淺析采礦工程中開采方法的有效選擇

摘要:采礦工程是一門古老的工藝，是一種教人如何在露天或井下等不同的礦區(qū)采礦的學問。礦業(yè)一直是我國國民經濟中最重要的來源之一，礦產資源更是囊括煤礦、金屬礦、水晶、鉆石礦，等等，就當前的形勢來看，怎樣選擇科學的采礦方法進行開采，既保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，又可以更好地保證井下工人的安全這是我們要解決的首項任務。

關鍵字:采礦工程 開采方法 選擇

一、一般采礦方法選擇的過程

(1)選擇采礦方法時要考慮到以下要求:

1.生產安全

這是各行各業(yè)都要考慮的第一因素，它不僅包括工人在開采過程中的安全和發(fā)生坑內災害時能及時撤離危險區(qū)，也要保證坑內和安全范圍內的設施及建筑物不受破壞或受到最小危害。

2.高強度的開采

在安全范圍允許內，高強度的開采有助于保證開采過程的安全和最大經濟效益的獲得。

3.可持續(xù)的生產過程——原材料消耗量少，勞動生產率高、生產成本低，這也是獲得經濟效益的保證。

4.礦石損失與貧化率低——另一個角度的礦產資源利用率及礦石質量高。

5.采礦方法簡單、可靠且靈活

方法簡單，則易于掌握，有利于快速的施工和生產;

方法可靠，則有利于進一步的生產，也是生產穩(wěn)定的表現;

靈活性是指一旦開采條件有較大變化，能迅速改變作業(yè)與工序，相應成為其它可行的采礦方法。

(2)影響方法選擇的因素

1.地質因素

地質因素主要是指礦床自身的條件，包括礦山和圍巖的物理學性質，他們的穩(wěn)定性決定著采場地壓管理方法等，還有礦體產狀，包括礦體傾角、厚度和形狀，礦石的品味及價值，有用礦物在礦體和圍巖中的分布，礦體賦存深度，礦石與圍巖的自然性和結塊性，這些因素對采場布置、構成要素、地壓管理、礦石運搬方法和采礦方法的確定有決定性的影響。

2.技術因素

技術因素包括對礦體勘探的程度，礦山的開采規(guī)模，采裝運機械化程度與裝備水平、礦山技術操作水平和管理水平，加工部門對礦石的要求以及地表陷落的可能性等。

3.經濟因素

采礦方法的選擇方法一般有兩種，其一是直接法，它根據礦山的地質及開采技術條件，在所有的采礦方法中直接選擇幾種采礦方法;其二是剔出法，它根據礦山地質及開采技術條件對所有的采礦方法進行考慮，剔出大多數不適應條件和要求的采礦方法，余下的幾種即為可行的采礦方法。

第一，總結開采條件。通過對開采地的調研，將礦山的地質條件、開采的適合條件、不適合條件，開采的技術要求等相關調研結果列入采礦方法表格，然后再用直接法或剔出法初選出1—3種可行的采礦方法。

第二，對比優(yōu)劣，篩選結果。對初選的l一3種采礦方法，結合礦山實際和技術上的分析，列出彼此的優(yōu)缺點，從經濟、技術、安全等方面進行分析比較，以確定出較好的l一2種采礦方法。

第三，綜合論證，選出結果。倘若還沒有選出最優(yōu)的采礦方法，則必須進行詳細的綜合經濟分析比較，以確定一個經濟上合理的采礦方法。但經濟評價，并非在任何情況下都是最后的準則，尤其是當評價的結果各采礦方法之間相差不大(10一15%以內)時，仍須結合技術論證，最終選出一個技術上可行，安全可靠，經濟上合理的采礦方法。

(3)選擇開采方法的同時，我們還要注意以下幾點:

第一，選擇采礦方法前，首先要熟悉地質和相關技術條件等，帶著問題做調查研究;

第二，選擇采礦方法時，要實事求是地測評各個采礦方法;

進行技術指標評比時，要留有余地，考慮多重因素;

要對礦房、礦柱的回采方法和采準系統(tǒng)做統(tǒng)一的考慮，不能只圖方便。

選擇采礦方法，不僅是選出一個技術經濟合理的采礦方法，而且要求對選擇的采礦方法做具體的分析，并繪出相應的設計圖紙，寫出說明書。

必要時可以進行采礦方法的試驗。許多新建的礦廠對采礦方法試驗研究工作做得不細。投產后采不出礦石，長期不能達產，從而影響生產任務的完成。所以想要一勞永逸，就必須嚴格選擇開采方法，找出最適合本地的。

二、對開采方法進行有效選擇的必要性

正確地選擇采礦方法對于采礦工程的開展是十分重要的。采礦方法的選擇正確與否，將直接影響到礦山的生產能力和經濟效益。合理的采礦方法既能保證安全生產，有較高的采礦強度及優(yōu)越的經濟效果，又能充分利用資源等。

我國傳統(tǒng)的對于采礦方法的選擇過程一般包括初選，技術經濟分析和綜合分析三個階段，再對比后選擇最優(yōu)方案。由于在考慮過程中涉及到的因素具有不確定性，一些經濟技術指標沒有統(tǒng)一規(guī)定，甚至某些技術因素不能定量比較，而設計者又具有個人主觀性，使選得的最終方案未必是客觀的。為了克服上述方法的不足，國內外相關學者積極探討，他們從其他學科的不同角度，特別是近年來的電子計算機及其它軟科學的發(fā)展。如模糊數學、價值工程、灰色理論等，對采礦方法選擇給予了一定的技術支持，有效地解決了采礦方法方案中的完全定量化問題，較好綜合了各評價指標的影響。

三、模糊層次分析法

層次分析法是美國運籌學家，匹茲堡大學的saaty教授于20世紀70年代提出的一種定性分析和定量分析相結合的系統(tǒng)分析方法。它通過明確問題，建立層次分析結構模型，構造判斷矩陣，層次單排序和層次總排序5個步驟計算各層級構成要素對于總目標的組合權重。從而得出不同可行方案的綜合評價值，為選擇最優(yōu)方案提供依據。

(一)實踐的步驟:

1、建立層次分析結構模型;

根據待解決問題的目標，分析各要素之間的關系，建立此模型。

2、構造兩兩比較判斷矩陣;(正互反矩陣)

首先，確定評價集V和因素集U，評價集是對評價對象的集合，若評價對象有n個，可表示為

V=[v1 ，v2 ，v3···vm]

因素集是評價對象的評價因素的集合，若因素有m個，則表示為

U= [u1 ，u2 ，u3···um]

3、針對某一個標準，計算各備選元素的權重;

主要步驟為:構建層次結構模型，構造判斷矩陣，層次單排序，一致性檢驗，層次總排序.由于評價方法優(yōu)劣的評價集V已確定，因此不需要構建層次模型和進行層次總排序.

4、計算當前一層元素關于總目標的排序權重。

5、進行一致性檢驗。

(二)注意事項

如果所選的要素不合理，或要素間的關系不正確，就會降低結果質量，甚至導致決策失敗。因此需把握以下原則:

1、分解簡化問題時把握主要因素，不漏不多;

2、注意相比較元素之間的強度關系，相差太懸殊的要素不能在同一層次比較。

四、突變評價理論

突變理論是20世紀70年代發(fā)展起來的一個新的數學分支。1972年數學家雷內·托姆在《結構穩(wěn)定性和形態(tài)發(fā)生學》一書中，明確地闡明了突變理論，宣告了突變理論的誕生。突變理論主要以拓撲學為工具，以結構穩(wěn)定性理論為基礎，提出了一條新的判別突變、飛躍的原則:在嚴格控制條件下，如果質變中經歷的中間過渡態(tài)是穩(wěn)定的，那么它就是一個漸變過程。

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