基于VE的依蘭三礦巷道布置方案的優選

路占元 LU Zhan-yuan；翟曉毅 ZHAI Xiao-yi；賀永亮 HE Yong-liang；鄭紀順 ZHENG Ji-shun

（①黑龍江科技大學資源與環境工程學院，哈爾濱 150022；②中煤邯鄲設計工程有限責任公司，邯鄲 056031）

（①College of Resources and Environmental Engineering，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China；②Handan Design Engineering Chinacoal Co.，Ltd.，Handan 056031，China）

0 引言

礦井巷道布置方式一直是決定礦井建設投資和投產后效益的最重要因素之一，是采礦工程的靈魂，關系著整個礦井的技術面貌、利潤水平和發展空間，極大程度地左右著煤炭資源的合理開發和充分利用，左右著煤炭行業的可持續發展和環境保護[1]。

1 依蘭三礦地質條件及技術條件簡述

依蘭三礦地表標高+100m左右；一水平運輸標高-600m；采用立井開拓；井型2.4Mt/a；開采煤層4層，其中厚煤層1層，其余是中厚煤層，含煤段平均厚度為41.92m，煤層層間距較??；煤層為東西走向，向南傾斜，單斜構造，煤層傾角普遍不大于17°，靠近斷層處局部不大于25°；屬第三系三軟地層；大于30m落差的近傾向斷層發育，平均間距小于500m；礦井正常涌水量為550m3/h，最大涌水量為750m3/h；高瓦斯礦井；煤塵有爆炸性；屬Ⅰ類易自燃煤層。

2 礦井一水平兩種巷道布置方案

2005版《煤炭工業礦井設計規范》第5.2.2條指出：“緩傾斜、傾斜煤層一般應采用長壁采煤法。當煤層傾角大于12°時，宜采用走向長壁采煤法后退式開采；當煤層傾角小于12°且條件適宜時，可采用傾斜長壁采煤法后退式開采”。據此，可以把走向長壁作為依蘭三礦一水平巷道布置備選方案之一。但是，斷層發育方向更能左右走向長壁開采或傾斜長壁開采的選擇。當近傾向斷層發育時，回采塊段傾斜長而走向短，傾斜長壁巷道布置方案的優點凸顯，傾斜長壁也應作為備選方案之一。

2.1 采區式走向長壁工作面巷道布置方案，如圖1所示。

圖1 采區式走向長壁工作面巷道布置方案平面圖

2.2 帶區式傾斜長壁工作面巷道布置方案，如圖2所示。

圖2 帶區式傾斜長壁工作面巷道布置方案平面圖

3 基于價值工程的巷道布置方式評價

從功能和成本兩個方面分析研究對象，取價值指數較高者作為選定方案。

3.1 功能指數計算

3.1.1 建立功能評價指標 依據兩種巷道布置方式的特點，咨詢專家學者，建立功能評價指標體系，如表1所示。

表1 巷道布置方式備選方案評價指標表

3.1.2 計算各功能評價指標的重要性系數 每個專家填一份04打分表，給每個功能指標的重要性打分。經計算，每個指標的重要性系數如表2所示。

表2 功能指標重要性系數表

3.1.3 專家打分 專家給各方案的各評價指標打分。效益型指標，高者打高分；消耗型指標，低者打高分；以此類推。

專家打分后，對應不同方案和不同指標，列出專家打分加權平均值表，并對表內分值進行無量綱處理。

式中：Yij—在第i種方案中第j個功能的評價指標的無量綱數值；

fijmax—所有方案中所有評價指標的最大值；

fijmin—所有方案中所有評價指標的最小值；

fij—第i個方案中第j個評價指標的加權平均分；

再乘以各指標的重要性系數，便可得出各方案的無量綱總分和功能指數如表3。方案1為采區式走向長壁工作面巷道布置方案；方案2為帶區式傾斜長壁工作面巷道布置方案。

表3 各方案功能指數表

3.2 成本指數計算 建立成本評價指標如表4所示。

經計算，得方案成本指數如表5。

3.3 價值指數計算

價值指數：VIi=FIi/CIi

式中：FIi—第i種方案功能指數；

CIi—第i種方案成本指數。

表4 成本評價指標表

表5 方案成本指數表

表6 各方案價值指數表

經計算各方案價值指數如表6所示。

根據 k={i｜maxVIi，i＝1，2，…，m}=2 可以得出方案 2 的價值指數較大，定為最優方案。

4 結論

依蘭三礦應采用傾斜長壁巷道布置方式，可增加11.8億元的利潤（未包含多回收資源而增加的利潤）?？蓽p少礦井初期巷道工程量和礦井服務年限內總工程量、提高煤炭回收率、提高安全程度、簡化生產系統、減少工作面搬家次數、減少斷層影響、降低成本、提高產量、增加利潤、促進企業科技進步、提高企業經濟效益。

鑒于類似條件下傾斜長壁開采的回采工作面數已近百個，均取得了較好的經濟效益[3][4][5][6][7]，建議《煤炭工業礦井設計規范》的相關條款改為：“緩傾斜煤層一般應采用長壁采煤法。當近傾向斷層發育時，宜采用傾斜長壁采煤法后退式開采；當近走向斷層發育時，宜采用走向長壁采煤法后退式開采。”

5 展望

應大力提倡傾斜長壁開采設備的研發和改造工作。待設備性能完全適應于25°以下煤層傾斜長壁開采時，對于近走向斷層不發育的礦井，即使近傾向斷層不發育，也應采用傾斜長壁開采，由于不設采區上山，將取得巨大的經濟效益。

[1]路占元,孫廣義.小傾角煤層群開拓模式的創新與優化[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,2007：39-40.

[2]李瑞峰.價值工程在礦業工程中的應用研究[D].阜新:遼寧工程技術大學,2005.

[3]張小軍.大傾角仰斜開采采場頂板控制的研究[D].淮南:安徽理工大學,2005.

[4]王俊杰,房成芳,張付學.傾斜長壁大傾角俯斜輕放開采實踐[J].煤礦開采,2002,7(4):21-22.

[5]張健.大傾角俯斜開采高產高效實踐與探討[J].煤炭技術,2007,26(2):57-59.

[6]王懷田.復雜地質條件下薄煤層大俯角傾斜長壁工作面回采實踐[J].河北煤炭,2006,31(5):258-299.

[7]王建軍,曹耀豐,何富連.傾斜長壁仰斜綜采的實踐研究[J].礦山壓力與頂板管理,1995,1:29-30.