矿山开拓方案的选择及优化

刘作为

沈阳金生矿业咨询有限公司 辽宁沈阳 110000

矿床开拓方案的选择决定着整个开采期间的矿井位置，地质条件、经济条件、交通环境、社会环境、人文因素等等问题。这些因素导致矿山的开拓又具有模糊性，通过合理的分析，往往都能够找到最佳解决方案，而工业场地适合选在比较开阔的地带。首先应该确定矿井的原始资料，还要了解矿井的开采范围生产能力和服务年限，以下是详细分析。

1 井筒形式方案比较

1.1 双斜井开拓

斜井开拓与立井开拓相比的优点：井筒所用到的技术和施工设备都比较简单。斜井工作速度快，井筒设备和井底车场及硐室投资比较少。井筒地面设备少，不需要大型设备，材料消耗量小。胶带输送机提升的潜力大，改建方面比较简单，容易提升常量，并且能够减少井下石门的长度。斜井开拓与立井开拓相比的缺点：在条件相同下，斜井开拓其实要比立井开拓长的多，当周围岩石不稳固的时候或出现其他问题的时候，斜井维修的成本要比立井的成本要大。在采用绞车提升的时候，提升速度比立井提升速度低，设备磨损严重，提升费用过高。由于斜井开拓比立井开拓较长，需要铺设的管路和电缆长度较大，进一步增加了成本。斜井的通风管道要比立井的通风管道要长，当有毒气体排放量大，还有可能有毒气体无法排除干净，浓度过高，不能正常作业，因此就要设立专门的一条通风管道或多条通风管道来保障有毒气体的顺利排出[1]。

1.2 双立井开拓

双立井开拓的优点：第一，双立井结合，就改善了通风量小的问题，大大节约了成本，能够有效的提高工作效率，机械程度高，并且容易控制。第二，双立井不管是在瓦斯浓度高的地区，还是在水含量较大的冲积层或流沙层时，还有地表厚度等自然条件限制的前提下，双立井一般都能适应，因此这种开拓方式很适合较难开采的地区。

1.3 主立井副斜井开拓

主立井副斜井开拓的优点：主立井副斜井开拓，同时拥有立井和斜井的优点，并且施工简单，掘进速度快，费用低，容易维护，利于通风。但主立井副斜井开拓的缺点也很明显，主副井之前距离不好把控，不利于井底的车场布置，井下的联系就会很不方便。适用条件：介于双立井和双斜井之间。技术评价：主立井副斜井开拓的方法，综合地表情况以及煤炭工厂的布局，此方法只适合比较单一的开拓，不适合综合开拓，

1.4 平洞和盲立井开拓

平洞和盲立井开拓在基建投资方面比较少，并且基建时间短，见效快，资金筹措相对容易，前期投资少收益好，利润不断累积可为后期开拓积累资金，有利于矿山滚动发展。平洞开拓施工管理及其生产管理简单，安全性好。选矿用水充足、费用低。

2 井口位置方案比较

根据矿场实际情况一共有三种位置方案。第一，在井田比较浅的位置，第二在井田的中部，第三，在井田的深部。在经过多次的数据对比后认为：厚度较大的煤层，井田的走向长度适中，受到断层的影响和地理条件限制，井筒的布局因该在井田的中部。厚度大的煤层，井田走向短，不受到断层的影响和地理条件的限制，井筒的布局应该在井田的顶部。厚度较薄的煤层，井田走向适中，不受到断层但地表水含量较大的冲积层或流沙层时，井筒的位置应该布局在底部[2]。

3 开采数目及水平标高

跟据具体情况可分为三种方案：第一，单水平开采，当高度低于-200m时，可以山上山下同时开采，但这样成本增加，难度降低；第二，井田划分两个开采水平，一个开采水平是-200m，另一个开采水平是-500m，各水平均采用上山开采对于第一种方案来说，这样的开采方式在成本和难度方面都要地；第三、井田花费三个水平开采，水平一-100m水平二-300m水平三-500m均采用上山开采。相比较之下，这种方法比方法一和方法二的成本和难度水平都低。综合以上所有因素，第三种无论是成本和难度上都要比前两种要好。从另一方面来看，根据《煤矿安全规程》来看，第一种方案符合规定，但阶段垂高并不符合规定，因此方案一不能采用。第二种方案水平服务年限和阶段垂高都符合规定，但第三种方案更加合理，故不予采用[3]。

4 锚拉支架补强足够时的顶板稳定性分析

由于a、b代数值受到α影响，当α随时间t增加逐渐减小时，a、b的代数值均增大，控制点将由图一中D1点变化到D2点。当锚拉支架系统的补强作用足够时，即f、K3较大时，由此可知，控制点D2点将向左上方向移动到D3点（这时D3点离分叉集的右分枝较远）。由于锚拉支架补强作用显著，随着顶板的下沉，锚拉支架系统将逐渐承担较大部分的荷载，相应拱杆内力将有较大的减小，这样由于应力集中产生的局部破碎量δ将减小许多。δ变化很小，由此可知其对a的代数值增大的影响也很小，对b值无影响，控制点将从D3点上移到D4点，而不会到达分叉集的右分枝，从而顶板保持稳定。这时控制点的变化路径为：D1→D4。

5 结语

确保工作安全，要为生产创造良好的地面与地下劳动卫生条件，能建立良好的提升、运输、通风、排水等系统，技术上可靠，生产能力足够，足以保证矿山企业的均衡生产，基建工程量要最少，尽量减少基本建设投资和生产经营费用，确保在规定时间内投产，并能按基建进度计划及时准备出新水平，尽量不留或少留保安矿柱，不占或少占农田，符合国家规定的矿床开采政策，顾及矿山发展远景。