高效矿井的设计优化探究

刘洋

摘要：近几年，我国煤炭产业得到快速发展，煤炭产量也不断提升。但随着市场对煤炭需求不断加大，建设高效矿井对煤炭产业发展有着积极意义。因此，如何建设高效矿井已成为煤炭产业面临的课题。本文对高效矿井进行研究，并结合实际采煤工作，从巷道布置、支护技术、开采范围、预防措施以及开采技术五方面进行分析，对原有的矿井结构进行改进，改善矿井环境，旨在为矿井工作者提供参考。

关键词：布置巷道；支护技术；开采技术；开采范围；矿井设计

传统矿井的周边环境较差，并且矿井结构不合理，矿井工作者在开采过程中难以挖掘更多的煤炭资源，导致煤炭开采量一直难以提升。建设高效的矿井，有助于提升煤炭的出产率，以便满足市场对煤炭的需求。就高效矿井的特点来讲，高效矿井应具有科学的巷道结构以及支护结构，并能扩大矿井作业的开采范围以及开采效率。对此，本文沿着这一方向，对如何建设高效矿井进行探索。

一、对巷道进行合理布置

通常来讲，在对巷道进行布置时，应对矿井环境以及煤层类型进行全面考量。一源一汇是一种全新的布置形式，对煤矿运输的效率具有提升作用。一源一汇模式实质上就是将顺槽大巷进行集中化处理，并将机电设备、一通三防装置、皮带装置全部放置在运输顺槽中，以此简化煤炭运输的主要流程，且便于矿井工作者对采矿作业进行一体化管理。但一源一汇模式易受到周边质地的限制，不适合用在具有较大断层的巷道中。总而言之，矿井工作者可将底板大巷模式以及一源一汇模式相结合，并依照巷道的地段特点，选取最佳模式进行布置。

二、对支护技术进行改进

通常来讲，在选择支护结构时，应结合矿井周边环境的特点来选择最优的支护结构。同时，应不断对支护方式以及支护材料进行更新，以便适应矿井作业的要求。从目前常用的支护技术来看，锚喷支护已广泛应用于矿井中。锚喷支护不仅具有较强的支护效果，还能减少掘后维护的任务量。此外，锚喷支护还可减小掘进体积，并节省大量支护材料。

三、扩大开采范围

通常来讲，矿井作业通常具有较大的任务量。对此，有必要扩大开采范围，并在此基础上改进采矿设备，以此提高矿井作业的质量。在以往的矿井作业中，主要依靠普采以及炮采等方式进行开采，并将溜子运输作为主要的煤矿运输方式。但这种采矿方式易限制采矿设备的活动范围，导致采矿工作者不得不分散进行，从而耗费较多的物力资源以及人力成本。对此，在原有采矿技术的基础上，采用机械化采矿工艺。在机械化采矿工艺的支持下，可增强煤矿持续开采力度，并且开采速度也有较大提升。但采矿工作者仍需注意一点，即在应用采矿设备之前，应预先对巷道进行布置，并依照煤层特点以及地质环境，以确定最终的采矿范围。

四、对采煤技术进行改进

采煤技术是矿井作业的关键，要想增加煤矿的产出量，需将现有的采煤技术进一步优化。通常来讲，矿井作业主要分为采煤环节、运输环节以及供电环节。对此，可从采煤、运输、通风以及供电四方面入手，分别对这四个环节进行优化，以提高开采效率。第一，采煤环节。在采煤阶段中，应利用机械化方式进行采煤工作。如果煤层较厚，就选用放顶煤综采的方式。如果煤层偏薄，就选用一次采全高综采的方式。通常来讲，将采煤面设计成走向长壁式结构，并选择一采两掘的方式进行开采。因此，这些方式可减少采煤成本，提高采煤效率，并可保证采煤作业有序开展。第二，运输环节。在运输阶段中，可使用胶带运输机作为运输设备，并依靠智能电子系统来达到自动化运输的目的。同时，将电视系统、集控系统以及调度系统相结合，以此构建一套具有监视、调度以及集控功能的运输系统。此外，可将无轨胶轮作为煤矿运输的辅助工具，可提高煤矿运输的稳定性以及速度。第三，供电环节。在供电阶段中，可将KJ248系统作为监控系统，并将电视系统与KJ248系统相结合，以便采矿工作者对电力装置进行实时监测。第四，通风环节。通风方式有两种，分别是自然通风法以及机械通风法。由于自然风压相对较小，并且风压会出现时大时小的现象，通常以机械通风法为主。在机械通风法的运用中，主要依靠扇风机来提供风力，排出井底储存的污浊空气，并向井底输送新鲜空气，以此保证井底时刻保持良好的环境。

五、预防措施

预防工作是矿井作业中的关键环节，一旦在采煤过程中出现危险事故，会给矿井单位造成极大损失。

（一）预防火灾

在采矿过程中，应扩大巷道的横断面积，并将锚网锚索进行牢固处理。如果煤层厚度大于150毫米，就应对煤层进行喷碹处理，防止煤层表面的媒体脱落。此外，矿井工作者还需对巷道抽漏处进行修复处理，并灌注大量的凝胶以及双灰，保证巷道处于密封的状态。在回采环节中，矿井工作者应对施工现场的空气环境进行关注。如果空气含量过高，可通过埋管注氮的方式，向采空区注入一定的氮气，惰化采空区域内的气体，以此降低火灾的发生概率。

（二）预防瓦斯爆炸

在采矿过程中，矿井工作者应对巷道面积、巷道结构以及巷道距离进行了解，选取相应的对旋风机，从而增加工作面的风量。与此同时，保证矿井时刻处在通风的状态下，保证工作面有足够的风量。此外，在扩大矿井采区的工作面时，应先对中部车场进行开掘，防止掘进区域与工作面出现串联通风的情况。

（三）降低粉尘

矿井工作者可将防尘喷雾设备分别设置在回风口以及产尘点附近。通常来讲，喷雾泵水压应保持在合理范围内。如果水压过低，就无法彻底清除管道中的粉尘；如果水压过高，就会导致管道中的粉尘大量散开。对此，将喷雾泵水压控制在3至5Mpa为宜。此外，可在管路上增加一个多重过滤器，以此保证水质的洁净。如果条件允许，可在喷雾水中加入少量防尘化学剂，以此提高喷雾水的喷雾效果。

结语

建设高效矿井是一项系统工程，不仅要从技术层面去考虑，也要从管理层面去考虑。在对巷道进行布置时，应对矿井环境以及煤层类型进行全面考量，选取最佳模式进行布置；采用喷锚支护方式，可减少掘后维护的任务量，减小掘进体积，并节省大量支护材料；采用机械化采矿工艺，以此增加矿井作业的开采范围以及开采力度；将采煤面设计成走向长壁式结构，并选择一采两掘的方式进行开采，可保证采煤作业有序开展；将电视系统、集控系统以及调度系统相结合，可提高煤矿运输效率；注重对火灾、瓦斯爆炸以及粉尘的防护，以此保证矿井作业能够有序开展。总而言之，在建设高效矿井过程中，还需结合矿井周边的环境特点，选取最佳的方法对矿井结构进行优化。

参考文献：

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