高效礦井的設計優化探究

劉洋

摘要：近幾年，我國煤炭產業得到快速發展，煤炭產量也不斷提升。但隨著市場對煤炭需求不斷加大，建設高效礦井對煤炭產業發展有著積極意義。因此，如何建設高效礦井已成為煤炭產業面臨的課題。本文對高效礦井進行研究，并結合實際采煤工作，從巷道布置、支護技術、開采范圍、預防措施以及開采技術五方面進行分析，對原有的礦井結構進行改進，改善礦井環境，旨在為礦井工作者提供參考。

關鍵詞：布置巷道；支護技術；開采技術；開采范圍；礦井設計

傳統礦井的周邊環境較差，并且礦井結構不合理，礦井工作者在開采過程中難以挖掘更多的煤炭資源，導致煤炭開采量一直難以提升。建設高效的礦井，有助于提升煤炭的出產率，以便滿足市場對煤炭的需求。就高效礦井的特點來講，高效礦井應具有科學的巷道結構以及支護結構，并能擴大礦井作業的開采范圍以及開采效率。對此，本文沿著這一方向，對如何建設高效礦井進行探索。

一、對巷道進行合理布置

通常來講，在對巷道進行布置時，應對礦井環境以及煤層類型進行全面考量。一源一匯是一種全新的布置形式，對煤礦運輸的效率具有提升作用。一源一匯模式實質上就是將順槽大巷進行集中化處理，并將機電設備、一通三防裝置、皮帶裝置全部放置在運輸順槽中，以此簡化煤炭運輸的主要流程，且便于礦井工作者對采礦作業進行一體化管理。但一源一匯模式易受到周邊質地的限制，不適合用在具有較大斷層的巷道中。總而言之，礦井工作者可將底板大巷模式以及一源一匯模式相結合，并依照巷道的地段特點，選取最佳模式進行布置。

二、對支護技術進行改進

通常來講，在選擇支護結構時，應結合礦井周邊環境的特點來選擇最優的支護結構。同時，應不斷對支護方式以及支護材料進行更新，以便適應礦井作業的要求。從目前常用的支護技術來看，錨噴支護已廣泛應用于礦井中。錨噴支護不僅具有較強的支護效果，還能減少掘后維護的任務量。此外，錨噴支護還可減小掘進體積，并節省大量支護材料。

三、擴大開采范圍

通常來講，礦井作業通常具有較大的任務量。對此，有必要擴大開采范圍，并在此基礎上改進采礦設備，以此提高礦井作業的質量。在以往的礦井作業中，主要依靠普采以及炮采等方式進行開采，并將溜子運輸作為主要的煤礦運輸方式。但這種采礦方式易限制采礦設備的活動范圍，導致采礦工作者不得不分散進行，從而耗費較多的物力資源以及人力成本。對此，在原有采礦技術的基礎上，采用機械化采礦工藝。在機械化采礦工藝的支持下，可增強煤礦持續開采力度，并且開采速度也有較大提升。但采礦工作者仍需注意一點，即在應用采礦設備之前，應預先對巷道進行布置，并依照煤層特點以及地質環境，以確定最終的采礦范圍。

四、對采煤技術進行改進

采煤技術是礦井作業的關鍵，要想增加煤礦的產出量，需將現有的采煤技術進一步優化。通常來講，礦井作業主要分為采煤環節、運輸環節以及供電環節。對此，可從采煤、運輸、通風以及供電四方面入手，分別對這四個環節進行優化，以提高開采效率。第一，采煤環節。在采煤階段中，應利用機械化方式進行采煤工作。如果煤層較厚，就選用放頂煤綜采的方式。如果煤層偏薄，就選用一次采全高綜采的方式。通常來講，將采煤面設計成走向長壁式結構，并選擇一采兩掘的方式進行開采。因此，這些方式可減少采煤成本，提高采煤效率，并可保證采煤作業有序開展。第二，運輸環節。在運輸階段中，可使用膠帶運輸機作為運輸設備，并依靠智能電子系統來達到自動化運輸的目的。同時，將電視系統、集控系統以及調度系統相結合，以此構建一套具有監視、調度以及集控功能的運輸系統。此外，可將無軌膠輪作為煤礦運輸的輔助工具，可提高煤礦運輸的穩定性以及速度。第三，供電環節。在供電階段中，可將KJ248系統作為監控系統，并將電視系統與KJ248系統相結合，以便采礦工作者對電力裝置進行實時監測。第四，通風環節。通風方式有兩種，分別是自然通風法以及機械通風法。由于自然風壓相對較小，并且風壓會出現時大時小的現象，通常以機械通風法為主。在機械通風法的運用中，主要依靠扇風機來提供風力，排出井底儲存的污濁空氣，并向井底輸送新鮮空氣，以此保證井底時刻保持良好的環境。

五、預防措施

預防工作是礦井作業中的關鍵環節，一旦在采煤過程中出現危險事故，會給礦井單位造成極大損失。

（一）預防火災

在采礦過程中，應擴大巷道的橫斷面積，并將錨網錨索進行牢固處理。如果煤層厚度大于150毫米，就應對煤層進行噴碹處理，防止煤層表面的媒體脫落。此外，礦井工作者還需對巷道抽漏處進行修復處理，并灌注大量的凝膠以及雙灰，保證巷道處于密封的狀態。在回采環節中，礦井工作者應對施工現場的空氣環境進行關注。如果空氣含量過高，可通過埋管注氮的方式，向采空區注入一定的氮氣，惰化采空區域內的氣體，以此降低火災的發生概率。

（二）預防瓦斯爆炸

在采礦過程中，礦井工作者應對巷道面積、巷道結構以及巷道距離進行了解，選取相應的對旋風機，從而增加工作面的風量。與此同時，保證礦井時刻處在通風的狀態下，保證工作面有足夠的風量。此外，在擴大礦井采區的工作面時，應先對中部車場進行開掘，防止掘進區域與工作面出現串聯通風的情況。

（三）降低粉塵

礦井工作者可將防塵噴霧設備分別設置在回風口以及產塵點附近。通常來講，噴霧泵水壓應保持在合理范圍內。如果水壓過低，就無法徹底清除管道中的粉塵；如果水壓過高，就會導致管道中的粉塵大量散開。對此，將噴霧泵水壓控制在3至5Mpa為宜。此外，可在管路上增加一個多重過濾器，以此保證水質的潔凈。如果條件允許，可在噴霧水中加入少量防塵化學劑，以此提高噴霧水的噴霧效果。

結語

建設高效礦井是一項系統工程，不僅要從技術層面去考慮，也要從管理層面去考慮。在對巷道進行布置時，應對礦井環境以及煤層類型進行全面考量，選取最佳模式進行布置；采用噴錨支護方式，可減少掘后維護的任務量，減小掘進體積，并節省大量支護材料；采用機械化采礦工藝，以此增加礦井作業的開采范圍以及開采力度；將采煤面設計成走向長壁式結構，并選擇一采兩掘的方式進行開采，可保證采煤作業有序開展；將電視系統、集控系統以及調度系統相結合，可提高煤礦運輸效率；注重對火災、瓦斯爆炸以及粉塵的防護，以此保證礦井作業能夠有序開展。總而言之，在建設高效礦井過程中，還需結合礦井周邊的環境特點，選取最佳的方法對礦井結構進行優化。

參考文獻：

[1]伍光東.高效礦井的設計優化探究[J].企業技術開發，2015（20）：159-160.

[2]程健維.礦井通風系統安全可靠性與預警機制及其動力學研究[D].中國礦業大學，2012.

[3]張聚國.特大型井工礦開采方法選擇及生產能力評價體系研究[D].中國礦業大學（北京），2013.

[4]張志強.基于界面的煤礦井下工程協同管理體系與方法研究[D].中國礦業大學（北京），2014.endprint