礦井開拓方案設(shè)計(jì)研究

杜文生

(七臺河市桃山區(qū)煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)督管理局，黑龍江 七臺河 154600)

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礦井開拓方案設(shè)計(jì)研究

杜文生

(七臺河市桃山區(qū)煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)督管理局，黑龍江 七臺河 154600)

本文主要闡述了礦井開拓方案設(shè)計(jì)的依據(jù)、程序、內(nèi)容以及礦井開拓方案設(shè)計(jì)方法等問題。

礦井；開拓方案設(shè)計(jì)；研究

1 礦井開拓方案設(shè)計(jì)的依據(jù)、程序和內(nèi)容

1.1 礦井設(shè)計(jì)的依據(jù)

A. 政策與法規(guī)。國家對建設(shè)項(xiàng)目明確規(guī)定的文件等是進(jìn)行礦井設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，是保障資源合理利用、保持煤炭工業(yè)健康發(fā)展的基礎(chǔ)。B. 設(shè)計(jì)任務(wù)書。任務(wù)書是進(jìn)行礦井設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性文件。設(shè)計(jì)任務(wù)書視不同項(xiàng)目而異，大、中型礦井設(shè)計(jì)任務(wù)書闡述的內(nèi)容一般有:礦井建設(shè)的目的和依據(jù)，開拓方案范圍和生產(chǎn)能力，開拓方式和機(jī)械化程度，資源利用，“三廢處理”和抗震要求，電源、水源、材料供應(yīng)以及地面運(yùn)輸條件和協(xié)作條件，建設(shè)地點(diǎn)和土地征用估算，建設(shè)投資和基建工期，勞動定員與勞動生產(chǎn)率，要求達(dá)到的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益等。改擴(kuò)建大、中型礦井的設(shè)計(jì)任務(wù)書還應(yīng)包括原有和現(xiàn)有的地質(zhì)資料情況，可利用的井上下工程設(shè)施，現(xiàn)有生產(chǎn)潛力發(fā)揮情況等。C. 資源。井田勘探地質(zhì)報(bào)告為礦井初步設(shè)計(jì)提供了可靠的資源儲量依據(jù)。井田勘探地質(zhì)工作在礦區(qū)總體設(shè)計(jì)和詳查的基礎(chǔ)上進(jìn)行，其成果滿足井筒、主要平巷位置的選擇和初期采區(qū)劃分的需要，并保證井型、井田境界和煤的既定工業(yè)用途，不致因地質(zhì)資料不準(zhǔn)確而發(fā)生重大變化。D. 設(shè)計(jì)礦井前，首先要對礦井所在的礦區(qū)進(jìn)行整體開發(fā)規(guī)劃，即礦區(qū)總體規(guī)劃，總體規(guī)劃設(shè)計(jì)所確定的原則是單個礦井設(shè)計(jì)的依據(jù)。礦井設(shè)計(jì)中，初步設(shè)計(jì)所確定的原則是單項(xiàng)施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。

1.2 礦井開拓方案設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容

第一，提交礦井項(xiàng)目建議書。礦井項(xiàng)目建議書是根據(jù)批準(zhǔn)的礦區(qū)綜合開發(fā)規(guī)劃而編制，主要對有關(guān)礦井項(xiàng)目建設(shè)的重大問題提出初步分析。

第二，礦井建設(shè)可行性研究。編制的基礎(chǔ)資料是批準(zhǔn)的礦井勘探地質(zhì)報(bào)告?？尚行匝芯繉ㄔO(shè)項(xiàng)目的主要方面進(jìn)行深入細(xì)致的研究，其主要內(nèi)容包括:預(yù)測市場對煤炭的需求情況；分析煤炭資源條件和原始地質(zhì)資料，確定礦井生產(chǎn)能力；擇優(yōu)確定先進(jìn)可靠和符合我國技術(shù)政策及能源政策的開拓方案；選擇礦井合理的工藝流程和主要設(shè)備；確定合理的環(huán)境保護(hù)方案；協(xié)調(diào)各方面關(guān)系；對建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行總評價等。

第三，礦井初步設(shè)計(jì)。礦井進(jìn)行可行性研究后，依據(jù)已批準(zhǔn)的精查地質(zhì)報(bào)告和煤層賦存條件進(jìn)行礦井初步設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)應(yīng)指導(dǎo)施工圖設(shè)計(jì)，作為控制工程投資、設(shè)備選型訂貨及礦井驗(yàn)收和生產(chǎn)考核的依據(jù)。礦井初步設(shè)計(jì)的質(zhì)量和技術(shù)水平，決定了礦井的建設(shè)工程量、建設(shè)工期、基建投資和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。a.說明礦井的隸屬關(guān)系、地理位置、地形地貌，河、湖的分布及范圍，工農(nóng)業(yè)、建筑材料概況，現(xiàn)有水源、電源、地面建筑等情況；井田地質(zhì)、煤層煤質(zhì)；瓦斯、煤塵、煤的自燃情況；水文地質(zhì)情況；開拓方案技術(shù)條件以及其他有益礦產(chǎn)的開拓方案與利用評價。重點(diǎn)對地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行全面分析研究，應(yīng)對勘探程度、存在的主要問題、開拓方案技術(shù)條件與資源可靠性等作出評價并提出補(bǔ)充勘探意見。b.礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力與服務(wù)年限的確定。c.選擇井田開拓方式，工業(yè)場地及井筒位置、數(shù)目、斷面與用途，水平的劃分及水平標(biāo)高的確定，包括防水(砂)煤柱的計(jì)算、回采上限的確定、回風(fēng)水平的確定、第一水平標(biāo)高的確定。確定主要巷道的布置方式、井底車場的類型及硐室布置。驗(yàn)算井底車場的通過能力。確定開拓方案順序、采區(qū)劃分及配采計(jì)劃。井田開拓方案關(guān)系到地面與井下整體布局，對建設(shè)工程量、基建工期、生產(chǎn)技術(shù)面貌和經(jīng)濟(jì)效益有重大作用，應(yīng)提出多個方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析，闡明推薦開拓方案的主要內(nèi)容和推薦理由。d.確定礦井提升及大巷運(yùn)輸方式，選擇提升、運(yùn)輸、通風(fēng)等方式。e.根據(jù)井田瓦斯、煤層自燃、煤與瓦斯突出、突水等情況，確定通風(fēng)方式和通風(fēng)系統(tǒng)，確定防止井下災(zāi)害的措施及安全裝備、井下安全監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備選型。f.闡明各可采煤層的煤質(zhì)、用途和用戶，根據(jù)煤質(zhì)和用戶的要求，提出選矸及篩分方案，確定煤的加工工藝流程、主副井生產(chǎn)系統(tǒng)和矸石系統(tǒng)，確定礦井機(jī)電設(shè)備修理車間、坑木場、煤樣化驗(yàn)室等主要設(shè)備的選型、地點(diǎn)和面積。g.概述地面現(xiàn)有的鐵路、公路和其他交通運(yùn)輸情況，線路主要技術(shù)條件、運(yùn)輸能力及發(fā)展規(guī)劃，設(shè)計(jì)礦井裝車站運(yùn)輸線路、標(biāo)準(zhǔn)軌道鐵路和專用線，鐵路的經(jīng)營方式。h.說明地面建筑物和構(gòu)筑物設(shè)計(jì)的氣象、工程地質(zhì)、地震、建筑材料等情況。確定地面工業(yè)建筑物、行政和居民生活建筑物及位置，計(jì)算這些建筑物的面積。i.采用先進(jìn)的礦井管理模式設(shè)置礦井管理運(yùn)行機(jī)制，礦井初步設(shè)計(jì)要提供相應(yīng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的附圖、主要機(jī)電設(shè)備和器材目錄、三材消耗清冊以及設(shè)計(jì)概算書。

礦井設(shè)計(jì)既要符合政策、規(guī)程，又要適應(yīng)國情，切實(shí)可行。設(shè)計(jì)單位和人員應(yīng)精心設(shè)計(jì)，力求比選出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)方案，設(shè)計(jì)審批程序也要嚴(yán)格按國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，避免由于任意修改設(shè)計(jì)或不按設(shè)計(jì)施工，而造成經(jīng)濟(jì)損失或影響建設(shè)速度。

第四，施工圖設(shè)計(jì)。應(yīng)根據(jù)初步設(shè)計(jì)內(nèi)容確定。新建礦井一般包括井巷工程、地面建筑工程和機(jī)電設(shè)備安裝工程等方面的施工圖。批準(zhǔn)后的設(shè)計(jì)施工圖是施工單位進(jìn)行施工的依據(jù)。

2 礦井開拓方案設(shè)計(jì)方法

2.1 方案比較法的步驟及內(nèi)容

在實(shí)際工作中，方案比較法是礦井開拓方案設(shè)計(jì)中最基本和最常用的方法，它可以解決礦井開拓總體和局部設(shè)計(jì)中的各種設(shè)計(jì)問題。方案比較法的核心是對提出的幾個技術(shù)可行、安全可靠的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)比較，從中選出最優(yōu)方案。A. 熟悉基礎(chǔ)資料，在技術(shù)分析基礎(chǔ)上提出可行方案。熟悉礦井設(shè)計(jì)所需的各種基礎(chǔ)資料，如:勘探地質(zhì)資料、地面工程地質(zhì)、礦區(qū)總體規(guī)劃等，明確設(shè)計(jì)的內(nèi)容和目標(biāo)，分析各種地質(zhì)因素和地面條件對設(shè)計(jì)方案的影響程度。通過深入細(xì)致地分析和研究，提出幾個技術(shù)上可行、安全上可靠的方案。如果可行方案較多，需要作進(jìn)一步的比較，最后篩選確定的可行方案一般不少于3個。B. 經(jīng)濟(jì)比較。計(jì)算各可行方案的工程量、基本建設(shè)投資、建井工期、生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用、收益率和回收期等各主要指標(biāo)，然后進(jìn)行比較。C.綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，擇優(yōu)確定礦井開拓主導(dǎo)方案。在設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，通常把一些易于數(shù)值化的準(zhǔn)則編制成經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型，確定方案的優(yōu)劣。

噸煤成本和噸煤投資。噸煤成本是礦井生產(chǎn)總成本除以礦井產(chǎn)量的值，是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)。它反映了生產(chǎn)經(jīng)營活動的最終成果，是評價礦井開拓方案優(yōu)劣的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。噸煤投資是礦井建設(shè)總投資額除以礦井生產(chǎn)能力的商值。我國對不同井型的礦井規(guī)定了相應(yīng)的噸煤投資限額，是衡量礦井建設(shè)水平的重要指標(biāo)。

勞動生產(chǎn)率。勞動生產(chǎn)率是采煤工作面日產(chǎn)量除以采煤工作面晝夜出勤人數(shù)的比值。它反映了煤炭行業(yè)生產(chǎn)力水平的高低，與煤層開拓方案條件、采煤機(jī)械化程度、勞動組織形式和生產(chǎn)管理水平等因素有關(guān)，是反映礦井技術(shù)水平的重要指標(biāo)。

折算費(fèi)用法。礦井方案的所有費(fèi)用可分成基本建設(shè)投資費(fèi)用和生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用兩部分，兩部分費(fèi)用不能簡單相加。將參與比較方案的基本建設(shè)投資費(fèi)用乘以投資效果系數(shù)(折算比率)，折算費(fèi)用數(shù)值最小的方案則為最優(yōu)。

2.2 方案比較中應(yīng)注意的問題

A.方案比較過程是一個綜合決策的過程。方案不僅要反映技術(shù)的優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)的合理性，而且還要較好地體現(xiàn)國家的政策，根據(jù)市場需求，結(jié)合社會效益和環(huán)境效益，詳細(xì)論證和綜合評價。B.方案比較法重點(diǎn)比較過程。由于方案涉及因素較多，方案中各因素的重要程度不同，應(yīng)對重要項(xiàng)目和費(fèi)用進(jìn)行比較。兩方案相同項(xiàng)目可不進(jìn)行比較，費(fèi)用相同或費(fèi)用占噸煤成本比例較小可不進(jìn)行比較。C.方案比較應(yīng)具體問題具體分析。由于原始資料不可能精確，各種費(fèi)用單價的選取也要符合生產(chǎn)實(shí)際。

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Research on mine development scheme design

DU Wen-sheng

(Qitaihe Coal Production Safety Supervision and Administration Bureau of Taoshan District, Qitaihe 154600, China)

This paper mainly elaborates the basis, procedure and content of mine development plan design and the design method of mine development scheme.

Mine; Development scheme design; Research

2017-02-18

杜文生(1968-)，男，工程師。

TD822

B

1674-8646(2017)08-0142-02