煤礦礦井設(shè)計(jì)及采區(qū)優(yōu)化分析

牛小龍 季 偉

（山東萬祥礦業(yè)有限公司，山東 濟(jì)南 271104）

近幾年煤礦礦井設(shè)計(jì)在不斷進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，這也是目前煤礦企業(yè)需面臨的新挑戰(zhàn)。 本文主要分析煤礦礦井設(shè)計(jì)的發(fā)展和現(xiàn)狀， 對礦井安全操作進(jìn)行研究，希望可以提高礦井生產(chǎn)效率。

1 煤礦礦井設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

（1）通風(fēng)井設(shè)計(jì)：煤礦開采通常都是在地面以下的位置進(jìn)行，坑口數(shù)量較多，比如說大河灘坑口、長夜坑口等，每一個坑口和地面之間都是互相連接的，所以說如果出現(xiàn)失誤就會造成漏風(fēng)等現(xiàn)象，因此，設(shè)計(jì)通風(fēng)井時需要確保其安全性和科學(xué)性。 不同的坑口可以進(jìn)行劃分，將一個或者幾個作為進(jìn)風(fēng)井，其他的作為回風(fēng)井，這樣也可以確保風(fēng)向是回流的。通風(fēng)口一定要嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，不通風(fēng)的地方一定要進(jìn)行密閉設(shè)置。

（2）傾斜煤礦設(shè)計(jì)結(jié)合礦井的不同規(guī)律和形狀，內(nèi)框可以分為不同類型，即大、中、小，但是傾斜煤礦是完全避免不了的， 因?yàn)閹缀跛械拿簩佣紩幸欢ǖ膬A斜程度，所以說，對優(yōu)化傾斜煤礦的設(shè)計(jì)過程中，一定要充分考慮到井口的傾斜度，之后再進(jìn)行設(shè)計(jì)，礦井設(shè)計(jì)時也要符合實(shí)際需求，進(jìn)而提出整體設(shè)計(jì)方案。

2 采礦區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)

采礦區(qū)應(yīng)該提高安全性和穩(wěn)定性，這樣才能保證采礦效率，所以說對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)十分必要。

2.1 建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通常來說， 采礦區(qū)地理位置具有一定復(fù)雜性，所以要建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 在實(shí)際設(shè)置過程中應(yīng)該給對煤礦所在位置的水位地質(zhì)情況、煤礦情況、開采量等進(jìn)行詳細(xì)考慮， 開采時也要有計(jì)劃性和步驟性。 在開采過程中，開采順序、使用設(shè)備、支護(hù)方式等都要有條不紊地進(jìn)行。 這一系列結(jié)構(gòu)不僅要具有科學(xué)性和合理性，更應(yīng)該符合實(shí)際需求和要求，而且，在實(shí)際建立當(dāng)中還需要有專業(yè)的勘察團(tuán)隊(duì)和專業(yè)的工作人員進(jìn)行配合。

2.2 分析系統(tǒng)功能

分析系統(tǒng)功能時最主要的方法就是數(shù)值分析法。開采過程中的穩(wěn)定性一般由三個指標(biāo)來進(jìn)行判斷，包括：位移、應(yīng)力、破壞區(qū)和塑性區(qū)的綜合指標(biāo)；平衡狀態(tài)分析，對能量和運(yùn)動分別進(jìn)行分析；破壞概率，主要是利用可靠度進(jìn)行分析，這樣也可以確定系統(tǒng)是穩(wěn)定的狀態(tài)。

3 煤礦優(yōu)化模型的創(chuàng)新

首先是思想創(chuàng)新。煤礦的安全生產(chǎn)教育工作應(yīng)放在安全管理的首要位置，將其作為第一任務(wù)和工序。其次，調(diào)動每一位員工的安全意識以及自我需求意識，認(rèn)識到安全施工的重要性是自己不容推辭的任務(wù)之一，久而久之員工也會樹立起安全理念， 即“公司的安全我盡責(zé)，他人的安全我有責(zé)，自己的安全我負(fù)責(zé)”。

其次，是手段創(chuàng)新。 手段創(chuàng)新是指對教育培訓(xùn)手段進(jìn)行創(chuàng)新，做到“過三關(guān)斬五將”。 過“三關(guān)”是指：第一，認(rèn)識關(guān)，從思想上認(rèn)識違規(guī)操作的重要性和危害性，提高安全意識；第二，績效考核關(guān)，建立完整的績效考核體系，將其和獎勵獎金進(jìn)行掛鉤；第三，聯(lián)保關(guān)，如果出現(xiàn)違規(guī)操作的情況，要對違規(guī)工作人員和相關(guān)負(fù)責(zé)人、其他涉及人員一起進(jìn)行處罰，形成共同承擔(dān)安全風(fēng)險(xiǎn)的局面。 “五將”是指將要引起的二次傷害、將要發(fā)生的事故、將要發(fā)生的違規(guī)操作、將要發(fā)生的違規(guī)指揮、將要發(fā)生的違規(guī)思想。

最后，是機(jī)制創(chuàng)新。 煤礦企業(yè)的經(jīng)營考評范圍應(yīng)該將安全管理工作和生產(chǎn)經(jīng)營工作都納入其中，做到同考核、同安排、同兌現(xiàn)。之后建立有效的安全生產(chǎn)評估體系、安全考核體系、安全責(zé)任體系等，將安全管理體系不斷進(jìn)行完善，提高起日?；椭贫刃裕M(jìn)而實(shí)現(xiàn)自我良好控制的目的。

4 模型優(yōu)化時存在的問題以及對策

4.1 優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)

對整體進(jìn)行優(yōu)化雖然可以提高礦井生產(chǎn)能力和效率，也可以對各種系統(tǒng)方案進(jìn)行全面優(yōu)化，將系統(tǒng)中各個組成部分之間的影響進(jìn)行充分反應(yīng)，但是其實(shí)得出的結(jié)果和礦井設(shè)計(jì)表述并不完全一致，不過也沒有任何影響。 優(yōu)化模型在實(shí)際構(gòu)建過程中，應(yīng)該考慮到各個系統(tǒng)之間的獨(dú)立性和合作性，不僅要發(fā)揮出自身價(jià)值，還要促進(jìn)其他構(gòu)造的增強(qiáng)和提高，這樣才能夠體現(xiàn)出優(yōu)化模型的最高效率，將各個部分的作用共同發(fā)揮出作用。

4.2 投資費(fèi)用計(jì)算

礦井方案優(yōu)化過程中面臨的主要困難之一就是對投資費(fèi)用的計(jì)算， 因?yàn)榈V井優(yōu)化模型中子系統(tǒng)較多，保證單價(jià)合理并且可以平均分配到每一個子系統(tǒng)中難度也較大。 所以說，礦井工程費(fèi)用計(jì)算應(yīng)該單獨(dú)進(jìn)行和展開， 在優(yōu)化模型時重視引入和計(jì)算工程技術(shù)，投資費(fèi)用計(jì)算時也可以建立專門的模型，不僅可以保證質(zhì)量，還可以提高費(fèi)用計(jì)算和投資的有效性。

4.3 同步優(yōu)化和模擬

要想讓礦井設(shè)計(jì)提高其實(shí)用性， 可以同步引入模擬，檢測方案設(shè)計(jì)能否達(dá)到預(yù)期效果，也就需要對不同的子系統(tǒng)進(jìn)行模擬，同時對整個系統(tǒng)進(jìn)行模擬，進(jìn)而保證煤礦礦井設(shè)計(jì)具有一定的事實(shí)依據(jù)和理論依據(jù)。

5 采區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

（1）優(yōu)化內(nèi)容：礦區(qū)設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化主要包括選擇機(jī)械設(shè)備、更新采煤方法等，是建立在優(yōu)化模型以及巷道布置的基礎(chǔ)之上的，采集到的數(shù)據(jù)可以對采煤方法進(jìn)行確定，還可以明確設(shè)備選擇標(biāo)準(zhǔn)。

（2）是優(yōu)化方法：第一，聯(lián)合布置，減少巖巷的同時降低其掘進(jìn)率，將兩層組進(jìn)行聯(lián)合布置可以提高可行性，結(jié)合具體論證進(jìn)行分析，在條件允許的情況下，利用二層組和一層組進(jìn)行聯(lián)系。第二，一巷多用，布置和設(shè)計(jì)巷道的過程中，以前的巷道也要盡可能保留和利用，之后結(jié)合其他區(qū)域進(jìn)行改造，避免出現(xiàn)浪費(fèi)的情況，還可以實(shí)現(xiàn)一巷多用，不僅可以降低投入成本，還可以提高工作效率。第三，取消巖石大巷，如果礦井地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為簡單，煤層也具有一定穩(wěn)定性，并且兩個煤層都屬于單一層時， 那么在實(shí)際布置巷道過程中，可以取消巖石大巷，采用自然層一條龍的方式，可以節(jié)省更多人力物力。 第四，適當(dāng)增加階段高度和長度，增加階段高度可以提高生產(chǎn)率，因此可對開采條件進(jìn)行提前了解和調(diào)查，勘察技術(shù)設(shè)備，在條件允許的情況下，對階段高度進(jìn)行適當(dāng)增加，同時增加工作長度和采區(qū)長度，減少分段數(shù)量，從根本上降低成本，增加采煤工作量，充分發(fā)揮機(jī)械化功能。

（3）重視計(jì)算機(jī)編程：首先，對方案的代碼機(jī)器數(shù)量繼續(xù)寧定性，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)特有的靈活性對使用程序進(jìn)行比較， 對程序結(jié)構(gòu)和語言進(jìn)行適當(dāng)簡化，同時安排不同的道路機(jī)器數(shù)量；其次，對采區(qū)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化；再次，礦區(qū)整體設(shè)計(jì)也要提高，進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化；最后，對結(jié)果進(jìn)行輸出。

另外，必要的情況下要改造運(yùn)輸系統(tǒng)：對原來的生產(chǎn)系統(tǒng)以及環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造， 盡可能地提高設(shè)備儀器的智能性、生產(chǎn)的連續(xù)性、能力的大型性以及系統(tǒng)的簡單性集中性， 如果條件和資金允許的情況下，也可以嘗試采取無人化采區(qū)的方式方法。

6 采區(qū)優(yōu)化保障措施

首先，要樹立正確的思想，堅(jiān)持安全第一的原則。在實(shí)際工作中對工作人員安全行為和安全思想都要有足夠的重視，提高安全教育宣傳力度，讓其樹立安全意識，明確自身工作職責(zé)和義務(wù)，對自己的工作和他人的生命安全負(fù)責(zé)。 其次，對宣傳形式進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，結(jié)合新時代發(fā)展的趨勢和實(shí)際需求，對煤礦礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)優(yōu)化提高重視，結(jié)合不同的宣傳手段進(jìn)行滲透，例如，多媒體技術(shù)、三維動畫技術(shù)、微信、微博、各種短視頻平臺等，都是非常好的宣傳平臺，也可以讓更多的人關(guān)注到煤礦礦井設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。 除此之外，還要讓工作人員對設(shè)計(jì)優(yōu)化有足夠的重視，在宣傳時也可以有針對性地展開工作，使其充分認(rèn)識到這項(xiàng)工作的優(yōu)勢，利用其優(yōu)勢來展開后續(xù)工作。