矿井开采后期生产系统优化设计论文

时间:2022-09-02 03:18:34 论文 我要投稿
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矿井开采后期生产系统优化设计论文

  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。

矿井开采后期生产系统优化设计论文

  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2016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9.07m,属低灰、低硫贫廋煤。二1煤可采储量为1430.8万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18.60m3/min,相对瓦斯涌出量4.63m3/t。二1煤煤尘爆炸指数17.58%,为有煤尘爆炸危险性煤,自然发火等级为Ⅲ类,属不易自燃煤层。

  2矿井现有生产系统

  超化煤矿现有生产系统为: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2015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

  ①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;②矿井为突出矿井,人员较多,生产成本居高不下,导致矿井2015-2021年矿井回收煤柱前,矿井生产经营较困难;③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3.25~15.10m,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:①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;②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;③系统优化前后的生产衔接要顺畅;④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、副斜井新工业场地。

  4.1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2JK-3.0×1.5/20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MD500-57×11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。

  4.2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。

  4.3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常生产,项目总投资20126.48万元。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

  5.1原生产系统的优缺点

  5.1.1优点。①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;②维持目前开采方式,各生产系统不用变化。5.1.2缺点。①深部二1煤内在灰分高,发热量低,导致二1煤售价低;②矿井为突出矿井,人员较多,生产成本居高不下,导致矿井2015-2021年矿井回收煤柱前,矿井生产经营困难,年均亏损2.1亿元;③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。

  5.2优化后生产系统的优缺点

  5.2.1优点。①提前浅部优势资源,使之与深部煤配采,降低煤的灰分,提高煤的发热量,煤的售价增高,效益好转;②生产系统优化后,矿井生产能力稳定,投资回收期5.33a,年均税后利润3277.09万元;③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。5.2.2缺点。①矿井生产系统优化要增加基建投资;②主副斜井工业场地现有占地面积小,地面各场所紧凑;③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%=64.05%。该项目达到生产能力的64.05%,即矿井生产能力达到117.65万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,2002(5):13-15.

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