采礦工程技術(shù)的應(yīng)用研究(4篇)
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由于采礦工程的環(huán)境比較復(fù)雜，各種不定因素較多，使得采礦工程存在較多問題，必須注重可視化技術(shù)的合理應(yīng)用，才能使其得到優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而在充分結(jié)合各種可視技術(shù)的同時(shí)，不斷提高采礦工程的管理水平，更生動(dòng)、具體的對(duì)采礦工程的各種情況進(jìn)行全面分析，最終推動(dòng)采礦工程整體效益不斷提升。
1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的可視化技術(shù)應(yīng)用
由于采礦工程的作業(yè)場(chǎng)所基本上都是在地下，并且，生產(chǎn)過程中涉及的環(huán)節(jié)比較多，工序比較繁雜，主要由排水、通風(fēng)和動(dòng)力供應(yīng)等多個(gè)系統(tǒng)組成。因此，巷道空間呈現(xiàn)交錯(cuò)狀態(tài)，使得工程技術(shù)人員不能很準(zhǔn)確的確定井下系統(tǒng)的巷道空間位置。與此同時(shí)，采礦工程公衡目前使用的資料很多都是工程平面圖和刨面圖，基本上沒有三維立體的礦井巷道系統(tǒng)模型，導(dǎo)致采礦生產(chǎn)的工作人員只能根據(jù)自己的想象來判斷巷道的三維位置。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的可視化技術(shù)應(yīng)用，通過采用Auto軟件來構(gòu)建三維立體模型，可以使礦井巷道的分布更加清晰、可辨，具有非常好的可視化效果。通過合理的利用Auto計(jì)算機(jī)輔助軟件，可以讓技術(shù)人員對(duì)礦井的三維結(jié)構(gòu)有更深刻的了解，以在構(gòu)建三維模型的過程中發(fā)現(xiàn)更多解決問題的辦法，同時(shí)，在熟悉Auto計(jì)算機(jī)輔助軟件的過程中，采礦工程的相關(guān)技術(shù)人員可以更快速的懂得三維礦山系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，使得三維立體礦井模型的制作完成后，可以取得更好的視覺效果，最終達(dá)到提高采礦工程生產(chǎn)效率的目的。
2數(shù)值模擬的可視化技術(shù)應(yīng)用
一般情況下，對(duì)礦山壓力、巖層控制問題等進(jìn)行分析都需要構(gòu)建動(dòng)態(tài)的三維空間，才能使采礦工程的各種影響因素得到全面分析。而比較常見的情況是，工程技術(shù)人員親自到礦井現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)，整個(gè)采礦過程都是靜態(tài)現(xiàn)象，雖然可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)巷道變形、巷道支護(hù)損害等問題，但礦山的壓力變化情況、變形破壞過程等根本無法用肉眼透視。因此，采用數(shù)值模擬的可視化技術(shù)，可以對(duì)各種情況進(jìn)行有效模擬，將整個(gè)礦山的壓力變化情況、不同部分的變形情況等清晰顯示出來。例如：在采礦過程中，頂板巖層受力變形過程的數(shù)值模擬，上部為邊界，根據(jù)各層分布情況和深度來施加相同的重力，兩邊分別為支邊，下邊為固定點(diǎn)，以保持水平方向的平穩(wěn)。與此同時(shí)，對(duì)定板巖層隨著開采層變化而產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，并獲得其分布情況，使礦山整體結(jié)構(gòu)和空間變化情況得到演示，可以有效的對(duì)礦山壓力、巖層控制問題進(jìn)行準(zhǔn)確分析。由此可見，數(shù)值模擬的可視化技術(shù)應(yīng)用，可以有效與其它可視化技術(shù)相結(jié)合，是我國(guó)采礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要支持。
3地質(zhì)測(cè)量的可視化技術(shù)應(yīng)用
由于我國(guó)地域比較寬廣，地質(zhì)結(jié)構(gòu)多種多樣，使得采礦工程的生產(chǎn)難度和管理難度較大，給采礦施工順利進(jìn)行造成一定阻礙。因此，在進(jìn)行采礦施工前，必須對(duì)開采區(qū)進(jìn)行比較仔細(xì)、全面的地質(zhì)測(cè)量，了解不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)律，才能更好的進(jìn)行采礦作業(yè)，避免意外安全事故發(fā)生。在進(jìn)行資質(zhì)測(cè)量時(shí)，采用的可視化技術(shù)主要是聲波探測(cè)和地震勘探兩種，以對(duì)較大范圍內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、局部地層的結(jié)構(gòu)、礦物質(zhì)的所在位置和分布情況等有更全面的了解。通過可視化技術(shù)的合理用，可以獲得較多地震勘探數(shù)據(jù)、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)等，從而根據(jù)數(shù)據(jù)繪制等值線和等紙面等，使得礦藏的走向、范圍等都能得到比較詳細(xì)的呈現(xiàn)。與此同時(shí)，通過上述相關(guān)數(shù)據(jù)、曲線圖等，工程技術(shù)人員和相關(guān)專業(yè)人員可以對(duì)各種原始數(shù)據(jù)給以比較準(zhǔn)確的解釋，以獲得礦藏的儲(chǔ)存量、分布情況等。由此可見，通過地質(zhì)測(cè)量的可視化技術(shù)應(yīng)用，采礦工程中的打井作業(yè)可以獲得比較準(zhǔn)確的指導(dǎo)，使無效井位數(shù)量有效減少，在節(jié)約開采成本、提高開采效率和提升綜合效益等方面有著非常重要的影響。另外，GIS的逐步推廣，使地質(zhì)相關(guān)信息的采集、管理、應(yīng)用和分析等變得更加方便和快捷，可以將原始的數(shù)據(jù)、采礦參數(shù)信息等轉(zhuǎn)換為地圖，將不同數(shù)據(jù)之間存在的空間關(guān)系展示出來，從而便于工程技術(shù)人員、相關(guān)管理人員通過影像、數(shù)字地圖等對(duì)礦產(chǎn)的分布情況、礦山的規(guī)劃設(shè)計(jì)等進(jìn)行全面分析。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，現(xiàn)展中，可視化技術(shù)在采礦工程中的不斷推廣和應(yīng)用，可以很好的滿足我國(guó)采礦業(yè)的發(fā)展需求，通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)各種圖片進(jìn)行處理，在對(duì)礦山整體情況有更全面的了解同時(shí)，對(duì)礦藏各種情況的掌握可以更加準(zhǔn)確，是我國(guó)采礦工程未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。
作者：王建紅 單位：山西華寧焦煤有限責(zé)任公司
第二篇：采礦工程的采礦技術(shù)與施工安全的研究
由于采礦工程具有作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多變、影響因素多等多個(gè)特點(diǎn)，使得安全事故發(fā)生比較頻繁。因此，對(duì)采礦工程的采礦技術(shù)于施工安全有比較全面的了解，可以更好的提高采礦工程施工全過程的安全性，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)采礦事業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
1采礦工程的采礦技術(shù)特點(diǎn)
根據(jù)相關(guān)調(diào)查和分析可知，采礦工程的采礦技術(shù)特點(diǎn)主要包括三個(gè)方面：第一個(gè)方面是，井下采礦工藝技術(shù)比較復(fù)雜。與露天采礦技術(shù)相比，井下材料技術(shù)存在的安全影響因素更對(duì)，使得采礦安全性和生產(chǎn)效率都比較低。由于井下采礦作業(yè)場(chǎng)地較小，受到各種不定因素的影響，存在較大安全隱患。因此，要不斷提高采礦技術(shù)水平，才能提高施工安全性；第二個(gè)方面是，井下的采礦技術(shù)相對(duì)更多。在不同規(guī)模和不同類型的采礦工程中，采礦技術(shù)的選擇和應(yīng)用情況等都不一樣，如在井下采礦中比較常用的長(zhǎng)壁開采技術(shù)，在煤礦開采中的應(yīng)用較廣，而金屬礦產(chǎn)的開采業(yè)應(yīng)用非常少。由此可見，井下采礦技術(shù)相比露天采礦技術(shù)要多很多；最后一個(gè)方面是，采礦技術(shù)更新速度比較快。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，采礦工程數(shù)量越來越多，是社會(huì)不斷發(fā)展的必然趨勢(shì)，使得采礦技術(shù)得到不斷更新。與此同時(shí)，企業(yè)想要獲得更多利潤(rùn)，就必須不斷提高采礦技術(shù)水平，才能提高采礦效率和質(zhì)量，最終提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
2采礦工程的采礦技術(shù)應(yīng)用
2.1采場(chǎng)圍巖中控制技術(shù)的應(yīng)用
在采礦工程的實(shí)際施工過程中，相關(guān)技術(shù)人員必須對(duì)采場(chǎng)周圍的情況有比較充分了解，如巖石的結(jié)構(gòu)、采場(chǎng)圍巖的基本情況等，才能不斷完善采場(chǎng)圍巖的控制理論。同時(shí)，對(duì)難度較高的采礦層進(jìn)行合理分析，如穩(wěn)定性、構(gòu)造和傾斜度等，以對(duì)整個(gè)采礦環(huán)境有更深入的了解；對(duì)環(huán)境比較惡劣的情況下，支護(hù)圍巖與同放頂巖層之間的作用情況、支護(hù)效果和支護(hù)技術(shù)等進(jìn)行分析和檢測(cè)，以不斷完善相關(guān)技術(shù)。另外，還有對(duì)部分巖層的控制技術(shù)進(jìn)行分析，如沖擊地壓發(fā)生時(shí)的有效預(yù)測(cè)和防治，以有效提高采礦效率，保證采礦工程的整體質(zhì)量。
2.2深礦井的開采技術(shù)應(yīng)用
目前，采礦工程中的幾個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)是沖擊礦壓防治、礦壓控制、瓦斯與熱害處理和井巷布置等，根據(jù)深礦井的開采情況可知，采礦技術(shù)正在不斷創(chuàng)新和提升中，主要應(yīng)用的采取技術(shù)有作業(yè)場(chǎng)所周圍環(huán)境的觀測(cè)技術(shù)、深井圍巖結(jié)構(gòu)與應(yīng)力場(chǎng)分布研究技術(shù)、深井沖擊礦壓監(jiān)測(cè)技術(shù)與防治技術(shù)、深井高產(chǎn)高效采礦配套技術(shù)等，在促進(jìn)我國(guó)采礦事業(yè)可持續(xù)發(fā)展上發(fā)揮著重要作用。
3采礦工程的施工安全策略
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要采取的施工安全策略主要有如下兩個(gè)方面：
3.1完善相關(guān)管理機(jī)制，嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行
根據(jù)采礦工程的實(shí)際情況，不斷完善各種管理機(jī)制，合理構(gòu)建科學(xué)的生產(chǎn)責(zé)任之地，有效明確各崗位的作業(yè)流程，以嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，確保采礦工程施工順利進(jìn)行，使全體員工的生產(chǎn)和財(cái)產(chǎn)得到安全保障。在實(shí)際的采礦生產(chǎn)過程中，要將上級(jí)安排的任務(wù)和安全管理目標(biāo)逐級(jí)分解到各個(gè)部門和相關(guān)負(fù)責(zé)人身上，才能使安全制度得到真正落實(shí)，以在不斷增強(qiáng)企業(yè)員工安全意識(shí)的基礎(chǔ)上，確保采礦工程的生產(chǎn)安全。與此同時(shí)，不斷加大安全工作的監(jiān)督力度，制定合適的獎(jiǎng)懲制度，在堅(jiān)持召開安全工作會(huì)議的同時(shí)，確保施工安全得到可靠保障。例如：對(duì)每個(gè)施工人員進(jìn)行安全知識(shí)檢測(cè)、認(rèn)真落實(shí)日常檢查、不定期進(jìn)行安全抽查，如果發(fā)現(xiàn)問題必須及時(shí)處理，以提高采礦工程的整體安全性。
3.2加強(qiáng)員工安全教育，提高整體安全防護(hù)能力
根據(jù)施工安全管理的實(shí)際情況，健全通風(fēng)管理體系，加強(qiáng)整體施工安全管理，制定科學(xué)的、可行的災(zāi)害應(yīng)急方案，才能避免安全事故發(fā)生時(shí)造成較大損傷。為了提高施工安全管理效用，必須加強(qiáng)企業(yè)員工的安全教育和引導(dǎo)，提高他們安全防治能力和逃生能力，才能確保相關(guān)制度得到有效執(zhí)行。例如：建立與實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)條件相符的檢測(cè)風(fēng)質(zhì)、風(fēng)速和風(fēng)量的臺(tái)賬，可以對(duì)通風(fēng)情況進(jìn)行更準(zhǔn)確的分析和掌控。通過構(gòu)建比較完善的通風(fēng)系統(tǒng)，各種安全隱患可以得到及時(shí)消除，在不斷增強(qiáng)企業(yè)員工安全意識(shí)到額同時(shí)，使采礦公開的施工安全管理變得越來越規(guī)范化和科學(xué)化，對(duì)于推動(dòng)采礦工程施工安全管理不斷創(chuàng)新具有重要影響。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，采礦工程的整體環(huán)境比較復(fù)雜，需要選擇合適的施工技術(shù)，制定有效的施工安全策略，才能提高采礦效率和施工安全性，避免安全事故發(fā)生。在實(shí)際的施工過程中，需要注重高技術(shù)、高素質(zhì)人才的吸收，不斷提升全體員工的綜合素質(zhì)，才能更好的創(chuàng)新采礦技術(shù)，提高施工安全性，最終提升采礦工程的整體效益。
作者：薛虎山 單位：山西華寧焦煤有限責(zé)任公司
第三篇：采礦工程中采礦技術(shù)的應(yīng)用
近年來，我國(guó)工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程不斷加快，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量不斷的提高，對(duì)采礦工程技術(shù)提出了更高的要求，基于開發(fā)資源、占有資源的戰(zhàn)略性角度考慮，涌現(xiàn)出了大量的低成本、安全、高效、綠色的采礦技術(shù)和設(shè)備，各種新進(jìn)采礦技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠提高采礦效率，保證采礦施工安全，還能夠避免造成資源的浪費(fèi)和降低對(duì)環(huán)境造成的破壞，實(shí)現(xiàn)采礦工程和環(huán)境的和諧、可持續(xù)發(fā)展。因此，文章對(duì)采礦工程中采礦技術(shù)應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1采礦工程中采礦技術(shù)的應(yīng)用分析
1）深層開采技術(shù)的應(yīng)用。經(jīng)過多年的開采，淺層煤層的儲(chǔ)量顯著降低，已經(jīng)無法滿足開采需求，深層煤層的開采成為煤炭開采的重點(diǎn)，深層井底開采難度相對(duì)較高，對(duì)深層開采技術(shù)提出了更高的要求。深層開采技術(shù)在煤層開采中的應(yīng)用應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：應(yīng)該考慮深井通風(fēng)、瓦斯處理、熱害治理、礦壓控制、沖擊低壓防治等內(nèi)容；監(jiān)測(cè)環(huán)境深井場(chǎng)地的環(huán)境狀況、應(yīng)力場(chǎng)分布狀況、圍巖狀態(tài)等；快速挖掘技術(shù)和設(shè)備、支護(hù)技術(shù)和設(shè)備等。2）緩傾斜薄煤層技術(shù)。該種采礦技術(shù)適用于可靠、高校的薄煤層開采與大功率、小體積的刨煤機(jī)開采，并且還采用了煤機(jī)綜合液壓支架，為了保證采礦工程能夠安全、高效的進(jìn)行，還應(yīng)該采取相應(yīng)的配套設(shè)備和技術(shù)。3）硬頂煤控制技術(shù)與硬頂板技術(shù)。硬頂煤控制技術(shù)包括兩種，一種為頂煤深孔爆破處理技術(shù)，另一種為高壓注水壓漿技術(shù)，該項(xiàng)采礦技術(shù)具有塊度大、冒放性差等缺點(diǎn)，采礦工程在應(yīng)用該種采礦技術(shù)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格控制頂板與破裂頂煤，然后安裝可靠的頂煤新型液壓支架，能夠保證采礦施工安全、高效的進(jìn)行。硬頂板技術(shù)是一種壓力小、埋深淺的采礦技術(shù)，主要通過利用快速處理技術(shù)，例如傾斜頂板技術(shù)、定向水壓裂技術(shù)等，既能夠保證施工安全，又能夠加快頂煤破碎效率和頂煤的回收率。4）刨煤機(jī)技術(shù)。該種采礦技術(shù)主要應(yīng)用在薄煤層中，開采厚度最薄能夠達(dá)到60cm。刨煤機(jī)在實(shí)際聲場(chǎng)過程中，切深時(shí)厚度通?？刂圃?5cm左右，切割速度通常為3m/s，在一定程度上能夠提高采礦效率。并且，刨煤機(jī)中增加了智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，顯著的提高采煤機(jī)的智能化、自動(dòng)化水平，不僅能夠降低采煤人員的工作量。還能夠顯著提高采礦生產(chǎn)效率。5）爆破技術(shù)。爆破技術(shù)是采礦工程最常采用的采礦技術(shù)之一，但是傳統(tǒng)的爆破技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)定向爆破，一旦爆破控制失誤，將會(huì)造成嚴(yán)重的事故，為了提高爆破的安全性和效率，應(yīng)該對(duì)爆破技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
目前，國(guó)際采礦工程中采用了大量的新型爆破技術(shù)，主要包括以下幾個(gè)方面。（1）光學(xué)引爆技術(shù)。光學(xué)引爆是利用機(jī)器發(fā)出的激光進(jìn)行引爆，該種方式不受噪音、電波、周圍磁場(chǎng)的影響，可靠性高，并且激光設(shè)備能夠重復(fù)使用，降低成本。光學(xué)引爆效果和雷管引爆效果類似，但是其可控性和精確度更高，因此，應(yīng)該將光學(xué)引爆技術(shù)廣泛的推廣和應(yīng)用在采礦工程中。（2）等離子爆破技術(shù)。傳統(tǒng)爆破技術(shù)采用的火藥進(jìn)行爆破，這樣會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，基于綠色、環(huán)保理念，這種爆破方式已經(jīng)不能滿足時(shí)展的需求。國(guó)際上逐漸開始使用等離子爆破技術(shù)，該種技術(shù)和原理和電力爆破的原理類似，通過可控設(shè)備將大量的電能集中在一個(gè)點(diǎn)上，通過遠(yuǎn)程控制爆破的時(shí)間、能量等，通過研究表明，等離子爆破方式產(chǎn)生的爆破力可以達(dá)到200MPa，其威力和傳統(tǒng)火藥相當(dāng)，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，等離子爆破的威力會(huì)超過傳統(tǒng)火藥。并且，等離子爆破技術(shù)能夠控制爆破能力，以此降低對(duì)環(huán)境造成的影響。（3）中深孔爆破技術(shù)。許多采礦工程是在礦山或者小型基地上，對(duì)于這種小型礦山的爆破施工，采用傳統(tǒng)的爆破方式，不僅會(huì)難以控制爆破范圍，還會(huì)造成爆破材料的浪費(fèi)。針對(duì)該種現(xiàn)象，在小型礦山爆破施工中，通常采用中深孔爆破技術(shù)該種爆破方式是將爆炸物安裝在較小的平臺(tái)，并且前方爆破力度大于后方，這樣既能夠達(dá)到爆破效果，而且能夠降低對(duì)外側(cè)巖體造成的損害，同時(shí)爆炸物用量更少，中深孔爆破技術(shù)的上述優(yōu)點(diǎn)，值得被廣泛的推廣和應(yīng)用。6）充填開采技術(shù)。充填開采技術(shù)通常應(yīng)用在水源底部、鐵路與公路底部、建筑物下面的采礦工程，在應(yīng)用該種采礦技術(shù)時(shí)，應(yīng)該采用其他材料將煤炭采空區(qū)充滿，這樣能夠緩解和改善作業(yè)面稱壓力，同時(shí)還能夠提高開采效率。值得注意的是，在應(yīng)用該種采礦技術(shù)時(shí)，應(yīng)該對(duì)地表下陷規(guī)律、上覆巖層運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行深入研究，并根據(jù)地表、建筑物、水資源保護(hù)的要求，制定科學(xué)的開采方案，以此保證采礦工程能夠安全、高效的進(jìn)行。7）特殊采礦技術(shù)。礦山條件不同，采用的采礦技術(shù)也不相同，對(duì)于一些特殊的礦山，應(yīng)該采用特殊采礦技術(shù)，例如，海洋采礦技術(shù)、化學(xué)采礦技術(shù)以及物理采礦技術(shù)等，海洋礦產(chǎn)資源豐富，其礦產(chǎn)開采需要采用海洋采礦技術(shù)進(jìn)行開采，但是海洋采礦技術(shù)的投資成本較高、環(huán)境惡劣并且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，隨著陸地資源的短缺，海洋礦產(chǎn)資源開采技術(shù)的研究已經(jīng)迫在眉睫；物理采礦技術(shù)和化學(xué)采礦技術(shù)的原理表現(xiàn)為：應(yīng)用特殊溶液將礦體中有用的成本分解出，并將有用的成分運(yùn)輸?shù)降孛?，再采用科學(xué)的方法將需要的成分提出來，物理采礦技術(shù)和化學(xué)采礦技術(shù)具有環(huán)境友好、投資成本低、經(jīng)濟(jì)效益好等眾多優(yōu)點(diǎn)，在金屬礦物、鹽堿等開采中具有廣泛的應(yīng)用。
2采礦工程中采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析
1）數(shù)字化、信息化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用。隨著科學(xué)信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)在我國(guó)采礦工程中的應(yīng)用越來越廣泛，例如在采礦工程設(shè)計(jì)、災(zāi)害預(yù)報(bào)、系統(tǒng)監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度等方面的應(yīng)用，采礦技術(shù)逐漸向信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化方向發(fā)展。因此，采礦工程技術(shù)人員應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)的重要性，對(duì)采礦技術(shù)進(jìn)行合理分析，并將各種新型的軟件、設(shè)備等應(yīng)用在采礦生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化采集和管理，實(shí)現(xiàn)智能采礦與無人采礦，同時(shí)提高采礦的效率和自動(dòng)化水平。
2）基于環(huán)境保護(hù)的采礦技術(shù)。采礦工程本身就會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成一定的損壞，并且采礦過程中會(huì)產(chǎn)生各種固體垃圾、廢氣等，導(dǎo)致固體污染、水污染以及氣體污染等，給整個(gè)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的打擊和損壞。因此，基于環(huán)境友好型、綠色采礦的要求，應(yīng)該重點(diǎn)保護(hù)環(huán)境，加強(qiáng)環(huán)境綜合治理，并加快變廢為寶技術(shù)與措施的研究工作，逐漸實(shí)現(xiàn)采礦技術(shù)想零廢料、零污染以及可持續(xù)的發(fā)展。
3結(jié)論
總而言之，礦產(chǎn)資源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種新工藝、新設(shè)備以及新技術(shù)被廣泛的推廣和應(yīng)用在采礦工程中，并且在實(shí)踐應(yīng)用的過程中取得了良好的效果，不僅提高采礦效率，提高采礦安全性，還能夠降低對(duì)環(huán)境造成的破壞，對(duì)于實(shí)現(xiàn)整個(gè)采礦行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的推動(dòng)作用。
作者：唐義 單位：大石橋市國(guó)土資源局
第四篇：地下采礦技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐
采礦工程專業(yè)是典型的工程專業(yè)，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力有較高的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是保證采礦工程專業(yè)教育質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。采礦工程專業(yè)多年來都是各門課程獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是該課程的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證類，學(xué)時(shí)數(shù)少，時(shí)間緊，知識(shí)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立[1,2]。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室時(shí)間短，沒有機(jī)會(huì)和時(shí)間做重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器的認(rèn)識(shí)和操作達(dá)不到熟練程度。無法給學(xué)生足夠的思考、設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備的時(shí)間與空間。學(xué)生匆忙做完實(shí)驗(yàn)還要盡快提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，該門課程便進(jìn)入了考試結(jié)業(yè)階段[3]。近幾年在本科教學(xué)評(píng)估驗(yàn)收工作的督導(dǎo)下，相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖經(jīng)過多次改革與更新，逐步將各門專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容合并為一個(gè)或多個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)課程。但因?yàn)闆]有進(jìn)行系統(tǒng)的教學(xué)研究，這種合并僅僅是多個(gè)小實(shí)驗(yàn)的集中開設(shè)，與原來的零星實(shí)驗(yàn)沒有本質(zhì)的區(qū)別。課題對(duì)采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、形式等進(jìn)行研究，構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)理論教學(xué)的驗(yàn)證、貫穿和拓展為主的教學(xué)模式[4]。以采礦工藝全過程為主線，將所學(xué)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)鑲嵌、鏈接到整個(gè)采礦工程中，為學(xué)生學(xué)習(xí)和理解采礦工藝過程提供了一條很好的教學(xué)途徑。本科采礦專業(yè)地下采礦綜合實(shí)驗(yàn)課就是本教改的成果之一。
1地下采礦綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)與路線
地下采礦工程實(shí)驗(yàn)課程是采礦工程專業(yè)、礦物資源工程專業(yè)、安全工程專業(yè)本科生在完成大學(xué)3年學(xué)習(xí)過程基礎(chǔ)上的綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程。學(xué)生經(jīng)過前期的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，對(duì)礦山開采工藝和技術(shù)已具備了初步的整體印象和概念。本著小課堂、大實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革模式，本實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的課程支撐為地質(zhì)學(xué)中的巖石分類及其物理和力學(xué)性質(zhì)、巖石力學(xué)（巖體力學(xué)）中的巖石物理和力學(xué)性質(zhì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、礦山工程測(cè)試技術(shù)、井巷與隧道工程、工礦通風(fēng)與空調(diào)、礦床地下開采、爆破工程、井巷與隧道工程課程設(shè)計(jì)等。具體目標(biāo)是讓學(xué)生通過完成實(shí)驗(yàn)課程對(duì)所學(xué)的相關(guān)課程進(jìn)行貫通，了解地下采礦全工藝過程和所涉及的工藝參數(shù)、監(jiān)測(cè)手段、儀器設(shè)備和安全要求，提升學(xué)生的專業(yè)能力和動(dòng)手能力，并選擇部分關(guān)鍵技術(shù)和問題開展探索性研究，增強(qiáng)創(chuàng)新能力[5]。地下開采綜合實(shí)驗(yàn)的路線為地質(zhì)采樣——礦樣描述——巖石試樣制備——巖石物理、力學(xué)實(shí)驗(yàn)——地下礦山開采設(shè)計(jì)——井巷工程設(shè)計(jì)——礦井提升和運(yùn)輸設(shè)計(jì)——爆破設(shè)計(jì)——爆破實(shí)驗(yàn)——爆破震動(dòng)檢測(cè)——礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)——通風(fēng)實(shí)驗(yàn)——有毒氣體和粉塵檢測(cè)實(shí)驗(yàn)——圍巖監(jiān)測(cè)——生態(tài)監(jiān)測(cè)與恢復(fù)。課程要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的過程中，嚴(yán)格要求學(xué)生必須通讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，做好課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。并歡迎提出一些新見解。實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)時(shí)刻把安全問題放在首位。做到聽從指導(dǎo)老師的指揮；獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)過程，不懂就問；嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真；按規(guī)程設(shè)計(jì)和操作；認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)記錄；實(shí)驗(yàn)后按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2綜合實(shí)驗(yàn)步驟
2．1礦山礦石采樣
采用礦床實(shí)地鉆取巖樣或模擬取樣為實(shí)驗(yàn)課程的開篇，讓學(xué)生對(duì)礦床地質(zhì)條件、環(huán)境和礦石分類進(jìn)行專業(yè)地質(zhì)描述和礦樣檢測(cè)。主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為確定幾種礦樣的成因，描述樣本的外觀物理性質(zhì)，如色澤、硬度、節(jié)理、裂隙、層狀、孔隙率、比重、容重等。
2.2巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)
（1）將所采集的礦樣選出有代表的多個(gè)礦樣進(jìn)行試樣制備。學(xué)生需要掌握和操作巖芯鉆機(jī)、鋸石機(jī)、磨石機(jī)或車床、測(cè)量平臺(tái)、角尺、千分卡尺、放大鏡、烘箱、干燥器和飽和設(shè)備等。（2）測(cè)定巖塊聲波速度并計(jì)算巖塊的彈性參數(shù)，主要儀器和設(shè)備為RSM-SY5型巖石聲波儀，縱、橫波換能器等。巖體聲波探測(cè)技術(shù)是以人工的方法，向介質(zhì)發(fā)射聲波，觀測(cè)聲波在介質(zhì)中傳播的情況和特性，利用介質(zhì)的物理性質(zhì)與聲波傳播速度等參數(shù)之間的關(guān)系來分析或測(cè)定巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和地質(zhì)特征，是一種比較重要的探測(cè)方法。該實(shí)驗(yàn)是通過測(cè)量巖石試件的縱波、橫波速度來計(jì)算巖石的彈性模量E、泊松比以及剪動(dòng)模量G。（3）動(dòng)應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)（拓展實(shí)驗(yàn)），學(xué)生應(yīng)掌握YE3818C型應(yīng)變放大器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、懸臂梁等儀器設(shè)備。采礦工程中經(jīng)常會(huì)遇到在動(dòng)載荷作用下應(yīng)變測(cè)量問題，如研究沖擊機(jī)械(鑿巖設(shè)備、破碎錘設(shè)備等）中沖錘對(duì)工具沖擊作用；研究爆破作用機(jī)理、研究在爆破、地震作用下井巷采場(chǎng)動(dòng)力響應(yīng)等。由于動(dòng)載荷作用比靜載荷作用的情況要復(fù)雜得多，往往得不到理論解。因此，測(cè)量和分析結(jié)構(gòu)在動(dòng)載荷作用下的動(dòng)應(yīng)力問題是非常重要的。本實(shí)驗(yàn)以等強(qiáng)度梁為研究對(duì)象，測(cè)量等強(qiáng)度梁在動(dòng)載荷作用下的動(dòng)應(yīng)力。（4）單軸抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、點(diǎn)荷載強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用主要儀器設(shè)備包括：材料實(shí)驗(yàn)機(jī)、直剪實(shí)驗(yàn)儀、位移測(cè)表（百分表或千分表）、點(diǎn)荷載實(shí)驗(yàn)儀及其他輔助設(shè)備。
2.3地下礦山井巷掘進(jìn)設(shè)計(jì)
依據(jù)前面某號(hào)礦樣的地質(zhì)條件和所測(cè)力學(xué)參數(shù)，設(shè)計(jì)在該巖層掘進(jìn)一條水平巷道，由指導(dǎo)教師給出具體斷面尺寸和工程要求，讓學(xué)生依據(jù)循環(huán)進(jìn)尺計(jì)劃設(shè)計(jì)巷道掘進(jìn)爆破參數(shù)。要求學(xué)生要完成炮孔平面布置圖和剖面圖、裝藥結(jié)構(gòu)圖、爆破網(wǎng)路圖[6]，并列出一循環(huán)爆破的器材清單，以備爆破實(shí)驗(yàn)時(shí)照單領(lǐng)取器材，進(jìn)入爆破網(wǎng)路綜合實(shí)驗(yàn)。
2.4爆破器材檢測(cè)與起爆網(wǎng)路優(yōu)化
本節(jié)試驗(yàn)將《爆破工程》課程作業(yè)中的臺(tái)階開采毫秒爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)或巷道掘進(jìn)全斷面毫秒爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)付于實(shí)施，掌握導(dǎo)爆管毫秒爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)原理，熟悉導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路的連接方式和連接塊的使用方法，掌握爆速測(cè)定方法和學(xué)會(huì)有關(guān)儀器的使用，從而加強(qiáng)實(shí)踐能力，提升設(shè)計(jì)水平，啟發(fā)創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生要根據(jù)爆破設(shè)計(jì)所選用的爆破方法和器材，對(duì)所選器材進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)。包括雷管、炸藥、導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆索等各項(xiàng)參數(shù)檢測(cè)。在掘進(jìn)爆破實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上把所設(shè)計(jì)的爆破網(wǎng)路進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，連接起爆，并分析效果與可靠度。對(duì)網(wǎng)路優(yōu)化可選拓展性創(chuàng)新試驗(yàn)。
2.5爆破實(shí)驗(yàn)與安全監(jiān)測(cè)
在爆破網(wǎng)路連接起爆前，安排爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)。通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解IDTS3850、4850等爆破震動(dòng)測(cè)試儀的使用，利用爆破震動(dòng)測(cè)試儀對(duì)爆破產(chǎn)生的震動(dòng)有一個(gè)量的認(rèn)識(shí)，從而指導(dǎo)在爆破作業(yè)時(shí)采用合理的爆破技術(shù)和安全措施[7,8]。可對(duì)爆破震動(dòng)信號(hào)分析和減小爆破震動(dòng)技術(shù)開展創(chuàng)新性試驗(yàn)研究。
2.6地下礦山通風(fēng)課程設(shè)計(jì)
依據(jù)前面設(shè)計(jì)的掘進(jìn)巷道和指導(dǎo)教師給出的補(bǔ)充條件，進(jìn)行以下工作：（1）計(jì)算各段巷道通過風(fēng)速、各段巷道摩擦阻力，以及全礦井總阻力[9]。（2）根據(jù)給定的礦體地質(zhì)條件，開采技術(shù)條件，選擇出在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、保證安全生產(chǎn)的采礦方法。（3）查閱相關(guān)資料，選擇風(fēng)機(jī)，并計(jì)算風(fēng)機(jī)功率。（4）繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。
2.7礦井大氣主要參數(shù)測(cè)定
該實(shí)驗(yàn)在通風(fēng)實(shí)驗(yàn)室完成，使學(xué)生掌握使用濕度計(jì)、氣壓計(jì)、卡他溫度計(jì)測(cè)量礦井大氣的溫度、濕度、大氣壓力、風(fēng)速及卡他度。掌握測(cè)算礦井空氣密度的方法，會(huì)用卡他度值計(jì)算空氣的平均風(fēng)速。通風(fēng)管道中風(fēng)流點(diǎn)壓力和風(fēng)速的測(cè)定，使學(xué)生學(xué)習(xí)用皮托管及壓差計(jì)測(cè)定通風(fēng)管道中的點(diǎn)壓力，并了解皮托管及壓差計(jì)的構(gòu)造；學(xué)習(xí)使用皮托管及壓差計(jì)測(cè)定通風(fēng)管道中某斷面的平均風(fēng)速并計(jì)算風(fēng)量。
2.8有毒氣體和粉塵檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
讓學(xué)生掌握空氣中NOX、CO、總懸浮微粒等的測(cè)定方法和儀器設(shè)備的使用。主要儀器為AIM450一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)儀和AIM450型二氧化氮?dú)怏w檢測(cè)儀。該類儀器主要是采用電化學(xué)傳感器以擴(kuò)散方式直接與環(huán)境中的CO(NO2)氣體反應(yīng)產(chǎn)生線性電壓信號(hào)。電路由多塊集成電路構(gòu)成，信號(hào)經(jīng)過放大，A/D轉(zhuǎn)換，暫存處理后在液晶屏上直接顯示所測(cè)氣體濃度值。學(xué)生要掌握儀器使用、測(cè)點(diǎn)布設(shè)和數(shù)椐采集及分析。拓展實(shí)驗(yàn)為氣體與粉塵爆炸試驗(yàn)。
2.9環(huán)境保護(hù)與礦山復(fù)墾
開展礦山開采對(duì)環(huán)境的影響與保護(hù)、地表沉陷、圍巖監(jiān)測(cè)和維護(hù)、地表恢復(fù)、礦坑綜合開發(fā)利用等創(chuàng)新性研究。此部分為本科生實(shí)驗(yàn)拓展內(nèi)容，學(xué)生可與指導(dǎo)老師擬定專題方向展開實(shí)驗(yàn)研究。
3實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)安排與教學(xué)效果
建議本實(shí)驗(yàn)安排在大學(xué)本科四年級(jí)上學(xué)期，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)一周。支撐本綜合實(shí)驗(yàn)的相關(guān)地下采礦設(shè)計(jì)、礦井提升和運(yùn)輸設(shè)計(jì)、井巷掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)、礦山通風(fēng)設(shè)計(jì)等，要在前期的課程設(shè)計(jì)教學(xué)中完成，所涉及的課程教學(xué)老師要協(xié)同配合。由于實(shí)驗(yàn)是從幾個(gè)礦樣開始，演繹到整個(gè)礦山開采完后的閉坑復(fù)墾，引導(dǎo)學(xué)生把大學(xué)期間所學(xué)的相關(guān)專業(yè)課理解貫穿，領(lǐng)悟到以往所學(xué)課程與采礦工程的關(guān)聯(lián)和實(shí)用意義。實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生對(duì)整個(gè)地下采礦工藝有了整體的認(rèn)識(shí)，清楚了地下采礦工藝步驟和技術(shù)要點(diǎn)，為后期本科畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。該課題依托湖北省教育廳和教育部高等學(xué)校地礦學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)項(xiàng)目支持，開展了對(duì)采礦工程創(chuàng)新教學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程體系和實(shí)踐的研究，并付諸實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過幾屆的本科教學(xué)實(shí)踐和完善，取得了良好的教學(xué)效果。
作者：王玉杰 譚海 任高峰 尚億軍 張英 張春陽(yáng) 張燕 劉艷麗 單位：武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院
