礦井開拓和巷道布置的優化改進的研究

＊高鵬飛

（國家能源集團烏海能源公司 內蒙古 016000）

1.礦井開拓的優化改進

(1)考慮地表因素改進

在礦井開拓中，地表因素是影響場地、井口布置的重要因素，而場地、井口布置又決定了礦井的開拓方式，因此，應綜合地表因素，考慮煤層條件，進行礦井開拓方式確立，以保證后期作業的順利進行，達到從源頭改進優化礦井開拓的目的。一般來說，地表因素可以被歸納為，地形地貌條件、建筑物與構筑物分布、河流分布等。基于此，在具體的改進優化中，需要先確定煤層條件，然后結合上述地表因素，擬定場地、井口布置思路，再選擇礦井開拓方式，最后，圍繞礦井開拓方式，再次考慮地表因素，并衡量地表的構筑物、建筑物等因素，是否對該種開拓方式下，開拓施工的實施造成影響，確認無問題后，才能將該種開拓方式予以應用，以增強礦井開拓設計的合理性，實現優化改進。針對已經布置完成的礦井開拓現場，可以圍繞現有的開拓方式，考慮地表因素，衡量是否存在可能會帶來風險干擾的地表因素，然后再基于此，加以改進優化，增強礦井開拓效果。

(2)考慮煤層賦存因素改進

圖1 立井開拓圖

煤層賦存是指含煤巖系的分布存在現狀，其描述數據包括煤層層數、煤層厚度、埋深等。在礦井開拓中，應根據煤層賦存狀態的變化，對開拓方式進行改進，以獲取充足的開采煤量，提升礦井開拓水平，例如：在傾斜煤層賦存條件下，可以采用斜井開拓方式，但經過勘探發現煤層深度基本均在300m以上，則應考慮到具體的賦存情況，通過采用立井開拓方式，以達到更大的開采煤量，以優化礦井開拓效果。從總體上來看，在該項因素的背景下，應圍繞如何獲取更大的采煤量，考慮礦井開拓方式的選用、優化、改進，以強化煤礦生產力，達到更好的礦井開拓效果。

(3)考慮經濟因素改進

在礦井開拓中，經濟因素也是進行優化改進需要考慮的重要因素。在優化改進中，應根據礦區的實際情況，計算各類開拓方式所需的基建費用、輔助運輸費用、維護費用等費用項目，然后結合煤礦企業的經濟條件，以及此次采煤的預計收益等因素，合理選用礦井開拓方式，以達到礦井開拓的改進和優化。在此過程中，應當注意保證估算的準確性，并參考以往類似的礦井開拓施工資料，對方案的造價進行估算，同時，還要全面理清各項費用支出點，及時去除冗余的支出環節，然后得出準確、合理的預算，再根據預算進行礦井開拓施工控制，以降低礦井開拓施工成本，達到優化改進的效果。此外，還要做好施工前的設備維護、機具到位等工作，以保持施工機械的良好工作狀態，減少故障等問題帶來經濟損失，改進優化礦井開拓的效益，促進煤礦開采作業水平的發展。

(4)考慮其他因素改進

除了上述的三項因素，在實際的礦井開拓優化改進中，還要結合地質構造因素、資源合理應用因素等其他因素，進行優化改進措施的設計，以保證礦井開拓施工的綜合效能。在此過程中，從地質構造上來看，應結合勘探資料，注意在開拓措施的實施中避免將井筒設置在斷層構造位置，防止開采過程中出現井筒開裂等問題，保證開拓施工的穩定性和安全性。此外，井底、硐室等礦井開拓空間，也要避開地質復雜的區域，以改進礦井開拓效果的可靠性。為此，由于斷層是復雜、不良地質形成的源頭，所以工作者可以直接按照斷層分布情況劃分采區，然后再進行礦井開拓，實現礦井開拓的改進優化。從資源和合理回收上來看，工作者需注意，盡量在開拓礦井過程中，使開拓系統避免或盡量少壓開采煤量，以獲得更多的采煤量，實現資源的合理應用，深入優化礦井開拓效果。

(5)方案優選改進

在礦井優化改進中，方案優選也是達到改進優化效果的重要手段。在此過程中，需先羅列出合理可行的礦井開拓方案，然后結合上述因素進行考慮，選出最優方案，并將其用以礦井開拓施工，以實現礦井開拓的優化改進，增強煤礦開采效果。以某井田的礦井開拓方案優化為例，該井田的煤層為緩傾斜煤層，淺部走向為145m、標高為+1460m，深部走向為3230m、標高為+680m，最高開采上限與地表之間的距離為205m以上，同時，地表存在一條鐵路，整體地貌由平緩地階、山丘組成。綜合上述情況考慮，可以得出中部立井、井田西部立井、井田淺部立井這三個礦井開拓方案，其中，井田淺部立井的資金投入成本過大，不符合實際需求，而中部立井、井田西部立井這兩個方案從賦存等因素上考慮，兩者的優勢性類似，但中部立井方案的井口位置緊鄰鐵路煤柱布設，能夠實現資源的合理利用，因此，應選擇中部立井方案，以優化礦井開拓效果。

2.巷道布置的優化改進

(1)改進工作面長度

在煤礦開采中，巷道主要是指連接地表與礦體之間的通道，工作者需要在其中設置通風、排水系統，以及其他煤礦生產機械設施，為煤礦開采作業提供條件。在巷道布置的優化改進中，可以將工作面長度作為改進優化切入點，并通過合理化工作面長度，提升回采工作面單產水平。在此過程中，應以提高回采工作面單產為目標，結合實際條件，秉承巷道工程量最少化的原則，改進優化巷道工作面長度，增強巷道布置效果。在改進優化時，應當注意需按照實際情況，結合實踐經驗，考慮好煤礦開采施工的具體方向、計劃，同時，還要積極參考以往工況類似的煤礦開采工程的巷道布置方法，然后基于此，構建出具有前瞻性的工作面長度設計，保證工作面長度能夠滿足長期的煤礦作業生產，實現巷道布置的改進優化。

(2)聯合布置改進

聯合布置是指一種巷道布置方式，這種布置方式最明顯的優勢就是可以減少大巷的數量，以及巷道整體工程量，同時，能夠使運輸設備的安裝作業空間結構更加合理，降低設備、管線器材的安裝工程量，提升巷道布置的經濟效益。為此，可以采用該布置方式對巷道布置方案進行改進，以優化巷道布置效果。在此過程中，需結合設計的煤層分布情況，將這種布置方式進行局部或全部的應用，且應注意，當將聯合布置方式與其他方式進行共用時，需做好銜接部分的規劃，并要最大化地應用該種布置方式，以改善礦井的技術經濟指標。此外，在聯合布置方式與其他布置方式共同應用時，可以考慮采用分組聯合布置方式，使機械設備能夠按照所處區域具體環境的差異，被予以相應、合適的布置，增強巷道布置的準確性，有助于煤礦開采作業效率的提升。

(3)改進通風設施布置

在巷道布置中，通風設施布置是其中的一項重要工作內容。在此過程中，通風設施的布置效果，直接影響著巷道內煤礦開采作業的安全性，因此，應合理選用通風設施布置方案，以實現巷道布置效果安全性的改進和優化。一般來說，常見的通風設施布置方式有三種，即壓入式、抽出式、混合式，工作者應根據實際情況，選取合理的布置方式，實現通風設施布置的改進優化，或結合當前條件的變化，選用上述方式，對現有的通風布置進行改進，深入優化巷道布置水平。在改進優化中，如果采用的通風設施布置方式為壓入式或抽出式，就應當注意，需將通風設施放置在新鮮的風流處，并使其與巷道之間保持10m以上的距離，若采用了混合式布置方式，那么則需在優化改進施工過程中，需將抽出式設備的風筒吸風口設置在壓入式設備入風口前方10m以上，以免污濁的空氣被反復吸入，影響改進優化效果[1]。

(4)合理選擇巷道支護布置

除了通風設施布置以外，巷道支護布置也是巷道布置工程中的一項重要組成部分。其中，支護的主要作用是保證巷道空間結構的穩定性，以免塌方等問題的出現，促進煤礦開采任務的順利完成。在改進優化中，首先，應先根據現行的煤礦開采作業方案，選用合適的支護方法。就目前來看，常用的支護方法有豎井支護、平斜巷支護、硐室支護。其次，再結合實際的地質等方面工況，合理選用支護建設材質，以及施工工藝，以保證支護能夠具備足夠的支撐力，達到優化改進巷道布置的目的。最后，待支護經過一段時間的使用后，還要對支護的運行情況進行檢查，如果存在支護老化、磨損等問題，則應立即進行修補和加固，以優化支護布置效果，保持煤礦開采作業的穩定運行狀態[2]。

(5)實現動態化的改進優化

在巷道布置的優化改進中，需秉承動態化的原則，根據生產需求的變化，對現有布置情況進行改進和優化，以推動煤礦生產作業水平的不斷提升。在此過程中，應當圍繞運輸布置、掘進布置等多個方面入手，進行動態化的改造，以增強優化改進效果，例如：在巷道布置中，以往一些井田通常采用炮掘的方式，并使用調度絞車將物料、設備牽引到巷道的順槽中，然后再用順槽中的無極繩絞車運送到工作面，掘進效率低、運輸過程長。為此，在改進優化中，可以在巷道中的順槽處開口，布置綜合掘進機，代替炮掘，再直接用無極繩絞車，將物料、設備運送到工作面，以縮短運輸過程，提高煤礦開采效率。

3.結論

綜上所述，增強巷道布置、礦井開拓工序的實施效果，能夠促進煤礦產業的發展。在開采作業中，改進礦井開拓施工，可以弱化后期開采難度，提高煤礦開采效率，同時，借助巷道布置優化措施，能夠構建出一個穩定的煤礦生產空間，保證各類生產安全設備的協調運作，從而加快推進煤礦施工的開展進程。