高效礦井的設(shè)計優(yōu)化探究

伍光東

摘 要：隨著我國科技水平的不斷提升，煤炭行業(yè)發(fā)展走上了快車道。為滿足市場對煤炭資源與日俱增的消費需求，打造高效礦井，提高礦井生產(chǎn)效率意義重大。文章以礦井巷道布置、煤巷支護、采煤技術(shù)以及煤礦安全等為切入點，在緣由設(shè)計的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，為礦井工作環(huán)境的安全性提供了良好保障，為促進礦井生產(chǎn)水平的提升略盡綿力。

關(guān)鍵詞：高效礦井；設(shè)計；優(yōu)化

中圖分類號：TD214 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0159-02

傳統(tǒng)礦井由于工作環(huán)境比較特殊，技術(shù)條件十分有限，因而無法充分挖掘出礦井蘊藏的巨大潛能，產(chǎn)出水平并不理想。如何借助先進技術(shù)，打造高效礦井，提升礦井出產(chǎn)水平，更好地滿足新時期的煤炭資源消費需求，是每一位業(yè)內(nèi)人士一直在思考的問題。為此，本文圍繞高效礦井設(shè)計優(yōu)化展開系列探究，提出相應(yīng)的優(yōu)化方案，希望能夠給業(yè)內(nèi)同行帶來一些啟發(fā)。

1 高效礦井各設(shè)計環(huán)節(jié)的優(yōu)化措施

1.1 巷道布置的優(yōu)化

過去，大多數(shù)礦井施工人員在開展巷道布置工作時，均未對礦井煤層類型、工作環(huán)境等進行綜合考量，均采用由底板巖石集中巷作為開采地區(qū)的輔助運輸。然而事實證明，這種巷道布置，由于存在各巷道、各環(huán)節(jié)互通、相連的現(xiàn)象，因此在運輸過程中，往往需要輾轉(zhuǎn)多次，如此一來，加大了巖巷的工作量，并不利于礦井生產(chǎn)效益的提升。

有鑒于此，對巷道布置進行優(yōu)化很有必要。本文建議以一源一匯的方式進行巷道布置，盡量一工作面的運輸順槽為集中大巷，大斷面施工，將各類機電設(shè)施集中于此，有效簡化煤炭轉(zhuǎn)載運輸?shù)牧鞒?，且方便一體化管理，降低巖巷掘金率。不過，這一類型的巷道布置方式并不適用于所有地質(zhì)條件。

當(dāng)?shù)V井地質(zhì)交叉，容易發(fā)生斷層，施工人員則可采取底板大巷和一源一匯兩種巷道布置相結(jié)合的方法，結(jié)合地段特點，分別采取不同的布置方法，使礦井開采環(huán)境得到有效優(yōu)化。

1.2 煤巷支護的設(shè)計優(yōu)化

部分煤炭企業(yè)為有效降低對巖巷的投入，縮減巖石巷道的數(shù)量，采取將開采地區(qū)的溜子道與回風(fēng)道修建成煤層大巷的方法，拓展相面斷面。如此一來，掘進速度與巷道支護同樣需要隨之更改。從巷道規(guī)格來看，在煤層比較單薄的情況下，可選用回風(fēng)順槽與運輸順槽的，巷道以直角梯形為主，根據(jù)煤層傾角，確定巷道幅度。巷道支護可使用錨網(wǎng)錨索支護。當(dāng)煤層較厚時，大巷斷面則以矩形為佳，能有效達到機軌合一的效果，另使用錨網(wǎng)噴加錨索支護。錨網(wǎng)噴加錨索支護為近年興起的一種新型組合支護方式，該方法成本低，安裝簡單，無需耗費大量人力物力，因此，自推出以來廣受業(yè)界皓品。

1.3 拓展工作覆蓋范圍

新時期對煤礦資源的產(chǎn)出量提出了更高的要求，現(xiàn)階段礦井開采工作均需使用大規(guī)模相關(guān)設(shè)備?？紤]到礦井工作量大，所以有必要進一步拓展工作覆蓋范圍與推進距離，在進一步改善綜采設(shè)備使用適應(yīng)度的同時，促進礦井生產(chǎn)水平的提升。傳統(tǒng)的采礦工藝主要以普采、炮采最為常見，運輸順槽的運輸以溜子運輸為主。再次情況下，相關(guān)機械設(shè)備的工作范圍受到明顯約束，最終造成工作面人為分區(qū)，開采工作職能分散進行，不得不花費更多人力資源與物理資源完成開采作業(yè)，十分不利于生產(chǎn)效益的提升。因此，可采用綜合機械化采煤技術(shù)取代傳統(tǒng)采煤工藝。在綜合機械采煤技術(shù)的輔助下，煤礦連續(xù)化生產(chǎn)能力得到明顯提升，推進速度也得到明顯改善。需要注意的是，在使用綜合采煤設(shè)備前，開拓設(shè)計的巷道布置工作務(wù)必要落實到位，要結(jié)合地質(zhì)條件、煤層特點等，取消人為分界，盡量拓展采區(qū)范圍。

1.4 采煤技術(shù)的優(yōu)化

為有效提高礦井產(chǎn)出效率，對采煤技術(shù)進行優(yōu)化至關(guān)重要。采煤技術(shù)的改良，是改善礦井產(chǎn)出效率的根本途徑，所以有必要推廣應(yīng)用機械化采煤技術(shù)，在開采過程中，根據(jù)煤層厚度合理選擇相應(yīng)的開采手段。例如，中厚煤層可選用綜采一次采全高；特厚煤層則選用上綜采放頂煤。放頂煤開采技術(shù)能有效提高礦井單產(chǎn)效率與煤炭回收率，最大化地節(jié)約時間和空間，在采煤的同時完成放頂，事半功倍且能預(yù)防冒頂事故的發(fā)生，為工作的安全性以及生產(chǎn)效益均提供良好保障。

1.4.1 采煤過程的優(yōu)化

可選取EBZ-120型綜掘機組以及SSJ 800/40的可伸縮膠帶輸送機，巷道則使用錨桿、金屬網(wǎng)以及干凈托梁等作為支護，采煤面采取走向長壁式綜采采煤工藝等，實施一采兩掘的采煤方式，能夠有效降低采煤過程中所消耗的成本，生產(chǎn)效率也會得到提升，且煤礦采掘相對穩(wěn)定、安全，操作較為簡單，資源回收率也比較高，這種采煤方式選取了當(dāng)前較為先進的采煤機械，對各環(huán)節(jié)的采煤技術(shù)進行了優(yōu)化，提高了煤礦采集系統(tǒng)整體運作的效率，同時兼顧了采煤工作安全方面要求。

1.4.2 采煤運輸技術(shù)的優(yōu)化

煤礦運輸系統(tǒng)可以全部選用膠帶輸送機，并使用智能化電子系統(tǒng)，實現(xiàn)運輸系統(tǒng)的自動化，將膠帶運輸集控系統(tǒng)、調(diào)度電話和工業(yè)電視系統(tǒng)的功能進行聯(lián)合，建立一個集操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)為一體的運輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)整個采煤系統(tǒng)的遙測和監(jiān)控，無軌膠輪是目前一種新的輔助運輸設(shè)備，其運輸能力強，轉(zhuǎn)載頻次少，運作和管理均比較方便。

1.4.3 礦井供電技術(shù)的優(yōu)化

可采用KJ248性供電安全監(jiān)控系統(tǒng)，和礦井工業(yè)電視系統(tǒng)相配合，對礦井的電力設(shè)備進行統(tǒng)一監(jiān)測和管理，能夠有效提高礦井用電質(zhì)量，并提高用電系統(tǒng)的安全性。

此外，煤礦采集使用的廣播可以選擇數(shù)字廣播通信技術(shù)，實現(xiàn)井下分區(qū)廣播以及井上下相互通話。

2 降低礦井安全事故發(fā)生風(fēng)險的有效措施

2.1 預(yù)防火災(zāi)

在進行礦井掘進工作時，使用掘進機掘進，有必要拓展巷道斷面，進一步加強錨網(wǎng)錨索支護，另外，當(dāng)煤層厚度比較大，超過200 mm以上，還有必要噴碹，避免媒體脫落，出現(xiàn)氧化情況。同時，施工人員應(yīng)在巷道抽漏處灌注凝膠與雙灰，確保施工條件足夠密封。在回采過程中，密切關(guān)注施工周邊環(huán)境的情況，使用注氮機對踩空區(qū)氣體進行惰化處理，盡量提高工作效率，最大化地降低發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險。

2.2 避免瓦斯爆炸

在掘進過程中，施工人員應(yīng)根據(jù)巷道距離、斷面的具體情況，使用對應(yīng)規(guī)格的對旋風(fēng)機，以確保工作面風(fēng)量充足。另外，使用雙風(fēng)機、雙電源等設(shè)備時，注意加強監(jiān)測，設(shè)立專職人員，避免瓦斯爆炸。

2.3 降低粉塵干擾

為降低粉塵干擾，施工人員可在運輸大巷以及回風(fēng)口處設(shè)置水管，運輸大巷的水管專門為采煤機噴射水霧，出風(fēng)口處的水管，則為皮帶機、轉(zhuǎn)載機、破碎機進行噴霧。水管上配置噴霧泵，并適當(dāng)調(diào)整水壓，水壓要控制在3～5 MPa之間，這是由于低于3 MPa的水壓并不能起到良好的清除粉塵的作用，超過5 MPa則會造成粉塵受力過猛散開的現(xiàn)象。另外，有必要在管路上設(shè)置多重過濾器，避免水質(zhì)受到污染。條件允許時，可添加防塵化學(xué)劑，改善噴霧水的物理性質(zhì)，進一步增強噴霧效果，最大化地降低粉塵干擾。

3 結(jié) 語

綜上所述，高效礦井的設(shè)計優(yōu)化是一項工作量大、技術(shù)含量高的工作，只有在技術(shù)層面與管理層面雙管齊下的情況下，才能真正實現(xiàn)礦井的優(yōu)化。在改良礦井各設(shè)計環(huán)節(jié)的過程中，施工人員應(yīng)充分運用高新設(shè)備與先進技術(shù)，從細(xì)節(jié)著手，將設(shè)計優(yōu)化落實到位。另外，還應(yīng)提高監(jiān)管力度，加強施工人員對意外事故的防范意識，規(guī)范施工操作，盡量避免事故的發(fā)生。只有通過這一系列努力，才能真正構(gòu)建高效礦井，提高礦井的出產(chǎn)率，更好地滿足各行各業(yè)對煤炭資源的消費需求。

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