季洪圖

(勃利縣國土資源局，黑龍江 勃利 154500)

礦井開采設計方法及內(nèi)容探析

季洪圖

(勃利縣國土資源局，黑龍江 勃利 154500)

開采設計是整個礦井設計中的重要部分，設計方案的優(yōu)劣直接關系著生產(chǎn)的安全性和全礦井的經(jīng)濟利益。因此，開采設計必須按《煤炭工業(yè)技術政策》、《煤礦安全規(guī)程》、《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》等相關規(guī)定嚴格執(zhí)行。本文主要闡述了礦井開采的初步設計，重點研究了方案比較法及其步驟、內(nèi)容等。同時研究了其他幾種設計方法：統(tǒng)計分析法、標準定額法、數(shù)學分析法等。

礦井開采；設計方法；方案比較法

開采設計是整個礦井設計中的重要部分，設計方案的優(yōu)劣直接關系著生產(chǎn)的安全性和全礦井的經(jīng)濟利益。因此，開采設計必須按《煤炭工業(yè)技術政策》、《煤礦安全規(guī)程》、《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》等相關規(guī)定嚴格執(zhí)行。開采設計的重點是采區(qū)設計，采區(qū)是整個礦區(qū)的核心，井下所有設施設備、巷道布置都是為采區(qū)服務的。確定了采區(qū)設計方案后，再設計車場及相關硐室與之匹配。

1 礦井開采的初步設計

第一，根據(jù)地質構造、煤層的穩(wěn)定性和開采條件分析比較選擇采煤方法；說明風井位置的選擇及平面布置；確定工業(yè)場地的防洪排澇措施。

第二，確定礦井供電電源、電力負荷，計算噸煤耗電量，確定井上、下配電系統(tǒng)和設備的選型；確定地面照明供電系統(tǒng)與控制，礦井通信系統(tǒng)和通信設備的選型；說明井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。

第三，概述建設地區(qū)的環(huán)境狀況，說明設計采用的環(huán)境保護標準；對鍋爐、煤場引起的大氣污染，礦井排水和居住區(qū)生活用水的水污染，壓風機房和通風機房的噪聲污染，煤矸石垃圾等固體廢棄物以及地表塌陷對生態(tài)環(huán)境的破壞提出防治控制措施；根據(jù)環(huán)境保護方案估算環(huán)境保護費用；設置環(huán)境保護管理機構和監(jiān)測機構。

2 方案比較法

2.1 方案比較法的步驟及內(nèi)容

通過深入、細致分析，提出若干個技術上可行、可靠的方案。如果可行方案較多，則需要進行比較，刪除在技術、安全和經(jīng)濟上明顯不合理的方案，最后篩選確定的可行方案一般不少于3個。由于設計的內(nèi)容不同，技術分析的內(nèi)容也不盡相同。礦井開拓方案技術分析的幾項主要內(nèi)容為：

A.開拓方案要在使用先進技術的基礎上，實現(xiàn)集中化生產(chǎn)，以獲得較高效益。

B.井口的位置應盡可能平坦，以便于工業(yè)廣場的布置，避免洪澇、滑坡等自然災害的影響。

C.開拓布置要盡可能考慮不遷移村莊，盡量少占農(nóng)田、少壓煤或不壓煤，以提高煤炭采出率。

D.符合礦區(qū)總體設計要求。

2.2 經(jīng)濟比較法

計算各可行方案的工程量、基建投資、建井工期、生產(chǎn)費用、可采煤等主要指標，進行比較。各主要指標的內(nèi)容和費用計算如下：

A.工程量包括井巷工程量(井巷、硐室的工程量分別按m和m3計量)、地面建筑工程量(按建筑面積m2計量，軌道和管線等按m計量)、機電設備安裝工程量(按設備臺數(shù)或成套設備套數(shù)計量)和其他工程量(平整土地按土石方計量)。

B.基本建設投資包括井巷工程量投資、地面建筑和構筑物投資、機電設備安裝工程量投資和其他工程量投資。

值得注意的是，在計算井巷掘進、巷道維護、提升、運輸、排水、通風費用時，使用了各種單價，這些單價所含費用項目不盡相同。如:井巷掘進費用由直接定額費用、井巷工程輔助費用、現(xiàn)場經(jīng)費、間接費用及勞動保險費稅金等費用構成。費用計算應按煤炭建筑安裝工程造價計算標準和程序進行。

2.3 綜合技術經(jīng)濟比較結果，擇優(yōu)確定礦井開拓主導方案

A.噸煤成本。噸煤成本是礦井生產(chǎn)總成本除以礦井產(chǎn)量的值，是一項綜合性指標。

B.勞動生產(chǎn)率。煤礦勞動生產(chǎn)率是采煤工作面日產(chǎn)量與采煤工作面晝夜出勤人數(shù)的比值。

C.折算費用法。礦井方案的所有費用可分成基本建設投資費用和生產(chǎn)經(jīng)營費用兩部分，兩部分費用不能簡單相加。上述方法是將兩種性質不同的費用折算成一種費用，故稱折算費用法。折算費用法一般以年為計算周期，相應的折算費用為年折算費用。

2.4 方案比較中應注意的問題

A.各方案間的可比性方案進行比較時，經(jīng)濟比較的方法應相同。

B.方案比較應從實際出發(fā)，具體問題具體分析。由于原始資料不可能十分準確，各種費用單價的選取要符合生產(chǎn)實際。實際工作中，在進行大方案比較之前，往往把幾項局部方案綜合在一起進行比較，這時就需要綜合各項內(nèi)容，以便進行統(tǒng)一的技術和經(jīng)濟比較。

3 其他幾種設計方法

統(tǒng)計分析法、標準定額法、數(shù)學分析法、經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃法等設計方法是在方案比較法基礎上發(fā)展起來的。經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃法是應用計算機進行礦井設計的一種新方法。

3.1 統(tǒng)計分析法

統(tǒng)計分析法是應用數(shù)理統(tǒng)計原理，對生產(chǎn)礦井中的某一實際問題進行調(diào)查統(tǒng)計，找出相關參數(shù)之間的關系，得到參數(shù)的合理平均值或取值范圍的一種方法。如：某礦井區(qū)段的地質因素和技術因素已經(jīng)確定，通過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在總結經(jīng)驗的基礎上，選取一個使生產(chǎn)成本最低的合理工作面長度，調(diào)查一定條件下的巷道維護費用，以確定相似條件下的費用參數(shù)等。但應注意：合理的參數(shù)是在一定條件下取得的，當條件改變時，需要重新統(tǒng)計以獲得新的參數(shù)。因此，合理參數(shù)的適用具有局限性，設計時應結合各礦區(qū)的具體條件選取參數(shù)。

3.2 標準定額法

根據(jù)采區(qū)走向長度和傾斜長度，確定礦井采區(qū)數(shù)目等。標準定額法的定額值是充分調(diào)查研究的結果，應反映最新的技術成果、管理水平和安全性。

3.3 數(shù)學分析法

數(shù)學分析法是通過分析影響噸煤成本的各種因素，列出相應的函數(shù)關系表達式，并利用微分求極值的原理，求出使噸煤成本最低的各個參數(shù)值的方法。在礦井開采設計中，應用數(shù)學分析法可以研究合理的工作面長度、采區(qū)走向長度、礦井生產(chǎn)能力等。由于技術、安全和管理等因素不能量化，礦井設計中一些局部問題多采用此方法，它是方案比較法的一種補充形式。

3.4 經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃法

解算并比較結果，求出最優(yōu)方案和相應的最佳參數(shù)值。利用經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃法對全礦生產(chǎn)工藝系統(tǒng)和局部分支系統(tǒng)進行優(yōu)化時，由于礦井的復雜性，數(shù)學模型中的方程和約束條件較多，用編程技術和計算機解算，可使設計工作量大大減少。

隨著計算機技術和經(jīng)濟應用數(shù)學的發(fā)展，經(jīng)濟數(shù)學規(guī)劃法將得到進一步的完善，成為礦井開采設計的重要方法之一。

[1] 徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2009.

[2] 周英.采煤概論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2013.

[3] 趙利安.采煤概論[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2011.

Design method and content of mine mining

JI Hong-tu

(Boli Land Resources Bureau, Boli 154500, China)

The mining design is an important part of the whole mine design. The merits of the design scheme are directly related to the safety of the production and the economic benefits of mine. Therefore, the mining design must be strictly enforced according to “technology policy of coal industry”, “safety regulations of coal mine”, “design specifications of coal mine” and other relevant regulations. This paper mainly elaborates the preliminary design of mine mining, researches the program comparison method, its steps and contents. At the same time, several other design methods are studied: statistical analysis method, standard quota method and mathematical analysis method.

Mine mining; Design method; Scheme comparison method

TD802

： B

： 1674-8646(2017)16-0064-02

2017-05-19

季洪圖(1967-)，男(滿族)，助理工程師。