煤礦礦井設(shè)計(jì)及采區(qū)優(yōu)化探究

劉偉

摘 要：采區(qū)是礦井中負(fù)責(zé)生產(chǎn)輸出的區(qū)域，因此礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)設(shè)置是否合理直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)效果。本文對(duì)此展開(kāi)研究，分析了煤礦礦井最佳設(shè)計(jì)、采礦區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型、優(yōu)化模型存在的問(wèn)題與改進(jìn)途徑，最后分析了礦區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容和方法以及原則，希望對(duì)煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化提供思路。

關(guān)鍵詞：煤礦礦井設(shè)計(jì) 采區(qū) 優(yōu)化分析

中圖分類號(hào)：TD822 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）04（a）-0060-02

隨著煤礦需求量的增加，各種采掘技術(shù)、設(shè)備的更新，煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化日益重要，如何讓它們迅速發(fā)展，符合現(xiàn)實(shí)需要，真正實(shí)現(xiàn)礦井智能化和安全操控，是礦井生產(chǎn)效率提升的必要手段。

1 煤礦礦井設(shè)計(jì)分析

1.1 通風(fēng)井的設(shè)計(jì)

煤礦開(kāi)采都是地下進(jìn)行，涉及到的坑口比較多，例如長(zhǎng)夜坑口、大河灘坑口等等，由于各個(gè)坑口和地面都是相連的，因此一旦設(shè)計(jì)存在紕漏就很容易造成漏風(fēng)或者風(fēng)流不暢等情況，因此通風(fēng)井需要嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和預(yù)想。例如，將不同的坑口進(jìn)行分類，一個(gè)或者幾個(gè)作為進(jìn)風(fēng)井、其他作為回風(fēng)井，由此確保產(chǎn)生風(fēng)向回流。讓需要通風(fēng)的地方進(jìn)行通風(fēng)設(shè)施的按照，不需要通風(fēng)的地方進(jìn)行密閉設(shè)置。一定要避免因?yàn)橥L(fēng)井優(yōu)化設(shè)計(jì)不合格導(dǎo)致的風(fēng)流短路現(xiàn)象。

1.2 傾斜煤礦設(shè)計(jì)

根據(jù)礦井的形狀和規(guī)律不同，煤礦分為大型、中型和小型，但是其中傾斜煤礦不可避免，因?yàn)樗械拿簩佣际怯袃A斜度的，因此在傾斜煤礦優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮到井口所需要的傾斜度設(shè)計(jì)，煤礦礦井設(shè)計(jì)符合實(shí)際采礦需求，然后提出整體設(shè)計(jì)方案。

2 采礦區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

采礦區(qū)需要安全、穩(wěn)定，因此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，需要考慮到實(shí)際成本、安全性、科學(xué)性等問(wèn)題，本文對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了如下模型研究。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建立

采礦區(qū)所處地理位置復(fù)雜，因此需要建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)置需要考慮煤礦所在位置的地質(zhì)情況、水文情況、煤礦情況以及需要開(kāi)采的量，從而提前進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，有計(jì)劃、有步驟的進(jìn)行開(kāi)采，例如開(kāi)采順序、開(kāi)采設(shè)備的使用和進(jìn)入、支護(hù)方式等等。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一定要科學(xué)合理而且還要符合現(xiàn)實(shí)需要。一次，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立過(guò)程中需要配備專業(yè)的人員和勘察團(tuán)隊(duì)。

2.2 系統(tǒng)的功能分析

最常用的分析方法為數(shù)值分析方法。開(kāi)采系統(tǒng)的穩(wěn)定性通常有三類指標(biāo)來(lái)判斷：（1）應(yīng)力、位移、塑性區(qū)、破壞區(qū)綜合指標(biāo)分析；（2）平衡狀態(tài)分析，包括能量分析和運(yùn)動(dòng)分析；（3）破壞概率，通過(guò)可靠度分析，來(lái)確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性狀態(tài)。

3 優(yōu)化模型存在的問(wèn)題與改進(jìn)途徑

第一，優(yōu)化模型的結(jié)構(gòu)。整體優(yōu)化模型雖然能夠?qū)ΦV井生產(chǎn)能力和各種開(kāi)拓系統(tǒng)方案進(jìn)行綜合優(yōu)化，充分反映開(kāi)拓系統(tǒng)各項(xiàng)組成部分之間的相互影響，但所得出的結(jié)果與目前礦井設(shè)計(jì)表述形式的需要不完全一致。

整體優(yōu)化模型構(gòu)建時(shí)還要考慮各個(gè)分系統(tǒng)之間的合作和獨(dú)立性，既能發(fā)揮自身作用，也能促進(jìn)其他單項(xiàng)構(gòu)造作用的提升，這才是優(yōu)化模型的最高效率體現(xiàn)，分合有序，共同發(fā)揮作用。

第二，投資和費(fèi)用的計(jì)算也是礦井優(yōu)化方案中的困難之一。由于礦井整體優(yōu)化模型中各個(gè)子系統(tǒng)紛雜眾多，如何將費(fèi)用單價(jià)合理、科學(xué)的分配到各個(gè)子系統(tǒng)中是比較困難的。再加上物價(jià)的漲幅不定，這種單價(jià)的分配也處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。因此可以將工程測(cè)量和費(fèi)用計(jì)算單獨(dú)開(kāi)來(lái)，優(yōu)化模型注重工程技術(shù)的計(jì)算和引入，而對(duì)于投資和費(fèi)用則可以建立專業(yè)的程序和模型，這樣二者既能確保質(zhì)量，而且還可以很好的計(jì)算投資和費(fèi)用。

第三，優(yōu)化與模擬并行，為了讓礦井設(shè)計(jì)方面的實(shí)用性更強(qiáng)，可以將模擬同步引入，測(cè)試方案設(shè)計(jì)是否可以達(dá)到預(yù)期的程度，這就需要模擬各個(gè)子系統(tǒng)以及整個(gè)系統(tǒng)。從而確保煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化有一定的事實(shí)依據(jù)。

4 礦區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容和方法

根據(jù)上面的分析可以看出，我國(guó)煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化關(guān)系到煤礦開(kāi)采效率，隨著現(xiàn)代化發(fā)展，再加上煤礦需求量的增加，我國(guó)確實(shí)應(yīng)當(dāng)注重此項(xiàng)工作的進(jìn)展，本文通過(guò)研究，提出了以下幾種礦區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容和方法。

4.1 優(yōu)化內(nèi)容

礦區(qū)設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化，包括采煤方法的更新、采礦機(jī)械設(shè)備的選擇等待，這種優(yōu)化內(nèi)容是建立在礦井優(yōu)化模型、礦井內(nèi)部巷道布置基礎(chǔ)之上的，利用這些數(shù)據(jù)確定采煤方法選用和各種機(jī)械設(shè)備選擇標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 優(yōu)化方法

針對(duì)優(yōu)化模型和優(yōu)化內(nèi)容分析，本文提出了幾種優(yōu)化辦法，希望對(duì)煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化效率提升有所幫助。

（1）實(shí)現(xiàn)聯(lián)合布置。

為減少巖巷，降低巖巷掘進(jìn)率，對(duì)一層組并入二層組實(shí)行聯(lián)合布置的可行性進(jìn)行具體分析論證，在地質(zhì)條件允許的情況下，可利用二層組大巷掘進(jìn)石門(mén)與一層組聯(lián)系。

（2）實(shí)現(xiàn)一巷多用。

采取各種巷道進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)于以往的巷道應(yīng)當(dāng)盡可能地利用，然后結(jié)合本區(qū)和其他區(qū)域現(xiàn)有條件進(jìn)行改造，最大程度地減少浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)一巷多用，降低成本的同時(shí)，提升工作效率。

（3）開(kāi)采單一層取消巖石集中大巷。

對(duì)地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，煤層賦存穩(wěn)定，且兩個(gè)煤層都屬于單一層的情況，在布置煤層巷道時(shí)，可取消底板巖石集中大巷，改用沿集中石門(mén)自然層一條龍式的布置方式。

（4）適當(dāng)加大階段高度和走向長(zhǎng)度。

階段高度的增加可以提高煤礦生產(chǎn)率，因此事先可以進(jìn)行開(kāi)采條件和技術(shù)設(shè)備的勘查，如果情況允許可以適當(dāng)增加階段高度，增加采煤工作面長(zhǎng)度和采區(qū)走向長(zhǎng)度，相對(duì)減少分段個(gè)數(shù)，對(duì)于階段服務(wù)的年限可以適當(dāng)嚴(yán)懲，從而確保較低成本實(shí)現(xiàn)采煤工作量的增加，從而將機(jī)械化的功能發(fā)揮到最大。

5 煤礦礦井設(shè)計(jì)及采區(qū)優(yōu)化保障措施

煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化是否可以提高煤礦生產(chǎn)效率，決定于這個(gè)過(guò)程是否科學(xué)、合理，因此本文認(rèn)為對(duì)于煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化應(yīng)當(dāng)遵循以下幾種保障措施。

5.1 樹(shù)立正確的思想

對(duì)于煤礦礦井設(shè)計(jì)和優(yōu)化工作一定要堅(jiān)持一個(gè)首要原則——安全第一。因此在實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)這種政策，從思想和行為方面都要重視，例如，可以加大宣傳和教育，引導(dǎo)煤礦員工樹(shù)立安全意識(shí)，對(duì)工作負(fù)責(zé)，對(duì)他人安全負(fù)責(zé)的工作理念。正所謂意識(shí)決定行為，因此樹(shù)立正確的思想，直接關(guān)系到煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化結(jié)果。

5.2 創(chuàng)新煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化宣傳形式

結(jié)合當(dāng)下時(shí)代特點(diǎn)，對(duì)于煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化工作重要性，需要通過(guò)各種宣傳手段進(jìn)行滲透，例如，利用媒體、三維動(dòng)畫(huà)、微信、視頻等等，讓員工重視此項(xiàng)工作，有針對(duì)性的對(duì)相關(guān)工作人員展開(kāi)宣傳，讓他們充分認(rèn)識(shí)到礦井設(shè)計(jì)和優(yōu)化給自身以及生產(chǎn)效率帶來(lái)優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上可以看出，煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化是為了的將礦井內(nèi)部的巷道分布更加合理，從而促使煤礦生產(chǎn)效率的提升，更重要的是在這個(gè)過(guò)程中確保生產(chǎn)安全性。本文對(duì)此展開(kāi)研究，從煤礦礦井設(shè)計(jì)模型構(gòu)建和存在的問(wèn)題分析，提出了幾種解決對(duì)策，最終提出了優(yōu)化內(nèi)容和方法，希望對(duì)煤礦生產(chǎn)效率和安全性提升有所幫助。

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