王秀鹏

山西方山金晖瑞隆煤业有限公司 山西吕梁 033100

1 矿区概述

1.1 工业场地建（构）筑物概况

山西方山金晖瑞隆煤业有限公司工业场地位于矿井中央，保护范围南北走向长度为520m，东西倾向长度为750m。工业场地地表为黄土高原，地貌类型以侵蚀的黄土梁、峁为主，其次为黄土冲沟，工业场地地面标高+1180m，井下5#煤标高+930m 至+990m，埋深160-220m，基岩约100m。

1.2 工业场地建（构）筑物保护级别

工业场地广场上的各类各型建（构）筑物，抗变形能力及允许的沉降和变形各不相同，对矿井安全生产的重要性各不相同。中央变电所，据了解其允许的沉降量小于200mm，超过这个值，就有刀闸合不到位的可能，带来全矿井的供电中断，安全隐患较大；主、副井井筒内有罐笼、箕斗和罐道梁，井架顶部天轮，变形超过允许值会造成提升设备不能安全运转，既有安全隐患又造成矿井停产；洗煤厂有高速运转的洗选设备，对变形的要求也比较严苛；相对地，储煤筒仓、风井及办公楼、宿舍楼、机修厂等各种建筑物对沉降和变形的允许值相对地要大一些；因此，把工业场地西部的井筒、中央变电所、洗煤厂列为主要保护对象，沉降量控制在200mm、变形控制在《“三下”采煤规范》规定的I 级范围内；把洗煤厂以东的建(构)筑物（包括风井）列为次要的保护对象，变形控制在《“三下”采煤规范》规定的II 级范围内。

2 工业场地下压煤开采方案

2.1 前期方案计算

工业场地保护煤柱可能的开采方案有搬迁异地重建（东部全采）、条带开采、充填开采。

（1）东部全采方案。东部全采方案中，工业场地保护煤柱西部主井、副井保护煤柱保留不采，只在东部煤柱布置长壁综放工作面，全部垮落法管理顶板。根据保护煤柱范围、断层分布、临近工作面及巷道布置情况，5#煤布置3 个工作面，8+10#煤布置2 个工作面。

该方案经预计，地表最大下沉达到4300mm，水平变形67.6mm/m。5#煤开采引起的地表最大下沉4300mm，最大水平变形为67.6/-56.9mm/m，最大倾斜为56.8mm/m；8+10#煤开采引起的地表最大下沉5270mm，最大水平变形为34.6/-66.6mm/m，最大倾斜为65.0mm/m；回风立井、主厂房、变电所等均发生较大的地表下沉、水平变形和倾斜，采动损坏等级达IV 级。不满足要求。

（2）条带开采方案。条带开采方案中，将两层煤的工业场地保护煤柱以洗煤厂为界分为东西两部分，东部区域地表采动影响应控制在采动损害II 级以内，西部区域地表采动影响应控制在采动损害I 级以内。在工业场地保护煤柱范围内，在距离主井、副井、风井一定距离之外布置条带工作面，根据煤层覆岩结构、保护煤柱范围、断层分布、回风大巷布置情况，进行了条带工作面的布置。

（3）充填开采方案。充填开采方案中，在工业场地保护煤柱范围内，根据煤层覆岩结构、保护煤柱范围、断层分布、回风大巷布置情况，在距离主井、副井、风井一定距离之外全部布置充填工作面。5#煤工广煤柱中共布置5 个充填工作面，8+10#煤工广煤柱中共布置7 个充填工作面。从充填可操作性、充填效果控制等方面考虑，5#煤单层一次充填，采高5.0m，8+10#煤分2 层充填，单层采高分别为4.75m。

充填开采方案能实现建构筑物保护要求。地表建构筑物变形能控制在变形范围内。

2.2 充填开采方案优化及风井搬迁与否方案对比

（1）不搬迁风井方案。结合现场施工实际情况，对不搬迁风井充填方案进行了优化，确保主副井变形控制在1mm/m 以内。

具体方案为：5#煤工作面调整为3 个，8+10#煤工作面调整为6 个，为了减轻变电所所受采动影响，对下方的8+10#煤煤柱3 工作面限厚5m。

由预计结果可知，调整后的充填开采方案对变电所的采动影响显著减小，地表主立井、副立井、综合楼、主厂房、回风立井等所受采动影响也满足控制要求[1]。

（2）风井搬迁充填开采方案分析。在充填开采优化方案基础上，将风井搬迁重建，从而解放部分风井煤柱和回风大巷煤柱资源，并重新划定充填工作面。由预计结果可知，风井搬迁充填开采方案主要对公路的影响范围和量值有所变化，但整体公路所受采动影响达到采动损坏等级II 级，会形成明显裂缝和塌陷，需要采取一定维护措施保证公路通行，地表主立井、副立井、综合楼、主厂房等所受采动影响满足控制要求。

（3）风井搬迁与否对比。风井搬迁方案比不搬迁方案多解放资源量108 万t，预计多采出30 万t，且减少了两次工作面搬家次数。但多投入约960 万元（其中新风井设备及施工费约760 万元，技术报告编制征地及协调费约200 万元），经济效益多478 万。

3 结语

通过对瑞隆煤矿地质采矿条件、工业场地建（构）筑物情况的深入分析，并通过破坏性开采方案和保护性开采方案的技术经济分析，确定了工业场地建（构）筑物压煤开采的最终方案，并结合最终的推荐方案进行了初步设计。主要得出以下结论。

（1）根据对工业场地保护煤柱资源量及其开采技术途径分析，为了提高矿井资源回收率和延长矿井服务年限，工业场地压煤开采是必要和可行的。

（2）通过对工业场地保护煤柱东部全采方案、条带开采方案、充填开采方案的技术对比，东部全采方案不能满足工业场地地表沉陷控制要求；两层煤开采选用条带开采方案时，工作面宽度在35-45m 之间，巷道掘进率低且难以放煤；充填开采方案能实现工业场地重要建构筑物的保护和井下煤炭资源的回收。

（3）通过多个方案的计算，提出了满足地面建构筑物保护要求的搬迁风井及不搬迁风井两个方案的工作面布置设计。不搬迁方案5#煤工作面为5 个，采高均为5m；8+10#煤工作面为11个，其中采高5m 的6 个，采高4m 的5 个，预计可采出259 万t。搬迁风井方案5#煤工作面为3 个，采高均为5m；8+10#煤工作面为11 个，其中采高5m 的6 个，采高4m 的5 个，预计可采出289 万t。初步经济对比认为搬迁风井方案比不搬迁方案利润多478 万元，预计开采盈利约2591.38 万元。

（4）主副井保护煤柱内采用局部短壁充填开采，即8#煤采高5m，采宽5m，留宽8m，短壁工作面长度47-91m 不等，预计可采出5.2 万t 煤炭资源。