采礦工程設計優化的探析

王煥

摘要：采礦業一直是我國資源開發展業的重要環節，其對于我國經濟發展與社會生活需求滿足發揮了重要作用。在實際工作中，因為采礦是對地質資源進行開采，所以其必然會對礦產所在地原有地質進行破壞，為了能夠在有效開采礦產資源的前提下，避免對原有地質結構的過度破壞，做好地質采礦設計一直是采礦企業所研究的重要內容。地質采礦設計作為采礦行為的工作指導內容，做好對其科學性、規范性的把握，對于保證礦產資源的有效開采具有重要意義。 本文主要針對采礦工程設計優化進行簡要分析。

關鍵詞：采礦工程;設計優化

1我國當前采礦工程技術的基本特點

采礦工程技術是專門針對采礦業而進行的實施技術，進一步提高采礦業的效率，進一步推動國家現代化建設步伐和滿足工業企業發展的需要。我國采礦技術具有安全隱患程度高和開采技術廣泛的特點。

1.1 安全隱患程度高

我國采礦技術雖然隨著工業化水平的不斷提高和生產力水平的不斷進步取得了重大的進步，但在安全隱患程度上仍然存在問題，相比較于其他發達國家而言，技術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水平，優化和完善采礦工程技術，提高采礦工程技術安全指數。

1.2 開采技術廣泛

就我國當前采礦技術來說，已經不再是單一的采礦形式，采礦技術相對廣泛，在選擇性上也具有新的特點和要求，像長臂開采技術，也是迄今應用最為廣泛的開采技術。技術水平的應用形勢下，開采技術更是趨于多樣化。

2采礦技術現狀

新的設備、工藝和技術，都是使我國采礦方法有了很大的進步的原因。現在，我國常用的采礦方法以充填采礦法、崩落采礦法、空場采礦法為主。

2.1干式充填采礦法

干式充填采礦法用于我國20世紀50年代初的色礦山，這種采礦方法的使用比例達到54.8%，其中黑色金屬礦山占礦石總產量的三分之一。因為充填不夠密實、勞動強度大和生產能力低等缺點，逐漸在20世紀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的廢石和露天采石場采掘的廢石，井下的充填料主要是巷道掘進的廢石。隨著回采工作的進行，采空區以維護上下盤圍巖和形成繼續上采的工作臺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。實質是用借助水砂混合的砂漿柱所形成的自然壓頭或者機械加壓的方法，將砂漿沿著管道運輸到礦房種，在將礦漿中的水從礦房內滲濾出來，最后用沉積下來充填料充填采空場。

2.3崩落法

無底柱2分段崩落法在冶金地下礦山應用達到80%的比例，在我國的發展也已經長達十年之久，由最開始的小參數逐漸的增加，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。采取綜合技術以及大參數措施之后，不僅減少了工作量更有效的提高了采礦的強度，也使全員的勞動生產率加大，并且有效的降低了成本，獲取更為可觀的經濟效益。由此在未來的采礦應用中無底柱分段崩落法會更加廣泛的被應用。

3 采礦工程設計中存在的問題

我國采礦工程設計上存在著技術上、安全上的問題，針對技術上、安全上的問題作出簡要分析，這也是實現采礦工程設計優化的主要突破口。

3.1 采礦工程設計優化技術問題

我國采礦技術雖然取得較大進步，技術成熟度有了顯著的提高，但是在資源使用上，仍不能滿足國家對企業的需要，相對于發達國家來說仍有較大差距，尤其是在科技創新上，仍然以傳統的采礦技術為主，技術創新有待進一步提高，嚴重制約了我國采礦工程優化設計，也為我國采礦技術設計優化提出了新的要求。

3.2 采礦工程設計優化安全問題

前面對采礦工程技術中安全問題做出分析，指出我國采礦工程技術安全隱患程度較高的問題，比如采礦中瓦斯爆炸、礦井坍塌、火災事故等安全問題。安全問題是由于采礦工程技術操作相對復雜所引起的，要改善安全問題，既需要建立在技術更新基礎之上，同時也需要做到理論與實踐相結合，以理論為基礎，積極克服各種制約采礦工程安全性的因素，結合各種地質結構、有針對性、實事求是的解決各種安全問題。

4采礦工程設計優化要點

4.1采區方案設計

采區設計通常分為二個階段進行，即確定采區主要技術特征的采區方案設計和根據批準的方案設計而進行的采區單位工程施工圖設計。采區方案設計除了需要闡述采區范圍、地質條件、煤層賦存情況、采區生產能力、采區儲量及服務年限等基本情況外，應著重論證和確定以下問題：采準巷道的布置方式及生產系統、采煤方法選擇、采掘工作面的工藝裝備、采區參數、采區機電設備的選型與布置、安全技術措施等。

4.2方案優化

采礦工程專業畢業設計中所要進行的礦井采區設計，采用采礦系統工程理論與技術來進行，克服以往人工方案比較的局限性。人工進行采區設計方案比較一般只有2～3個方案，最多5～6個方案，且依賴少數專家經驗判斷進行決策，而采用采礦系統工程理論與技術方法來進行方案比較，由于采用了技術經濟數學模型和電子計算機運算，所提出的設計方案經過數理組合可以達到十多個，甚至幾十個，從而使選優的范圍更加廣泛，計算更加精確，方案優化更加科學性，擺脫了經驗判斷的局限性。

4.3合理規劃礦山開采范圍選擇開采方法

規劃礦區開采范圍是礦山開發要考慮的首要問題之一。地方小礦由于建設資金不足，技術管理水平低，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，甚至會出現一個大礦體，周圍開發了若干個礦點，造成對未來礦山擴建、開發不利的局面。有的在與大礦爭資源，造成不能合理、全面地開發資源，應當看到這種狀況對國家的資源利用極為不利。地方規劃礦山開采范圍應考慮礦體儲量大小及合理開發礦產資源，選擇礦床開采方法是用露天采還是用地下采，關系到礦山未來技術經濟面貌。應當根據礦床的具體賦存條件確立，有時為合理確立開采方法，要事先做出兩種開采方法的設計方案進行綜合的技術經濟分析。

4.4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。

4.5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。

5結束語

綜上所述，采礦系統是一個復雜的動態系統，采礦系統是一個多目標、多因素、多變量的、隨機性因素影響很強的、生產對象和作業環境變化很大的、多種技術互相作用下的復雜的動態系統。對于如此復雜的動態系統，運用采礦系統工程中的優化理論和技術方法，來進行采區設計優化，能收到十分明顯的效果，為采區設計優化開拓了廣闊的前景，摒棄了人工經驗判斷進行方案選擇的局限性，進而使用電子計算機在多達幾十個待選可行方案中進行優化，更加科學化、規范化、系統化、現代化。

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