煤礦礦井設(shè)計(jì)及采區(qū)優(yōu)化探究

隨著煤礦需求量的增加，各種采掘技術(shù)、設(shè)備的更新，煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化日益重要，如何讓它們迅速發(fā)展，符合現(xiàn)實(shí)需要，真正實(shí)現(xiàn)礦井智能化和安全操控，是礦井生產(chǎn)效率提升的必要手段。
　　1 煤礦礦井設(shè)計(jì)分析
　　1.1 通風(fēng)井的設(shè)計(jì)
　　煤礦開采都是地下進(jìn)行，涉及到的坑口比較多，例如長夜坑口、大河灘坑口等等，由于各個坑口和地面都是相連的，因此一旦設(shè)計(jì)存在紕漏就很容易造成漏風(fēng)或者風(fēng)流不暢等情況，因此通風(fēng)井需要嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和預(yù)想。例如，將不同的坑口進(jìn)行分類，一個或者幾個作為進(jìn)風(fēng)井、其他作為回風(fēng)井，由此確保產(chǎn)生風(fēng)向回流。讓需要通風(fēng)的地方進(jìn)行通風(fēng)設(shè)施的按照，不需要通風(fēng)的地方進(jìn)行密閉設(shè)置。一定要避免因?yàn)橥L(fēng)井優(yōu)化設(shè)計(jì)不合格導(dǎo)致的風(fēng)流短路現(xiàn)象。
　　1.2 傾斜煤礦設(shè)計(jì)
　　根據(jù)礦井的形狀和規(guī)律不同，煤礦分為大型、中型和小型，但是其中傾斜煤礦不可避免，因?yàn)樗械拿簩佣际怯袃A斜度的，因此在傾斜煤礦優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到井口所需要的傾斜度設(shè)計(jì)，煤礦礦井設(shè)計(jì)符合實(shí)際采礦需求，然后提出整體設(shè)計(jì)方案。
　　2 采礦區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型
　　采礦區(qū)需要安全、穩(wěn)定，因此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，需要考慮到實(shí)際成本、安全性、科學(xué)性等問題，本文對優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了如下模型研究。
　　2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建立
　　采礦區(qū)所處地理位置復(fù)雜，因此需要建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)置需要考慮煤礦所在位置的地質(zhì)情況、水文情況、煤礦情況以及需要開采的量，從而提前進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，有計(jì)劃、有步驟的進(jìn)行開采，例如開采順序、開采設(shè)備的使用和進(jìn)入、支護(hù)方式等等。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一定要科學(xué)合理而且還要符合現(xiàn)實(shí)需要。一次，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立過程中需要配備專業(yè)的人員和勘察團(tuán)隊(duì)。
　　2.2 系統(tǒng)的功能分析
　　最常用的分析方法為數(shù)值分析方法。開采系統(tǒng)的穩(wěn)定性通常有三類指標(biāo)來判斷：（1）應(yīng)力、位移、塑性區(qū)、破壞區(qū)綜合指標(biāo)分析；（2）平衡狀態(tài)分析，包括能量分析和運(yùn)動分析；（3）破壞概率，通過可靠度分析，來確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性狀態(tài)。
　　3 優(yōu)化模型存在的問題與改進(jìn)途徑
　　第一，優(yōu)化模型的結(jié)構(gòu)。整體優(yōu)化模型雖然能夠?qū)ΦV井生產(chǎn)能力和各種開拓系統(tǒng)方案進(jìn)行綜合優(yōu)化，充分反映開拓系統(tǒng)各項(xiàng)組成部分之間的相互影響，但所得出的結(jié)果與目前礦井設(shè)計(jì)表述形式的需要不完全一致。
　　整體優(yōu)化模型構(gòu)建時還要考慮各個分系統(tǒng)之間的合作和獨(dú)立性，既能發(fā)揮自身作用，也能促進(jìn)其他單項(xiàng)構(gòu)造作用的提升，這才是優(yōu)化模型的最高效率體現(xiàn)，分合有序，共同發(fā)揮作用。
　　第二，投資和費(fèi)用的計(jì)算也是礦井優(yōu)化方案中的困難之一。由于礦井整體優(yōu)化模型中各個子系統(tǒng)紛雜眾多，如何將費(fèi)用單價合理、科學(xué)的分配到各個子系統(tǒng)中是比較困難的。再加上物價的漲幅不定，這種單價的分配也處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。因此可以將工程測量和費(fèi)用計(jì)算單獨(dú)開來，優(yōu)化模型注重工程技術(shù)的計(jì)算和引入，而對于投資和費(fèi)用則可以建立專業(yè)的程序和模型，這樣二者既能確保質(zhì)量，而且還可以很好的計(jì)算投資和費(fèi)用。
　　第三，優(yōu)化與模擬并行，為了讓礦井設(shè)計(jì)方面的實(shí)用性更強(qiáng)，可以將模擬同步引入，測試方案設(shè)計(jì)是否可以達(dá)到預(yù)期的程度，這就需要模擬各個子系統(tǒng)以及整個系統(tǒng)。從而確保煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化有一定的事實(shí)依據(jù)。
　　4 礦區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容和方法
　　根據(jù)上面的分析可以看出，我國煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化關(guān)系到煤礦開采效率，隨著現(xiàn)代化發(fā)展，再加上煤礦需求量的增加，我國確實(shí)應(yīng)當(dāng)注重此項(xiàng)工作的進(jìn)展，本文通過研究，提出了以下幾種礦區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容和方法。
　　4.1 優(yōu)化內(nèi)容
　　礦區(qū)設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化，包括采煤方法的更新、采礦機(jī)械設(shè)備的選擇等待，這種優(yōu)化內(nèi)容是建立在礦井優(yōu)化模型、礦井內(nèi)部巷道布置基礎(chǔ)之上的，利用這些數(shù)據(jù)確定采煤方法選用和各種機(jī)械設(shè)備選擇標(biāo)準(zhǔn)。
　　4.2 優(yōu)化方法
　　針對優(yōu)化模型和優(yōu)化內(nèi)容分析，本文提出了幾種優(yōu)化辦法，希望對煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化效率提升有所幫助。
　　（1）實(shí)現(xiàn)聯(lián)合布置。
　　為減少巖巷，降低巖巷掘進(jìn)率，對一層組并入二層組實(shí)行聯(lián)合布置的可行性進(jìn)行具體分析論證，在地質(zhì)條件允許的情況下，可利用二層組大巷掘進(jìn)石門與一層組聯(lián)系。
　?。?）實(shí)現(xiàn)一巷多用。
　　采取各種巷道進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)的過程中，對于以往的巷道應(yīng)當(dāng)盡可能地利用，然后結(jié)合本區(qū)和其他區(qū)域現(xiàn)有條件進(jìn)行改造，最大程度地減少浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)一巷多用，降低成本的同時，提升工作效率。
　?。?）開采單一層取消巖石集中大巷。
　　對地質(zhì)構(gòu)造較簡單，煤層賦存穩(wěn)定，且兩個煤層都屬于單一層的情況，在布置煤層巷道時，可取消底板巖石集中大巷，改用沿集中石門自然層一條龍式的布置方式。
　?。?）適當(dāng)加大階段高度和走向長度。
　　階段高度的增加可以提高煤礦生產(chǎn)率，因此事先可以進(jìn)行開采條件和技術(shù)設(shè)備的勘查，如果情況允許可以適當(dāng)增加階段高度，增加采煤工作面長度和采區(qū)走向長度，相對減少分段個數(shù)，對于階段服務(wù)的年限可以適當(dāng)嚴(yán)懲，從而確保較低成本實(shí)現(xiàn)采煤工作量的增加，從而將機(jī)械化的功能發(fā)揮到最大。
　　5 煤礦礦井設(shè)計(jì)及采區(qū)優(yōu)化保障措施
　　煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化是否可以提高煤礦生產(chǎn)效率，決定于這個過程是否科學(xué)、合理，因此本文認(rèn)為對于煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化應(yīng)當(dāng)遵循以下幾種保障措施。
　　5.1 樹立正確的思想
　　對于煤礦礦井設(shè)計(jì)和優(yōu)化工作一定要堅(jiān)持一個首要原則——安全第一。因此在實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)這種政策，從思想和行為方面都要重視，例如，可以加大宣傳和教育，引導(dǎo)煤礦員工樹立安全意識，對工作負(fù)責(zé)，對他人安全負(fù)責(zé)的工作理念。正所謂意識決定行為，因此樹立正確的思想，直接關(guān)系到煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化結(jié)果。
　　5.2 創(chuàng)新煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化宣傳形式
　　結(jié)合當(dāng)下時代特點(diǎn)，對于煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化工作重要性，需要通過各種宣傳手段進(jìn)行滲透，例如，利用媒體、三維動畫、微信、視頻等等，讓員工重視此項(xiàng)工作，有針對性的對相關(guān)工作人員展開宣傳，讓他們充分認(rèn)識到礦井設(shè)計(jì)和優(yōu)化給自身以及生產(chǎn)效率帶來優(yōu)勢。