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1規(guī)劃建設“超大型”礦井的可行性探討

1.1建設和管理“超大型”礦井已有成功先例

神華布爾臺煤礦設計生產能力2000萬t/a，是2011年通過驗收，正式投入生產［5］?？v觀布爾臺礦井設計、建設、生產歷程，可以說是煤炭行業(yè)特大型礦井設計的突破，綜合體現國內外煤礦最先進的裝備、管理水平，具有一定的引領作用。2012年世界上首個“一井兩面年產2000萬t”的井工煤礦———神東補連塔改擴建煤礦又登上了“超大型”礦井舞臺［6］。如果說布爾臺煤礦是設計和建設出來的，那么補連塔煤礦就是管理和生產出來的?？梢?，我國的煤炭技術進步日新月異，建設和管理“超大型”礦井是完全現實的、成功的。

1.2相似條件的礦區(qū)可以規(guī)劃建設“超大型”礦井

提到規(guī)劃建設“超大型”礦井，目前國內只有新疆、內蒙古等少數礦區(qū)具備條件，本文以新疆A礦區(qū)和內蒙古B礦區(qū)為例，探討規(guī)劃建設“超大型”礦井的可行性。

1.2.1新疆A礦區(qū)

新疆A礦區(qū)二號礦井，設計生產能力3000萬t/a，創(chuàng)目前國內規(guī)劃生產能力之最，2010年國家發(fā)改委對礦區(qū)總體規(guī)劃予以批復。在總體規(guī)劃階段，根據優(yōu)良的煤層和開采技術條件，礦區(qū)總體規(guī)劃確定了生產高度集中化、大型化的原則，經多方案論證，礦區(qū)井田劃分采用了大尺寸、大儲量、大面積，其中二號礦井面積155.8km2，地質資源量104.7億t，可采儲量49.6億t，采用1.4的儲量備用系數，建設3000萬t/a的礦井可服務118a，展望將來發(fā)展到4000萬t/a，還可以服務88a。礦區(qū)總體規(guī)劃大膽規(guī)劃了“超大型”礦井和千萬噸礦井群，在井田劃分及能力確定方面具有科學性、前瞻性，是值得借鑒和推廣的。針對“超大型”礦井建設規(guī)模的限制，規(guī)劃礦井采用分期模式，一期生產能力1500萬t/a，滿足安全核準要求;二期根據技術進步和市場條件，生產能力增加至3000萬t/a，并留有4000萬t/a以上的發(fā)展空間。由于井田面積較大，設計采用分區(qū)開拓方式，礦井開拓方式如圖1所示。分區(qū)開拓、分區(qū)通風，既確保了開闊的采場布局，又保證了通風安全，對“超大型”礦井分區(qū)開拓是成功的應用。為保證礦井煤炭運輸，礦井采用2條主斜井，一期工程建設1條，即主斜井1，裝備一條寬2000mm強力大運量帶式輸送機，主斜井2有機協(xié)調，互為備用，既可靠又靈活。輔助運輸采用無軌膠輪車。綜上可看出，該“超大型”礦井從規(guī)劃至設計，均具有科學性和前瞻性。若其成功建成生產后，無疑又會使我國煤炭設計和生產水平躍上一個新臺階。

1.2.2內蒙古B礦區(qū)

內蒙古B礦區(qū)屬尚未開發(fā)的整裝煤田，可采煤層12層，屬厚～中厚煤層，低瓦斯，水文地質條件簡單，礦區(qū)資源量140億t以上，計算可采儲量約100億t。根據資源與開采條件，經多方案比選，礦區(qū)總體規(guī)劃建設1500萬t/a礦井4對，500～1000萬t/a礦井3對。應該說，該礦區(qū)總體規(guī)劃對礦區(qū)煤炭資源與開采條件分析透徹，井田劃分及生產能力方案確定合理，地面集中布置工業(yè)場地可節(jié)省占地、減少壓煤，是創(chuàng)新性的，項目實施后可將礦區(qū)建設成為千萬噸級現代化礦井群，該礦區(qū)總體規(guī)劃是科學和成功的。論文僅利用該礦區(qū)條件，從以下幾個方面探討其可行性。

1)資源條件。綜合分析礦區(qū)煤層條件，支持礦井產能的主力煤層為厚度大于4m的各煤層。按照煤層等厚線圖分析，煤層厚度大于4m分布區(qū)域并不均勻，只是成片狀分布:2－1煤層集中在一、三井田;2－2煤層集中在四、六井田;6－1煤層集中在四、六井田;6－2煤層集中在一、三井田邊界和一井田南部。根據厚度大于4m的煤層分布，若要最大限度發(fā)揮設備效能，加大工作面推進長度無疑是首選。若一、三井田合并，四、六井田合并，厚度大于4m的煤層將集中分布于一個礦井，工作面推進長度可大幅度加長。若維持原劃分，兩個井田都難以布置長工作面。

2)生產能力。井田合并后，礦井生產能力會相應變化。一、三井田可合并為2500～3000萬t/a“超大型”礦井，四、六井田可合并為2000～2500萬t/a“超大型”礦井。如果可能的話，還可合并其它井田?！俺笮汀钡V井安全核準可通過借鑒新疆“超大型”礦井建設經驗，目前條件下可采用分期模式，一期規(guī)劃能力1500萬t/a，滿足安全核準的限制要求;隨著煤礦科技水平和安全水平的提高，安全核準的界限也會與時俱進，二期時根據生產開采技術條件和安全核準條件進一步論證，如果對安全生產確無大的影響，相信有關監(jiān)察部門會研究通過二期安全核準的。

3)開拓條件。根據目前總體規(guī)劃，一～四號井田面積均在120km2以上，最大二號井田150km2，六號井田90km2，作為單井來說面積較為適宜，可布置平均長度10km左右的雙翼盤區(qū)，單翼長度5～6km。兩個礦井合并后，面積成倍增加。相比新疆A礦區(qū)二號井的開采條件(單層煤層厚度平均53m，全區(qū)穩(wěn)定可采)，由于本區(qū)煤層厚度總體偏薄，厚煤層賦存不均，井田面積200km2以上并不算過大。從開拓上，可采用分區(qū)開拓、集中出煤的模式，加之本礦區(qū)無地溫熱害，適當加大井田尺寸是可行的，如英國塞爾比煤礦，設計生產能力1000萬t/a，井田范圍達到18km×14km，井田面積達到300km2，采用分區(qū)開拓，集中出煤。

4)運輸與提升系統(tǒng)。大功率、大運量的帶式輸送機為“超大型”礦井煤炭運輸提供了運輸條件，因此“超大型”礦井的煤炭運輸是沒有問題的。布爾臺煤礦主斜井裝備一條帶寬2200mm帶式輸送機，運量7000t/h;新疆A礦區(qū)二號井一號主斜井裝備帶寬2000mm帶式輸送機，運量達到3900t/h，2個主斜井滿足礦井提升能力要求。相比之下，礦井輔助運輸除無軌膠輪車外，尚無其它可靠的運輸設備。無軌膠輪車在一定距離范圍的大中型礦井應用是合適的，在神東礦區(qū)也成功應用。但井田尺寸加大后，無軌膠輪車運行的成本明顯提高，環(huán)境污染加大，相應引起通風系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)的不適應，因此“超大型”礦井(特別是井田尺寸較大)應用無軌膠輪車(特別是柴油動力)值得商榷。對比地面鐵路發(fā)展狀況，特別是高鐵技術的迅猛發(fā)展和成熟應用，煤礦井下輔助運輸卻始終停留在無軌膠輪車單一的連續(xù)運輸方式上，那么，高鐵技術能否走向煤礦，能否走到井下，是可以想象的。能夠運行無軌膠輪車的井下條件，完全可以實現有軌車輛的通行。隨著科技進步，大運量、大爬坡、高速度(其實井下不需要太高速)有軌電動機車一定可以實現從地面直達井下工作面的連續(xù)運輸。

5)通風安全?！俺笮汀钡V井一般實行分區(qū)開拓，分區(qū)通風。分區(qū)開拓，可以增加采場，實現多分區(qū)出煤，保證礦井生產能力;分區(qū)通風，風流線路短、負壓小，有利于解決礦井長距離通風問題，改善工作環(huán)境，有利于礦井安全生產。井田尺寸較大、高溫熱害嚴重、高瓦斯及煤與瓦斯突出等情況的礦井，均應采用分區(qū)通風方式。應該說，分區(qū)通風方式對“超大型”礦井也是合適的，不存在安全上的隱患。

6)市場適應性。兩個大型礦井是否可合并為一個“超大型”礦井，還要看市場因素。當煤炭市場供不應求且未來供應缺口較大時，可分開建設，早出煤早見效;反之，則需要綜合和長遠考慮。我國目前煤炭市場供求失衡，煤炭產能過剩。根據預測，考慮我國大氣污染防治、高耗能產業(yè)限制、清潔能源的鼓勵使用等因素，且考慮疆煤東運、在建產能的釋放，未來相當長的一段時間，煤炭可能會處于供大于求的狀況。因此，對于業(yè)主來說，礦井合并為“超大型”礦井，分期建設，既可規(guī)避市場風險，又可保證可持續(xù)發(fā)展，為未來建設“超大型”礦井留足空間。

1.3國家煤炭政策鼓勵規(guī)劃建設“超大型”礦井

以上事例可以看出，我國具備建設和管理1500萬t/a以上的“超大型”瓦斯礦井的能力。由于“超大型”礦井的成功生產，對于我國煤礦設計、施工、機械裝備水平無疑是前所未有的提升，對企業(yè)的經濟效益、社會的科技進步也是極大推動，因此應支持和鼓勵有條件的礦區(qū)建設安全高效的“超大型”礦井。我國《煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出，有序建設大型現代化煤礦，重點建設一批世界一流的千萬噸級礦井群;新建礦井優(yōu)先建設露天煤礦、特大型礦井和煤電一體化項目?？梢姡覈鴮μ卮笮突颉俺笮汀钡V井的建設也是支持的。“超大型”礦井本身與礦井安全并無直接聯(lián)系，同樣大型礦井、中型礦井照樣存在安全問題，是安全設施和管理方面的問題。相反，“超大型”礦井由于機械化、自動化水平更高，其安全裝備水平更高?！睹旱V建設項目安全核準基本要求》(AQ1049－2008)于2008年出臺，筆者不知道該規(guī)定為何約束到1500萬t/a，但那時超過1500萬t/a的生產礦井是沒有的，只有塔山(1500萬t/a)、布爾臺(2000萬t/a)在建，我國尚無設計、建設和管理生產能力1500萬t/a以上礦井的經驗，出于安全考慮，限制“超大型”礦井通過安全核準是可以理解的。隨著我國多個“超大型”礦井的生產運營，設計、建設、生產經驗逐步豐富，安全管理經驗和水平逐步提高，安全核準的限制界限也一定會與時俱進，進行相應的修訂，為“超大型”礦井規(guī)劃和建設放行是大勢所趨。

2結語

“超大型”礦井可以實現生產高度集中化，人員高度高效化，設備高度自動化，經濟效益最大化等，當然也可實現安全無害化，應值得支持。實踐證明，我國規(guī)劃、建設、管理“超大型”礦井是成功的。在礦區(qū)總體規(guī)劃階段，應創(chuàng)造條件，向規(guī)劃大井化方向發(fā)展。我國有關規(guī)程、設計規(guī)范、安全規(guī)定等，對“超大型”礦井涉及內容較少，應及時總結“超大型”礦井的經驗和教訓，及時更新有關條款，將無條件的“紅線”演變?yōu)橛袟l件的“黃線”，有條件放行有安全保障的“超大型”礦井，以在未來煤炭工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮引領作用。

作者：郭俊生工作單位：煤炭工業(yè)規(guī)劃設計研究院有限公司