根据《煤矿安全规程》（现行）第一百四十九条文件精神，朱集西煤矿若要对东部区域进行开拓，必须配置东翼主要回风大巷，才能实现采区间的分区通风。然而，朱集西煤矿东、西翼各布置一组大巷，采用分煤层布置方式，矿井东翼11-2、13-1煤四采区各布置一条回风大巷，目前正在服务于11煤四采区和13煤四采区，为了满足煤矿安全规程的相关规定，进一步提高矿井安全可靠性，对朱集西煤矿东部区域的总体规划设计研究显得尤为重要。
另外预计未来3～5年后矿井生产重心将转移至东部区域，为确保矿井正常接替和安全生产，进一步对矿井未来开采区域进行整体谋划，尽快打开相应区域的煤炭资源，势在必行。
1.矿井概况
1.1.矿井开拓开采现状
朱集西煤矿隶属中安联合煤化有限责任公司，矿井位于安徽省淮南市，其东部属潘集区，西部属凤台县，行政区划隶属安徽省淮南市潘集区，矿井东南距淮南市洞山为38km。
目前，朱集西煤矿采用立井、多水平、主要石门、分组大巷的开拓方式。全井田划分为两个水平，一水平标高为-962m，二水平标高暂定为-1150m。全矿井共划分8个块段，其中东翼划分为二、四、六块段共3个块段，西翼划分为一、三、五、七、九块段共5个块段。
朱集西煤矿东、西翼各布置一组大巷，采用分煤层布置的方式，共布置7条大巷，其中11-2煤4条，分别为轨道、回风、胶带机、矸石胶带机大巷，13-1煤3条分别为轨道、回风、胶带机大巷。
当前，矿井生产水平为一水平（-962m），正在生产的采区为四采区和五采区，主要回采11-2和13-1煤层，正在生产的采煤工作面2个，分别为东翼四采区的11401工作面、西翼五采区的13501工作面，采用倾斜长壁的采煤法，综合机械化一次采全高的采煤工艺，全部垮落法管理顶板，矿井掘进工作面主要分布在四采区、五采区。
1.2 当前矿井急需解决的问题
（1）虽然当前矿井东翼11-2煤四采区、13-1煤四采区各布置一条回风大巷，但开拓矿井东部区域时仍需要解决分区通风问题，必须新增东翼主要回风大巷，才能解决矿井分区通风问题，才能满足《煤矿安全规程》（2016）第一百四十九条的规定。
（2）矿井四、五采区还剩余12个条带未开采（7个13-1煤、5个11-2煤），通过对矿井未来20年工作面接替分析，预计矿井3~5年后将进入东部区域开采，当前矿井生产接替相对紧张。
（3）当前矿井工作面采用仰斜开采，工作面排水相对困难，相邻工作面准备时，会出现采空区积水涌向新掘进的顺槽，影响工作面采掘接替。
2.东部区域煤层开采条件分析
矿井东部区域，涉及13-1、11-2两层煤，11-2煤平均厚度为1.72m、13-1煤平均厚度为3.64m，11-2煤及13-1煤平均间距72~75m。东部区域13-1、11-2共有可采储量约4807万吨。煤层开采条件作如下分析：
工程实施范围具体为西以34线为界，东至矿井边界、南以矿井为界、北到F200断层。东西长3.3km、南北宽3.2km，区域面积约11.2km2。以F31、F27、F106断层为界分为南北两部分，其中F31、F27、F106断层以南部分受到史圩向斜影响，煤层角度相对平缓，整体煤层角度较小，约8~12°，煤层在向斜轴附近埋藏深度较大，11煤埋藏深度最深处约-1060m；F31、F27、F106断层以北部分构造相对复杂，断层发育且受到塘西背斜影响，煤层垂高大（-400~-960m），倾角陡，平均角度25°左右，局部区域达到40°以上。
本矿井为煤与瓦斯突出矿井，2020年矿井瓦斯绝对涌出量为37.75m3/min，相对涌出量为10.36m3/t。
通过对东部区域煤炭资源赋存条件分析，总体来说除局部较小块段煤层角度较大外，其余区域赋存条件相对较好，适合综合机械化开采，但瓦斯治理难度相对较大，需要提前实施相应瓦斯综合治理工程，进行区域瓦斯治理。
3.东部区域开拓设计
3.1开拓方式
当前朱集西煤矿东、西翼各布置了一组大巷，采用分煤层布置的方式，共布置7条大巷，分别为2条轨道、2条回风、2条胶带机、1条矸石胶带机大巷。本次设计的东部区域具有面积大、大部分煤层倾角小的特点（除局部角度大，但范围较小），而且东部区域为矿井储量丰富、开采条件较好的主要开采区域，本报告结合矿井开拓巷道现状，从节省工期、便于开拓的角度分析，推荐东部区域仍然采用主要石门、大巷的开拓方式。
3.2块段划分方案
鉴于东部区域块段东西长3.3km，南北宽2.2km。开采区域较大，且矿井存在开拓东部区域前必须解决分区通风的问题，存在工作面接替紧张的局面，结合东部区域煤层的赋存状态、从有利于解决分区通风问题、有利于工作面接替的方面分析，聚焦于四采区边界调整与否的角度提出了两大类方案：第一大类：东西划分方案(四采区边界不调整)（方案Ⅰ），第二大类：边界调整划分方案（方案Ⅱ）。
3.2.1方案Ⅰ
以31勘探线为界东西划分将本区域分成为2个采区六、八采区。
六采区边界为：西以四采区边界，东至31勘探线，北以四采区大巷延伸线为界，南到矿井边界；布置一组大巷，南北方向推进，划分为7个条带，面长为220m左右，推进长度1900m，仰斜开采；
八采区的边界为：西以31勘探线、东至矿井边界，北以F31、F27、F106断层为界，南到矿井边界。八采区东西方向推进，划分为7个条带，面长为220m左右，推进长度1400m，走向+俯斜开采；
矿井东部区域总开拓工程量33833m，东部区域首采工作面移交工期55.5个月，矿井通风困难时期，东部区域维持两个工作面开采，最大通风距离16.02km。
图3-1 方案Ⅰ采区划分平面图
3.2.2方案Ⅱ
本方案将原四采区边界向东调整600m左右(3个区段)，新四采区边界以东剩余的东部区域按照人工边界划分成为2个采区，即六、八采区。六、八采区南北方向布置一组大巷，六、八采区工作面均东西方向推进，分别划分3个条带、5个条带，面长为220m左右，推进长度2100m，近走向+俯斜开采。
六采区边界西以新四采区（调界后四采区）东边界为界，东至矿井边界、北以F89、F106、F27、F31断层边界，南至第三个条带边界(约600m左右)；采区南北方向布置一组大巷，工作面东西方向推进，划分3个条带，面长为220m左右，推进长度2100m，近走向+俯斜开采。
八采区边界西以新四采区（调界后四采区）东边界为界，东至矿井边界、北以六采区南边界，南至矿井边界。采区南北方向布置一组大巷，工作面东西方向推进，划分5个条带，面长为220m左右，推进长度2100m，近走向+俯斜开采。
矿井东部区域总开拓工程量32315m,东部区域首采工作面移交工期49月，矿井通风困难时期，东部区域维持两个工作面开采，最大通风距离约为16.0km。
图3-2 方案Ⅱ采区划分平面图
3.2.3方案比较
方案Ⅰ的优点：
①工作面推进长度较长，有利于工作面连续推进，划分工作面个数较少，减少搬家；
②八采区有四个工作面开采为近走向盘区，有利于工作面排水，走向盘区不需要设置泄水巷道，减少泄水巷道工程量。
方案Ⅱ优点：
①工作面推进长度适中1800~2400m，有利于工作面连续推进，工作面搬家次数少。
②六、八采区工作面均采用东西方向推进，有利于工作面排水，不需要布置泄水巷。
③方案将采区边界进行了调整，对于四采区而言可以继续准备工作面、大巷继续向前掘进（解决了分区通风的问题），可与新增东翼主要回风大巷平行施工，缓解矿井接替紧张局面，对于矿井而言，为东翼开拓赢得了时间，这样划分新增回风巷道距离较短，移交工期较短。
综上所述，方案Ⅰ不调整原四采区边界，需先行增补总回风巷，解决分区通风后，才可开拓，影响矿井接替，难以解决矿井接替紧张局面，因此方案Ⅰ本报告不予推荐。第二大类方案中，方案Ⅱ南北方向布置大巷虽然存在大巷煤柱大的缺点，但是所压煤柱后期可进行整体开采，从有利于工作面排水、工作面的推进距离、联巷工程量、工作面接替等方面综合考虑，本设计推荐方案Ⅱ。
3.3 边界风井分析
当前，矿井采用中央并列式通风方式，全负压抽出式通风。矿井目前工业场地有主井（D6.0m）、副井（D8.0m）、矸石井（D5.0m）、中央风井（D7.5m）4个井筒，其中主井、副井、矸石井进风，中央风井回风。
根据矿井采掘接替方案，矿井正常生产时东部区域维持1~2个综采工作面生产，通风最困难时期中央回风井系统需风量449m3/s，通风阻力达到3662Pa，满足《井工开采通风技术条件》（AQ1028-2006） “矿井通风系统风量大于20000m3/min时，系统通风阻力要求小于3920pa”的要求。同时满足《安徽省煤矿瓦斯综合治理与利用办法》（皖政办[2011]62号）：“矿井通风阻力分布要合理，排风量大于20000m3/min的风井系统通风负压不应超过3920pa”的要求。
矿井通风困难时期，风量、负压虽然能够满足相关规范的规定，但通风阻力较大，本报告也曾考虑在东部区域布置边界风井，但是考虑到新建东回风井不仅投资大、压煤多且压占的均为矿井优势块段，而且降阻效果不明显。因此，暂不推荐新增回风井。
矿方应合理安排采掘计划，东、西翼均衡生产，解决生产过度集中主要矛盾，保证中央风井系统的风量、通风阻力在合理范围内。
4.开拓部署
4.1主要巷道布置
4.1.1主要大巷布置原则
根据当前开拓巷道所在层位，从有利于系统优化、便于瓦斯治理、节省工程量、开拓联系方便，尽量少穿煤层、少穿断层等方面综合考虑，对东翼开拓巷道的数目、层位进行设计。
4.1.2主要巷道布置
（1）东翼主要回风大巷大巷设置
虽然目前矿井东部四采区13-1、11-2煤开采时分别布置有回风大巷，但开拓矿井东部区域时仍需要解决分区通风问题。《煤矿安全规程》（现行）第一百四十九条中明确了“生产水平和采区必须实行分区通风，突出矿井每个采区必须至少设置一条专用回风巷”；《煤矿安全规程解读》第一百四十九条解读，“采区实行分区通风是指各采区之间，各有各自的回风系统，互不交叉”。
根据《煤矿安全规程》（现行）及《煤矿安全规程2022解读》精神，进行东部区域的开拓，必须设置东翼主要回风巷道，才能解决东部区域分区通风问题，然而当前东部区域缺少主要回风大巷，针对目前存在的这一问题，本设计考虑了两类方案，具体方案如下：
方案Ⅰ：新增补东翼主要回风大巷方案
本方案在回风井-860m水平井底车场南侧转弯处拨口，先行新布置一条总回风巷至四六采区交界处，作为东部区域主要回风大巷，用于东部区域六采区开拓及生产期间的主要回风巷。本方案初期需要增补回风巷道工程量2329m。
方案Ⅱ：改造现有巷道的方案，本方案是将现有11煤四采区胶带机大巷改造为东翼总回风大巷，作为东部区域开拓的总回风巷，11煤四采区煤炭利用13-1煤胶带机大巷进行运输，本方案需要拆除11煤胶带机大巷中的机电设备，需要施工改造联络巷工程量1607m。
两个方案比较：
方案Ⅰ主要优点：方案虽然增补了2320m的回风巷道，较方案Ⅱ增加713m的工程量，但是永久解决了东部区域的开拓回风问题。对整个矿井通风系统完善是较为有利的，而且不要改造，不影响现有四采区生产。
方案Ⅱ主要优点：本方案利用已有巷道进行通风系统改造，改造后的巷道作为主要回风大巷，能够解决分区通风问题，可节省工程量。
综合分析，尽管方案Ⅱ可节省工程量，但是需要对现有11-2四采区煤炭运输系统进行改造，将影响11煤四采区正常生产，此外，改造工程需要新增补联络巷且位于井底车场巷道组群内，应力环境相对复杂，不利于巷道支护；改造工程需要拆除原11煤四采区胶带机大巷内所有电气设备，增加拆除工程量等。
综上所述，从有利于施工、巷道易于支护、不影响现有生产的角度进行分析，本设计推荐新增补主要回风大巷的方案，即推荐方案Ⅰ。
（2）扩界后的四采区主要巷道布置
根据前述东部区域采区划分方案，现有四采区将新纳入三个条带，四采区新纳入的区域主要巷道设置数目和原四采区相同，保持设置7条开拓大巷的格局，采用分煤层布置的方式，自南向北平面布置分别为东翼11煤轨道大巷(延伸段)、东翼11煤胶带机运输大巷(延伸段)、东翼13煤轨道大巷(延伸段、东翼11煤矸石运输大巷(延伸段)、东翼13煤胶带机运输大巷(延伸段))、东翼11煤回风大巷(延伸段)、东翼13煤回风大巷(延伸段)。
（3）东部区域主要开拓巷道布置
主要开拓巷道进入六采区以后，采用联合布置的方式，设置5条开拓大巷，自西向东平面布置分别为六采区轨道大巷、六采区胶带机大巷、六采区矸石胶带机大巷、六采区11煤顶板回风大巷、六采区13煤底板回风大巷。
4.2水平划分及水平标高
矿井采用立井、多水平开拓方式。全井田划分为两个水平，一水平标高为-962m，二水平标高暂定为-1150m。本次设计范围为一水平东部区域，根据煤层赋存情况，综合考虑开拓巷道布置及采区划分方案，矿井水平标高仍维持原设计一水平标高，水平标高-962m。
4.3东部区域主要硐室设置
东部区域硐室设置主要包括：采区变电所、单轨吊换装硐室、采区避难硐室、六采区胶带机运输大巷机头配电硐室、机头硐室、矸石胶带机巷配电硐室、机头硐室等。
5结论
（1）新增1条东翼主要回风大巷，能够采区分区通风问题，主要开拓巷道进入东部区域以后，采用联合布置的方式，煤炭实现了集中运输，辅助运输采用了集中轨道大巷，便于生产管理，同时节省了两条大巷的工程量。
（2）改变原采煤工作面倾斜条带的布置方式，采用了走向长壁采煤法，优化了东部区域大巷布置方案，解决了工作面排水困难问题。
（3）对东部区域进行整体开拓设计与研究，打开东部区域煤炭资源，确保了矿井正常接替。
（4）提前对东部区域进行区域性瓦斯治理，满足矿井安全生产的需要；解决了矿井瓦斯含量及压力大，瓦斯需要治理的时间长，瓦斯治理的时空关系复杂的技术难题。
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作者简介：
李伟利(1985—)，男，汉，安徽淮北人，高级工程师，硕士，毕业于安徽理工大学，现任煤炭工业合肥设计研究院所总工程师助理，矿井项目负责人，主要从事矿井设计、咨询、规划方面的研究工作。
