濟效益分析要全面、可靠。

　　參考文獻：

　�。�1］于新勝，王育才.淺談礦井設計優(yōu)化［J］.煤炭工程，2002（5）：13-15.

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