發展創新，把握煤礦設計方向

宋吉曜（昆明煤炭設計研究院，云南 昆明 650000）

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發展創新，把握煤礦設計方向

宋吉曜（昆明煤炭設計研究院，云南 昆明 650000）

煤礦的設計應當重視其經濟合理性，以貫徹國家方針為基本原則，實現設計的更新，最終改變我國的煤礦生產面貌，而為了把握煤礦總體設計方向，實現發展創新，必須進一步完善礦井設計，實現現代化發展。本文即結合煤礦設計現狀，針對其發展創新進行了探討，以供參考。

發展；創新；煤礦；設計

1　引言

我國煤炭資源總量豐富，在煤礦開采中，礦井設計開拓是其建設與生產的關鍵，影響著建井工期和生產實現的投入、產出、質量與效益。因此，煤礦設計在其中發揮著決定性的作用，要求相關設計人員必須掌握相關專業知識，具有遠見，看到煤礦設計的整體發展方向，結合礦區實際，不斷改進煤礦設計，加強煤礦的生產能力與經濟效益。

2　煤炭開采工業現狀與問題

2.1發展現狀

經過恢復時期、困難時期和改革開放初期之后，我國煤炭工業進入飛速發展時期。煤炭設計行業經過簡單模仿、一邊模仿一邊創新，發展到現在的科學模仿和自己創造。在充分吸收過去的經驗教訓，積極運用最新技術和裝備的基礎上，設計了一批不同地質條件下的大型和特大型現代化礦井。這些礦井的設計生產能力、井田開拓、工藝布置、系統配置、集中化自動化程度、施工方法、建設工期等方面，總體上達到了國際先進水平，有些技術達到國際領先水平。截止2013年底，全國已經建成年產120萬t及以上的大型現代化煤礦850多處，礦井數量占全國總數的7%但產量占到全國的65%，其中千萬噸級的特大型煤礦53處，產量占到全國的17%，甚至還出現了一批千萬噸級的回采工作面。

2.2煤炭開采存在的問題

我國的煤炭工業目前已經取得一定的成績，但仍然存在一些深層次的矛盾，具體來說，煤炭工業的發展主要存在以下幾個方面的問題：

2.2.1資源配置不合理，破壞浪費

我國當前的煤礦企業往往在資質管理制度方面不完善，資源價格缺乏辦礦條件企業與個人經濟實力上的優勢，甚至需要通過炒賣資源的方式謀取利益，因而對行業持續發展帶來不利影響。

2.2.2整體的技術水平較低

我國目前的煤炭行業科技貢獻率僅僅達到約24.2%，低于全國的29.5%平均水平，煤炭行業的整體生產技術水平較為落后，除了部分的國有大礦，大多數為生產技術水平低、裝備差、效率低的小型煤礦。

2.2.3安全基礎薄弱，安全生產形勢嚴峻

我國許多的國有重點煤礦都陸續進入衰老報廢的高峰期，對于事故的抵御能力嚴重不足，而數量較多的鄉鎮小煤礦則大多為了追求高額利潤，忽視安全投入，導致煤礦事故時有發生，嚴重影響了煤炭工業的穩定發展。

2.2.4資源綜合利用程度不夠，破壞生態環境

“十五”以來，我國的煤炭產量大幅增長，高強度資源開發加劇了生態環境的破壞。此外，煤炭的生產、加工過程中，所產生的煤泥、劣質煤、煤伴生礦物和礦井水等，未能得到有效利用。

3　發展創新，把握煤礦設計方向的措施

隨著經濟的復蘇，國家對于能源的需求也隨之增加，我國當前的煤炭工業必須立足當前，著眼長遠，從而認真做好以下方面的工作：

實驗中,節點數2、3、4時的平均精度分別為98.82%、90.29%、76.72%,可見,隨著預測節點數增多,預測精度降低,預測結果的穩定性也開始下滑.這是因為,當預測的節點數增多時,所有節點組成區域內的鏈路組合數量呈指數倍增長,而組合數越多,使得預測結果的搜索空間越大,模型越難準確地命中真實的情況,從而導致其預測穩定性的下滑;同時,當數據集大小有限時,對于每種組合下的輸入數據就會更少,即每種標簽下對應的訓練樣本變少,使得各標簽的訓練過程不充分,模型出現欠擬合現象,從而導致其預測精度變低.

3.1推進大型煤炭基地建設

我國應當依據國民經濟的實際發展狀況與煤炭需求，以“上大關小、產能置換、優化結構”為基本原則，加快大型煤炭礦區的總體規劃工作，進而優化煤炭的整體開發布局。

3.2企業兼并重組，調整產業結構

我國應當繼續大力整頓布局不合理、不符合相關安全標準、浪費資源且不符合環保要求的小型煤礦，必要情況下甚至可以直接關閉，以早日形成以大興煤礦企業為主體的煤炭供應體系，從而提升煤炭行業的整體抗風險能力與競爭力。

3.3做好煤炭資源管理利用，實現產業節能

我國需要通過不斷加大煤制油、煤氣化等項目的研究開發，盡可能降低煤炭這種終端能源的運用比例，推動煤炭資源的清潔化利用，達到減少生態環境污染的目的，實現經濟、社會的可持續發展。

4　我國煤礦設計的發展

4.1礦井設計發展方向

設計應當以全面貫徹科學開采作為基本原則，實現開采工作的安全、高效、綠色、經濟、高回收率等，構建資源開發、環境與生態保護、區域經濟可持續發展的產業格局。將引入科學產能的理念，按照時代和科學開采的要求，科學合理確定礦井設計生產能力，確保安全、高效、環境友好地開發煤炭資源。礦井設備將繼續向大型化、重型化、智能化、高可靠性、節能高效方向發展，進一步加強瓦斯、水害、沖擊地壓等重大災害的治理力度。以兩化深度融合、智能礦山和先進可靠的技術裝備為基礎，集中、安全和高效生產。

4.2礦井設計大型化

影響礦井設計能力確定的因素很多，主要包括礦井地質條件、煤層賦存條件、資源儲量、開采技術以及機械化裝備水平等確定。但隨著科技進步，礦井大型化是必然的趨勢，近年來，在礦區總體規劃中確定礦井設計生產能力時，當礦井資源豐富、開采條件優越、政策規定允許時，創新設計思路，盡可能規劃大型特大型礦井。

4.2.2井田面積大型化

礦井井田劃分主要依據地質構造、煤層賦存形態、地形地物及人為境界、設計生產能力等因素確定。隨著井型向大型特大型發展，設計單位在礦區總體規劃中主要根據資源儲量和開采條件等因素，在地質條件允許的基礎上，在井田劃分上趨向于劃大井田面積。在生產礦區向深部發展或資源整合時，也盡可能根據相關規定合理地擴大井田范圍，以適應進一步提高礦井生產能力的要求。

4.2.3井筒斷面大型化

由于受礦井提升量、通風量和盡量少拆裝甚至不拆裝提升運輸大型設備的要求，設計新建或改擴建大型特大型礦井，如斜井井筒的巷道凈寬一般達到了4.0～5.0m，有的已超5.0m。巷道凈寬的增加對副斜井而言，主要是基于礦井輔助運輸采用無軌膠輪車的礦井為方便施工和滿足錯車需要。主立井凈直徑增大到6.0～8.5m，副立井凈直徑也最大的已達到11.5m。加大井筒斷面、改變井筒斷面布置方式、解決大型設備整體進出罐籠、選用大型支架運輸車直接接力運輸到工作面是礦井提升運輸系統設計的創新。

4.2.4采區尺寸大型化

為減少采煤工作面搬家次數、充分發揮設備能力并盡可能使工作面保持穩定高產，除中央采區外多為單翼采區，并在地質等條件允許的情況下盡可能加大尺寸。設計中當不受地質等條件影響下采區尺寸確定的一般原則：應使單翼采區長度或雙翼采區的單翼長度至少滿足工作面一年以上的推進尺度。

4.3巷道形式煤巷化

在近水平、緩傾斜或部分傾斜煤層條件下的大型特大型礦井設計中，設計首先考慮將井底車場巷道與銅室、井下主要巷道、采區上下山等主要井巷工程布置于煤層中，使井下盡可能除煤倉、聯絡斜巷等少量銅室和巷道為巖巷外全部為煤巷，實現巷道工程的煤巷化。

4.4巷道支護錨索化

我國礦井巷道的斷面設計形式和支護方式多取決于巷道圍巖條件、支護材料及人的思維定式。隨著礦井建設速度加快的要求，巷道支護材料種類的增加，持續改進、設計思路的不斷創新，設計更趨向于單一化。如新設計的主要巷道多采用半圓拱斷面，除圍巖地質條件較差地段外大多采用錨噴或錨網噴支護，而基本不再采用三心拱、切圓拱斷面，較少采用料石、混凝土、鋼筋混凝土支護；對采區巷道多采用矩形或半圓拱斷面，采用錨網噴和局部破碎地段加錨索的聯合支護方式；礦井巷道斷面形式趨向于半圓拱和矩形，支護方式多集中于錨索化，其受力好、施工速度快、工程造價低。

4.5礦井管控系統信息化

煤礦信息化系統是將先進的管理技術、自動化控制技術、計算機技術、通訊技術、視頻監控技術通過計算機網絡進行系統集成，能夠實現文字、數據、語言、視頻、圖像、圖形等多媒體的傳輸和處理，實現生產、管理等環節的信息交流和資源共享。部分礦井又進一步在此信息化監控系統基礎上實現了自動監控、監測和檢測的智能化功能，真正實現礦井安全生產的全系統全過程的“管控一體化”。

4.6礦井設計的環保化

隨著近年來國家對環保、節能減排、綜合利用等的愈加重視，加強環保功能，建設綠色礦山成為設計單位的共識，煤礦設計中除以往設計要求內容外也正在和逐步加強有關環保、節能減排、綜合利用的內容。

在礦井工業場地位置選擇時，應考慮以下原則：不占用基本農田，不破壞水源，占地面積不超過相關政策規定，堅持集約節約用地，設計中增加大面積覆蓋、全方位綠化的工程設計內容。礦區設計理念徹底改變過去原煤輸出型的粗放式設計模式，走產業轉型升級、科技提升創新、集約高效生產、綠色低碳引領、資源綜合利用、持續和諧發展的新道路，加強環保節能，建設綠色礦山，是目前及今后煤礦設計的基本原則和目標。

5　結語

煤礦設計的發展歷程由復雜到簡單，全礦井系統的簡單化、人型化、信息化、標準化、環保化和各分系統的單一化等均是礦井科技水平的體現，成為今后我國煤礦設計邁向更高層次的基礎。設計人員必須通過不斷學習，總結經驗反復調查研究，注意借鑒和吸收，結合礦區地質條件，不斷更新設計理念，尋找合理的煤礦設計，加強設計的合理創新。

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宋吉曜（1966-），男，工程師，主要從事煤礦采掘技術、地測防治水管理、煤礦項目設計及基建工程管理等工作。

F426.21

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2095-2066（2016）16-0086-02

2016-5-19