采礦系統(tǒng)工程研究現(xiàn)狀與展望

徐寶國/黑龍江省雞西市盛和煤礦

采礦系統(tǒng)工程研究現(xiàn)狀與展望

徐寶國/黑龍江省雞西市盛和煤礦

采礦系統(tǒng)工程作為與國家和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)的工程，它的每一次重大突破，都可以帶來相關(guān)技術(shù)的變革，從而帶動整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。礦產(chǎn)資源作為維系人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源，其重要性不言而喻，采礦工程系統(tǒng)發(fā)展到今天，做出了巨大的貢獻(xiàn)。了解采礦工程系統(tǒng)的原理，針對當(dāng)前采礦系統(tǒng)工程的現(xiàn)狀，提出一些對改進(jìn)其系統(tǒng)有利的建議，讓采礦系統(tǒng)工程繼續(xù)為人類造福，有其時(shí)代意義。

采礦系統(tǒng)；現(xiàn)狀；發(fā)展

1.采礦系統(tǒng)工程概述

采礦工程是一門由來已久的古老技術(shù)，很多問題都只能定性，而不能定量的解決，現(xiàn)場問題常常依賴經(jīng)驗(yàn)判斷，容易存在很大的主觀差異性，借助采礦系統(tǒng)工程中的數(shù)字與計(jì)算技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)采礦技術(shù)問題的定量決策，大大提高了準(zhǔn)確性和科學(xué)性。此外，采礦工程所涉及的面較廣，影響因素較多，如何從總體上合理把握，綜合協(xié)調(diào)，也就需要利用系統(tǒng)工程的相關(guān)知識來解決。從近年來發(fā)展情況看，隨著新技術(shù)，新方法不斷引入到采礦系統(tǒng)工程中，為我國的高效安全采礦帶來了新的活力和發(fā)展。采礦系統(tǒng)工程的每一次重大突破，都可以帶來相關(guān)技術(shù)的變革，從而帶動整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。礦產(chǎn)資源作為維系人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源，其重要性不言而喻，采礦工程系統(tǒng)發(fā)展到今天，做出了巨大的貢獻(xiàn)。

2.采礦系統(tǒng)工程概述

采礦系統(tǒng)工程是以采礦工程內(nèi)在規(guī)律為依據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)論和現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法，來研究和解決采礦工程中的綜合問題的一種工程學(xué)科。它是根據(jù)采礦系統(tǒng)工程發(fā)展起來的一門新學(xué)科，這個工程主要有以下特點(diǎn)：

2.1 系統(tǒng)性

采礦工程有著涉及面廣、影響因素多、作業(yè)點(diǎn)分散的特點(diǎn)，因而需要在工作中從總體上進(jìn)行全面協(xié)調(diào)。借助系統(tǒng)工程自覺地從總體上整合采礦，讓采礦工作得以統(tǒng)籌安排、有序發(fā)展。

2.2 科學(xué)性

采礦工程由來已久，是一門古老的技術(shù)，它過去依賴于經(jīng)驗(yàn)判斷而不是精密計(jì)算。在現(xiàn)代采礦工程系統(tǒng)中，引入各種現(xiàn)代數(shù)字和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)行定量化決策，提高了采礦工程的科學(xué)性。

2.3 邊緣性

采礦過程涉及的諸多學(xué)科之間有著許多聯(lián)系，而之前存在聯(lián)系脫節(jié)的現(xiàn)象。通過系統(tǒng)工程將采礦工程和系統(tǒng)工程相互滲透和交叉，從而完善這一系統(tǒng)。以至出現(xiàn)了安全系統(tǒng)工程、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、邊坡系統(tǒng)工程等邊緣學(xué)科。

3.采礦系統(tǒng)工程發(fā)展現(xiàn)狀的研究和分析

3.1 采礦系統(tǒng)工程特點(diǎn)

采礦系統(tǒng)工程作為一門由采礦工程和系統(tǒng)工程之間的結(jié)合所形成的學(xué)科，目前該工程也逐漸被人們所關(guān)注與重視，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，整體性，由于采礦工程自身所涉及到的范圍比較廣，所受到的各種影響因素也相對比較多，且作業(yè)點(diǎn)也較為分散，因此需總體上來實(shí)施協(xié)調(diào)，而這也正是采礦系統(tǒng)工程的一個主要特征。第二，伴隨著社會市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，社會信息發(fā)展也隨之發(fā)生了相應(yīng)的變化，而采礦系統(tǒng)工程也隨著這種變化發(fā)生了相應(yīng)的變化，在采礦作業(yè)中，不管是軟件，還是硬件均日益科學(xué)化、成熟化，綜合性探礦技術(shù)也得以廣泛地應(yīng)用。第三，邊緣性。在以往采礦工程中，脫節(jié)是一種較為常見的現(xiàn)象，而隨著系統(tǒng)工程的出現(xiàn)，伴隨各學(xué)科間互相交叉以及滲透，出現(xiàn)了一些邊緣性學(xué)科，即地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)科、安全系統(tǒng)工程學(xué)科等，使得采礦工程各領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了信息化、科學(xué)化。

3.2 我國當(dāng)前采礦工程發(fā)展所存問題

第一，在應(yīng)用范圍上，盡管我國采礦事業(yè)在計(jì)算機(jī)信息軟件上取得的進(jìn)步較大，但是和國外軟件相比，其自身的綜合市場競爭力仍舊比較低；第二，在采礦作業(yè)中，所采用的硬件設(shè)備仍舊較為單一、老舊，總體實(shí)力較差，所用設(shè)備還不是很健全；第三，在發(fā)展過程中，所采用的采礦工藝仍舊是傳統(tǒng)的工藝，大多采用的模仿或者照搬的方式，采礦技術(shù)滿足不了采礦工程不斷發(fā)展變化的需求。

3.3 發(fā)展現(xiàn)狀

基于上述內(nèi)容的闡述，下面筆者就采礦系統(tǒng)工程中的井下開采煤礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述。從我國采礦工藝的歷史變遷以及演變情況來看，發(fā)展至今，我國井下采礦工藝主要可分為以下幾個方面：即連采工藝、綜合機(jī)械采礦工藝、爆破采礦工藝以及普通機(jī)械化采礦工藝，在這幾種采礦工藝中，綜合機(jī)械采礦工藝為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種工藝，該工藝是把井下所有工藝均轉(zhuǎn)變成為連續(xù)且機(jī)械化的作業(yè)，該工藝不僅減輕了采礦人員勞動強(qiáng)度，同時(shí)還大大了其工作的成效與安全系數(shù)，在其生產(chǎn)流程中主要包括以下幾個階段，即割煤、采空區(qū)處理、運(yùn)煤以及工作面的支護(hù)等。而普通機(jī)械采礦工藝則是指其裝煤工序與落煤工序?yàn)闄C(jī)械化作業(yè)。而在爆破采礦工藝中，落煤工序主要采取的是爆破法，而裝煤則采用的是人工手工操作的方式，運(yùn)煤采用的是機(jī)械化方式，在工藝中，打眼為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在進(jìn)行該項(xiàng)工作時(shí)，應(yīng)按照施工現(xiàn)場頂板條件、煤層的厚度以及節(jié)理裂脫發(fā)育的實(shí)際情況等來明確爆破打眼參數(shù)。連采工藝從其實(shí)質(zhì)上來講，該工藝其實(shí)就是上述綜合機(jī)械采礦工藝的輔助或者補(bǔ)充，該工藝主要包括兩個方面的內(nèi)容，即煤柱回收與煤房掘進(jìn)。

4.采礦系統(tǒng)工程發(fā)展新趨勢

采礦系統(tǒng)工程作為采礦學(xué)和系統(tǒng)工程學(xué)的結(jié)合，它在遵循采礦工程內(nèi)在規(guī)律的過程中，要解決采礦系統(tǒng)的優(yōu)化問題，同時(shí)，它還要結(jié)合現(xiàn)代數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展步伐，不斷完成理論與技術(shù)的優(yōu)化。

4.1 新學(xué)科、新技術(shù)的廣泛采用

采礦系統(tǒng)工程不斷運(yùn)用其它學(xué)科的優(yōu)勢，壯大自己。當(dāng)前階段，模糊數(shù)學(xué)、人工智能在采礦系統(tǒng)工程中較受歡迎。同時(shí)全球定位系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)也在礦山迅速應(yīng)用。這些新學(xué)科、新技術(shù)，都給采礦系統(tǒng)工程帶來了新發(fā)展。

4.2 出現(xiàn)跨學(xué)科的趨勢

采礦系統(tǒng)工程是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，它的決策，僅僅依靠單一學(xué)科顯然難以取得較為理想的效果，因而在某些技術(shù)上采用跨學(xué)科多種方法綜合使用。以露天礦開采中的電鏟卡車調(diào)度來說。它涉及到GPS、計(jì)算機(jī)、無線通訊等硬件系統(tǒng)，還包括測量平差、數(shù)據(jù)處理、線性規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃等軟件系統(tǒng)。

4.3 軟件開發(fā)的市場化、規(guī)范化

采礦系統(tǒng)工程的新突破、新成果，往往以軟件形式在市場上銷售。如地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、礦床模型、地質(zhì)數(shù)據(jù)處理、露天礦境界優(yōu)化等等，這些軟件被一些大型礦業(yè)公司采用，從而存進(jìn)整個礦業(yè)發(fā)展。

4.4 技術(shù)的實(shí)用化

在早期的采礦系統(tǒng)工程中，運(yùn)籌學(xué)解決了采礦問題，卻容易偏離采礦的工藝要求。直到CAD技術(shù)的出現(xiàn)，使人們用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的轉(zhuǎn)變，然而還是忽視了優(yōu)化的目標(biāo)。在當(dāng)前形勢下，人-機(jī)交互作用的模式實(shí)現(xiàn)了決策的優(yōu)化，提高了作業(yè)的自動化程度。

5.結(jié)論

采礦系統(tǒng)工程作為一門新興學(xué)科，促進(jìn)了采礦技術(shù)水平的發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，采礦工程也將會迎來新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。采礦系統(tǒng)工程的出現(xiàn)無疑證明了先進(jìn)技術(shù)對生產(chǎn)力的促進(jìn)作用，今后也必將被廣泛應(yīng)用。

[1]張引良.采礦系統(tǒng)工程的發(fā)展現(xiàn)狀與新趨勢[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（28）.

[2]吳昊，李在永.關(guān)于采礦系統(tǒng)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究[J].中國科技財(cái)富，2012，（7）：134.