煤矿矿井设计及采区优化探究

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　　摘 要：采区是矿井中负责生产输出的区域，因此矿井设计和采区设置是否合理直接关系到煤矿生产效果。本文对此展开研究，分析了煤矿矿井最佳设计、采矿区的优化设计模型、优化模型存在的问题与改进途径，最后分析了矿区设计优化的内容和方法以及原则，希望对煤矿矿井设计和采区优化提供思路。
　　关键词：煤矿矿井设计 采区 优化分析
　　中图分类号：TD822 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0060-02
　　随着煤矿需求量的增加，各种采掘技术、设备的更新，煤矿矿井设计和采区优化日益重要，如何让它们迅速发展，符合现实需要，真正实现矿井智能化和安全操控，是矿井生产效率提升的必要手段。
　　1 煤矿矿井设计分析
　　1.1 通风井的设计
　　煤矿开采都是地下进行，涉及到的坑口比较多，例如长夜坑口、大河滩坑口等等，由于各个坑口和地面都是相连的，因此一旦设计存在纰漏就很容易造成漏风或者风流不畅等情况，因此通风井需要严格的设计和预想。例如，将不同的坑口进行分类，一个或者几个作为进风井、其他作为回风井，由此确保产生风向回流。让需要通风的地方进行通风设施的按照，不需要通风的地方进行密闭设置。一定要避免因为通风井优化设计不合格导致的风流短路现象。
　　1.2 倾斜煤矿设计
　　根据矿井的形状和规律不同，煤矿分为大型、中型和小型，但是其中倾斜煤矿不可避免，因为所有的煤层都是有倾斜度的，因此在倾斜煤矿优化设计过程中，需要考虑到井口所需要的倾斜度设计，煤矿矿井设计符合实际采矿需求，然后提出整体设计方案。
　　2 采矿区的优化设计模型
　　采矿区需要安全、稳定，因此进行优化设计是至关重要的，需要考虑到实际成本、安全性、科学性等问题，本文对优化设计进行了如下模型研究。
　　2.1 系统结构的建立
　　采矿区所处地理位置复杂，因此需要建立系统结构，这种结构的设置需要考虑煤矿所在位置的地质情况、水文情况、煤矿情况以及需要开采的量，从而提前进行方案设计，有计划、有步骤的进行开采，例如开采顺序、开采设备的使用和进入、支护方式等等。这种系统结构一定要科学合理而且还要符合现实需要。一次，系统结构建立过程中需要配备专业的人员和勘察团队。
　　2.2 系统的功能分析
　　最常用的分析方法为数值分析方法。开采系统的稳定性通常有三类指标来判断：（1）应力、位移、塑性区、破坏区综合指标分析；（2）平衡状态分析，包括能量分析和运动分析；（3）破坏概率，通过可靠度分析，来确定系统的稳定性状态。
　　3 优化模型存在的问题与改进途径
　　第一，优化模型的结构。整体优化模型虽然能够对矿井生产能力和各种开拓系统方案进行综合优化，充分反映开拓系统各项组成部分之间的相互影响，但所得出的结果与目前矿井设计表述形式的需要不完全一致。
　　整体优化模型构建时还要考虑各个分系统之间的合作和独立性，既能发挥自身作用，也能促进其他单项构造作用的提升，这才是优化模型的最高效率体现，分合有序，共同发挥作用。
　　第二，投资和费用的计算也是矿井优化方案中的困难之一。由于矿井整体优化模型中各个子系统纷杂众多，如何将费用单价合理、科学的分配到各个子系统中是比较困难的。再加上物价的涨幅不定，这种单价的分配也处于不稳定的状态。因此可以将工程测量和费用计算单独开来，优化模型注重工程技术的计算和引入，而对于投资和费用则可以建立专业的程序和模型，这样二者既能确保质量，而且还可以很好的计算投资和费用。
　　第三，优化与模拟并行，为了让矿井设计方面的实用性更强，可以将模拟同步引入，测试方案设计是否可以达到预期的程度，这就需要模拟各个子系统以及整个系统。从而确保煤矿矿井设计和采区优化有一定的事实依据。
　　4 矿区设计优化的内容和方法
　　根据上面的分析可以看出，我国煤矿矿井设计和采区优化关系到煤矿开采效率，随着现代化发展，再加上煤矿需求量的增加，我国确实应当注重此项工作的进展，本文通过研究，提出了以下几种矿区设计优化内容和方法。
　　4.1 优化内容
　　矿区设计和采区优化，包括采煤方法的更新、采矿机械设备的选择等待，这种优化内容是建立在矿井优化模型、矿井内部巷道布置基础之上的，利用这些数据确定采煤方法选用和各种机械设备选择标准。
　　4.2 优化方法
　　针对优化模型和优化内容分析，本文提出了几种优化办法，希望对煤矿矿井设计和采区优化效率提升有所帮助。
　　（1）实现联合布置。
　　为减少岩巷，降低岩巷掘进率，对一层组并入二层组实行联合布置的可行性进行具体分析论证，在地质条件允许的情况下，可利用二层组大巷掘进石门与一层组联系。
　　（2）实现一巷多用。
　　采取各种巷道进行布置和设计的过程中，对于以往的巷道应当尽可能地利用，然后结合本区和其他区域现有条件进行改造，最大程度地减少浪费，实现一巷多用，降低成本的同时，提升工作效率。
　　（3）开采单一层取消岩石集中大巷。
　　对地质构造较简单，煤层赋存稳定，且两个煤层都属于单一层的情况，在布置煤层巷道时，可取消底板岩石集中大巷，改用沿集中石门自然层一条龙式的布置方式。
　　（4）适当加大阶段高度和走向长度。
　　阶段高度的增加可以提高煤矿生产率，因此事先可以进行开采条件和技术设备的勘查，如果情况允许可以适当增加阶段高度，增加采煤工作面长度和采区走向长度，相对减少分段个数，对于阶段服务的年限可以适当严惩，从而确保较低成本实现采煤工作量的增加，从而将机械化的功能发挥到最大。
　　5 煤矿矿井设计及采区优化保障措施
　　煤矿矿井设计和采区优化是否可以提高煤矿生产效率，决定于这个过程是否科学、合理，因此本文认为对于煤矿矿井设计和采区优化应当遵循以下几种保障措施。
　　5.1 树立正确的思想
　　对于煤矿矿井设计和优化工作一定要坚持一个首要原则——安全第一。因此在实际工作中应当积极响应这种政策，从思想和行为方面都要重视，例如，可以加大宣传和教育，引导煤矿员工树立安全意识，对工作负责，对他人安全负责的工作理念。正所谓意识决定行为，因此树立正确的思想，直接关系到煤矿矿井设计和采区优化结果。
　　5.2 创新煤矿矿井设计和采区优化宣传形式
　　结合当下时代特点，对于煤矿矿井设计和采区优化工作重要性，需要通过各种宣传手段进行渗透，例如，利用媒体、三维动画、微信、视频等等，让员工重视此项工作，有针对性的对相关工作人员展开宣传，让他们充分认识到矿井设计和优化给自身以及生产效率带来优势。
　　6 结语
　　综上可以看出，煤矿矿井设计和采区优化是为了的将矿井内部的巷道分布更加合理，从而促使煤矿生产效率的提升，更重要的是在这个过程中确保生产安全性。本文对此展开研究，从煤矿矿井设计模型构建和存在的问题分析，提出了几种解决对策，最终提出了优化内容和方法，希望对煤矿生产效率和安全性提升有所帮助。
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