矿井开采设计方法及内容探析

矿井开采设计方法及内容探析

罗南洪

陕西涌鑫矿业有限责任公司陕西省榆林市719407

摘要：开采设计是整个矿井设计中的重要部分，设计方案的优劣直接关系着生产的安全性和全矿井的经济利益。因此，开采设计必须按《煤炭工业技术政策》、《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》等相关规定严格执行。本文主要阐述了矿井开采的初步设计，重点研究了方案比较法及其步骤、内容等。同时提出了煤矿开采技术提升方式，为我国的煤矿开采事业增砖添瓦。

关键词：矿井开采；设计方法；方案比较法

引言

矿产资源指经过地质成矿作用而形成的，天然赋存于地表或埋藏于地下，呈固态、液态或气态的，并具有开发利用价值的矿物或有用元素的集合体。矿产资源属于非可再生资源，其储量是有限的。在人类社会的发展中，矿产资源起到了重要的作用，是人类社会发展的物质保障。矿产企业要站在自身的角度上，考虑矿产开采的效率与安全问题，矿产实际开采之前做好矿产开采研究，制定合理的采矿方法及技术，全面发展经济效益、社会效益与环境效益。

1采矿方法

目前，中国采矿方法使用最广泛的方法主要有以下三种：空场采矿方法、充填采矿方法及崩落采矿方法。空场采矿方法主要适用于在井下矿场出现空场、深孔或大孔的情形时，该种方法是井下采矿最为常用的方法之一，在实际采矿过程中，可有效提高采矿效益及采矿质量。充填采矿方法主要适用于开采围岩不稳固的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体、地表不允许崩落的矿体等。崩落采矿方法主要适用于上盘围岩能呈块状自然崩落，矿石中等以上稳固的急倾斜原矿体，地表允许塌落，在不同的矿业开采中得到了大量应用，尤其是在井下采矿中，使用频率占总量的1/3左右。随着矿产资源的不断开采，此方式在实际开采中的应用范围也越来越广泛。不同的采矿方法，为矿产企业的开采带来了极大的便利，但在一定程度上也带来了限制，如果不能更好地发挥其自身作用，那就需在采矿技术等方面进行考虑。

2矿井开采的设计内容

2.1矿井开采的初步设计

第一，根据地质构造、煤层的稳定性和开采条件分析比较选择采煤方法；说明风井位置的选择及平面布置；确定工业场地的防洪排涝措施。第二，确定矿井供电电源、电力负荷，计算吨煤耗电量，确定井上、下配电系统和设备的选型；确定地面照明供电系统与控制，矿井通信系统和通信设备的选型；说明井下环境监测系统、生产监测系统和计算机网络管理系统。第三，概述建设地区的环境状况，说明设计采用的环境保护标准；对锅炉、煤场引起的大气污染，矿井排水和居住区生活用水的水污染，压风机房和通风机房的噪声污染，煤矸石垃圾等固体废弃物以及地表塌陷对生态环境的破坏提出防治控制措施；根据环境保护方案估算环境保护费用；设置环境保护管理机构和监测机构。

2.2方案比较法的步骤及内容

通过深入、细致分析，提出若干个技术上可行、可靠的方案。如果可行方案较多，则需要进行比较，删除在技术、安全和经济上明显不合理的方案，最后筛选确定的可行方案一般不少于3个。由于设计的内容不同，技术分析的内容也不尽相同。矿井开拓方案技术分析的几项主要内容为：A．开拓方案要在使用先进技术的基础上，实现集中化生产，以获得较高效益。B．井口的位置应尽可能平坦，以便于工业广场的布置，避免洪涝、滑坡等自然灾害的影响。C．开拓布置要尽可能考虑不迁移村庄，尽量少占农田、少压煤或不压煤，以提高煤炭采出率。D．符合矿区总体设计要求。

2.3经济比较法

计算各可行方案的工程量、基建投资、建井工期、生产费用、可采煤等主要指标，进行比较。各主要指标的内容和费用计算如下：A．工程量包括井巷工程量（井巷、硐室的工程量分别按m和m3计量）、地面建筑工程量（按建筑面积m2计量，轨道和管线等按m计量）、机电设备安装工程量（按设备台数或成套设备套数计量）和其他工程量（平整土地按土石方计量）。B．基本建设投资包括井巷工程量投资、地面建筑和构筑物投资、机电设备安装工程量投资和其他工程量投资。值得注意的是，在计算井巷掘进、巷道维护、提升、运输、排水、通风费用时，使用了各种单价，这些单价所含费用项目不尽相同。如：井巷掘进费用由直接定额费用、井巷工程辅助费用、现场经费、间接费用及劳动保险费税金等费用构成。费用计算应按煤炭建筑安装工程造价计算标准和程序进行。

2.4综合技术经济比较结果，择优确定矿井开拓主导方案

A．吨煤成本。吨煤成本是矿井生产总成本除以矿井产量的值，是一项综合性指标。B．劳动生产率。煤矿劳动生产率是采煤工作面日产量与采煤工作面昼夜出勤人数的比值。C．折算费用法。矿井方案的所有费用可分成基本建设投资费用和生产经营费用两部分，两部分费用不能简单相加。上述方法是将两种性质不同的费用折算成一种费用，故称折算费用法。折算费用法一般以年为计算周期，相应的折算费用为年折算费用。

3煤矿开采技术提升方式

3.1做好技术工艺创新

煤矿开采技术及工艺应用的第一步是做好技术工艺的创新。在做好技术工艺创新的过程中首先应当努力做到煤炭开采各环节的变革，在提升技术水平与工艺理论的同时将相关研究进行进一步深化。其次，在做好技术工艺创新的过程中还应当将工艺应用的深度与广度持续提高，例如可以通过壁式体系采煤技术和采煤机方面的创新来实现多区域的连续采煤，从而能够在提升单产和工效的同时进一步提升技术本身的适用性。与此同时，在做好技术工艺创新的过程中还应当针对煤层赋存条件多样和开采条件较复杂的情况来提升整体的综采程度，从而能够为技术今后的进步奠定坚实的基础。

3.2合理应用壁式综采

煤矿开采技术及工艺的应用需要合理的应用壁式综采。在合理应用壁式综采的过程中首先应当在顶分层合理的增设铺网，以及其他和采煤工艺有关的装备，并且还需要确保中下分层需在网下进行开采。其次，在合理应用壁式综采的过程中还应当对于工艺的结构功能、数据参数、技术理论等内容有着更加透彻得了解，通过全方位的研究来确保工艺的使用效果可以达到国内外先进水平，对于进一步的加快完善与发展放顶煤综采具有不可忽视的重要作用。

3.3探索工艺发展趋势

煤矿开采技术及工艺的应用应当着眼于对于工艺发展趋势进行合理的探索。在探索工艺发展趋势的过程中首先应当努力为进一步发展现代采煤工艺做出应有的贡献。其次，在探索工艺发展趋势的过程中还需要着手于合理改采煤方法和开采工艺，从而能够在适应壁式体系和采煤技术的同时，进一步开创煤矿开采的发展趋势。与此同时，在探索工艺发展趋势的过程中还应当在结合煤矿实际情况的同时进一步的加大理论研究，通过坚持不懈地探索煤矿开采技术与工艺发展趋势，就能够在此基础上发展出多层次且多样化的采煤的工艺，最终能够促进煤矿开采技术与工艺得到全面的发展，增强煤矿企业的实际生产能力。

结语

主要针对矿井开采设计方法及内容探析进行了分析与研究，随着社会经济的高速发展，矿产资源就越来越重要，对矿源的质量要求也会越来越高。科学的进步与发展，也使采矿技术在不断增多与完善，满足了矿产企业的发展与需求。所以，矿产企业应跟紧时代步伐，与时俱进，结合实际情况及市场发展，逐步完善井下采矿技术，提高采矿方法，才能使企业取得更好的发展。

参考文献：

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[2]黎晶.采矿工程中开采方法的有效选择[J].工程技术：全文版，2017，6（1）：102.

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