我國采礦工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及其深層次發(fā)展問題的探討

張德朝

（山東魯泰控股集團(tuán)有限公司鹿洼煤礦，山東 濟(jì)寧 272350）

在采礦的過程中，需要從地殼中將礦產(chǎn)資源進(jìn)行大規(guī)模的提取，這就造成了地殼結(jié)構(gòu)的變化，從而導(dǎo)致礦井周圍的圍巖發(fā)生變形的現(xiàn)象，影響礦區(qū)周圍生態(tài)環(huán)境、地下水、地面建筑、支護(hù)結(jié)構(gòu)等。因此，在采礦的過程中，盡可能地使用自動(dòng)化、半自動(dòng)化、智能化的開采方式，提高礦產(chǎn)的質(zhì)量、加快采礦的速度、減少礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)，同時(shí)減少采礦災(zāi)害的發(fā)生。而隨著我國采礦工程學(xué)科的發(fā)展，各種采礦設(shè)備也愈加的先進(jìn)。綜合機(jī)械化采礦設(shè)備、安全管理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)，也大大地提升了采礦的效率，以及增加了采礦作業(yè)的安全性。在采礦工程學(xué)科的發(fā)展與應(yīng)用中，有效地將采礦風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行預(yù)控，并切斷了事故發(fā)生的因果關(guān)系，使采礦工程更具安全性、有效性、科學(xué)性、系統(tǒng)性、合理性。但是隨著開采越來越深部化、環(huán)境復(fù)雜化，使事故的發(fā)生概率依舊頻繁，這也就需要采礦工程學(xué)科進(jìn)行更深層次的探究，以面對(duì)采礦工程學(xué)科發(fā)展的新挑戰(zhàn)。

1 我國采礦工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀[1]

采礦工程學(xué)科是為了適應(yīng)我國礦場(chǎng)行業(yè)的發(fā)展，滿足我國生產(chǎn)對(duì)礦產(chǎn)的需求而衍生的一門新學(xué)科。采礦工程學(xué)科主要是研究采礦工程系統(tǒng)，加快我國采礦速度與質(zhì)量，增加采礦工藝安全性的一門科學(xué)性較強(qiáng)的學(xué)科，它對(duì)我國采礦業(yè)的發(fā)展有著實(shí)質(zhì)性的作用與意義。但是因?yàn)椴傻V工程的內(nèi)容復(fù)雜、工作量大、涉及面廣泛，就需要借助采礦系統(tǒng)工程來協(xié)調(diào)與完善采礦工作。隨著我國采礦工程學(xué)科近些年來對(duì)采礦技術(shù)的探索與實(shí)踐，使采礦系統(tǒng)工程在采礦中得到了廣泛地應(yīng)用，并取得了較好的效果。并使我國的各項(xiàng)采礦技術(shù)、理論、機(jī)械設(shè)備都逐漸地趨于完善。盡管在計(jì)算機(jī)的使用以及自動(dòng)化程度上還是比不上西方礦業(yè)發(fā)達(dá)的國家，還處于發(fā)展的過程中。但部分采礦技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先地位。

1.1 綜合機(jī)械化開采技術(shù)的突破性進(jìn)展

隨著我國采礦工程學(xué)科的發(fā)展，我國成功地制造出世界上最高的液壓支架，同時(shí)也將其實(shí)際的應(yīng)用到我國的采礦行業(yè)中。在使用的過程中，最大機(jī)采高度達(dá)到8m，并達(dá)到了400m的綜合工作面長度。我國煤礦開采業(yè)在它的作用的下，突破年產(chǎn)量1500萬噸，是歐美等發(fā)達(dá)國家的1.5～2倍，并且在綜合機(jī)械化開采技術(shù)的應(yīng)用下，使我國的百萬噸降低到1%以下。在綜合機(jī)械化開采技術(shù)的應(yīng)用下，使我國的礦產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)量、效益、安全等方面都居于世界礦業(yè)發(fā)展水平的領(lǐng)先地位。

1.2 綜放開采技術(shù)裝備體系的日趨完善

大同塔山煤礦在采礦工程學(xué)科的技術(shù)、理念的影響與實(shí)踐下，開發(fā)了3.5m～5m的機(jī)采高度，它可以開采14m～20m的特厚煤層大采高綜放開采技術(shù)。并且將其與3000t/h的運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行結(jié)合使用，使其年產(chǎn)量達(dá)到1000萬噸以上。在新型運(yùn)輸機(jī)和放頂煤高端自移支架的結(jié)合應(yīng)用下，使工作面長度達(dá)到300m，使礦產(chǎn)量1500萬噸目標(biāo)，予以實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)仍然趨于世界的領(lǐng)先地位[2]。

1.3 綜合充填開采技術(shù)日趨成熟與完善

隨著我國綜合充填開采技術(shù)的日趨成熟與完善，將采礦業(yè)的綠色生產(chǎn)變成了可能。在淮煤集團(tuán)的矸石條帶充填護(hù)巷綜放開采、煤與瓦斯共采成套技術(shù)的應(yīng)用下，有效地降低了瓦斯爆炸、沖擊地壓、煤與瓦斯突出、頂板事故的威脅。而冀中能源集團(tuán)的控制地表沉陷、地下水害等災(zāi)害的理論、成套技術(shù)裝備及充填材料的研究和實(shí)踐方面，取得了國際領(lǐng)先的創(chuàng)新成果，并在全國礦區(qū)得到了推廣應(yīng)用。

1.4 首創(chuàng)無煤柱自成巷開采工藝

我國首創(chuàng)的無煤柱自成巷開采工藝，提升了煤礦開采業(yè)的最大采值。并且在采礦系統(tǒng)工程技術(shù)與理論的支持下，神華、陜煤等集團(tuán)創(chuàng)造出采用“100、NOO工法”斷頂留巷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無煤柱開采技術(shù)的重大突破。隨著其在煤礦開采過程的使用中，有效地解決了資源損失、浪費(fèi)、回采巷道變形的實(shí)質(zhì)性問題。而在龍煤集團(tuán)的采礦工程學(xué)科的實(shí)踐中，使我國采礦工藝的腳步向海洋開采邁進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)了海下2000M的三軟煤層綜放開采成套技術(shù)的突破，使我國海下采煤技術(shù)走在了世界領(lǐng)先的地位。

2 我國采礦工程學(xué)科的深層次發(fā)展思考

2.1 向規(guī)模性發(fā)展

隨著我國采礦工程學(xué)科的發(fā)展，各種先進(jìn)的新型采礦工藝、采礦技術(shù)、采礦機(jī)械都還是實(shí)驗(yàn)的階段，并沒有正式的投入使用。還有部分從國外所引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)與機(jī)械設(shè)備，還沒有與我國的采礦工程相匹配，使還不能更好的應(yīng)用到我國的礦產(chǎn)資源開采中。但是隨著對(duì)這些技術(shù)、工藝、機(jī)械設(shè)備的實(shí)踐與使用，我國的采礦系統(tǒng)工程也必然會(huì)向規(guī)模性發(fā)展[3]。我國新時(shí)期的采礦工程學(xué)科的發(fā)展，只有立足于我國采礦系統(tǒng)工程的現(xiàn)狀，并結(jié)合采礦工程學(xué)科的知識(shí)，充分地考慮到我國的國情發(fā)展，從多角度出發(fā)，加強(qiáng)采礦系統(tǒng)工程的規(guī)模性，才能促進(jìn)我國采礦業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

2.2 向技術(shù)性發(fā)展

因?yàn)椴傻V工程是一項(xiàng)內(nèi)容復(fù)雜、工作量大、涉及面廣泛的綜合型系統(tǒng)學(xué)科。因此，它的發(fā)展就離不開各種信息技術(shù)的支持，這也就促使我國的采礦工程向技術(shù)性發(fā)展。隨著信息化時(shí)代的到來，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到信息技術(shù)帶給人們生產(chǎn)、生活的重要性。并且隨著信息技術(shù)在采礦的廣泛應(yīng)用，也極大地推動(dòng)了我多采礦工程的發(fā)展。在我國當(dāng)下的采礦工程中，三維模型構(gòu)建、數(shù)學(xué)動(dòng)畫、定位監(jiān)控、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘探等技術(shù)已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用。而在我國采礦工程科學(xué)地發(fā)展中，需要以我國信息技術(shù)發(fā)展與采礦實(shí)情結(jié)合為方向，不斷地加強(qiáng)對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用、研究、實(shí)踐，使其向技術(shù)性發(fā)展，從而促進(jìn)我國采礦業(yè)的發(fā)展[4]。例如，將采礦工程學(xué)科與信息技術(shù)、各學(xué)科知識(shí)進(jìn)行結(jié)合使用，在采礦工程系統(tǒng)中應(yīng)用地質(zhì)勘查技術(shù)、地質(zhì)學(xué)知識(shí)、數(shù)字信息處理技術(shù)、定位技術(shù)相結(jié)合。在礦山生產(chǎn)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用多媒體成象技術(shù)、多媒體監(jiān)測(cè)技術(shù)、成套檢測(cè)儀器相結(jié)合，構(gòu)建具有我國特色的采礦生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使采礦向技術(shù)性發(fā)展。在信息技術(shù)的使用中增加采礦工作人員的生命安全，保證礦產(chǎn)資源的開采速度與質(zhì)量。

2.3 向多層次性發(fā)展

因?yàn)椴傻V工程本身具有的復(fù)雜性，所以就要求采礦工程系統(tǒng)的發(fā)展必須適應(yīng)與符合我國采礦工程的發(fā)展需求，要求其向多層次性發(fā)展。在進(jìn)行采礦工程的設(shè)計(jì)過程中，需要考慮眾多因素，并且在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中會(huì)具有很多的環(huán)節(jié)與層次，這些環(huán)節(jié)與層次又是緊緊相扣、緊密相連的。所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中一定要充分地考慮各項(xiàng)環(huán)節(jié)與層次，讓其層層相扣、層層合理，未開采的質(zhì)量、速度、安全性奠定基礎(chǔ)[5]。但是因?yàn)殚_采中所遇到的實(shí)際情況，要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改與設(shè)計(jì)，這也就造成了時(shí)間與資源的浪費(fèi)。因此，采礦工程學(xué)科向多層次性發(fā)展也成了必然的趨勢(shì)。而隨著采礦行業(yè)對(duì)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，并對(duì)采礦業(yè)帶來了巨大好處的同時(shí)，我們也要充分的挖掘各種信息技術(shù)的功能，使其在采礦工程的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中也能發(fā)揮出優(yōu)秀的作用。例如，將物探方法與信息技術(shù)相結(jié)合，形成新的采礦技術(shù)手段，使采礦工程系統(tǒng)向多層次性發(fā)展。一旦一種綜合性、高技術(shù)水平的采礦工程系統(tǒng)被投入使用，那么會(huì)為我國采礦工程的發(fā)展帶來質(zhì)的飛躍，使我國的采礦技術(shù)穩(wěn)居世界先進(jìn)水平，在滿足我國對(duì)礦產(chǎn)資源生產(chǎn)需求的過程中，也減少了礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)，為我國的可持續(xù)性發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.4 向?qū)嵱没l(fā)展

采礦工程學(xué)科的發(fā)展，其實(shí)最主要的就是向?qū)嵱没l(fā)展，因?yàn)樘嵘覈V場(chǎng)的開采量，才是采礦工程學(xué)科的存在目的。所以在采礦工程學(xué)科的發(fā)展中，首先要對(duì)我國的采礦業(yè)發(fā)展進(jìn)行實(shí)際的了解，構(gòu)建適合我國采礦行業(yè)發(fā)展到理論、技術(shù)。并且要加強(qiáng)采礦工程系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使采礦工程系統(tǒng)更接近現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)采礦的全面發(fā)展。對(duì)礦區(qū)采用實(shí)用化的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可可以開拓市場(chǎng)前景，有利于礦區(qū)的發(fā)展，使其占據(jù)更多的市場(chǎng)份額，增加其自身過的競爭力。同時(shí)運(yùn)用各種信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)采礦技術(shù)上的實(shí)用化，可以使采礦工藝從傳統(tǒng)的方式轉(zhuǎn)變的更具先進(jìn)性，使其更符合時(shí)代的需求。例如，在CAD技術(shù)的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)人機(jī)相互作用，人機(jī)的決策性也得到了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了采礦作業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展[6]。

3 結(jié)束語

隨著我國信息技術(shù)的不斷發(fā)展，采礦工程也會(huì)隨之向技術(shù)性發(fā)展，不斷的促進(jìn)采礦業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。而加強(qiáng)新信息技術(shù)的應(yīng)用，使采礦工程向人工智能的方向發(fā)展，可以快速的推動(dòng)我國采礦業(yè)的發(fā)展，使采礦業(yè)登上一個(gè)全新的臺(tái)階。