高效矿井的设计优化探究

伍光东

摘 要：随着我国科技水平的不断提升，煤炭行业发展走上了快车道。为满足市场对煤炭资源与日俱增的消费需求，打造高效矿井，提高矿井生产效率意义重大。文章以矿井巷道布置、煤巷支护、采煤技术以及煤矿安全等为切入点，在缘由设计的基础上进行优化，为矿井工作环境的安全性提供了良好保障，为促进矿井生产水平的提升略尽绵力。

关键词：高效矿井；设计；优化

中图分类号：TD214 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）20-0159-02

传统矿井由于工作环境比较特殊，技术条件十分有限，因而无法充分挖掘出矿井蕴藏的巨大潜能，产出水平并不理想。如何借助先进技术，打造高效矿井，提升矿井出产水平，更好地满足新时期的煤炭资源消费需求，是每一位业内人士一直在思考的问题。为此，本文围绕高效矿井设计优化展开系列探究，提出相应的优化方案，希望能够给业内同行带来一些启发。

1 高效矿井各设计环节的优化措施

1.1 巷道布置的优化

过去，大多数矿井施工人员在开展巷道布置工作时，均未对矿井煤层类型、工作环境等进行综合考量，均采用由底板岩石集中巷作为开采地区的辅助运输。然而事实证明，这种巷道布置，由于存在各巷道、各环节互通、相连的现象，因此在运输过程中，往往需要辗转多次，如此一来，加大了岩巷的工作量，并不利于矿井生产效益的提升。

有鉴于此，对巷道布置进行优化很有必要。本文建议以一源一汇的方式进行巷道布置，尽量一工作面的运输顺槽为集中大巷，大断面施工，将各类机电设施集中于此，有效简化煤炭转载运输的流程，且方便一体化管理，降低岩巷掘金率。不过，这一类型的巷道布置方式并不适用于所有地质条件。

当矿井地质交叉，容易发生断层，施工人员则可采取底板大巷和一源一汇两种巷道布置相结合的方法，结合地段特点，分别采取不同的布置方法，使矿井开采环境得到有效优化。

1.2 煤巷支护的设计优化

部分煤炭企业为有效降低对岩巷的投入，缩减岩石巷道的数量，采取将开采地区的溜子道与回风道修建成煤层大巷的方法，拓展相面断面。如此一来，掘进速度与巷道支护同样需要随之更改。从巷道规格来看，在煤层比较单薄的情况下，可选用回风顺槽与运输顺槽的，巷道以直角梯形为主，根据煤层倾角，确定巷道幅度。巷道支护可使用锚网锚索支护。当煤层较厚时，大巷断面则以矩形为佳，能有效达到机轨合一的效果，另使用锚网喷加锚索支护。锚网喷加锚索支护为近年兴起的一种新型组合支护方式，该方法成本低，安装简单，无需耗费大量人力物力，因此，自推出以来广受业界皓品。

1.3 拓展工作覆盖范围

新时期对煤矿资源的产出量提出了更高的要求，现阶段矿井开采工作均需使用大规模相关设备。考虑到矿井工作量大，所以有必要进一步拓展工作覆盖范围与推进距离，在进一步改善综采设备使用适应度的同时，促进矿井生产水平的提升。传统的采矿工艺主要以普采、炮采最为常见，运输顺槽的运输以溜子运输为主。再次情况下，相关机械设备的工作范围受到明显约束，最终造成工作面人为分区，开采工作职能分散进行，不得不花费更多人力资源与物理资源完成开采作业，十分不利于生产效益的提升。因此，可采用综合机械化采煤技术取代传统采煤工艺。在综合机械采煤技术的辅助下，煤矿连续化生产能力得到明显提升，推进速度也得到明显改善。需要注意的是，在使用综合采煤设备前，开拓设计的巷道布置工作务必要落实到位，要结合地质条件、煤层特点等，取消人为分界，尽量拓展采区范围。

1.4 采煤技术的优化

为有效提高矿井产出效率，对采煤技术进行优化至关重要。采煤技术的改良，是改善矿井产出效率的根本途径，所以有必要推广应用机械化采煤技术，在开采过程中，根据煤层厚度合理选择相应的开采手段。例如，中厚煤层可选用综采一次采全高；特厚煤层则选用上综采放顶煤。放顶煤开采技术能有效提高矿井单产效率与煤炭回收率，最大化地节约时间和空间，在采煤的同时完成放顶，事半功倍且能预防冒顶事故的发生，为工作的安全性以及生产效益均提供良好保障。

1.4.1 采煤过程的优化

可选取EBZ-120型综掘机组以及SSJ 800/40的可伸缩胶带输送机，巷道则使用锚杆、金属网以及干净托梁等作为支护，采煤面采取走向长壁式综采采煤工艺等，实施一采两掘的采煤方式，能够有效降低采煤过程中所消耗的成本，生产效率也会得到提升，且煤矿采掘相对稳定、安全，操作较为简单，资源回收率也比较高，这种采煤方式选取了当前较为先进的采煤机械，对各环节的采煤技术进行了优化，提高了煤矿采集系统整体运作的效率，同时兼顾了采煤工作安全方面要求。

1.4.2 采煤运输技术的优化

煤矿运输系统可以全部选用胶带输送机，并使用智能化电子系统，实现运输系统的自动化，将胶带运输集控系统、调度电话和工业电视系统的功能进行联合，建立一个集操作、调度、监视网络为一体的运输系统，能够实现整个采煤系统的遥测和监控，无轨胶轮是目前一种新的辅助运输设备，其运输能力强，转载频次少，运作和管理均比较方便。

1.4.3 矿井供电技术的优化

可采用KJ248性供电安全监控系统，和矿井工业电视系统相配合，对矿井的电力设备进行统一监测和管理，能够有效提高矿井用电质量，并提高用电系统的安全性。

此外，煤矿采集使用的广播可以选择数字广播通信技术，实现井下分区广播以及井上下相互通话。

2 降低矿井安全事故发生风险的有效措施

2.1 预防火灾

在进行矿井掘进工作时，使用掘进机掘进，有必要拓展巷道断面，进一步加强锚网锚索支护，另外，当煤层厚度比较大，超过200 mm以上，还有必要喷碹，避免媒体脱落，出现氧化情况。同时，施工人员应在巷道抽漏处灌注凝胶与双灰，确保施工条件足够密封。在回采过程中，密切关注施工周边环境的情况，使用注氮机对踩空区气体进行惰化处理，尽量提高工作效率，最大化地降低发生火灾的风险。

2.2 避免瓦斯爆炸

在掘进过程中，施工人员应根据巷道距离、断面的具体情况，使用对应规格的对旋风机，以确保工作面风量充足。另外，使用双风机、双电源等设备时，注意加强监测，设立专职人员，避免瓦斯爆炸。

2.3 降低粉尘干扰

为降低粉尘干扰，施工人员可在运输大巷以及回风口处设置水管，运输大巷的水管专门为采煤机喷射水雾，出风口处的水管，则为皮带机、转载机、破碎机进行喷雾。水管上配置喷雾泵，并适当调整水压，水压要控制在3～5 MPa之间，这是由于低于3 MPa的水压并不能起到良好的清除粉尘的作用，超过5 MPa则会造成粉尘受力过猛散开的现象。另外，有必要在管路上设置多重过滤器，避免水质受到污染。条件允许时，可添加防尘化学剂，改善喷雾水的物理性质，进一步增强喷雾效果，最大化地降低粉尘干扰。

3 结 语

综上所述，高效矿井的设计优化是一项工作量大、技术含量高的工作，只有在技术层面与管理层面双管齐下的情况下，才能真正实现矿井的优化。在改良矿井各设计环节的过程中，施工人员应充分运用高新设备与先进技术，从细节着手，将设计优化落实到位。另外，还应提高监管力度，加强施工人员对意外事故的防范意识，规范施工操作，尽量避免事故的发生。只有通过这一系列努力，才能真正构建高效矿井，提高矿井的出产率，更好地满足各行各业对煤炭资源的消费需求。

参考文献：

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