路占元 LU Zhan-yuan；翟曉毅 ZHAI Xiao-yi；賀永亮 HE Yong-liang；鄭紀順 ZHENG Ji-shun

（①黑龍江科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱 150022；②中煤邯鄲設(shè)計工程有限責任公司，邯鄲 056031）

（①College of Resources and Environmental Engineering，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China；②Handan Design Engineering Chinacoal Co.，Ltd.，Handan 056031，China）

0 引言

礦井巷道布置方式一直是決定礦井建設(shè)投資和投產(chǎn)后效益的最重要因素之一，是采礦工程的靈魂，關(guān)系著整個礦井的技術(shù)面貌、利潤水平和發(fā)展空間，極大程度地左右著煤炭資源的合理開發(fā)和充分利用，左右著煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護[1]。

1 依蘭三礦地質(zhì)條件及技術(shù)條件簡述

依蘭三礦地表標高+100m左右；一水平運輸標高-600m；采用立井開拓；井型2.4Mt/a；開采煤層4層，其中厚煤層1層，其余是中厚煤層，含煤段平均厚度為41.92m，煤層層間距較??；煤層為東西走向，向南傾斜，單斜構(gòu)造，煤層傾角普遍不大于17°，靠近斷層處局部不大于25°；屬第三系三軟地層；大于30m落差的近傾向斷層發(fā)育，平均間距小于500m；礦井正常涌水量為550m3/h，最大涌水量為750m3/h；高瓦斯礦井；煤塵有爆炸性；屬Ⅰ類易自燃煤層。

2 礦井一水平兩種巷道布置方案

2005版《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》第5.2.2條指出：“緩傾斜、傾斜煤層一般應(yīng)采用長壁采煤法。當煤層傾角大于12°時，宜采用走向長壁采煤法后退式開采；當煤層傾角小于12°且條件適宜時，可采用傾斜長壁采煤法后退式開采”。據(jù)此，可以把走向長壁作為依蘭三礦一水平巷道布置備選方案之一。但是，斷層發(fā)育方向更能左右走向長壁開采或傾斜長壁開采的選擇。當近傾向斷層發(fā)育時，回采塊段傾斜長而走向短，傾斜長壁巷道布置方案的優(yōu)點凸顯，傾斜長壁也應(yīng)作為備選方案之一。

2.1 采區(qū)式走向長壁工作面巷道布置方案，如圖1所示。

圖1 采區(qū)式走向長壁工作面巷道布置方案平面圖

2.2 帶區(qū)式傾斜長壁工作面巷道布置方案，如圖2所示。

圖2 帶區(qū)式傾斜長壁工作面巷道布置方案平面圖

3 基于價值工程的巷道布置方式評價

從功能和成本兩個方面分析研究對象，取價值指數(shù)較高者作為選定方案。

3.1 功能指數(shù)計算

3.1.1 建立功能評價指標 依據(jù)兩種巷道布置方式的特點，咨詢專家學(xué)者，建立功能評價指標體系，如表1所示。

表1 巷道布置方式備選方案評價指標表

3.1.2 計算各功能評價指標的重要性系數(shù) 每個專家填一份04打分表，給每個功能指標的重要性打分。經(jīng)計算，每個指標的重要性系數(shù)如表2所示。

表2 功能指標重要性系數(shù)表

3.1.3 專家打分 專家給各方案的各評價指標打分。效益型指標，高者打高分；消耗型指標，低者打高分；以此類推。

專家打分后，對應(yīng)不同方案和不同指標，列出專家打分加權(quán)平均值表，并對表內(nèi)分值進行無量綱處理。

式中：Yij—在第i種方案中第j個功能的評價指標的無量綱數(shù)值；

fijmax—所有方案中所有評價指標的最大值；

fijmin—所有方案中所有評價指標的最小值；

fij—第i個方案中第j個評價指標的加權(quán)平均分；

再乘以各指標的重要性系數(shù)，便可得出各方案的無量綱總分和功能指數(shù)如表3。方案1為采區(qū)式走向長壁工作面巷道布置方案；方案2為帶區(qū)式傾斜長壁工作面巷道布置方案。

表3 各方案功能指數(shù)表

3.2 成本指數(shù)計算 建立成本評價指標如表4所示。

經(jīng)計算，得方案成本指數(shù)如表5。

3.3 價值指數(shù)計算

價值指數(shù)：VIi=FIi/CIi

式中：FIi—第i種方案功能指數(shù)；

CIi—第i種方案成本指數(shù)。

表4 成本評價指標表

表5 方案成本指數(shù)表

表6 各方案價值指數(shù)表

經(jīng)計算各方案價值指數(shù)如表6所示。

根據(jù) k={i｜maxVIi，i＝1，2，…，m}=2 可以得出方案 2 的價值指數(shù)較大，定為最優(yōu)方案。

4 結(jié)論

依蘭三礦應(yīng)采用傾斜長壁巷道布置方式，可增加11.8億元的利潤（未包含多回收資源而增加的利潤）?？蓽p少礦井初期巷道工程量和礦井服務(wù)年限內(nèi)總工程量、提高煤炭回收率、提高安全程度、簡化生產(chǎn)系統(tǒng)、減少工作面搬家次數(shù)、減少斷層影響、降低成本、提高產(chǎn)量、增加利潤、促進企業(yè)科技進步、提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

鑒于類似條件下傾斜長壁開采的回采工作面數(shù)已近百個，均取得了較好的經(jīng)濟效益[3][4][5][6][7]，建議《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)條款改為：“緩傾斜煤層一般應(yīng)采用長壁采煤法。當近傾向斷層發(fā)育時，宜采用傾斜長壁采煤法后退式開采；當近走向斷層發(fā)育時，宜采用走向長壁采煤法后退式開采?！?/p>

5 展望

應(yīng)大力提倡傾斜長壁開采設(shè)備的研發(fā)和改造工作。待設(shè)備性能完全適應(yīng)于25°以下煤層傾斜長壁開采時，對于近走向斷層不發(fā)育的礦井，即使近傾向斷層不發(fā)育，也應(yīng)采用傾斜長壁開采，由于不設(shè)采區(qū)上山，將取得巨大的經(jīng)濟效益。

[1]路占元,孫廣義.小傾角煤層群開拓模式的創(chuàng)新與優(yōu)化[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2007：39-40.

[2]李瑞峰.價值工程在礦業(yè)工程中的應(yīng)用研究[D].阜新:遼寧工程技術(shù)大學(xué),2005.

[3]張小軍.大傾角仰斜開采采場頂板控制的研究[D].淮南:安徽理工大學(xué),2005.

[4]王俊杰,房成芳,張付學(xué).傾斜長壁大傾角俯斜輕放開采實踐[J].煤礦開采,2002,7(4):21-22.

[5]張健.大傾角俯斜開采高產(chǎn)高效實踐與探討[J].煤炭技術(shù),2007,26(2):57-59.

[6]王懷田.復(fù)雜地質(zhì)條件下薄煤層大俯角傾斜長壁工作面回采實踐[J].河北煤炭,2006,31(5):258-299.

[7]王建軍,曹耀豐,何富連.傾斜長壁仰斜綜采的實踐研究[J].礦山壓力與頂板管理,1995,1:29-30.