发展创新，把握煤矿设计方向

宋吉曜（昆明煤炭设计研究院，云南 昆明 650000）



发展创新，把握煤矿设计方向

宋吉曜（昆明煤炭设计研究院，云南 昆明 650000）

煤矿的设计应当重视其经济合理性，以贯彻国家方针为基本原则，实现设计的更新，最终改变我国的煤矿生产面貌，而为了把握煤矿总体设计方向，实现发展创新，必须进一步完善矿井设计，实现现代化发展。本文即结合煤矿设计现状，针对其发展创新进行了探讨，以供参考。

发展；创新；煤矿；设计

1　引言

我国煤炭资源总量丰富，在煤矿开采中，矿井设计开拓是其建设与生产的关键，影响着建井工期和生产实现的投入、产出、质量与效益。因此，煤矿设计在其中发挥着决定性的作用，要求相关设计人员必须掌握相关专业知识，具有远见，看到煤矿设计的整体发展方向，结合矿区实际，不断改进煤矿设计，加强煤矿的生产能力与经济效益。

2　煤炭开采工业现状与问题

2.1发展现状

经过恢复时期、困难时期和改革开放初期之后，我国煤炭工业进入飞速发展时期。煤炭设计行业经过简单模仿、一边模仿一边创新，发展到现在的科学模仿和自己创造。在充分吸收过去的经验教训，积极运用最新技术和装备的基础上，设计了一批不同地质条件下的大型和特大型现代化矿井。这些矿井的设计生产能力、井田开拓、工艺布置、系统配置、集中化自动化程度、施工方法、建设工期等方面，总体上达到了国际先进水平，有些技术达到国际领先水平。截止2013年底，全国已经建成年产120万t及以上的大型现代化煤矿850多处，矿井数量占全国总数的7%但产量占到全国的65%，其中千万吨级的特大型煤矿53处，产量占到全国的17%，甚至还出现了一批千万吨级的回采工作面。

2.2煤炭开采存在的问题

我国的煤炭工业目前已经取得一定的成绩，但仍然存在一些深层次的矛盾，具体来说，煤炭工业的发展主要存在以下几个方面的问题：

2.2.1资源配置不合理，破坏浪费

我国当前的煤矿企业往往在资质管理制度方面不完善，资源价格缺乏办矿条件企业与个人经济实力上的优势，甚至需要通过炒卖资源的方式谋取利益，因而对行业持续发展带来不利影响。

2.2.2整体的技术水平较低

我国目前的煤炭行业科技贡献率仅仅达到约24.2%，低于全国的29.5%平均水平，煤炭行业的整体生产技术水平较为落后，除了部分的国有大矿，大多数为生产技术水平低、装备差、效率低的小型煤矿。

2.2.3安全基础薄弱，安全生产形势严峻

我国许多的国有重点煤矿都陆续进入衰老报废的高峰期，对于事故的抵御能力严重不足，而数量较多的乡镇小煤矿则大多为了追求高额利润，忽视安全投入，导致煤矿事故时有发生，严重影响了煤炭工业的稳定发展。

2.2.4资源综合利用程度不够，破坏生态环境

“十五”以来，我国的煤炭产量大幅增长，高强度资源开发加剧了生态环境的破坏。此外，煤炭的生产、加工过程中，所产生的煤泥、劣质煤、煤伴生矿物和矿井水等，未能得到有效利用。

3　发展创新，把握煤矿设计方向的措施

随着经济的复苏，国家对于能源的需求也随之增加，我国当前的煤炭工业必须立足当前，着眼长远，从而认真做好以下方面的工作：

实验中,节点数2、3、4时的平均精度分别为98.82%、90.29%、76.72%,可见,随着预测节点数增多,预测精度降低,预测结果的稳定性也开始下滑.这是因为,当预测的节点数增多时,所有节点组成区域内的链路组合数量呈指数倍增长,而组合数越多,使得预测结果的搜索空间越大,模型越难准确地命中真实的情况,从而导致其预测稳定性的下滑;同时,当数据集大小有限时,对于每种组合下的输入数据就会更少,即每种标签下对应的训练样本变少,使得各标签的训练过程不充分,模型出现欠拟合现象,从而导致其预测精度变低.

3.1推进大型煤炭基地建设

我国应当依据国民经济的实际发展状况与煤炭需求，以“上大关小、产能置换、优化结构”为基本原则，加快大型煤炭矿区的总体规划工作，进而优化煤炭的整体开发布局。

3.2企业兼并重组，调整产业结构

我国应当继续大力整顿布局不合理、不符合相关安全标准、浪费资源且不符合环保要求的小型煤矿，必要情况下甚至可以直接关闭，以早日形成以大兴煤矿企业为主体的煤炭供应体系，从而提升煤炭行业的整体抗风险能力与竞争力。

3.3做好煤炭资源管理利用，实现产业节能

我国需要通过不断加大煤制油、煤气化等项目的研究开发，尽可能降低煤炭这种终端能源的运用比例，推动煤炭资源的清洁化利用，达到减少生态环境污染的目的，实现经济、社会的可持续发展。

4　我国煤矿设计的发展

4.1矿井设计发展方向

设计应当以全面贯彻科学开采作为基本原则，实现开采工作的安全、高效、绿色、经济、高回收率等，构建资源开发、环境与生态保护、区域经济可持续发展的产业格局。将引入科学产能的理念，按照时代和科学开采的要求，科学合理确定矿井设计生产能力，确保安全、高效、环境友好地开发煤炭资源。矿井设备将继续向大型化、重型化、智能化、高可靠性、节能高效方向发展，进一步加强瓦斯、水害、冲击地压等重大灾害的治理力度。以两化深度融合、智能矿山和先进可靠的技术装备为基础，集中、安全和高效生产。

4.2矿井设计大型化

影响矿井设计能力确定的因素很多，主要包括矿井地质条件、煤层赋存条件、资源储量、开采技术以及机械化装备水平等确定。但随着科技进步，矿井大型化是必然的趋势，近年来，在矿区总体规划中确定矿井设计生产能力时，当矿井资源丰富、开采条件优越、政策规定允许时，创新设计思路，尽可能规划大型特大型矿井。

4.2.2井田面积大型化

矿井井田划分主要依据地质构造、煤层赋存形态、地形地物及人为境界、设计生产能力等因素确定。随着井型向大型特大型发展，设计单位在矿区总体规划中主要根据资源储量和开采条件等因素，在地质条件允许的基础上，在井田划分上趋向于划大井田面积。在生产矿区向深部发展或资源整合时，也尽可能根据相关规定合理地扩大井田范围，以适应进一步提高矿井生产能力的要求。

4.2.3井筒断面大型化

由于受矿井提升量、通风量和尽量少拆装甚至不拆装提升运输大型设备的要求，设计新建或改扩建大型特大型矿井，如斜井井筒的巷道净宽一般达到了4.0～5.0m，有的已超5.0m。巷道净宽的增加对副斜井而言，主要是基于矿井辅助运输采用无轨胶轮车的矿井为方便施工和满足错车需要。主立井净直径增大到6.0～8.5m，副立井净直径也最大的已达到11.5m。加大井筒断面、改变井筒断面布置方式、解决大型设备整体进出罐笼、选用大型支架运输车直接接力运输到工作面是矿井提升运输系统设计的创新。

4.2.4采区尺寸大型化

为减少采煤工作面搬家次数、充分发挥设备能力并尽可能使工作面保持稳定高产，除中央采区外多为单翼采区，并在地质等条件允许的情况下尽可能加大尺寸。设计中当不受地质等条件影响下采区尺寸确定的一般原则：应使单翼采区长度或双翼采区的单翼长度至少满足工作面一年以上的推进尺度。

4.3巷道形式煤巷化

在近水平、缓倾斜或部分倾斜煤层条件下的大型特大型矿井设计中，设计首先考虑将井底车场巷道与铜室、井下主要巷道、采区上下山等主要井巷工程布置于煤层中，使井下尽可能除煤仓、联络斜巷等少量铜室和巷道为岩巷外全部为煤巷，实现巷道工程的煤巷化。

4.4巷道支护锚索化

我国矿井巷道的断面设计形式和支护方式多取决于巷道围岩条件、支护材料及人的思维定式。随着矿井建设速度加快的要求，巷道支护材料种类的增加，持续改进、设计思路的不断创新，设计更趋向于单一化。如新设计的主要巷道多采用半圆拱断面，除围岩地质条件较差地段外大多采用锚喷或锚网喷支护，而基本不再采用三心拱、切圆拱断面，较少采用料石、混凝土、钢筋混凝土支护；对采区巷道多采用矩形或半圆拱断面，采用锚网喷和局部破碎地段加锚索的联合支护方式；矿井巷道断面形式趋向于半圆拱和矩形，支护方式多集中于锚索化，其受力好、施工速度快、工程造价低。

4.5矿井管控系统信息化

煤矿信息化系统是将先进的管理技术、自动化控制技术、计算机技术、通讯技术、视频监控技术通过计算机网络进行系统集成，能够实现文字、数据、语言、视频、图像、图形等多媒体的传输和处理，实现生产、管理等环节的信息交流和资源共享。部分矿井又进一步在此信息化监控系统基础上实现了自动监控、监测和检测的智能化功能，真正实现矿井安全生产的全系统全过程的“管控一体化”。

4.6矿井设计的环保化

随着近年来国家对环保、节能减排、综合利用等的愈加重视，加强环保功能，建设绿色矿山成为设计单位的共识，煤矿设计中除以往设计要求内容外也正在和逐步加强有关环保、节能减排、综合利用的内容。

在矿井工业场地位置选择时，应考虑以下原则：不占用基本农田，不破坏水源，占地面积不超过相关政策规定，坚持集约节约用地，设计中增加大面积覆盖、全方位绿化的工程设计内容。矿区设计理念彻底改变过去原煤输出型的粗放式设计模式，走产业转型升级、科技提升创新、集约高效生产、绿色低碳引领、资源综合利用、持续和谐发展的新道路，加强环保节能，建设绿色矿山，是目前及今后煤矿设计的基本原则和目标。

5　结语

煤矿设计的发展历程由复杂到简单，全矿井系统的简单化、人型化、信息化、标准化、环保化和各分系统的单一化等均是矿井科技水平的体现，成为今后我国煤矿设计迈向更高层次的基础。设计人员必须通过不断学习，总结经验反复调查研究，注意借鉴和吸收，结合矿区地质条件，不断更新设计理念，寻找合理的煤矿设计，加强设计的合理创新。

［1］王知友.如何提高煤矿设计效率与设计质量［J］.云南煤炭，2015（3）：57～59.

［2］段著君.环境保护措施在煤矿设计中的应用［J］.中国新技术新产品，2015（9）：182.

［3］左岗永.某型煤矿钻机卧式动力源开式油箱的设计［J］.机床与液压，2015（2）：90～92.

宋吉曜（1966-），男，工程师，主要从事煤矿采掘技术、地测防治水管理、煤矿项目设计及基建工程管理等工作。

F426.21

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2095-2066（2016）16-0086-02

2016-5-19