李方文

摘 要：萬噸掘進率是衡量礦井采掘比例關(guān)系的主要指標(biāo)之一，萬噸掘進率高會增加煤炭成本，過低則會引起采煤接續(xù)緊張，使采掘比例失調(diào)。在保障礦井未來三到五年采掘接替平穩(wěn)的前提下，萬噸掘進率逐年下降，可見在合理規(guī)劃采掘接替、不斷優(yōu)化設(shè)計方案、簡化系統(tǒng)等方面工作初見成效。

關(guān)鍵詞：萬噸掘進率；降低；設(shè)計；優(yōu)化

一、概況

劉莊煤礦位于安徽省阜陽市潁上縣北部，南距潁上縣城20km，西至阜陽市40km。礦井始建于2003年2月，礦井由合肥煤炭工業(yè)設(shè)計研究院設(shè)計，設(shè)計生產(chǎn)能力為800萬噸/年，2006年10月16日建成投產(chǎn)，2007年6月23日通過國家驗收。2012年6月安徽省經(jīng)信委聯(lián)合安徽煤礦安全監(jiān)察局下發(fā)皖經(jīng)信煤炭函〔2012〕608號文，劉莊煤礦核定生產(chǎn)能力為1140萬噸/年。

礦井開拓方式為立井多水平、集中大巷、分區(qū)開拓。井田內(nèi)共13層可采煤層，平均總厚27.58m，其中13-1、11-2、8、5和1煤層為主要可采煤層，平均總厚18.51m，約占可采煤層總厚的67.1%；17-1、16-1、11-1、9、7-2、6-1、5-1和4煤層為次要可采煤層，平均總厚9.07m，約占可采煤層總厚的32.9%。

2014年劉莊煤礦礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果為煤與瓦斯突出礦井，現(xiàn)揭露的煤層中13-1煤層為突出煤層，11-2、8、6、5煤層為非突出煤層，目前礦井13-1煤層的所有采掘活動均處在無突出危險區(qū)。礦井地質(zhì)類型屬于極復(fù)雜型，礦井水文地質(zhì)類型屬于復(fù)雜型。

二、萬噸掘進率與礦井投入產(chǎn)出的關(guān)系

礦井的投入與產(chǎn)出，它的一個最直接的技術(shù)指標(biāo)就是萬噸掘進率，而且萬噸掘進率也是衡量礦井采掘比例關(guān)系的主要指標(biāo)之一。用萬噸掘進率可以判斷礦井采掘接替是否緊張，也可以判斷礦井的開拓部署及采區(qū)布置是否經(jīng)濟合理。

萬噸掘進率是采掘工作中反映掘進進尺與產(chǎn)量的比例關(guān)系的指標(biāo)。在煤炭工業(yè)中，即一定時期內(nèi)開掘巷道的總長度（m）與原煤產(chǎn)量（萬噸）的比率。其計算公式為礦井綜合掘進率（m/萬噸）=[礦井全部井巷掘進總進尺（m）/礦井產(chǎn)量（t）]×10000。掘進與回采必須保持一定的比例關(guān)系。

萬噸掘進率高，會浪費大量的財力、人力及物力等，或是因為設(shè)計方案不合理及準(zhǔn)備工作做的不充分導(dǎo)致一些暫時不需要的巷道被掘出來，也會浪費財力、人力及物力。

萬噸掘進率過低，所準(zhǔn)備的工程不能滿足生產(chǎn)的需要，引起采煤接續(xù)緊張，從而導(dǎo)致采掘比例嚴(yán)重失調(diào)。

三、2013～2015年劉莊煤礦萬噸掘進率與周邊礦井比較

近年來，國內(nèi)綜合萬噸掘進率一般降低至100m/萬噸以下水平，不少先進礦井達到40m/萬噸水平，大幅度減少了準(zhǔn)備回采巷道工程量，經(jīng)濟效益顯著。下表是劉莊煤礦近三年來萬噸掘進率與公司主要礦井相比較數(shù)據(jù)表。（見表1）

從上表中可以看出，新集一礦、新集二礦的萬噸掘進率平均在60m/萬噸以上，而劉莊煤礦的萬噸掘進率平均在35m/萬噸以下，低了將近50%。截止2015年底，礦井開拓煤量4035.8萬噸，可采期4.3年；準(zhǔn)備煤量1729.0萬噸，可采期22.1月；回采煤量932.2萬噸，可采期12.6月；抽采達標(biāo)煤量1729.0萬噸。“四量”指標(biāo)合理，表明采掘關(guān)系正常，礦井萬噸掘進率低并沒有影響生產(chǎn)接替。

四、優(yōu)化設(shè)計降低礦井萬噸掘進率

劉莊煤礦2006年投產(chǎn)時，生產(chǎn)能力為300萬噸/年，2009年底西區(qū)投產(chǎn)，礦井核定生產(chǎn)能力為800萬噸/年；2012年核定生產(chǎn)能力為1140萬噸/年。礦井產(chǎn)能提升較快，帶來最突出的問題就是接替緊張，為保接替需要大量的掘進進尺，而礦井的實際進尺能力難以滿足產(chǎn)能提升的需要。設(shè)計部門從技術(shù)入手，本著技術(shù)經(jīng)濟一體化原則，減少巷道設(shè)計工程量，千方百計降低礦井萬噸掘進率，主要從設(shè)計上做了以下幾個方面的優(yōu)化：

（一）優(yōu)化采區(qū)大巷設(shè)計，減少準(zhǔn)備巷道工程量

根據(jù)井田地質(zhì)特征，劉莊煤礦共劃分六個開采塊段，每個塊段內(nèi)按煤層（組）布置采區(qū)，其中東二、東三、西一塊段采用走向長壁布置工作面，東一、西一（東）、西三塊段采用傾斜長壁布置工作面。

13-1煤與11-2煤之間層間距約為70m，由于層間距較大，一般要分煤層布置分組大巷，利用分組大巷分別布置13-1煤、11-2煤工作面。通過對采區(qū)進行優(yōu)化設(shè)計，在東一、西一（東）、西三塊段采用集中大巷設(shè)計方案，利用已有的13-1煤大巷布置11-2煤工作面。工作面布置方式如圖1和圖2所示。

此方案的主要優(yōu)點，一是減少了11-2煤一組采區(qū)大巷，三個采區(qū)共減少大巷工程量15000米；二是加快了打開11-2煤采區(qū)進度，保證了礦井正常接替。每組大巷施工工期至少2年以上，如分組布置大巷，東一11-2煤采區(qū)和西一11-2煤采區(qū)肯定脫節(jié)。

（二）優(yōu)化采區(qū)上山設(shè)計，實現(xiàn)一條上山多功能使用

劉莊煤礦采區(qū)生產(chǎn)能力較大，在以往采區(qū)設(shè)計中，一個采區(qū)布置4條上山（軌道上山、膠帶上山、專用回風(fēng)上山、行人上山），例如東二13-1煤采區(qū)、東二8煤采區(qū)、東三13-1煤采區(qū)均采用四條上山采區(qū)布置，以滿足打運、出煤、通風(fēng)和行人需要。比常規(guī)多增加了一條上山，加大了生產(chǎn)成本。

（三）優(yōu)化工作面設(shè)計，加大工作面長度，減少巷道工程量

劉莊煤礦投產(chǎn)時首采工作面121301工作面傾斜長度240m，工作面采用高工阻大功率設(shè)備，生產(chǎn)能力大。在后續(xù)工作面設(shè)計中，設(shè)計部門根據(jù)設(shè)備能力和采區(qū)地質(zhì)條件，不斷嘗試加大工作面長度。已回采完的30個工作面中，有12個工作面長度超過了300m，121106、151301、111302等工作面切眼長度加大到350m，在華東地區(qū)屬最長工作面，比首采工作面切眼長度增加了近50%，順槽和瓦斯治理巷道掘進工程量減少了50%，加大了工作面生產(chǎn)能力，為實現(xiàn)工作面高效回采提供了條件。工作面可采儲量增加了50%，延長了工作面可采期，減少了工作面搬家次數(shù)，有效緩解了工作面接續(xù)緊張的問題，促進了礦井采掘接續(xù)平衡，提高了采區(qū)回采率。

（四）打破傳統(tǒng)，優(yōu)化工作面布置方式

傳統(tǒng)的工作面布置方式有工作面沿走向布置和沿傾向布置二種方式，沿走向布置工作面需要采區(qū)上山作為生根巷道與工作面順槽連接，沿傾向布置工作面需要采區(qū)大巷作為生根巷道與工作面順槽連接。對于西三13-1煤（西）采區(qū)，根據(jù)地質(zhì)條件，摒棄傳統(tǒng)思維模式，采用走向長壁和傾斜長壁即“轉(zhuǎn)采”方式布置171305工作面和171306工作面，二個工作面獲得的可采儲量分別為712萬噸和422萬噸。工作面布置方式如圖3所示。

五、合理利用報廢巷道，做到一巷多用

隨著礦井的不斷開拓延伸，需要報廢的巷道越來越多，部分巷道使用完后的狀況較好，可以合理利用，延長巷道使用期限，做到一巷多用。根據(jù)國家安全監(jiān)管總局、國家煤礦安監(jiān)局制定的《煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定》的要求，需要分水平、分采區(qū)建立永久避難硐室。通過現(xiàn)場調(diào)查，對于巷道狀況相對完好等待報廢的西三第三中部車場、121106工作面下部車場、東一軌回聯(lián)巷作為永久避難硐室，把東二11-2煤采區(qū)單軌吊換裝硐室作為材料超市，僅以上就節(jié)約4條巷道約400m。

對于高瓦斯礦井而言，一般都需要施工高抽巷來治理瓦斯。劉莊煤礦11-2煤瓦斯含量相對較小，為此在東二11-2煤采區(qū)121101、121102、121103、121106工作面和西三11-2煤采區(qū)171101工作面用高位鉆場來代替高抽巷治理瓦斯，取得了良好的效果。在部分回采上限靠近風(fēng)化帶瓦斯含量較小的工作面上部，高抽巷不再施工至切眼處，節(jié)省了巷道工程量，如171305、111302、111102等工作面。

由于劉莊煤礦礦井地質(zhì)類型屬于極復(fù)雜型、礦井水文地質(zhì)類型屬于復(fù)雜型，為了避免出現(xiàn)無效進尺，需要施工探巷來摸清斷層構(gòu)造，為工作面設(shè)計提供資料。如在設(shè)計111302工作面時，首先施工111302工作面斷層探巷，掌握了FS27、FS19-1 斷層產(chǎn)狀，優(yōu)化111302工作面設(shè)計，減小了斷層構(gòu)造對工作面回采的影響，杜絕了無效進尺。

六、效益分析

通過不斷優(yōu)化設(shè)計，減少了巷道設(shè)計工程量，礦井萬噸掘進率大幅降低。同等類型條件的礦井，萬噸掘進率均在50m/萬噸以上。劉莊煤礦2013-2015年共出原煤2800萬噸，三年合計進尺92090m，萬噸掘進率32.89m/萬噸，如按萬噸掘進率50m/萬噸測算，相當(dāng)于節(jié)約巷道工程量47900m。

七、結(jié)語

采取優(yōu)化礦井開拓布局、優(yōu)化采區(qū)設(shè)計，加大采煤工作面尺寸、增加可采儲量，少掘部分瓦斯治理巷道，利用報廢巷道改造為各種硐室，杜絕無效進尺等手段，節(jié)省了大量工程投入，降低了礦井萬噸掘進率。應(yīng)用有效的開采技術(shù)，不但可以大幅度減少準(zhǔn)備回采巷道工程量，降低礦井萬噸掘進率，而且可以多采出煤炭資源，直接、間接經(jīng)濟效益都很顯著。因此，降低礦井萬噸掘進率是降低礦井原煤成本，提高經(jīng)濟效益的一個主要途徑。

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