加速设计理念创新 积极推进我国现代化高产高效矿井建设

(发布日期：2005-5-10 1:57:58) 浏览人数：3

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全国煤炭工业改革与发展大会经验交流材料

中煤国际工程设计研究总院

建设高产高效矿井是我国实现四个现代化的要求，也是市场经济条件下，企业追求以效益为中心的必然选择，而矿井设计的可行性研究与方案选择等对矿井投产后的经济效益，投资等影响巨大，因此，加速设计理念创新，采用适用技术，积极推进我国现代化高产高效矿井建设就成为设计院的义不容辞的责任。

一、 设计理念创新是建设现代化高产高效矿井的基础

设计必须以适应市场经济为基础，要以追求企业效益最大化，和项目价值最大化为项目建设目标，这是最基本的理念创新。要实现这一理念创新，就要求设计人员在准确把握资源条件的基础上正确处理好投资与技术方案的关系；管理模式与技术方案的关系；筹资方案与技术方案的关系和当前与长远的关系。

在处理投资与技术方案关系时，不要以单纯追求节省投资为目的，要以投资回报率最大为技术方案选取的标准。

在处理管理模式与技术方案关系时，管理模式要适应技术方案的要求，摒弃旧有的管理模式，首先是摒弃“安置型”的模式，创建“效益型”的模式，要在管理模式上就作到“稳定职能”和“发展职能”分离。

在处理筹资方案与技术方案的关系时，要使筹资方案与技术方案匹配，以达到尽可能缩短投资回收期。

在处理近期与长远关系时，要着眼长远，兼顾近期，以使项目从设计开始就具有可持续发展能力。

在设计工作中，项目经理作为设计的带头人，其设计思路、设计理念的创新是至关重要的。设计是新技术、新理念、新装备的综合推广站，是高科技项目企业化的摇篮。项目经理要与国内外科研部门、制造厂家建立良好的关系，并保持经常的联系，达到信息资源共享的目标。

设计工作是业主规划投资项目，投资巨大，项目经理要认真听取业主的意见，最重要的是要为业主当好参谋，使自己设计的项目要投入少、工期短、质量优、效率高、效益好、技术先进、环境优美。

设计工作要正确对待技术先进与投资风险问题，设计单位和业主必须站到一定的高度，看清所在的位置和前进的目标，共同下决心把风险降到最低，达到和超过预期的目标。但是，没有风险就

没有利润，这是一个经济学中非常重要的概念。

设计理念的创新不仅仅是项目经理一个人的事，他首先是业主的事。业主必须首先作到观念创新，因为业主往往对投资、职工安置、地面设施考虑更多，同时由于我们都是从旧的体制过来的，因此，难免对旧的东西更熟悉，对新的观念更难于把握，但是，对一个项目，业主仍然是创新的主体。

矿井设计是团队作业，设计理念的创新不仅仅是项目经理一个人的事，同时也是参加项目的全体设计人员的事。设计人员在设计的每一个环节都必须掌握国际国内最先进的技术，同时必须具有投资、效益的观念，在以投资回报率最大的原则下，选择适用技术，追求整个系统效率最大。

二、国内高产高效矿井模式的成功经验

目前，煤炭设计系统广泛采用的高产高效矿井按回采工艺大致可分为以下几种模式。

（一）大采高一次采全厚模式

煤层厚度为3.5～6米的近水平和缓倾斜煤层，采用大采高一次采全厚回采工艺，连续采煤机掘进巷道，主提升和主运输采用大运量胶带输送机，辅助运输采用无轨胶轮车的高产高效矿井模式称为大采高一次采全厚模式。

神东公司的活鸡兔、大柳塔、补连塔和榆家梁矿井，晋城煤业集团的寺河矿井均属于此种模式。

活鸡兔矿井是原北京煤炭设计研究院（现中煤国际工程集团北京华宇工程公司）1990年7月编制的高产高效可行性研究报告。矿井煤层赋存稳定，开采技术条件优越，一水平可以采用沿主采煤层（2-2煤）掘进平硐开拓全井田，完全可与美国的矿井条件相比。我院大胆地解放思想，充分利用自然条件，在神府矿区一步到位、首次提出了采用美国模式，在我国建设现代化的矿井，这在我国是第一部完整的新模式的设计文件，开创了建设高产高效矿井的新局面。

活鸡兔矿设计生产能力为500万吨／年，矿井定员270人，全员效率74吨／工。设计批准概算投资12.8亿元，1997年国家计划委员会核定概算投资18.8亿元。

该矿1993年3月开始筹建，1994年10月1日正式开工建设，至1999年10月该项目已基本建成并开始试生产，2000年11月17日正式验收投产，2000年出煤394万吨，2001年出煤577万吨。

1. 工业场地布置

在长约1公里宽50米的平台自北向南布置有综合楼、主副平硐井口房、变电所、机修间、水暖车间、铆焊车间、上仓栈桥、三个缓冲仓、材料库、加油站、油脂库等十余个建（构）筑物，比常规的工业场地用地减少了许多，显得既简单又紧凑，体现了设计改革的观点。生活区不单独布置，纳入大柳塔镇，避免了旧有企业大而全、小而全的局面。同时使社会服务规模化、社会化。

2．开拓系统

采用平硐开拓，盘区尺寸加大到5500×2400m，工作面推进长度约2.5公里，这在92年是个大胆的突破。

对开拓方式是采用平硐开拓还是斜井开拓进行了充分论证，若将工业场地标高定在主采煤层以上，采用斜井开拓，而工业场地的工程地质条件较差；若将工业场地标高定在主采煤层以下，采用平硐开拓，而工业场地土石方工程量较大。最终决定将工业场地标高定在主采煤层以下，采用平硐开拓。虽然土石方工程量大，但是对于实现平硐开拓这样做是值得的。

3．高产高效的综采设备

双高综采设备的发展趋势是要求加大工作面长度，加大截深，选用能切割硬煤的特大功率采煤机，提高切割速度，相应要求提高移架速度，大运量重型的刮板输送机，搞好端头支护和实现自移机尾，采用长距离大运量顺槽胶带输送机，选用3300V移动变电站和大容量液压泵站。对上述这些设备有两个共同要求，首先是设备的可靠性，有了设备的可靠性才能提高回采工作面的开机率，国外综采面的开机率高达70～95％。其次是设备的能力大，现在国外综采成套设备的能力可达2500～3000 t／h。

综采系统设计的原则：

（1）机械设备的选择首先满足技术先进，生产可靠，提高综采设备的开机率，达到高产高效。同时各设备间要相互配套，保证运输畅通，并增加运输环节的缓冲能力，以期达到采运平衡，最大限度地发挥综采优势。

（2）为综采工作面创造快速连续开采的条件，加大工作面推进长度，减少搬家次数，并保证快速搬迁。同时做到采准工作快，增大巷道断面特别是顺槽断面，全部采用连续采煤机多巷掘进，利用顶板完整、煤层坚硬的条件，采用树脂锚杆支护，以提高掘进速度，保证工作面的接替要求。

（3）对辅助运输系统，要求系统简单、环节少，把工作人员快速方便地运送至工作地点，作为提高工作面生产能力的一个重要因素考虑，并在巷道布置上加以保证。

4．掘进设备

根据本矿煤层巷道约占巷道工程量的95％的特点，因此煤巷掘进机的选择就是非常突出的问题。九十年代初美国模式的矿井已有了很多的介绍，其主要特点之一就是用连续采煤机掘进。活鸡兔的煤层和围岩条件与美、澳的地质条件非常相似。连续采煤机有它的特点和优越性，一是它的配套性，它是由采煤机、梭车、破碎给煤机、锚杆机和铲车等组成的，包含了各个环节的机械化；二是机械性能好，连续采煤机能力大、掘进快，除尘效果好，锚杆机钻、装、锚一体化。三是它最适宜掘进矩形断面，平顶板有利于锚杆钢带联合支护，尤其是矩形的顺槽断面，为高产高效综采工作面创造了有利条件，可以说可靠的综采设备、连续采煤机和无轨胶轮车运输是美国模式矿井的三大支柱。

5．辅助运输

辅助运输在矿井运输量中所占的比重很小，约为5％，可是其所消耗的工时却是非常大的，所以在高产高效矿井中便成为一个重要的环节。高产高效矿井对辅助运输系统 提出了更高的要求，一

方面是要求工作面快速搬家，提高综采设备的利用率；二是快速地把人员送到工作地点，提高工时利用率；三是将各种材料采用包装、捆扎等各种手段，简便顺畅地送到用料地点，速度快，效率高。要达到这些要求必须减少中间的倒装环节，实现一条龙运输。

辅助运输种类有轨道式和无轨式，轨道式又可分为绳式和机车式，有单轨吊、卡轨车、齿轨卡轨车、胶套轮车和无轨胶轮车。

因为本矿井是采用沿煤负坡平硐开拓全井田，所以很适合无轨胶轮车的运行，从而实现一条龙运输，从地面直至井下的各个工作地点均可直达运输。

关于井下辅助运输巷道和路面设计也是辅助运输系统运行好坏的关键。首先是需要两条副平硐，一进一出单向运行，从主副三条平硐的掘进、喷浆、铺底和设备安装的施工组织分析，也必须要三条；否则将影响其它巷道的施工，简单地说一条铺临时式或永久胶带运输机，一条铺底或安装，另一条为辅助运输。

6．主运输和生产系统能力的确定

确定煤流系统小时能力的传统方法是用井型和工作制度，并设定一定的不均衡系数来确定，这对于一井一面或一井两面的高产高效矿井是不适用的。花费两亿元以上的综采设备，是按2000～3000t／h的能力配置的，那么胶带的运输能力就必须等于或略大于综采工作面的出煤能力，才能保证工作面痛快地出煤。所以本矿主平硐胶带输送机的运输能力定为4000t／h。从澳大利亚引进。

活鸡兔矿井的模式代表了高产高效矿井的技术方向，随后神东公司的大柳塔、补连塔和榆家梁矿就是按照该模式来改造建设，已取得了很好的效果。

我集团华宇公司设计的晋城寺河矿井也属于该模式，该矿也是一井一面，所不同的是开拓方式为斜井开拓。该井已于今年7月试生产，工作面平均日产原煤1.3万吨，最高日产1.6万吨。

目前我集团华宇公司正在设计的晋城赵庄矿井、大同塔山矿井、陕北煤电基地三道沟矿井等均是按此模式设计的，得到了建设单位和上级审查部门的高度重视和肯定。其中三道沟井上下条件与活鸡兔矿井基本相似，完全采用活鸡兔形式。赵庄矿井由于煤层埋藏深度达440米，采用斜井、立井混合开拓，其他与活鸡兔基本相同。

（二）综采放顶煤模式

煤层厚度为6～10米的近水平和缓倾斜煤层，采用综采放顶煤回采工艺，连续采煤机或煤巷综掘机掘进巷道，主运输采用大运量胶带输送机，辅助运输采用无轨胶轮车或大功率机车的高产高效矿井模式称为大采高一次采全厚模式。

兖矿集团各矿井，潞安矿业（集团）公司各矿井均为此模式。

兖州矿区煤层为二叠系山西组和石炭系太原组，可采和局部可采煤层8层，总厚度平均为10.44m，初期开采3上和3下煤层平均厚6.21m。地质构造中等偏简单，以南北向断层为主，具有明显的规律性，地层埋藏平缓，5°～9°，属低沼气矿井，有煤尘爆炸危险和自然发火危险。煤质为