采礦工程設計優化探析

馮偉斌

摘要：采礦工程設計中面臨許多不確定性問題，優化設計是礦山技術工作的重要內容。結合礦山井巷工程、采礦工程技術改造等工作實踐，分析總結了礦山采礦工程設計優化中應該注意的主要問題與工作內容，以推進礦山企業提升技術管理水平，拓展降本增效途徑。

關鍵詞：采礦工程；設計優化；礦山井巷；技術改造

引言

針對采礦工程設計中面臨的礦床地質條件復雜等許多不確定性問題，通過對礦山主要技術條件和經濟指標的分析，合理調整和優化確定工程方案與主要技術指標是礦山設計工作中一項重要工作，既要按部就班地提出各種可能技術方案，也要不斷地對技術工作提出“質疑”，進一步優化生產系統、井巷工程和采礦方法等，為礦山降低和控制生產成本，增強企業的盈利能力打下基礎。

1、采礦工程的技術特點

1.1安全隱患程度較高

煤炭資源在開采過程中缺乏一定的安全性保障，生產效率也就隨之下降。因此，需要在保證施工安全的基礎上，不斷總結技術缺陷，并將其進行優化及完善，使其能夠更好地應用于煤炭開采中。

1.2開采技術廣泛

在采礦工程基數大，規模不一的工程現實中，對采礦技術的應用具有一定的選擇性特點。例如，迄今為止應用頻率最高的長臂開采技術，在金屬礦產的開采中就并不適用。最后，在經濟技術發展的時代背景下，煤礦數量呈現出了上升趨勢，規模更是大小不等，這就需要更新開采技術，從而提高企業開采技術水平，促進企業的長遠發展。

2、采礦工程設計存在問題

2.1造價問題

在采礦工程的設計中造價問題主要來自于兩個層面：一方面是相關設計人員對工程設計的理念意識方向出現較大偏差，導致其對設計的關注度比較少，重視度普遍不高。設計人員在進行設計時將這項工作認定為是具有獨立特點的部門內容，這就使得工作人員與業主沒有進行溝通及交流，從而使得工程造價存在較多不合理現象，控制作用難以發揮；另一方面是設計人員缺乏一定的經濟察覺力及敏銳度，這就使得工程造價失去了原本意義。由于施工中的材料支出沒有得到有效管理及控制，使實際發生費用與預期標準嚴重不符，工程成本大量流出企業，經濟利益相對減少。施工周期更會在造價設計及控制失效后受到滯后性影響，從而使得周期延長。

2.2環境保護

由于煤炭粉塵質量較輕，會隨風飄向施工區域的一定范圍內，使開采工作對周邊環境造成極為惡劣的影響。結合工程施工實際，改善環境污染問題是必要的。在現實情況下，如果設計單位在進行工程設計前沒有對施工現場進行實地考察，就會使設計內容與現場環境存在一定偏差，是不完整、不科學的設計內容，那么降低對施工區域周圍環境的影響目標也就難以實現。除此之外，如果設計人員對相關法律及環保意識比較淡薄，就會造成開采環節對生態環境的保護行為的缺失，使生態環境遭到污染及破壞。

3、采礦工程施工設計中存在的問題

3.1與設計單位缺乏有效溝通及交流

在大多數的采礦工程中，工作量大、工作期短，需要在較少時間完成設計圖紙具有一定的難度。在需要控制時間點要求下進行設計，設計人員沒有多余的時間及精力到施工現場進行實地考察，這時設計人員就會根據以往經驗達到設計要求，這就使設計內容呈現出片面性，而施工方在對圖紙進行研究時發現問題也沒有及時與設計單位進行溝通，采礦工程的施工流程中會受到各種限制性因素的阻礙，從而使得工程效率難以保證。

3.2安全問題

采礦工程不僅要保證施工流程中的安全問題，更要保證煤礦的安全生產，對每個工作者的人身安全負責。因此，在采礦工程的施工流程推進中，需要嚴格按照相關規定對施工行為進行管理及控制，任何與施工規定內容及設計內容不相符的現象都要嚴厲制止，只有這樣才能從根本上保證施工各個環節的安全性及穩定性。

4、優化設計解決措施

4.1地下礦山無廢開采方法及工藝技術

在煤礦的開采過程中，產生相應的廢石是必然的，但廢石的存在并不會對工程的正常進行造成任何阻礙。在實際開采中，可以對無用廢石的存在位置及開采工藝進行綜合性研究，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化及提升，從而減少對廢石的開采。除此之外，還需要以施工現場的實際情況為基礎，對廢石進行合理處理，減少財力及物力的損耗。

4.2地下礦山廢石及尾礦混合充填料技術

在進行采礦施工時，需要以礦石沒有坑陷為依據，將實現高質量的填充效果為目標，將填充物與實際坑洼情況進行合理配比，在不破壞環境的基礎上，將坑洼位置完全填充，在不確定填充物標準時，還可以以水為依據進行滲透性試驗，將填充水的結構與坑洼結構進行科學研究，保證二者相互符合，并將填充水量的流失控制在預算數據范圍內。此外，還需要對廢石以及尾礦混合充填料的相關系統進行深入分析研究，使其達到廢石與尾礦充填的標準要求。

4.3地下礦山采場穩定性及巖層控制技術

可以應用地壓監測、數值模擬以及物理模擬等方式對采場以及采空區圍巖的穩定性進行綜合評價，為采礦以及采空區的充填安全打下夯實基礎。具體來說可以分為以下幾個方面內容：①運用專家系統法對采場頂板的破壞模式進行預測，并將其作為選取頂板加固措施的重要依據；②運用數值模擬法對充填控制地壓機理以及充填材料不足情況下采場穩定性進行分析研究；③運用實驗室對比試驗的方式，對廢石充填對充填體強度的影響進行對比研究；④運用地壓監測法對無廢開采采場的地壓規律進行研究。

結語

總之，采礦工程設計是礦山建設項目的重中之重，其優化設計對于提升礦山企業技術管理水平，提高經濟效益具有現實意義。采礦工程優化設計應貫穿于礦山工程建設施工始終，應堅持創新性、經濟性、靈活性、持續性原則，服務于礦山資源綜合利用和經濟效益的最大化。

參考文獻：

[1]逄型祥.采礦工程設計與施工中主要問題與對策[J].科技創新與應用，2014，18：90.

[2]呂波.關于礦山采礦工程設計工作的探究[J].內蒙古煤炭經濟，2014，10：11+17.

[3]陳世江，王超.淺談采礦工程專業畢業設計教學改革與實踐[J].中國科教創新導刊，2010，28：81.

[4]賈延龍.采礦工程設計與施工中注意問題與對策[J].山東工業技術，2015，21：48.