高效礦井的設計優化探究

伍光東

摘 要：隨著我國科技水平的不斷提升，煤炭行業發展走上了快車道。為滿足市場對煤炭資源與日俱增的消費需求，打造高效礦井，提高礦井生產效率意義重大。文章以礦井巷道布置、煤巷支護、采煤技術以及煤礦安全等為切入點，在緣由設計的基礎上進行優化，為礦井工作環境的安全性提供了良好保障，為促進礦井生產水平的提升略盡綿力。

關鍵詞：高效礦井；設計；優化

中圖分類號：TD214 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0159-02

傳統礦井由于工作環境比較特殊，技術條件十分有限，因而無法充分挖掘出礦井蘊藏的巨大潛能，產出水平并不理想。如何借助先進技術，打造高效礦井，提升礦井出產水平，更好地滿足新時期的煤炭資源消費需求，是每一位業內人士一直在思考的問題。為此，本文圍繞高效礦井設計優化展開系列探究，提出相應的優化方案，希望能夠給業內同行帶來一些啟發。

1 高效礦井各設計環節的優化措施

1.1 巷道布置的優化

過去，大多數礦井施工人員在開展巷道布置工作時，均未對礦井煤層類型、工作環境等進行綜合考量，均采用由底板巖石集中巷作為開采地區的輔助運輸。然而事實證明，這種巷道布置，由于存在各巷道、各環節互通、相連的現象，因此在運輸過程中，往往需要輾轉多次，如此一來，加大了巖巷的工作量，并不利于礦井生產效益的提升。

有鑒于此，對巷道布置進行優化很有必要。本文建議以一源一匯的方式進行巷道布置，盡量一工作面的運輸順槽為集中大巷，大斷面施工，將各類機電設施集中于此，有效簡化煤炭轉載運輸的流程，且方便一體化管理，降低巖巷掘金率。不過，這一類型的巷道布置方式并不適用于所有地質條件。

當礦井地質交叉，容易發生斷層，施工人員則可采取底板大巷和一源一匯兩種巷道布置相結合的方法，結合地段特點，分別采取不同的布置方法，使礦井開采環境得到有效優化。

1.2 煤巷支護的設計優化

部分煤炭企業為有效降低對巖巷的投入，縮減巖石巷道的數量，采取將開采地區的溜子道與回風道修建成煤層大巷的方法，拓展相面斷面。如此一來，掘進速度與巷道支護同樣需要隨之更改。從巷道規格來看，在煤層比較單薄的情況下，可選用回風順槽與運輸順槽的，巷道以直角梯形為主，根據煤層傾角，確定巷道幅度。巷道支護可使用錨網錨索支護。當煤層較厚時，大巷斷面則以矩形為佳，能有效達到機軌合一的效果，另使用錨網噴加錨索支護。錨網噴加錨索支護為近年興起的一種新型組合支護方式，該方法成本低，安裝簡單，無需耗費大量人力物力，因此，自推出以來廣受業界皓品。

1.3 拓展工作覆蓋范圍

新時期對煤礦資源的產出量提出了更高的要求，現階段礦井開采工作均需使用大規模相關設備。考慮到礦井工作量大，所以有必要進一步拓展工作覆蓋范圍與推進距離，在進一步改善綜采設備使用適應度的同時，促進礦井生產水平的提升。傳統的采礦工藝主要以普采、炮采最為常見，運輸順槽的運輸以溜子運輸為主。再次情況下，相關機械設備的工作范圍受到明顯約束，最終造成工作面人為分區，開采工作職能分散進行，不得不花費更多人力資源與物理資源完成開采作業，十分不利于生產效益的提升。因此，可采用綜合機械化采煤技術取代傳統采煤工藝。在綜合機械采煤技術的輔助下，煤礦連續化生產能力得到明顯提升，推進速度也得到明顯改善。需要注意的是，在使用綜合采煤設備前，開拓設計的巷道布置工作務必要落實到位，要結合地質條件、煤層特點等，取消人為分界，盡量拓展采區范圍。

1.4 采煤技術的優化

為有效提高礦井產出效率，對采煤技術進行優化至關重要。采煤技術的改良，是改善礦井產出效率的根本途徑，所以有必要推廣應用機械化采煤技術，在開采過程中，根據煤層厚度合理選擇相應的開采手段。例如，中厚煤層可選用綜采一次采全高；特厚煤層則選用上綜采放頂煤。放頂煤開采技術能有效提高礦井單產效率與煤炭回收率，最大化地節約時間和空間，在采煤的同時完成放頂，事半功倍且能預防冒頂事故的發生，為工作的安全性以及生產效益均提供良好保障。

1.4.1 采煤過程的優化

可選取EBZ-120型綜掘機組以及SSJ 800/40的可伸縮膠帶輸送機，巷道則使用錨桿、金屬網以及干凈托梁等作為支護，采煤面采取走向長壁式綜采采煤工藝等，實施一采兩掘的采煤方式，能夠有效降低采煤過程中所消耗的成本，生產效率也會得到提升，且煤礦采掘相對穩定、安全，操作較為簡單，資源回收率也比較高，這種采煤方式選取了當前較為先進的采煤機械，對各環節的采煤技術進行了優化，提高了煤礦采集系統整體運作的效率，同時兼顧了采煤工作安全方面要求。

1.4.2 采煤運輸技術的優化

煤礦運輸系統可以全部選用膠帶輸送機，并使用智能化電子系統，實現運輸系統的自動化，將膠帶運輸集控系統、調度電話和工業電視系統的功能進行聯合，建立一個集操作、調度、監視網絡為一體的運輸系統，能夠實現整個采煤系統的遙測和監控，無軌膠輪是目前一種新的輔助運輸設備，其運輸能力強，轉載頻次少，運作和管理均比較方便。

1.4.3 礦井供電技術的優化

可采用KJ248性供電安全監控系統，和礦井工業電視系統相配合，對礦井的電力設備進行統一監測和管理，能夠有效提高礦井用電質量，并提高用電系統的安全性。

此外，煤礦采集使用的廣播可以選擇數字廣播通信技術，實現井下分區廣播以及井上下相互通話。

2 降低礦井安全事故發生風險的有效措施

2.1 預防火災

在進行礦井掘進工作時，使用掘進機掘進，有必要拓展巷道斷面，進一步加強錨網錨索支護，另外，當煤層厚度比較大，超過200 mm以上，還有必要噴碹，避免媒體脫落，出現氧化情況。同時，施工人員應在巷道抽漏處灌注凝膠與雙灰，確保施工條件足夠密封。在回采過程中，密切關注施工周邊環境的情況，使用注氮機對踩空區氣體進行惰化處理，盡量提高工作效率，最大化地降低發生火災的風險。

2.2 避免瓦斯爆炸

在掘進過程中，施工人員應根據巷道距離、斷面的具體情況，使用對應規格的對旋風機，以確保工作面風量充足。另外，使用雙風機、雙電源等設備時，注意加強監測，設立專職人員，避免瓦斯爆炸。

2.3 降低粉塵干擾

為降低粉塵干擾，施工人員可在運輸大巷以及回風口處設置水管，運輸大巷的水管專門為采煤機噴射水霧，出風口處的水管，則為皮帶機、轉載機、破碎機進行噴霧。水管上配置噴霧泵，并適當調整水壓，水壓要控制在3～5 MPa之間，這是由于低于3 MPa的水壓并不能起到良好的清除粉塵的作用，超過5 MPa則會造成粉塵受力過猛散開的現象。另外，有必要在管路上設置多重過濾器，避免水質受到污染。條件允許時，可添加防塵化學劑，改善噴霧水的物理性質，進一步增強噴霧效果，最大化地降低粉塵干擾。

3 結 語

綜上所述，高效礦井的設計優化是一項工作量大、技術含量高的工作，只有在技術層面與管理層面雙管齊下的情況下，才能真正實現礦井的優化。在改良礦井各設計環節的過程中，施工人員應充分運用高新設備與先進技術，從細節著手，將設計優化落實到位。另外，還應提高監管力度，加強施工人員對意外事故的防范意識，規范施工操作，盡量避免事故的發生。只有通過這一系列努力，才能真正構建高效礦井，提高礦井的出產率，更好地滿足各行各業對煤炭資源的消費需求。

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