矿井开采设计方法及内容探析

季洪图

(勃利县国土资源局，黑龙江 勃利 154500)

矿井开采设计方法及内容探析

季洪图

(勃利县国土资源局，黑龙江 勃利 154500)

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。同时研究了其他几种设计方法：统计分析法、标准定额法、数学分析法等。

矿井开采；设计方法；方案比较法

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。开采设计的重点是采区设计，采区是整个矿区的核心，井下所有设施设备、巷道布置都是为采区服务的。确定了采区设计方案后，再设计车场及相关硐室与之匹配。

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 方案比较法

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 方案比较中应注意的问题

A.各方案间的可比性方案进行比较时，经济比较的方法应相同。

B.方案比较应从实际出发，具体问题具体分析。由于原始资料不可能十分准确，各种费用单价的选取要符合生产实际。实际工作中，在进行大方案比较之前，往往把几项局部方案综合在一起进行比较，这时就需要综合各项内容，以便进行统一的技术和经济比较。

3 其他几种设计方法

统计分析法、标准定额法、数学分析法、经济数学规划法等设计方法是在方案比较法基础上发展起来的。经济数学规划法是应用计算机进行矿井设计的一种新方法。

3.1 统计分析法

统计分析法是应用数理统计原理，对生产矿井中的某一实际问题进行调查统计，找出相关参数之间的关系，得到参数的合理平均值或取值范围的一种方法。如：某矿井区段的地质因素和技术因素已经确定，通过大量数据统计，在总结经验的基础上，选取一个使生产成本最低的合理工作面长度，调查一定条件下的巷道维护费用，以确定相似条件下的费用参数等。但应注意：合理的参数是在一定条件下取得的，当条件改变时，需要重新统计以获得新的参数。因此，合理参数的适用具有局限性，设计时应结合各矿区的具体条件选取参数。

3.2 标准定额法

根据采区走向长度和倾斜长度，确定矿井采区数目等。标准定额法的定额值是充分调查研究的结果，应反映最新的技术成果、管理水平和安全性。

3.3 数学分析法

数学分析法是通过分析影响吨煤成本的各种因素，列出相应的函数关系表达式，并利用微分求极值的原理，求出使吨煤成本最低的各个参数值的方法。在矿井开采设计中，应用数学分析法可以研究合理的工作面长度、采区走向长度、矿井生产能力等。由于技术、安全和管理等因素不能量化，矿井设计中一些局部问题多采用此方法，它是方案比较法的一种补充形式。

3.4 经济数学规划法

解算并比较结果，求出最优方案和相应的最佳参数值。利用经济数学规划法对全矿生产工艺系统和局部分支系统进行优化时，由于矿井的复杂性，数学模型中的方程和约束条件较多，用编程技术和计算机解算，可使设计工作量大大减少。

随着计算机技术和经济应用数学的发展，经济数学规划法将得到进一步的完善，成为矿井开采设计的重要方法之一。

[1] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.

[2] 周英.采煤概论[M].北京：煤炭工业出版社，2013.

[3] 赵利安.采煤概论[M].徐州：中国矿业大学出版社，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

季洪图(1967-)，男(满族)，助理工程师。