采矿工程设计优化探析

采矿工程设计优化探析

吴金锁

玛纳斯县天欣煤业有限公司天欣煤矿新疆832200

摘要：采矿业对促进我国经济发展起着非常重要的作用绿色开发是当前矿业发展的三大主题之一，也是采矿工程设计与建设的主要目标。针对采矿工程设计中面临的矿床地质条件复杂等许多不确定性问题，通过对矿山主要技术条件和经济指标的分析，合理调整和优化确定工程方案与主要技术指标是矿山设计工作中一项重要工作，既要按部就班地提出各种可能技术方案，也要不断地对技术工作提出“质疑”，进一步优化生产系统、井巷工程和采矿方法等，为矿山降低和控制生产成本，增强企业的盈利能力打下基础。

关键词：采矿工程；设计优化；探析

1矿山采矿工程设计意义

近年来，地下采矿已成为矿山企业工作重点，这些矿石由于长期埋置在地下，其存储条件差距大、存储量不同且开采后无法在生产等条件的限制，使得矿山企业生产条件随着时间的推移不断变化。这种变化无论矿山企业规模大小还是矿山生产条件的优越与否，其开采系统都极为复杂，作业立体化突出、开采条件演变复杂等。在这种情况下，矿产企业大多都采用回填开采的方式，这种方法随着开采量的增加令切割工程逐渐减小、最终消失，同时也引发了新工程的开展。在这种情况下，矿山企业不可能在工作中一次设计出科学、合理的工程施工意图，这就需要在不同的阶段采取不同的方法进行设计，从而保证矿山开采工作的顺利进行。因此，充分认识矿山自身特点是做好矿山设计工作的基础，也是保证矿山开采顺利的关键。

2采矿工程的技术特点

2.1安全隐患程度较高

煤炭资源在开采过程中缺乏一定的安全性保障，生产效率也就随之下降。因此，需要在保证施工安全的基础上，不断总结技术缺陷，并将其进行优化及完善，使其能够更好地应用于煤炭开采中。

2.2开采技术广泛

在采矿工程基数大，规模不一的工程现实中，对采矿技术的应用具有一定的选择性特点。例如，迄今为止应用频率最高的长臂开采技术，在金属矿产的开采中就并不适用。最后，在经济技术发展的时代背景下，煤矿数量呈现出了上升趋势，规模更是大小不等，这就需要更新开采技术，从而提高企业开采技术水平，促进企业的长远发展。

3采矿工程设计中存在的问题

3.1煤矿初步设计与煤矿初步设计安全专篇关系的处理

在煤矿设计的管理体制中，需要两个独立的文件即煤矿初步设计与煤矿初步设计安全专篇，煤矿初步设计安全专篇的意义在于从煤矿设计这个环节加强煤矿开采的安全管理。但是在实际的煤矿设计工作中，两个文件内容的重复不仅造成了很大程度上的资源浪费，同时使煤矿初步设计以及煤矿初步设计安全专篇的系统性受到了削弱。

3.2环境影响问题

煤矿产业对生态环境会产生一定的影响，而在采矿工程设计阶段能够对煤矿开采对环境的影响进行控制。在采矿工程设计工作中，对环境保护的考虑应当是设计中的重要内容。而实际设计工作中，如果缺乏对工程施工场地周边环境的勘察则对环境影响的控制也无从谈起，另外设计人员如果缺乏对相关法律法规的认识或者缺乏环境保护的意识，导致设计中缺乏设计方案缺乏深度以及缺乏对设计方案的优选，都可能导致在工程施工或工程后期使用中对生态环境造成一定的破坏。

4优化设计解决措施

4.1采场回采设计优化

采矿方法选择是矿山经济、安全、高效开发利用地下资源的首要工作。由于矿体开采技术条件不尽相同，采矿方法选择中必须根据矿块地质条件、矿量、品位、矿石贫化率、采矿损失率、采矿效率、采场出矿能力、主要材料消耗及成本指标，进行优化比较并合理改进参数布置。

采矿方法的设计优化包括工程布置、矿块构成要素、底部结构形式、回采工艺、空区处理方案、通风及安全、施工作业及技术保障措施等，优化设计图表包括矿房矿柱开采总体布置图、采切布置图、充填布置图、支护结构图、炮孔布置图、采切工程量表、采矿作业循环图表（工程量、规格、穿孔量、材料消耗）等。

回采作业要严格执行分层（段）或分爆分采的管理制度，及时再次圈定矿体，为优化采矿设计和合理计算贫化损失指标提供依据，并指导下一分层的开采。

采场回采设计的优化，主要以降低矿石贫化率和采矿损失率、提高生产效率、增加开采作业安全保障、降低单位生产成本为目的，要勇于打破常规，不满足现状，创新思维，对采矿方法、采场回采、炮孔布置、作业装备等进行改进和优化。

4.2地下矿山采场稳定性及岩层控制技术

可以应用地压监测、数值模拟以及物理模拟等方式对采场以及采空区围岩的稳定性进行综合评价，为采矿以及采空区的充填安全打下夯实基础。具体来说可以分为以下几个方面内容：运用专家系统法对采场顶板的破坏模式进行预测，并将其作为选取顶板加固措施的重要依据；运用数值模拟法对充填控制地压机理以及充填材料不足情况下采场稳定性进行分析研究；运用实验室对比试验的方式，对废石充填对充填体强度的影响进行对比研究；运用地压监测法对无废开采采场的地压规律进行研究。

4.3地下矿山地面沉降塌陷灾害预警系统的研究

利用3S（RS、GPS、GIS）技术，即遥感、全球定位系统和地理信息系统构成了现代地球信息科学技术的主体，对矿区地表塌陷区的遥感研究及根据遥感图像判断并结合地质、采矿资料进行多因素综合分析，进行矿山采空区灾害的物理和数值空间模拟等；建立地下矿山采空区灾害管理信息系统；以井下监测数据、遥感信息、矿山提供的原始数据及数值模拟结果为基本信息源，应用系统分析、综合分析的方法对矿区地理空间、地质、采矿等信息进行存储、处理、综合分析评价、实现有关信息的动态反馈和调整，以达到预防采空区突发事故的目的。

4.4计算机在采矿设计中的应用

采矿设计工作既要求在智力上有独创的思考过程，也要求有日常的思考过程。采矿设计的智力要求包含了种种推理和论证，通过对许多相关因素的考虑和对各种方案的验证得出矿床开采的初步设计。随后，以具体布置、计划安排和财务评价的形式将初步设计转变成详细设计。

现在计算机在矿山设计和计划中应用的评述表明，为在这些方面使用计算机曾做过很多工作。但是，由于可供利用的计算机种类繁多，几乎还没有标准机出现。因此，为特定的计算机编制的程序难以从一种计算机转换到另一种计算机上使用。此外，尽管大部分采矿设计过程适于专用的计算机程序，但有待完成各阶段之间数据的转换工作。这些工作的重要性在于节约大量时间和减少可能出现的误差。矿山设计的四个主要阶段已不同程度地纳入了计算机为基础的技术轨道上。这种差别可能与采矿方法有关。因此，自六十年代初期以来，计算机已成功地用于设计露天矿包络和计算矿石和废石品位。另一方面，用计算机为地下采矿方法模拟采场开采的通用程序还是个死。但是，已有许多程序可用于露天矿和地下采矿方法各部分的详细设计。

结语

在对矿山矿产开采工程设计的时候，要求设计人员对矿山的整体地质特征有一定了解，而且在制定设计方案的时候，设计人员还需要对地质结构和其他基本因素进行深入分析，并将设计方案与这两点做到有效结合，这对选取出合理的开采方案起到非常重要的作用。另外在制定开采工程设计方案的时候还需要保证矿山整体安全和节约开采成本，这对提高矿产企业自身经济效益是非常重要的。在设计人员对方案进行设计之后，相关的检验人员需要对设计方案的合理性进行检验，最大程度上保证矿山矿产开采的顺利实施。

参考文献

[1]王宏森.矿床地质特征对采矿设计的影响[J].江苏冶金，2007，35（3）：51～53.

[2]王国权.矿井开采设计的方法步骤及参数的确定[J].科技风，2013，2：124.