煤礦礦井設計及采區優化探究

隨著煤礦需求量的增加，各種采掘技術、設備的更新，煤礦礦井設計和采區優化日益重要，如何讓它們迅速發展，符合現實需要，真正實現礦井智能化和安全操控，是礦井生產效率提升的必要手段。
　　1 煤礦礦井設計分析
　　1.1 通風井的設計
　　煤礦開采都是地下進行，涉及到的坑口比較多，例如長夜坑口、大河灘坑口等等，由于各個坑口和地面都是相連的，因此一旦設計存在紕漏就很容易造成漏風或者風流不暢等情況，因此通風井需要嚴格的設計和預想。例如，將不同的坑口進行分類，一個或者幾個作為進風井、其他作為回風井，由此確保產生風向回流。讓需要通風的地方進行通風設施的按照，不需要通風的地方進行密閉設置。一定要避免因為通風井優化設計不合格導致的風流短路現象。
　　1.2 傾斜煤礦設計
　　根據礦井的形狀和規律不同，煤礦分為大型、中型和小型，但是其中傾斜煤礦不可避免，因為所有的煤層都是有傾斜度的，因此在傾斜煤礦優化設計過程中，需要考慮到井口所需要的傾斜度設計，煤礦礦井設計符合實際采礦需求，然后提出整體設計方案。
　　2 采礦區的優化設計模型
　　采礦區需要安全、穩定，因此進行優化設計是至關重要的，需要考慮到實際成本、安全性、科學性等問題，本文對優化設計進行了如下模型研究。
　　2.1 系統結構的建立
　　采礦區所處地理位置復雜，因此需要建立系統結構，這種結構的設置需要考慮煤礦所在位置的地質情況、水文情況、煤礦情況以及需要開采的量，從而提前進行方案設計，有計劃、有步驟的進行開采，例如開采順序、開采設備的使用和進入、支護方式等等。這種系統結構一定要科學合理而且還要符合現實需要。一次，系統結構建立過程中需要配備專業的人員和勘察團隊。
　　2.2 系統的功能分析
　　最常用的分析方法為數值分析方法。開采系統的穩定性通常有三類指標來判斷：（1）應力、位移、塑性區、破壞區綜合指標分析；（2）平衡狀態分析，包括能量分析和運動分析；（3）破壞概率，通過可靠度分析，來確定系統的穩定性狀態。
　　3 優化模型存在的問題與改進途徑
　　第一，優化模型的結構。整體優化模型雖然能夠對礦井生產能力和各種開拓系統方案進行綜合優化，充分反映開拓系統各項組成部分之間的相互影響，但所得出的結果與目前礦井設計表述形式的需要不完全一致。
　　整體優化模型構建時還要考慮各個分系統之間的合作和獨立性，既能發揮自身作用，也能促進其他單項構造作用的提升，這才是優化模型的最高效率體現，分合有序，共同發揮作用。
　　第二，投資和費用的計算也是礦井優化方案中的困難之一。由于礦井整體優化模型中各個子系統紛雜眾多，如何將費用單價合理、科學的分配到各個子系統中是比較困難的。再加上物價的漲幅不定，這種單價的分配也處于不穩定的狀態。因此可以將工程測量和費用計算單獨開來，優化模型注重工程技術的計算和引入，而對于投資和費用則可以建立專業的程序和模型，這樣二者既能確保質量，而且還可以很好的計算投資和費用。
　　第三，優化與模擬并行，為了讓礦井設計方面的實用性更強，可以將模擬同步引入，測試方案設計是否可以達到預期的程度，這就需要模擬各個子系統以及整個系統。從而確保煤礦礦井設計和采區優化有一定的事實依據。
　　4 礦區設計優化的內容和方法
　　根據上面的分析可以看出，我國煤礦礦井設計和采區優化關系到煤礦開采效率，隨著現代化發展，再加上煤礦需求量的增加，我國確實應當注重此項工作的進展，本文通過研究，提出了以下幾種礦區設計優化內容和方法。
　　4.1 優化內容
　　礦區設計和采區優化，包括采煤方法的更新、采礦機械設備的選擇等待，這種優化內容是建立在礦井優化模型、礦井內部巷道布置基礎之上的，利用這些數據確定采煤方法選用和各種機械設備選擇標準。
　　4.2 優化方法
　　針對優化模型和優化內容分析，本文提出了幾種優化辦法，希望對煤礦礦井設計和采區優化效率提升有所幫助。
　　（1）實現聯合布置。
　　為減少巖巷，降低巖巷掘進率，對一層組并入二層組實行聯合布置的可行性進行具體分析論證，在地質條件允許的情況下，可利用二層組大巷掘進石門與一層組聯系。
　　（2）實現一巷多用。
　　采取各種巷道進行布置和設計的過程中，對于以往的巷道應當盡可能地利用，然后結合本區和其他區域現有條件進行改造，最大程度地減少浪費，實現一巷多用，降低成本的同時，提升工作效率。
　　（3）開采單一層取消巖石集中大巷。
　　對地質構造較簡單，煤層賦存穩定，且兩個煤層都屬于單一層的情況，在布置煤層巷道時，可取消底板巖石集中大巷，改用沿集中石門自然層一條龍式的布置方式。
　　（4）適當加大階段高度和走向長度。
　　階段高度的增加可以提高煤礦生產率，因此事先可以進行開采條件和技術設備的勘查，如果情況允許可以適當增加階段高度，增加采煤工作面長度和采區走向長度，相對減少分段個數，對于階段服務的年限可以適當嚴懲，從而確保較低成本實現采煤工作量的增加，從而將機械化的功能發揮到最大。
　　5 煤礦礦井設計及采區優化保障措施
　　煤礦礦井設計和采區優化是否可以提高煤礦生產效率，決定于這個過程是否科學、合理，因此本文認為對于煤礦礦井設計和采區優化應當遵循以下幾種保障措施。
　　5.1 樹立正確的思想
　　對于煤礦礦井設計和優化工作一定要堅持一個首要原則——安全第一。因此在實際工作中應當積極響應這種政策，從思想和行為方面都要重視，例如，可以加大宣傳和教育，引導煤礦員工樹立安全意識，對工作負責，對他人安全負責的工作理念。正所謂意識決定行為，因此樹立正確的思想，直接關系到煤礦礦井設計和采區優化結果。
　　5.2 創新煤礦礦井設計和采區優化宣傳形式
　　結合當下時代特點，對于煤礦礦井設計和采區優化工作重要性，需要通過各種宣傳手段進行滲透，例如，利用媒體、三維動畫、微信、視頻等等，讓員工重視此項工作，有針對性的對相關工作人員展開宣傳，讓他們充分認識到礦井設計和優化給自身以及生產效率帶來優勢。