礦山開拓方案的選擇及優化

劉作為

沈陽金生礦業咨詢有限公司 遼寧沈陽 110000

礦床開拓方案的選擇決定著整個開采期間的礦井位置，地質條件、經濟條件、交通環境、社會環境、人文因素等等問題。這些因素導致礦山的開拓又具有模糊性，通過合理的分析，往往都能夠找到最佳解決方案，而工業場地適合選在比較開闊的地帶。首先應該確定礦井的原始資料，還要了解礦井的開采范圍生產能力和服務年限，以下是詳細分析。

1 井筒形式方案比較

1.1 雙斜井開拓

斜井開拓與立井開拓相比的優點：井筒所用到的技術和施工設備都比較簡單。斜井工作速度快，井筒設備和井底車場及硐室投資比較少。井筒地面設備少，不需要大型設備，材料消耗量小。膠帶輸送機提升的潛力大，改建方面比較簡單，容易提升常量，并且能夠減少井下石門的長度。斜井開拓與立井開拓相比的缺點：在條件相同下，斜井開拓其實要比立井開拓長的多，當周圍巖石不穩固的時候或出現其他問題的時候，斜井維修的成本要比立井的成本要大。在采用絞車提升的時候，提升速度比立井提升速度低，設備磨損嚴重，提升費用過高。由于斜井開拓比立井開拓較長，需要鋪設的管路和電纜長度較大，進一步增加了成本。斜井的通風管道要比立井的通風管道要長，當有毒氣體排放量大，還有可能有毒氣體無法排除干凈，濃度過高，不能正常作業，因此就要設立專門的一條通風管道或多條通風管道來保障有毒氣體的順利排出[1]。

1.2 雙立井開拓

雙立井開拓的優點：第一，雙立井結合，就改善了通風量小的問題，大大節約了成本，能夠有效的提高工作效率，機械程度高，并且容易控制。第二，雙立井不管是在瓦斯濃度高的地區，還是在水含量較大的沖積層或流沙層時，還有地表厚度等自然條件限制的前提下，雙立井一般都能適應，因此這種開拓方式很適合較難開采的地區。

1.3 主立井副斜井開拓

主立井副斜井開拓的優點：主立井副斜井開拓，同時擁有立井和斜井的優點，并且施工簡單，掘進速度快，費用低，容易維護，利于通風。但主立井副斜井開拓的缺點也很明顯，主副井之前距離不好把控，不利于井底的車場布置，井下的聯系就會很不方便。適用條件：介于雙立井和雙斜井之間。技術評價：主立井副斜井開拓的方法，綜合地表情況以及煤炭工廠的布局，此方法只適合比較單一的開拓，不適合綜合開拓，

1.4 平洞和盲立井開拓

平洞和盲立井開拓在基建投資方面比較少，并且基建時間短，見效快，資金籌措相對容易，前期投資少收益好，利潤不斷累積可為后期開拓積累資金，有利于礦山滾動發展。平洞開拓施工管理及其生產管理簡單，安全性好。選礦用水充足、費用低。

2 井口位置方案比較

根據礦場實際情況一共有三種位置方案。第一，在井田比較淺的位置，第二在井田的中部，第三，在井田的深部。在經過多次的數據對比后認為：厚度較大的煤層，井田的走向長度適中，受到斷層的影響和地理條件限制，井筒的布局因該在井田的中部。厚度大的煤層，井田走向短，不受到斷層的影響和地理條件的限制，井筒的布局應該在井田的頂部。厚度較薄的煤層，井田走向適中，不受到斷層但地表水含量較大的沖積層或流沙層時，井筒的位置應該布局在底部[2]。

3 開采數目及水平標高

跟據具體情況可分為三種方案：第一，單水平開采，當高度低于-200m時，可以山上山下同時開采，但這樣成本增加，難度降低；第二，井田劃分兩個開采水平，一個開采水平是-200m，另一個開采水平是-500m，各水平均采用上山開采對于第一種方案來說，這樣的開采方式在成本和難度方面都要地；第三、井田花費三個水平開采，水平一-100m水平二-300m水平三-500m均采用上山開采。相比較之下，這種方法比方法一和方法二的成本和難度水平都低。綜合以上所有因素，第三種無論是成本和難度上都要比前兩種要好。從另一方面來看，根據《煤礦安全規程》來看，第一種方案符合規定，但階段垂高并不符合規定，因此方案一不能采用。第二種方案水平服務年限和階段垂高都符合規定，但第三種方案更加合理，故不予采用[3]。

4 錨拉支架補強足夠時的頂板穩定性分析

由于a、b代數值受到α影響，當α隨時間t增加逐漸減小時，a、b的代數值均增大，控制點將由圖一中D1點變化到D2點。當錨拉支架系統的補強作用足夠時，即f、K3較大時，由此可知，控制點D2點將向左上方向移動到D3點（這時D3點離分叉集的右分枝較遠）。由于錨拉支架補強作用顯著，隨著頂板的下沉，錨拉支架系統將逐漸承擔較大部分的荷載，相應拱桿內力將有較大的減小，這樣由于應力集中產生的局部破碎量δ將減小許多。δ變化很小，由此可知其對a的代數值增大的影響也很小，對b值無影響，控制點將從D3點上移到D4點，而不會到達分叉集的右分枝，從而頂板保持穩定。這時控制點的變化路徑為：D1→D4。

5 結語

確保工作安全，要為生產創造良好的地面與地下勞動衛生條件，能建立良好的提升、運輸、通風、排水等系統，技術上可靠，生產能力足夠，足以保證礦山企業的均衡生產，基建工程量要最少，盡量減少基本建設投資和生產經營費用，確保在規定時間內投產，并能按基建進度計劃及時準備出新水平，盡量不留或少留保安礦柱，不占或少占農田，符合國家規定的礦床開采政策，顧及礦山發展遠景。