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采空區調查與儲量核減
在筆者的建議和指導下,煤礦企業深入老窯采空區開展了補充調查工作,經現場勘察后,對原有調查成果進行及時補充和完善,并對礦井剩余儲量進行了核減和修正。
1老窯采空區補充調查情況
(1)礦區淺部早期有小煤窯開采,經多次關閉整頓,無證小煤窯先后封閉廢棄。煤礦企業于2007年曾組織一次針對礦界范圍內及周邊老窯和采空區的調查,當時礦井上部的上山+935m平硐(以下稱935硐)、天湖巖+998m平硐(以下稱998硐)等2個小煤窯因井巷多處冒落未能深入井下現場勘察。因歷史原因,上述2個井硐的廢棄巷道及采空區的資料殘缺不全。
(2)2010年9月中旬,煤礦企業組織由專業技術人員、現場安全管理人員組成的調查小組,分別對井下軌道上山掘進迎頭冒落區、和打開原封閉硐口后對井巷各冒落區進行清理和臨時支護,并對井下氣體進行檢測,在確保安全的前提下,盡可能對井下廢棄巷道及采空區進行全面的現場勘察和測量。
(3)經過調查發現,935硐、998硐井下巷道凡揭露到的煤層(37#、41#、47#)除巷道煤柱外,幾乎被采空,局部地點還存在下山掏采現象,井下總體較干涸、無積水。在眾多空區中,范圍較大的有以下2處:①935硐41#煤層采空區,南北走向長度120m,傾向長度30m;空區最高點高程+940m,最低點高程+925m;從采空區可見煤層厚度變化大,最大采高達6m,局部夾薄不可采。②998硐37#煤層采空區,南北走向長度110m,傾向長度41m,標高約+1000m~+1020m;最大采高5.5m,局部夾薄不可采。以上2處較大采空區中頂板出現不同程度的冒落,無積水。經現場確認,當時軌道上山迎頭遇到的冒落區系935硐41#煤層采空區。
2礦井儲量及服務年限
2007年經過儲量核實并經省國土資源評估中心評審核定,整合后的含春850井截止2006年底保有儲量(均為112b)979kt,其中南采區535kt,北采區444kt。
北采區自2007年起未動用過保有儲量。而南采區2007、2008年分別動用儲量56.5kt和33.7kt,自2008年底納入建設項目管理后未再動用儲量。根據本次對老窯采空區進行補充調查的結果,南采區+925m以上資源已基本采空,剩余儲量應予以核減。以省國土資源評估中心評審核定的資源儲量估算平面圖為基礎,依補充調查結果,37#、41#、47#煤層的保有儲量應分別核減48.5kt、45.3kt、26kt,因此南采區保有儲量共減少119.8kt(詳見表1)。
通過核算,南采區保有儲量減少至325kt,北采區保持444kt不變,因此全礦保有儲量(112b)由888.8kt減少至769kt。礦井可采儲量=礦井工業資源儲量×(1-各類煤柱損失率)×采區回采率=769kt×(1-15%)×85%=556kt礦井服務年限=礦井可采儲量/(礦井生產能力×儲量備用系數)=556kt/(60kt/a×1.5)=6.2a其中南采區服務年限2.6a,北采區服務年限3.6a。通過以上計算,核減后整合礦井資源儲量、設計生產能力和服務年限能夠滿足《煤炭工業小型礦井設計規范》的要求。
開采方案的調整與優化
根據補充調查的老窯采空區分布現狀,在對礦井保有儲量進行核減和修正的基礎上,筆者提出對原設計方案進行如下調整和優化(見表2),并建議企業暫停施工,依照煤炭建設項目管理規定履行設計變更和報批手續。該優化方案和建議得到了煤礦企業的采納。(1)鑒于南采區+925m以上煤層已基本采空,南采區開采標高從原來的+860m~+1015m調整為+860m~+910m,+910m~+925m作為保護煤柱留設。根據煤層賦存狀況及本礦區開采經驗,區段垂高一般控制在20~30m為宜。故方案優化后南采區劃分為2個區段開采,分別為+860m~+885m、+885m~910m,區段垂高均為25m。(2)將南、北采區同時投產調整為南采區投產、北采區接替,后期北采區的開拓系統及區段劃分保持原方案不變;首采工作面調整為南采區+885區段37#煤層南運巷回采面、南采區+885區段41#煤層南運巷回采面(詳見圖1)。通過調整,大量減少投產前的開拓巷道工程量,縮短井巷施工占用時間,從而大幅壓減建設工期,促使整合項目早日竣工投產。(3)鑒于投產后北采區開拓巷道的掘進任務較重,將設計采掘比由原方案的2∶4調整為2∶5,以保持礦井采掘接替平衡。
優化前后開采方案的比較
含春850井資源整合項目通過開采方案的優化,投產前應掘井巷工程量從3160m減少至1740m,減少了44.9%;其中開拓巷道從2290m減少至940m,減少了59.0%。投產前應掘開拓巷道占井巷總工程量的比重也從72.5%下降至54.0%。根據優化方案,扣除建設單位已完成的井巷工程1007m后,剩余井巷工程量為733m,掘進施工時間需6個月,加上管道、設備安裝2個月,尚需建設工期8個月,預計可比原方案提前6個月完工。因方案優化后投產前應掘開拓巷道大幅減少,概算初期總投資從原方案的1470萬元減少至1180萬元,減少了19.7%;其中井巷工程投資從582萬元減少至320萬元,減少了45.0%。井巷工程投資占總投資的比重也從39.6%下降至27.1%(詳見表2)。
結論
(1)通過補充調查,進一步摸清了礦井范圍內老窯采空區分布現狀,核減礦井保有儲量119.8kt,對該整合項目的資源儲量依據進行了修正,也為今后礦井開采及安全生產工作提供更為客觀、真實的技術依據。
(2)南采區的首采區段由+985m降至+885m,避免了在采空區布置采掘工作面并產生大量無效進尺的錯誤;同時南采區絞車房標高從+1015m降至+910m,軌道上山長度縮短了248m,提升系統得到優化,生產布局更趨合理,符合礦井實際。
(3)由南、北采區同時投產調整為南采區投產、北采區接替,通過對開采方案的優化,設計投產前可少掘開拓巷道1350m,概算初期投資減少了290萬元,剩余工程所需建設工期縮短了6個月,既大量節省了初期投資,又促使建設項目能夠早日竣工。
(4)優化方案得到煤礦企業的采納,并經縣、市行業管理部門審查同意后,原設計單位受企業委托據此對初步設計及安全專篇進行了重新修改。福建省經貿委和福建煤監局分別組織專家組,于2011-04-09對修改后的初步設計及安全專篇進行聯合評審并予以通過。優化方案經省級兩主管部門分別批復同意后,已付諸實施。
作者:張錦山單位:泉州市煤炭工業行業管理辦公室