試論采礦工程優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

張浩浩

山西中煤華晉能源有限責(zé)任公司王家?guī)X礦

試論采礦工程優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

張浩浩

山西中煤華晉能源有限責(zé)任公司王家?guī)X礦

我國(guó)有著較為豐富的礦產(chǎn)資源，采礦工程中需要面臨的影響因素也比較多，如何做好科學(xué)合理的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文將結(jié)合礦山井巷工程、采礦技術(shù)改造等方面的內(nèi)容，重點(diǎn)分析采礦工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以供參考。

采礦工程；設(shè)計(jì)優(yōu)化

綠色開(kāi)發(fā)是當(dāng)前礦業(yè)發(fā)展的三大主題之一，也是采礦工程設(shè)計(jì)與建設(shè)的主要目標(biāo)。針對(duì)采礦工程設(shè)計(jì)中面臨的礦床地質(zhì)條件復(fù)雜等許多不確定性問(wèn)題，通過(guò)對(duì)礦山主要技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析，合理調(diào)整和優(yōu)化確定工程方案與主要技術(shù)指標(biāo)是礦山設(shè)計(jì)工作中一項(xiàng)重要工作

1 采區(qū)設(shè)計(jì)概述

1.1采區(qū)設(shè)計(jì)中心思想

依據(jù)安全、規(guī)范、高效的設(shè)計(jì)理念，有效凸顯煤炭采區(qū)生產(chǎn)集約化、采煤工藝裝備合理化、系統(tǒng)配套協(xié)調(diào)化、安全監(jiān)控信息化，打造合格采區(qū)，在確保安全第一條件下，積極把采區(qū)建設(shè)為安全高效的煤炭采區(qū)。

1.2采區(qū)設(shè)計(jì)相關(guān)要求

1.2.1在開(kāi)展采區(qū)設(shè)計(jì)前，務(wù)必要得到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及獲批的采區(qū)地質(zhì)說(shuō)明書(shū)。

1.2.2采區(qū)系統(tǒng)全面完整，結(jié)合煤層賦存情況及礦井采場(chǎng)接替所需，對(duì)采區(qū)生產(chǎn)能力進(jìn)行科學(xué)評(píng)定，切忌超出其額定范圍，從而防止引發(fā)安全事故。

1.2.3依據(jù)相關(guān)規(guī)定，留設(shè)防沙、防水等一系列煤巖柱。

1.2.4煤礦巷道開(kāi)采掘進(jìn)期間，切忌對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)定的煤柱予以擴(kuò)大或縮小。采空區(qū)內(nèi)不可留住沒(méi)有得到設(shè)計(jì)規(guī)定的煤柱。

1.2.5煤礦采區(qū)設(shè)計(jì)務(wù)必要按照獲批的采區(qū)地質(zhì)說(shuō)明書(shū)、礦井設(shè)計(jì)各類文件開(kāi)展。

2 優(yōu)化采區(qū)設(shè)計(jì)的有效策略

礦井開(kāi)采成本受采區(qū)開(kāi)采設(shè)計(jì)合理與否的影響，從礦井實(shí)際情況出發(fā)，優(yōu)化采區(qū)設(shè)計(jì)可從根本上消除生產(chǎn)不利局面，提升礦井經(jīng)濟(jì)效益。煤礦開(kāi)采工作在時(shí)代發(fā)展新形勢(shì)下，要與時(shí)俱進(jìn)，大力進(jìn)行改革創(chuàng)新，引入先進(jìn)科技、成功發(fā)展經(jīng)驗(yàn)逐步優(yōu)化采區(qū)設(shè)計(jì)，為了進(jìn)一步促進(jìn)礦井經(jīng)濟(jì)效益提升，可以從以下相關(guān)策略著手：

2.1盡可能縮減水平大巷數(shù)量，推行聯(lián)合布置

要想縮減巖巷，使巖巷掘進(jìn)率得以降低，首先需要對(duì)一層組并入二層組實(shí)施聯(lián)合布置的科學(xué)合理性進(jìn)行分析，在地質(zhì)環(huán)境允許前提下，通過(guò)借助二層組大巷掘進(jìn)方法和一層組相連，如此相較于單獨(dú)掘進(jìn)一層組大巷可顯著縮減其掘進(jìn)量，同時(shí)可一定程度降低巖巷掘進(jìn)成本。

2.2強(qiáng)化對(duì)鄰近巷道的有效利用

推行一巷多用模式。在開(kāi)展采區(qū)巷道布置過(guò)程中，應(yīng)盡可能考慮利用上階段或附近巷道，還應(yīng)盡可能創(chuàng)造同時(shí)能夠?yàn)楸緟^(qū)、鄰區(qū)以及下階段采區(qū)提供服務(wù)的有利條件，提升巷道利用率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一巷多用、節(jié)省巖巷的目的，由此可有效解決采掘工作時(shí)間緊張的問(wèn)題。

2.3開(kāi)采單一層，取消巖石集中大巷

針對(duì)地質(zhì)條件并不復(fù)雜、煤炭礦層穩(wěn)定、煤層均為單一層的情況，在煤層巷道布置過(guò)程中，可考慮取消地板巖石集中大巷，而選取沿集中石門自然層一條龍式的布置方式，也就是兩個(gè)自然層于外部停采線處機(jī)軌合一，依托集中斜石門逐一布置行人上山和煤倉(cāng)與單一層皮帶道、回風(fēng)道相連。推行該種布置手段，可有效節(jié)省采區(qū)巖巷掘進(jìn)量及掘進(jìn)成本。

2.4合理提升階段高度及走向長(zhǎng)度，強(qiáng)化采區(qū)生產(chǎn)水平

倘若開(kāi)采條件、管理能力、機(jī)械設(shè)備水平允許，可結(jié)合實(shí)際情況一定程度提升采區(qū)高度及采區(qū)走向長(zhǎng)度，一定程度縮減分段個(gè)數(shù)，如此以來(lái)可有效延長(zhǎng)階段服務(wù)周期、改善礦井工作面產(chǎn)量及效益、盡可能發(fā)揮機(jī)械化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)采礦企業(yè)有序發(fā)展。

2.5優(yōu)化運(yùn)輸系統(tǒng)，達(dá)成連續(xù)集中生產(chǎn)

伴隨科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，為了滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，企業(yè)應(yīng)當(dāng)就原來(lái)的生產(chǎn)系統(tǒng)及相關(guān)環(huán)節(jié)開(kāi)展技術(shù)改造，并不斷朝裝備重型化、能力大型化、生產(chǎn)連續(xù)化、系統(tǒng)集中化方向發(fā)展，從而有效強(qiáng)化其提升能力。

3 礦井采區(qū)設(shè)計(jì)應(yīng)用

某礦體開(kāi)采中地質(zhì)人員綜合分析29-7#礦體，形成1800中段、1860中 段、1900中 段、N40’、N44’、N47’、N13’、N13-1-1’、N15’、N15-1’、N17’等地質(zhì)資料。

3.1技術(shù)方案的確定

1#、2#、3#主溜井的選擇位置至關(guān)重要，它嚴(yán)重影響著運(yùn)輸線路和采礦出礦系統(tǒng)，而1800平面北沿南部地質(zhì)情況復(fù)雜，既要考慮減少工程量，更需盡量避免松散巖石地段，由此制定了三種方案供選擇：

一方案：工程布置于正南方向，工程量較少，但需穿越花崗巖，施工安全和質(zhì)量難以保證。

二方案：工程布置于南西向，平面上避免了花崗巖，工程量較少，但由于地質(zhì)條件復(fù)雜，溜井施工時(shí)無(wú)法確定不遇花崗巖和松散地段，施工安全和質(zhì)量依然難以保證。

三方案：工程布置于一支內(nèi)，開(kāi)拓工程量最少，出礦運(yùn)輸線路較長(zhǎng)，但大理巖穩(wěn)固，可以確保避免了花崗巖和松散地段，溜井施工安全和質(zhì)量依然可以保證。

通過(guò)以上的綜合分析對(duì)比，著眼于施工安全和確保質(zhì)量，選擇三方案。

3.2方案實(shí)施

通過(guò)以上分析研究，綜合考慮，設(shè)計(jì)可分為1800中段、1800-1860段、1860-1900中段三部分進(jìn)行，多頭掘進(jìn)并行，但優(yōu)先于1860-1900中段部分，從而合理協(xié)調(diào)解決系列難題。

1)1800中段部分。為此對(duì)1800北沿運(yùn)輸線路進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，布置北沿和二支聯(lián)道，再對(duì)北沿一、二支以聯(lián)道連接，布置1#、2#、3#溜井，增設(shè)29-7#礦體運(yùn)輸繞道以形成29-7#礦體專用運(yùn)輸系統(tǒng)。

2)1800-1860中段部分。開(kāi)設(shè)1800-1860中段斜坡道，分別形成1815中段，1840中段并聯(lián)通1#、2#、3#溜井以形成人行、材料、運(yùn)輸、出礦、回風(fēng)系統(tǒng)。

3)1860-1900中段部分。于西二支、西三支間布置1860出礦繞道、4#、5#溜井通達(dá)1888中段以形成出礦運(yùn)輸系統(tǒng)；開(kāi)設(shè)1860-1888中段斜坡道，分別形成1868中段，1880中段、1888中段并聯(lián)通4#、5#溜井，通過(guò)1#、2#通風(fēng)井聯(lián)通1900中段，以形成完整的人行、材料、運(yùn)輸、出礦、充填、回風(fēng)系統(tǒng)。

總之，采礦工程設(shè)計(jì)是礦山建設(shè)項(xiàng)目的重中之重，其優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于提升礦山企業(yè)技術(shù)管理水平，提高經(jīng)濟(jì)效益具有現(xiàn)實(shí)意義。采礦工程優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿于礦山工程建設(shè)施工始終，應(yīng)堅(jiān)持創(chuàng)新性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性、持續(xù)性原則，服務(wù)于礦山資源綜合利用和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

[1]楊世明.地下礦山采礦方法設(shè)計(jì)思維[J].采礦技術(shù)，2015.

[2]王文書(shū).新形勢(shì)下采礦設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展思路實(shí)例分析[J].煤礦開(kāi)采，2016.