矿井开拓和巷道布置的优化改进的研究

＊高鹏飞

（国家能源集团乌海能源公司 内蒙古 016000）

1.矿井开拓的优化改进

(1)考虑地表因素改进

在矿井开拓中，地表因素是影响场地、井口布置的重要因素，而场地、井口布置又决定了矿井的开拓方式，因此，应综合地表因素，考虑煤层条件，进行矿井开拓方式确立，以保证后期作业的顺利进行，达到从源头改进优化矿井开拓的目的。一般来说，地表因素可以被归纳为，地形地貌条件、建筑物与构筑物分布、河流分布等。基于此，在具体的改进优化中，需要先确定煤层条件，然后结合上述地表因素，拟定场地、井口布置思路，再选择矿井开拓方式，最后，围绕矿井开拓方式，再次考虑地表因素，并衡量地表的构筑物、建筑物等因素，是否对该种开拓方式下，开拓施工的实施造成影响，确认无问题后，才能将该种开拓方式予以应用，以增强矿井开拓设计的合理性，实现优化改进。针对已经布置完成的矿井开拓现场，可以围绕现有的开拓方式，考虑地表因素，衡量是否存在可能会带来风险干扰的地表因素，然后再基于此，加以改进优化，增强矿井开拓效果。

(2)考虑煤层赋存因素改进

图1 立井开拓图

煤层赋存是指含煤岩系的分布存在现状，其描述数据包括煤层层数、煤层厚度、埋深等。在矿井开拓中，应根据煤层赋存状态的变化，对开拓方式进行改进，以获取充足的开采煤量，提升矿井开拓水平，例如：在倾斜煤层赋存条件下，可以采用斜井开拓方式，但经过勘探发现煤层深度基本均在300m以上，则应考虑到具体的赋存情况，通过采用立井开拓方式，以达到更大的开采煤量，以优化矿井开拓效果。从总体上来看，在该项因素的背景下，应围绕如何获取更大的采煤量，考虑矿井开拓方式的选用、优化、改进，以强化煤矿生产力，达到更好的矿井开拓效果。

(3)考虑经济因素改进

在矿井开拓中，经济因素也是进行优化改进需要考虑的重要因素。在优化改进中，应根据矿区的实际情况，计算各类开拓方式所需的基建费用、辅助运输费用、维护费用等费用项目，然后结合煤矿企业的经济条件，以及此次采煤的预计收益等因素，合理选用矿井开拓方式，以达到矿井开拓的改进和优化。在此过程中，应当注意保证估算的准确性，并参考以往类似的矿井开拓施工资料，对方案的造价进行估算，同时，还要全面理清各项费用支出点，及时去除冗余的支出环节，然后得出准确、合理的预算，再根据预算进行矿井开拓施工控制，以降低矿井开拓施工成本，达到优化改进的效果。此外，还要做好施工前的设备维护、机具到位等工作，以保持施工机械的良好工作状态，减少故障等问题带来经济损失，改进优化矿井开拓的效益，促进煤矿开采作业水平的发展。

(4)考虑其他因素改进

除了上述的三项因素，在实际的矿井开拓优化改进中，还要结合地质构造因素、资源合理应用因素等其他因素，进行优化改进措施的设计，以保证矿井开拓施工的综合效能。在此过程中，从地质构造上来看，应结合勘探资料，注意在开拓措施的实施中避免将井筒设置在断层构造位置，防止开采过程中出现井筒开裂等问题，保证开拓施工的稳定性和安全性。此外，井底、硐室等矿井开拓空间，也要避开地质复杂的区域，以改进矿井开拓效果的可靠性。为此，由于断层是复杂、不良地质形成的源头，所以工作者可以直接按照断层分布情况划分采区，然后再进行矿井开拓，实现矿井开拓的改进优化。从资源和合理回收上来看，工作者需注意，尽量在开拓矿井过程中，使开拓系统避免或尽量少压开采煤量，以获得更多的采煤量，实现资源的合理应用，深入优化矿井开拓效果。

(5)方案优选改进

在矿井优化改进中，方案优选也是达到改进优化效果的重要手段。在此过程中，需先罗列出合理可行的矿井开拓方案，然后结合上述因素进行考虑，选出最优方案，并将其用以矿井开拓施工，以实现矿井开拓的优化改进，增强煤矿开采效果。以某井田的矿井开拓方案优化为例，该井田的煤层为缓倾斜煤层，浅部走向为145m、标高为+1460m，深部走向为3230m、标高为+680m，最高开采上限与地表之间的距离为205m以上，同时，地表存在一条铁路，整体地貌由平缓地阶、山丘组成。综合上述情况考虑，可以得出中部立井、井田西部立井、井田浅部立井这三个矿井开拓方案，其中，井田浅部立井的资金投入成本过大，不符合实际需求，而中部立井、井田西部立井这两个方案从赋存等因素上考虑，两者的优势性类似，但中部立井方案的井口位置紧邻铁路煤柱布设，能够实现资源的合理利用，因此，应选择中部立井方案，以优化矿井开拓效果。

2.巷道布置的优化改进

(1)改进工作面长度

在煤矿开采中，巷道主要是指连接地表与矿体之间的通道，工作者需要在其中设置通风、排水系统，以及其他煤矿生产机械设施，为煤矿开采作业提供条件。在巷道布置的优化改进中，可以将工作面长度作为改进优化切入点，并通过合理化工作面长度，提升回采工作面单产水平。在此过程中，应以提高回采工作面单产为目标，结合实际条件，秉承巷道工程量最少化的原则，改进优化巷道工作面长度，增强巷道布置效果。在改进优化时，应当注意需按照实际情况，结合实践经验，考虑好煤矿开采施工的具体方向、计划，同时，还要积极参考以往工况类似的煤矿开采工程的巷道布置方法，然后基于此，构建出具有前瞻性的工作面长度设计，保证工作面长度能够满足长期的煤矿作业生产，实现巷道布置的改进优化。

(2)联合布置改进

联合布置是指一种巷道布置方式，这种布置方式最明显的优势就是可以减少大巷的数量，以及巷道整体工程量，同时，能够使运输设备的安装作业空间结构更加合理，降低设备、管线器材的安装工程量，提升巷道布置的经济效益。为此，可以采用该布置方式对巷道布置方案进行改进，以优化巷道布置效果。在此过程中，需结合设计的煤层分布情况，将这种布置方式进行局部或全部的应用，且应注意，当将联合布置方式与其他方式进行共用时，需做好衔接部分的规划，并要最大化地应用该种布置方式，以改善矿井的技术经济指标。此外，在联合布置方式与其他布置方式共同应用时，可以考虑采用分组联合布置方式，使机械设备能够按照所处区域具体环境的差异，被予以相应、合适的布置，增强巷道布置的准确性，有助于煤矿开采作业效率的提升。

(3)改进通风设施布置

在巷道布置中，通风设施布置是其中的一项重要工作内容。在此过程中，通风设施的布置效果，直接影响着巷道内煤矿开采作业的安全性，因此，应合理选用通风设施布置方案，以实现巷道布置效果安全性的改进和优化。一般来说，常见的通风设施布置方式有三种，即压入式、抽出式、混合式，工作者应根据实际情况，选取合理的布置方式，实现通风设施布置的改进优化，或结合当前条件的变化，选用上述方式，对现有的通风布置进行改进，深入优化巷道布置水平。在改进优化中，如果采用的通风设施布置方式为压入式或抽出式，就应当注意，需将通风设施放置在新鲜的风流处，并使其与巷道之间保持10m以上的距离，若采用了混合式布置方式，那么则需在优化改进施工过程中，需将抽出式设备的风筒吸风口设置在压入式设备入风口前方10m以上，以免污浊的空气被反复吸入，影响改进优化效果[1]。

(4)合理选择巷道支护布置

除了通风设施布置以外，巷道支护布置也是巷道布置工程中的一项重要组成部分。其中，支护的主要作用是保证巷道空间结构的稳定性，以免塌方等问题的出现，促进煤矿开采任务的顺利完成。在改进优化中，首先，应先根据现行的煤矿开采作业方案，选用合适的支护方法。就目前来看，常用的支护方法有竖井支护、平斜巷支护、硐室支护。其次，再结合实际的地质等方面工况，合理选用支护建设材质，以及施工工艺，以保证支护能够具备足够的支撑力，达到优化改进巷道布置的目的。最后，待支护经过一段时间的使用后，还要对支护的运行情况进行检查，如果存在支护老化、磨损等问题，则应立即进行修补和加固，以优化支护布置效果，保持煤矿开采作业的稳定运行状态[2]。

(5)实现动态化的改进优化

在巷道布置的优化改进中，需秉承动态化的原则，根据生产需求的变化，对现有布置情况进行改进和优化，以推动煤矿生产作业水平的不断提升。在此过程中，应当围绕运输布置、掘进布置等多个方面入手，进行动态化的改造，以增强优化改进效果，例如：在巷道布置中，以往一些井田通常采用炮掘的方式，并使用调度绞车将物料、设备牵引到巷道的顺槽中，然后再用顺槽中的无极绳绞车运送到工作面，掘进效率低、运输过程长。为此，在改进优化中，可以在巷道中的顺槽处开口，布置综合掘进机，代替炮掘，再直接用无极绳绞车，将物料、设备运送到工作面，以缩短运输过程，提高煤矿开采效率。

3.结论

综上所述，增强巷道布置、矿井开拓工序的实施效果，能够促进煤矿产业的发展。在开采作业中，改进矿井开拓施工，可以弱化后期开采难度，提高煤矿开采效率，同时，借助巷道布置优化措施，能够构建出一个稳定的煤矿生产空间，保证各类生产安全设备的协调运作，从而加快推进煤矿施工的开展进程。