采矿工程设计优化的探析

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　　摘要：采矿业一直是我国资源开发展业的重要环节，其对于我国经济发展与社会生活需求满足发挥了重要作用。在实际工作中，因为采矿是对地质资源进行开采，所以其必然会对矿产所在地原有地质进行破坏，为了能够在有效开采矿产资源的前提下，避免对原有地质结构的过度破坏，做好地质采矿设计一直是采矿企业所研究的重要内容。地质采矿设计作为采矿行为的工作指导内容，做好对其科学性、规范性的把握，对于保证矿产资源的有效开采具有重要意义。 本文主要针对采矿工程设计优化进行简要分析。
　　关键词：采矿工程;设计优化
　　1我国当前采矿工程技术的基本特点
　　采矿工程技术是专门针对采矿业而进行的实施技术，进一步提高采矿业的效率，进一步推动国家现代化建设步伐和满足工业企业发展的需要。我国采矿技术具有安全隐患程度高和开采技术广泛的特点。
　　1.1 安全隐患程度高
　　我国采矿技术虽然随着工业化水平的不断提高和生产力水平的不断进步取得了重大的进步，但在安全隐患程度上仍然存在问题，相比较于其他发达国家而言，技术水平上仍然存在一定的滞后性。这就需要不断更新采矿技术水平，优化和完善采矿工程技术，提高采矿工程技术安全指数。
　　1.2 开采技术广泛
　　就我国当前采矿技术来说，已经不再是单一的采矿形式，采矿技术相对广泛，在选择性上也具有新的特点和要求，像长臂开采技术，也是迄今应用最为广泛的开采技术。技术水平的应用形势下，开采技术更是趋于多样化。
　　2采矿技术现状
　　新的设备、工艺和技术，都是使我国采矿方法有了很大的进步的原因。现在，我国常用的采矿方法以充填采矿法、崩落采矿法、空场采矿法为主。
　　2.1干式充填采矿法
　　干式充填采矿法用于我国20世纪50年代初的色矿山，这种采矿方法的使用比例达到54.8%，其中黑色金属矿山占矿石总产量的三分之一。因为充填不够密实、劳动强度大和生产能力低等缺点，逐渐在20世纪50年代末被其他采矿方法代替代。自下而上在矿房中分层回采。充填料可以从地面或井下取得，地面的充填料主要是废石场的废石和露天采石场采掘的废石，井下的充填料主要是巷道掘进的废石。随着回采工作的进行，采空区以维护上下盘围岩和形成继续上采的工作台需要用干式充填料逐层充填。
　　2.2水力充填采矿法
　　水力充填采矿法包括上向分层水力充填采矿法、下向分层水力充填采矿法和壁式水力充填采矿法。实质是用借助水砂混合的砂浆柱所形成的自然压头或者机械加压的方法，将砂浆沿着管道运输到矿房种，在将矿浆中的水从矿房内渗滤出来，最后用沉积下来充填料充填采空场。
　　2.3崩落法
　　无底柱2分段崩落法在冶金地下礦山应用达到80%的比例，在我国的发展也已经长达十年之久，由最开始的小参数逐渐的增加，如此大大地增加了每一次的崩矿量，这是另一种高效、安全的采矿方法。采取综合技术以及大参数措施之后，不仅减少了工作量更有效的提高了采矿的强度，也使全员的劳动生产率加大，并且有效的降低了成本，获取更为可观的经济效益。由此在未来的采矿应用中无底柱分段崩落法会更加广泛的被应用。
　　3 采矿工程设计中存在的问题
　　我国采矿工程设计上存在着技术上、安全上的问题，针对技术上、安全上的问题作出简要分析，这也是实现采矿工程设计优化的主要突破口。
　　3.1 采矿工程设计优化技术问题
　　我国采矿技术虽然取得较大进步，技术成熟度有了显著的提高，但是在资源使用上，仍不能满足国家对企业的需要，相对于发达国家来说仍有较大差距，尤其是在科技创新上，仍然以传统的采矿技术为主，技术创新有待进一步提高，严重制约了我国采矿工程优化设计，也为我国采矿技术设计优化提出了新的要求。
　　3.2 采矿工程设计优化安全问题
　　前面对采矿工程技术中安全问题做出分析，指出我国采矿工程技术安全隐患程度较高的问题，比如采矿中瓦斯爆炸、矿井坍塌、火灾事故等安全问题。安全问题是由于采矿工程技术操作相对复杂所引起的，要改善安全问题，既需要建立在技术更新基础之上，同时也需要做到理论与实践相结合，以理论为基础，积极克服各种制约采矿工程安全性的因素，结合各种地质结构、有针对性、实事求是的解决各种安全问题。
　　4采矿工程设计优化要点
　　4.1采区方案设计
　　采区设计通常分为二个阶段进行，即确定采区主要技术特征的采区方案设计和根据批准的方案设计而进行的采区单位工程施工图设计。采区方案设计除了需要阐述采区范围、地质条件、煤层赋存情况、采区生产能力、采区储量及服务年限等基本情况外，应着重论证和确定以下问题：采准巷道的布置方式及生产系统、采煤方法选择、采掘工作面的工艺装备、采区参数、采区机电设备的选型与布置、安全技术措施等。
　　4.2方案优化
　　采矿工程专业毕业设计中所要进行的矿井采区设计，采用采矿系统工程理论与技术来进行，克服以往人工方案比较的局限性。人工进行采区设计方案比较一般只有2～3个方案，最多5～6个方案，且依赖少数专家经验判断进行决策，而采用采矿系统工程理论与技术方法来进行方案比较，由于采用了技术经济数学模型和电子计算机运算，所提出的设计方案经过数理组合可以达到十多个，甚至几十个，从而使选优的范围更加广泛，计算更加精确，方案优化更加科学性，摆脱了经验判断的局限性。
　　4.3合理规划矿山开采范围选择开采方法
　　规划矿区开采范围是矿山开发要考虑的首要问题之一。地方小矿由于建设资金不足，技术管理水平低，往往考虑就近原则。在矿石品位高开采条件和选冶条件好的矿段开发，甚至会出现一个大矿体，周围开发了若干个矿点，造成对未来矿山扩建、开发不利的局面。有的在与大矿争资源，造成不能合理、全面地开发资源，应当看到这种状况对国家的资源利用极为不利。地方规划矿山开采范围应考虑矿体储量大小及合理开发矿产资源，选择矿床開采方法是用露天采还是用地下采，关系到矿山未来技术经济面貌。应当根据矿床的具体赋存条件确立，有时为合理确立开采方法，要事先做出两种开采方法的设计方案进行综合的技术经济分析。
　　4.4地下矿山无废开采方法及工艺技术
　　在煤矿的开采过程中，产生相应的废石是必然的，但废石的存在并不会对工程的正常进行造成任何阻碍。在实际开采中，可以对无用废石的存在位置及开采工艺进行综合性研究，避免盲目施工，只有这样才能使得采切工程布置方式得到优化及提升，从而减少对废石的开采。除此之外，还需要以施工现场的实际情况为基础，对废石进行合理处理，减少财力及物力的损耗。
　　4.5地下矿山废石及尾矿混合充填料技术
　　在进行采矿施工时，需要以矿石没有坑陷为依据，将实现高质量的填充效果为目标，将填充物与实际坑洼情况进行合理配比，在不破坏环境的基础上，将坑洼位置完全填充，在不确定填充物标准时，还可以以水为依据进行渗透性试验，将填充水的结构与坑洼结构进行科学研究，保证二者相互符合，并将填充水量的流失控制在预算数据范围内。此外，还需要对废石以及尾矿混合充填料的相关系统进行深入分析研究，使其达到废石与尾矿充填的标准要求。
　　5结束语
　　综上所述，采矿系统是一个复杂的动态系统，采矿系统是一个多目标、多因素、多变量的、随机性因素影响很强的、生产对象和作业环境变化很大的、多种技术互相作用下的复杂的动态系统。对于如此复杂的动态系统，运用采矿系统工程中的优化理论和技术方法，来进行采区设计优化，能收到十分明显的效果，为采区设计优化开拓了广阔的前景，摒弃了人工经验判断进行方案选择的局限性，进而使用电子计算机在多达几十个待选可行方案中进行优化，更加科学化、规范化、系统化、现代化。
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