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1、矿井开采后期生产系统优化设计矿井开采后期生产系统优化设计摘要：为优化突出矿井开采后期的生产系统，郑州煤炭工业（集团）有限责任公司超化煤矿依据矿井储量分布、井下巷道和地面现有构筑物布置情况，选择更加合理的矿井生产系统。在确定矿井后期生产系统时，应分析其对矿井经济效益和环保效益的影响程度。关键词：生产系统；矿井开采；生产系统；优化设计郑州煤炭工业（集团）有限责任公司超化煤矿到 XX 年，采掘活动全部延深至深部水平，巷道支护投入加大，瓦斯治理、防治水工程量增加，所需投入人力和资金将超过郑州煤炭工业（集团）有限责任公司规定，受煤炭市场影响，矿井生产经营状况将出现下滑。矿井开采后期煤炭资源如何合理开采已
2、成为矿井面临的主要问题，因此，超化煤矿需要调整矿井后期生产系统，使剩余煤炭资源安全、合理开采出来。1 矿井概况超化井田位于河南省新密市煤田西南部，开采上限标高+60m，下限标高-900m。该区主要可采煤层为二叠系山西组二 1 煤，煤层平均厚度，属低灰、低硫贫廋煤。二 1 煤可采储量为万 t，服务年限 10a。矿井水文地质条件复杂，正常涌水量 869m3/h，最大涌水量为 1112m3/h。矿井为煤与瓦斯突出矿井，始突表高-208m，矿井瓦斯绝对涌出量/min，相对瓦斯涌出量/t。二 1 煤煤尘爆炸指数%，为有煤尘爆炸危险性煤，自然发火等级为类，属不易自燃煤层。2 矿井现有生产系统超化煤矿现有生
3、产系统为：主立井担负提煤任务；副立井担负进风、人员物料升降等任务；西风井担负进风任务；东风井、31 风井担负回风任务；-100m 和-300m 水平排水阵地均为一级排水系统，均能够满足矿井排水要求；供电系统利用地面 35kV 变电站和井底车场附近中央变电所向各使用地点供电；原煤在主副立井工业广场内进行筛分、储存和铁路运输。矿井利用现有系统进行开采，无需增加投资。到 XX 年底，其他区域基本采完只能开采深部 31 采区，矿井生产规模维持在 150 万 t/a 左右。3 现有系统存在问题深部二 1 煤内在灰分高，发热量低，不符合国家供给侧结构改革相关政策；矿井为突出矿井，人员较多，生产成本居高不下
4、，导致矿井 XX-2021 年矿井回收煤柱前，矿井生产经营较困难；深部区域瓦斯含量大，水文地质条件复杂，如果仅开采深部资源，将导致瓦斯抽采、巷道掘进、煤炭回采等作业场所过度集中于一个采区，不利于安全管理。4 矿井生产系统优化设计的提出根据矿井资源储量分布情况，超化井田的优势资源（约 860 万 t）主要集中在主副立井保护煤柱内，煤层厚度，平均厚度 8m。根据井下实际采样，该区域内煤层灰分较低，煤质相对较好。如果对矿井生产系统进行优化，使浅部优势资源与深部资源同时回采，将能够大幅度提高矿井原煤发热量，使两个区域的瓦斯抽采、巷道掘进、煤炭回采等作业活动交替进行。即矿井在深部区域和浅部区域分别布置一
5、个工作面，其中一个正常回采，一个进行瓦斯抽采，避免出现入井人员全部集中于一个区域的现象，提高矿井安全保障程度1 。本次生产系统优化要重点考虑以下问题：优化设计要与矿井现状不矛盾，不影响矿井正常生产经营活动；目前煤炭市场下，要最大程度压缩投资，认真进行投资分析，确保经济效益最优；系统优化前后的生产衔接要顺畅；地面生产系统位置变化后，环保、煤炭外运等问题要妥善解决。综上所述，超化煤矿生产系统优化设计将现有主、副立井报废，改造现有西风井（两条斜井井筒）为主副、斜井，担负矿井的提升任务及兼作进风井；井下调整矿井运输、通风、提升、供电等系统；原主、副立井工业场地建筑及设施随着开采进度，逐次搬迁至主、副斜
6、井新工业场地。井下生产系统优化改造后的主斜井斜长 879m，铺设带宽 1200mm 的胶带输送机，并安装架空乘人装置，主要担负矿井的提煤、上下人员及进风任务；副斜井斜长 890m，安装/20 型单绳缠绕式双滚筒提升机，主要担负矿井的提矸、运料、运设备等辅助提升任务并兼作进风井及安全出口。在-205m 以浅新增集中轨道下山和集中皮带下山，担负 22 采区和深部 31采区的运输、进风、运送人员等任务。排水系统利用-300m水平排水系统，泵房配备 8 台 MD500-5711 型多级离心泵，4 用 3 备 1 检修，水仓容积 9060m3，能够满足煤矿安全规程要求。通风系统仍利用现有的东风井和 31
7、 风井。供电系统利用在主副斜井工业广场新建的 35kV 变电站和井下中央变电所向各作业场所供电。地面生产系统优化在主、副斜井工业广场，合理利用现有建筑物作为调度楼、行政楼、生产楼、区队值班楼、救护队值班楼和灯房浴室等行政辅助设施以及机修车间、供应仓库、物资超市等辅助生产厂房；新建主副斜井井口房、提升机房、35kV 变电站、空压机房、筛分系统及储煤场，原煤仍采用铁路外运。矿井生产系统优化工期及投资矿井生产系统优化矿建工程为扩砌主副斜井，掘进 22采区皮带下山和轨道下山；土建工程为在主副斜井工业广场新建筛选楼、皮带走廊、储煤场及防风抑尘网等项目，生产系统优化调整工期 2a，期间不影响矿井其他区域正
8、常生产，项目总投资万元。根据国家煤炭产业政策将矿井生产能力由 180 万 t/a 下降到 150 万 t/a，服务年限 10a。5 矿井生产系统优化方案比较原生产系统的优缺点优点。维持目前开拓开采，不再对矿井做生产系统优化，减少了基建投资；维持目前开采方式，各生产系统不用变化。缺点。深部二 1 煤内在灰分高，发热量低，导致二 1 煤售价低；矿井为突出矿井，人员较多，生产成本居高不下，导致矿井 XX-2021 年矿井回收煤柱前，矿井生产经营困难，年均亏损亿元；井下各类抽、掘、采等作业场所集中于一个采区，人员过度集中。优化后生产系统的优缺点优点。提前浅部优势资源，使之与深部煤配采，降低煤的灰分，提
9、高煤的发热量，煤的售价增高，效益好转；生产系统优化后，矿井生产能力稳定，投资回收期，年均税后利润万元；将抽、掘、采作业场所和下井人员在两区域间合理调配，利于安全管理。缺点。矿井生产系统优化要增加基建投资；主副斜井工业场地现有占地面积小，地面各场所紧凑；工业场地变化后要严格落实环境保护相关规定。综合考虑，原有生产系统维持开采方式不变，但矿井经营困难，且不符合国家供给侧结构改造政策要求，因此确定对矿井开采后期生产系统进行优化。6 矿井生产系统优化后盈亏分析按照计算期第 5 年数据分析计算，盈亏平衡点为：生产能力利用率（BEP）=年固定总成本/（年销售收入-年可变成本-销售税金及附加）100%=15570/（42300-16902-1091）100%=%。该项目达到生产能力的%，即矿井生产能力达到万 t/a，企业就可保本，这说明超化煤矿生产系统优化项目风险较小。7 结语技术人员对突出矿井开采后期的生产系统进行了合理优化，达到了改善矿井生产经营状况的目的，开采出了优质煤炭，符合国家目前煤炭产业政策。优化矿井后期生产系统时，要协调考虑设计方案对正常生产的影响、对矿区环境的影响，并对项目的经济效益分析要全面、可靠。参考文献：1于新胜，王育才.浅谈矿井设计优化J.煤炭工程，XX（5）：13-15.
