采礦工程設(shè)計(jì)優(yōu)化的探析

王煥

摘要：采礦業(yè)一直是我國資源開發(fā)展業(yè)的重要環(huán)節(jié)，其對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)生活需求滿足發(fā)揮了重要作用。在實(shí)際工作中，因?yàn)椴傻V是對(duì)地質(zhì)資源進(jìn)行開采，所以其必然會(huì)對(duì)礦產(chǎn)所在地原有地質(zhì)進(jìn)行破壞，為了能夠在有效開采礦產(chǎn)資源的前提下，避免對(duì)原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)的過度破壞，做好地質(zhì)采礦設(shè)計(jì)一直是采礦企業(yè)所研究的重要內(nèi)容。地質(zhì)采礦設(shè)計(jì)作為采礦行為的工作指導(dǎo)內(nèi)容，做好對(duì)其科學(xué)性、規(guī)范性的把握，對(duì)于保證礦產(chǎn)資源的有效開采具有重要意義。 本文主要針對(duì)采礦工程設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行簡要分析。

關(guān)鍵詞：采礦工程;設(shè)計(jì)優(yōu)化

1我國當(dāng)前采礦工程技術(shù)的基本特點(diǎn)

采礦工程技術(shù)是專門針對(duì)采礦業(yè)而進(jìn)行的實(shí)施技術(shù)，進(jìn)一步提高采礦業(yè)的效率，進(jìn)一步推動(dòng)國家現(xiàn)代化建設(shè)步伐和滿足工業(yè)企業(yè)發(fā)展的需要。我國采礦技術(shù)具有安全隱患程度高和開采技術(shù)廣泛的特點(diǎn)。

1.1 安全隱患程度高

我國采礦技術(shù)雖然隨著工業(yè)化水平的不斷提高和生產(chǎn)力水平的不斷進(jìn)步取得了重大的進(jìn)步，但在安全隱患程度上仍然存在問題，相比較于其他發(fā)達(dá)國家而言，技術(shù)水平上仍然存在一定的滯后性。這就需要不斷更新采礦技術(shù)水平，優(yōu)化和完善采礦工程技術(shù)，提高采礦工程技術(shù)安全指數(shù)。

1.2 開采技術(shù)廣泛

就我國當(dāng)前采礦技術(shù)來說，已經(jīng)不再是單一的采礦形式，采礦技術(shù)相對(duì)廣泛，在選擇性上也具有新的特點(diǎn)和要求，像長臂開采技術(shù)，也是迄今應(yīng)用最為廣泛的開采技術(shù)。技術(shù)水平的應(yīng)用形勢(shì)下，開采技術(shù)更是趨于多樣化。

2采礦技術(shù)現(xiàn)狀

新的設(shè)備、工藝和技術(shù)，都是使我國采礦方法有了很大的進(jìn)步的原因?，F(xiàn)在，我國常用的采礦方法以充填采礦法、崩落采礦法、空?qǐng)霾傻V法為主。

2.1干式充填采礦法

干式充填采礦法用于我國20世紀(jì)50年代初的色礦山，這種采礦方法的使用比例達(dá)到54.8%，其中黑色金屬礦山占礦石總產(chǎn)量的三分之一。因?yàn)槌涮畈粔蛎軐?shí)、勞動(dòng)強(qiáng)度大和生產(chǎn)能力低等缺點(diǎn)，逐漸在20世紀(jì)50年代末被其他采礦方法代替代。自下而上在礦房中分層回采。充填料可以從地面或井下取得，地面的充填料主要是廢石場(chǎng)的廢石和露天采石場(chǎng)采掘的廢石，井下的充填料主要是巷道掘進(jìn)的廢石。隨著回采工作的進(jìn)行，采空區(qū)以維護(hù)上下盤圍巖和形成繼續(xù)上采的工作臺(tái)需要用干式充填料逐層充填。

2.2水力充填采礦法

水力充填采礦法包括上向分層水力充填采礦法、下向分層水力充填采礦法和壁式水力充填采礦法。實(shí)質(zhì)是用借助水砂混合的砂漿柱所形成的自然壓頭或者機(jī)械加壓的方法，將砂漿沿著管道運(yùn)輸?shù)降V房種，在將礦漿中的水從礦房內(nèi)滲濾出來，最后用沉積下來充填料充填采空?qǐng)觥?/p>

2.3崩落法

無底柱2分段崩落法在冶金地下礦山應(yīng)用達(dá)到80%的比例，在我國的發(fā)展也已經(jīng)長達(dá)十年之久，由最開始的小參數(shù)逐漸的增加，如此大大地增加了每一次的崩礦量，這是另一種高效、安全的采礦方法。采取綜合技術(shù)以及大參數(shù)措施之后，不僅減少了工作量更有效的提高了采礦的強(qiáng)度，也使全員的勞動(dòng)生產(chǎn)率加大，并且有效的降低了成本，獲取更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。由此在未來的采礦應(yīng)用中無底柱分段崩落法會(huì)更加廣泛的被應(yīng)用。

3 采礦工程設(shè)計(jì)中存在的問題

我國采礦工程設(shè)計(jì)上存在著技術(shù)上、安全上的問題，針對(duì)技術(shù)上、安全上的問題作出簡要分析，這也是實(shí)現(xiàn)采礦工程設(shè)計(jì)優(yōu)化的主要突破口。

3.1 采礦工程設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)問題

我國采礦技術(shù)雖然取得較大進(jìn)步，技術(shù)成熟度有了顯著的提高，但是在資源使用上，仍不能滿足國家對(duì)企業(yè)的需要，相對(duì)于發(fā)達(dá)國家來說仍有較大差距，尤其是在科技創(chuàng)新上，仍然以傳統(tǒng)的采礦技術(shù)為主，技術(shù)創(chuàng)新有待進(jìn)一步提高，嚴(yán)重制約了我國采礦工程優(yōu)化設(shè)計(jì)，也為我國采礦技術(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化提出了新的要求。

3.2 采礦工程設(shè)計(jì)優(yōu)化安全問題

前面對(duì)采礦工程技術(shù)中安全問題做出分析，指出我國采礦工程技術(shù)安全隱患程度較高的問題，比如采礦中瓦斯爆炸、礦井坍塌、火災(zāi)事故等安全問題。安全問題是由于采礦工程技術(shù)操作相對(duì)復(fù)雜所引起的，要改善安全問題，既需要建立在技術(shù)更新基礎(chǔ)之上，同時(shí)也需要做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，以理論為基礎(chǔ)，積極克服各種制約采礦工程安全性的因素，結(jié)合各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)、有針對(duì)性、實(shí)事求是的解決各種安全問題。

4采礦工程設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)

4.1采區(qū)方案設(shè)計(jì)

采區(qū)設(shè)計(jì)通常分為二個(gè)階段進(jìn)行，即確定采區(qū)主要技術(shù)特征的采區(qū)方案設(shè)計(jì)和根據(jù)批準(zhǔn)的方案設(shè)計(jì)而進(jìn)行的采區(qū)單位工程施工圖設(shè)計(jì)。采區(qū)方案設(shè)計(jì)除了需要闡述采區(qū)范圍、地質(zhì)條件、煤層賦存情況、采區(qū)生產(chǎn)能力、采區(qū)儲(chǔ)量及服務(wù)年限等基本情況外，應(yīng)著重論證和確定以下問題：采準(zhǔn)巷道的布置方式及生產(chǎn)系統(tǒng)、采煤方法選擇、采掘工作面的工藝裝備、采區(qū)參數(shù)、采區(qū)機(jī)電設(shè)備的選型與布置、安全技術(shù)措施等。

4.2方案優(yōu)化

采礦工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中所要進(jìn)行的礦井采區(qū)設(shè)計(jì)，采用采礦系統(tǒng)工程理論與技術(shù)來進(jìn)行，克服以往人工方案比較的局限性。人工進(jìn)行采區(qū)設(shè)計(jì)方案比較一般只有2～3個(gè)方案，最多5～6個(gè)方案，且依賴少數(shù)專家經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)行決策，而采用采礦系統(tǒng)工程理論與技術(shù)方法來進(jìn)行方案比較，由于采用了技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型和電子計(jì)算機(jī)運(yùn)算，所提出的設(shè)計(jì)方案經(jīng)過數(shù)理組合可以達(dá)到十多個(gè)，甚至幾十個(gè)，從而使選優(yōu)的范圍更加廣泛，計(jì)算更加精確，方案優(yōu)化更加科學(xué)性，擺脫了經(jīng)驗(yàn)判斷的局限性。

4.3合理規(guī)劃礦山開采范圍選擇開采方法

規(guī)劃礦區(qū)開采范圍是礦山開發(fā)要考慮的首要問題之一。地方小礦由于建設(shè)資金不足，技術(shù)管理水平低，往往考慮就近原則。在礦石品位高開采條件和選冶條件好的礦段開發(fā)，甚至?xí)霈F(xiàn)一個(gè)大礦體，周圍開發(fā)了若干個(gè)礦點(diǎn)，造成對(duì)未來礦山擴(kuò)建、開發(fā)不利的局面。有的在與大礦爭資源，造成不能合理、全面地開發(fā)資源，應(yīng)當(dāng)看到這種狀況對(duì)國家的資源利用極為不利。地方規(guī)劃礦山開采范圍應(yīng)考慮礦體儲(chǔ)量大小及合理開發(fā)礦產(chǎn)資源，選擇礦床開采方法是用露天采還是用地下采，關(guān)系到礦山未來技術(shù)經(jīng)濟(jì)面貌。應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦床的具體賦存條件確立，有時(shí)為合理確立開采方法，要事先做出兩種開采方法的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

4.4地下礦山無廢開采方法及工藝技術(shù)

在煤礦的開采過程中，產(chǎn)生相應(yīng)的廢石是必然的，但廢石的存在并不會(huì)對(duì)工程的正常進(jìn)行造成任何阻礙。在實(shí)際開采中，可以對(duì)無用廢石的存在位置及開采工藝進(jìn)行綜合性研究，避免盲目施工，只有這樣才能使得采切工程布置方式得到優(yōu)化及提升，從而減少對(duì)廢石的開采。除此之外，還需要以施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，對(duì)廢石進(jìn)行合理處理，減少財(cái)力及物力的損耗。

4.5地下礦山廢石及尾礦混合充填料技術(shù)

在進(jìn)行采礦施工時(shí)，需要以礦石沒有坑陷為依據(jù)，將實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的填充效果為目標(biāo)，將填充物與實(shí)際坑洼情況進(jìn)行合理配比，在不破壞環(huán)境的基礎(chǔ)上，將坑洼位置完全填充，在不確定填充物標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，還可以以水為依據(jù)進(jìn)行滲透性試驗(yàn)，將填充水的結(jié)構(gòu)與坑洼結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)研究，保證二者相互符合，并將填充水量的流失控制在預(yù)算數(shù)據(jù)范圍內(nèi)。此外，還需要對(duì)廢石以及尾礦混合充填料的相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行深入分析研究，使其達(dá)到廢石與尾礦充填的標(biāo)準(zhǔn)要求。

5結(jié)束語

綜上所述，采礦系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，采礦系統(tǒng)是一個(gè)多目標(biāo)、多因素、多變量的、隨機(jī)性因素影響很強(qiáng)的、生產(chǎn)對(duì)象和作業(yè)環(huán)境變化很大的、多種技術(shù)互相作用下的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。對(duì)于如此復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，運(yùn)用采礦系統(tǒng)工程中的優(yōu)化理論和技術(shù)方法，來進(jìn)行采區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化，能收到十分明顯的效果，為采區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化開拓了廣闊的前景，摒棄了人工經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)行方案選擇的局限性，進(jìn)而使用電子計(jì)算機(jī)在多達(dá)幾十個(gè)待選可行方案中進(jìn)行優(yōu)化，更加科學(xué)化、規(guī)范化、系統(tǒng)化、現(xiàn)代化。

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