矿山开采工程设计范文1
1.1无(少)废开采技术的应用
矿山工程设计中首先要对矿山周边的环境做详尽细致的了解和评估,对开采技术的选用上要做到尽量减少废弃物。例如,有的矿山地表有大量的优质农田和自然村庄等,不宜选用无底柱崩落采矿法,而适宜选用分段空场法嗣后充填采矿法,该采矿方法采用两步实施的办法,即在矿山开采的初期,采用分段空场采矿方法进行试生产,后期开始采用分段空场法嗣后充填采矿法进行生产,最终实现无(少)废开采的目标。
1.2节能技术的应用
随着科技水平的发展和国内能源的紧张,出现了大量节能设备,这些设备在矿山的设计中广泛应用,不仅给提高矿山生产效率带来方便,而且还可以延长矿山生产设备的使用寿命,节约能源和矿山生产成本,给矿山生产企业创造更大的经济效益。
1.3高效生产设备的应用
矿山的生产设备较多,主要在采矿系统(凿岩、出矿、运输等)、运输系统(电机车、矿车、提升机、电控等)、辅助系统(供排水、压气、通风、尾矿输送等)和选矿系统(破碎、筛分、磁选、过滤等)中应用。先进高效生产设备的使用,不仅提高产能,还为确保矿山的安全生产提供了条件。
2矿山设计的几个结合
2.1将矿山工程设计与施工建设相结合
因为矿山建设是面对一个不确定的对象,由于每个矿山的地质条件不同,加上地质勘探程度不同,所揭露的矿山地质各类信息(主要包括断层、构造、节理和矿体产状、倾角、厚度等)也各不相同,不但给矿山设计人员带来许多不确定的因素,而且还给矿山建设施工带来诸多困难。矿山工程设计时需要充分预计所设计的矿山工程可能在矿山建设施工中出现的各类问题,并在矿山设计中准备了解决各类问题的最优技术方案,为矿山建设快捷有效地解决施工技术难题创造条件。
2.2将矿山工程设计与矿山达产相结合
矿山建设的最终目的就是要在安全生产的条件下,按照矿山设计的建设规模和预计的矿山达产时间达到开采规模,获得预期的经济效益。主要从以下几个方面将矿山工程设计与矿山达产相结合。1)以矿山安全生产为前提,紧紧扣住国家相关法律法规和技术规程,使提供的矿山设计产品既符合相关技术要求,也满足安全生产的要求;2)以科学研究的思维和方式,将大量的研究成果应用到矿山设计中,使提供的矿山设计产品与当今矿山技术发展水平同步、适应性更强;3)以解决矿山生产中实际问题的经验和能力为基础,在提高资源回收率的前提下,考虑采矿方法与结构参数、开采设备的优化配置、生产调度等各个生产环节的有机结合,使提供的矿山设计产品系统更加完善、结构更加合理,更有利于实现达产的目标。
矿山开采工程设计范文2
因此，为满足社会用人单位对采矿工程专业人才培养的要求，特别是对人才的工程实践能力培养要求，有必要对采矿工程专业本科教学过程中如何培养学生工程实践能力进行深入探讨。
一、工程实践性教学存在的问题
采矿工程专业本科工程实践性教学中存在的问题，是由许多原因造成的。主要表现在以下几个方面。
（一）专业培养方案不能适应经济社会发展需求
对国内相关高等院校调查表明（全国高校采矿工程专业第21届年会）采矿工程专业本科教育的培养目标普遍是培养德、智、体全面发展，具有采矿工程的基础理论、基本技能，能在采矿工程领域从事设计、生产管理和研究的高级工程技术人才。但是，由于各高校近几年来普遍秉承“厚基础，宽口径”的办学思想，采矿工程专业的专业教学学时越来越少。课堂教学中，公共基础课程与专业基础、专业课程各占总课堂教学学时1/2政治思想教育方面的实践教学占集中性实践环节2/5以上；专业集中实践性教学在专业总教学学分中占15%左右。因此，在专业培养方案中，工程实践性教学所占学时不足。
（二）专业教学经费严重不足
目前，中国高等教育经费主要来源于各级政府财政拨款和学生学费。总体而言，采矿工程专业本科教学经费严重不足，主要表现在各种实验设施设备陈旧，实习经费很少。因此，造成本科学生实验实习时间少、内容少、过程简单实验实习质量普遍较差。
（三）教师队伍建设滞后
目前，采矿工程专业教师队伍以中、青年教师为主，其中又以青年教师居多。随着时间推移，高学历、高职称教师所占比重越来越大，但是，具有丰富教学实践经验的教师较少，而在青年教师中，又普遍缺乏教学经验和工程实践经验。另外，教师的教学任务越来越重，科研压力也越来越大。据对国内13所高等院校采矿工程专业师资情况调查，总的生师比约为40I年级生师比约为10在本科教学以外，教师还必须将花费大量时间和精力用于成人教育、培训以及各种科研活动。因此，许多青年教师教学、科研负担过重，又缺少必要的进修和培训机会。
（四）矿山实习普遍流于形式
采矿工程专业本科学生矿山实习普遍流于形式，主要表现在2个方面：其一是如前所述受实习经费限制，学校不能合理地选择实习地点、实习内容和实习时间；其二是矿山企业限于安全管理考虑，不希望学生去矿山生产现场实习，这些原因导致学生到矿山生产现场的实习次数和持续时间严重不足。因此，限制了采矿工程专业本科学生工程实践能力的培养。
二、矿山企业对采矿工程技术人才的新要求
随着经济社会发展水平的不断提高，矿山企业对采矿工程技术人才的要求也更高。主要表现在以下几个方面。
（一）生产技术管理能力
采矿工程专业传统的教学目标是培养矿山的工程技术人才和矿山生产管理人才。学生除掌握基本的矿产资源开采理论与技术外，还必须具备矿山机械设备选型能力，因为有的学生到矿山工作以后，主要从事矿山生产技术管理工作。近几年来，中国在科学发展观指导下，实施人口、资源、环境协调发展战略，矿山采用的生产工艺、技术和设备不断更新，因此，采矿工程专业的教学内容也要求不断更新。
（二）开采设计能力
对于采矿工程专业而言，矿山设计、建设和开采是该专业技术人员的本职工作，但由不同的单位和人员来完成。以前的行业技术政策规定，规模化矿山的开采方案设计、水平延深设计等是由专门的矿山设计单位来完成，矿山企业只完成矿山小范围的区域性设计采区、盘区、带区、矿块等设计以及单项采掘工程设计。目前，这种现状有被打破的趋势，即过去由专门设计单位完成的工作，部分可由矿山企业的采矿工程技术人员来完成。
2.专业设计要求越来越高
中国正处于社会主义计划经济向社会主义市场经济转型时期，对采矿工程专业设计要求也越来越高。对采矿工程专业本科教学而言，过去完成专业设计所要求的能力是：基本的、独立的专业知识学习—各专业知识的综合应用—结合矿山地质资源条件的灵活应用。但是，当前进行矿山设计还要求结合市场、交通、投资、政策等方面的知识内容。因此，当前对矿山设计要求更高。
（三）科技创新和技术开发能力
当前，随着经济社会高速发展，采矿工程专业人才还必须具备科技创新和技术开发能力。主要基于以下3方面的原因：一是矿山开采条件越来越复杂，主要表现在开采深度越来越深，地温越来越高，矿山压力越来越大，以及地质构造越来越复杂。因此采矿工程技术人员面对的工程技术问题也越来越复杂；二是采矿行业和其他行业科学技术不断发展，科技成果越来越多，如何根据矿山开采条件，利用他人成果解决本矿山实际的工程技术问题，也是现有采矿工程技术人员应该加以考虑的问题；三是随着经济社会的不断发展，社会要求对矿产资源进行科学合理地开发利用，即増大矿山生产的安全可靠性，减少对矿山环境的不利影响，综合考虑资源效益、经济效益和环境效益等要求也越来越高。因此，为顺应21世纪中国经济社会发展形势，采矿工程专业人才应该具有较强的科技创新和技术开发能力。
三、采矿专业工程实践教学探讨
在社会主义市场经济体制条件下的人才培养过程应是：基本知识学习—基本知识综合应用—结合矿山地质资源条件和开采条件基本知识的灵活应用—结合交通运输、市场、投资和国家政策的灵活应用。
（一）采矿工程专业人才的工程实践能力分析
具备矿山生产技术管理能力、矿山安全生产管理能力、矿山工程设计能力以及科技创新和技术开发能力等。前三种能力是直接面对矿山设计、建设和生产的该专业工程技术人才必须具备的能力，后一种能力是对矿山设计、建设和生产管理工程技术人才更高的要求，或专门进行采矿科学技术研究人才必须具备的能力。这四种能力都包含了采矿工程实践能力，即作为矿山设计、建设、生产管理和科学研究的采矿工程技术人才，必须要有很强的对采矿工程基础知识综合应用的能力，熟悉矿山设计、建设和生产全过程，在矿山设计、建设和生产过程中，能够发现问题、分析问题和解决问题。因此，采矿工程专业本科工程实践教学应围绕这一培养目标进行教学。
（二）工程实践能力培养对策
1.完善专业培养方案
教学培养方案的制定，受教学条件、教学学时数、国家和社会要求等许多条件的限制。在采矿工程专业本科学生培养方案中，通过适当増加工程技术知识的课堂教学内容、专业实验教学内容以及増加矿山工程实践的时间和充实实践内容，是提高采矿工程专业本科学生工程实践能力的重要保障措施之一。
2.加强实践性实习基地建设
改进采矿工程专业本科学生培养方式，加强专业工程实践性教学建设，可采取如下措施：针对矿山工程问题，利用专题讲座、学术报告等形式加强本科学生工程实践性教学；通过加强专业实验基地建设，在专业实验教学中増加综合性、创新性实验内容；通过加强矿山设计训练基地建设，増加结合矿山生产需要的综合性工程设计内容；通过加强矿山实习基地建设，将学期内集中实习改为假期分矿山分组实习，増加实习内容，尽可能延长实习时间。
3.利用政策保障工程实践性教学
各级政府应该出台相关政策，加大对该类专业本科教学的资金投入，尤其是加大工程实践教学的专项资金投入。采矿工程专业属于艰苦专业，多数学生家庭经济条件差，而该专业综合性、工程实践性要求高，各级政府应该増加对该专业的教学拨款，并在学费减免、生活补贴等方面出台优惠政策；鼓励社会对采矿工程专业人才培养的捐助；由于矿山实习现场条件艰苦，政府应出台政策强制矿山企业为采矿工程专业各类实习提供帮助，包括实习场所、实习经费补贴等。
4.师资队伍建设
在采矿工程专业本科工程实践性教学过程中师资队伍建设是很重要的。对于专业教师而言，既要有坚实的基础知识、专业知识和丰富的教学经验，还要熟悉矿山设计、建设和生产全过程，把握采矿行业科技进步成果和发展趋势。因此，在教学过程中，采矿工程专业教师也应该有一个不断学习和提高的过程。通过进修、培训、学术交流以及到矿山进行短期的工程实践等多种形式，可以不断地丰富教师的专业知识，提高其教学能力。
实施专、兼职教师结合制度，对提高采矿工程专业本科工程实践教学质量是很重要的保障措施之一。很多矿山工程技术管理、设计和专职研究人员，具有非常丰富的工程实践经验，在采矿工程专业本科教学过程中，应聘请他们来兼职授课，他们在专业知识教学过程中能引入大量工程实例，可活跃教学环境，很大程度地改善和提高教学效果。
四、结语
矿山开采工程设计范文3
关键词：机械设计方法；矿山机械设计；研究运用
1.前言
矿产资源的消耗量的扩大，使得矿山行业需要提高矿山机械设备的开挖效率，利用现代化的设计方法，增加矿产开采量，并保证矿山开采的安全。机械设计方法在矿山机械设计中的运用，主要就是利用现代设计理念，对老旧的矿山机械设备进行改进，并以低碳、低成本为设计原则，确保矿山机械设计具有较高的性价比。
2.机械设计方法的概念
机械设计方法就是利用现代设计理念，采用现代设计方法，并利用计算机软件，对矿山机械设备进行设计，以提高设备的质量，降低设备的成本。在以往的矿山机械设计中，其设计大多是凭借实践经验及设计人员的自觉，因此具有较大的误差，并造成大量人力、物力的浪费[1]。而现代机械设计方法，是对矿山机械设备的改进，并从低价、环保的设计理念出发，利用现代先进的科学技术对矿山机械设备进行改良设计，保证矿山机械设备更加实用、安全、高效，呈现出多元、动态、智能的发展趋势，满足现代矿山行业的发展需求。
3.机械设计方法在矿山机械设计中的运用
3.1机械设计方法中的CAD技术运用
矿山机械设计相对复杂，而利用现代机械设计方法，结合CAD计算机软件技术，对矿山机械设备进行设计，就可以减小机械设计的工作量和工作难度。CAD技术可以进行工程分析，利用计算机对机械设备进行绘画设计，并能够实现矿山机械设备设计与生产的一体化模式。此外，CAD技术还可以利用计算机进行机械设备的模型导入，利用传入的加工代码程序，直接进行机械设备加工。利用CAD技术，可以将设计与生产实现有机结合，提高矿山机械设计的效率，并对设计环节进行及时改善，保障机械设计更加科学、实用[2]。
3.2机械设计方法中的可靠性设计
矿山机械设计要保证其效用，一个重要的衡量指标就是看矿山机械设计是否具有可靠性，能够在特定环境和特定时间下，完成矿产开采工作。利用现代机械设计方法，首先需要进行设备运行实验，对矿山机械设备的载荷、造型、尺寸、工况、材料等进行统计分析，并利用运行实验，确定机械设备的运行数字分布，以此作为可靠的数据，推算机械设备的使用寿命、运行可靠性。利用可靠性的现代机械设计方法，进行矿山机械设计，可以通过实验数值，对设备的可靠性进行分析，针对可靠性低的设计环节，进行及时的改进处理，保证矿山机械设备的生产安全，使其质量有所保障。
3.3机械设计方法中的有限元设计
矿山机械设备在生产过程中，会受不同作用力的影响，因此，其受力分析较为复杂。另外，在矿产开采中，需要不同类型的机械设备，使得其受力情况更加复杂。所以，为了确保矿山机械设备的受力分析更加科学、合理，就需要采用有限元设计方法对其加以设计。如：挖掘类的矿山机械设备在工作过程中，受力结构、载荷计算较复杂，以往的机械设计只是对机械表面受力情况进行简单的分析，在通过危险截面的计算，进行结果确认。而现代机械设计方法中的有限元设计，却能够实行多角度的受力分析，对机械钢板的受力详细情况加以确定，及时发现钢板的受力情况及应力薄弱点，对机械设备进行有效改进，提高矿山机械设备的设计质量。
3.4机械设计方法中的环保设计
随着绿色生活理念的兴起，人们的环保意识越来越强。因此，在矿山机械设计中，也要运用现代绿色设计理念，对机械设备进行设计。矿山机械设备的环保设计，旨在设计过程中尽量使用能拆分、利用、维护、回收的材料或零件，降低环境污染和能源使用，并以提高机械设备的工作效率为主，最大限度的减低噪音及节约能源。现代机械设计中的环保设计，能够满足矿山机械设备的使用性能，使其具有良好的环境属性。
4.结束语
科学技术的飞速发展，使得矿山机械设备的设计理念也受到一定冲击。在矿山机械设计过程中，只有利用现代机械设计方法，并根据矿山开采的实际情况，设计出具有较强使用性、安全性、高效性的机械设备，才能推动矿山行业的持续发展。现代机械设计方法应用于矿山机械设计，能够有效提高矿山机械设备的性能，并在安全生产的基础上，提高设备的经济效益，使矿山企业具有良好的市场竞争力，谋求长期发展。
参考文献
矿山开采工程设计范文4
关键词：矿山开采；可视化设计；应用方法
通常情况下，矿山的开采工作都需要在地下进行，这种开采环境比较复杂，而且需要以相关的数据为主要依据，对其进行缜密地分析和探讨。在矿山开采和设计工作中，如果一直采用auto CAD软件来进行设计工作，其结果不够明显，可视性不强。不仅影响到设计工作人员的思路，同时还会影响到设计工作的高效性。所以，在矿山开采设计工作中，应用可视化设计技术和方式具有一定的可行性。
1 可视化设计的概念
二维平面设计主要是表现矿山开采的内容和平面图，这种方式的主要不足就是缺乏一定的立体感，同时也没有任何灯光以及声音的效果。在这种方案设计实施之初，工作人员无法理解设计人员的真正意图，所以，很难从整体上对施工的理念以及规定的设计方式进行把握，久而久之，就形成了沟通和交流之间的障碍问题。为了避免出现这一问题，需要在矿山设计工作中采用可视化设计方式。在这种设计方式中，主要采用的是3D max软件，然后再用Auto CAD制图软件来完成，这两种软件相结合，可以实现二维和三维的转换工作。这种设计方式的可视性较强，工作人员可以进行明确地交流和沟通，促进设计方案的高效性。
2 矿山开采设计中可视化软件的选择
在矿山开采的过程中，无论是工作人员还是开采工作人员，都应该按照矿山开采的基本标准来进行。三维软件类型较多，可视化程度明显提升，比较常见的就是3D max、Maya、ligh wave等等。在进行软件选择的过程中，需要符合的标准有：要明确符合矿山开采的可视化进程，相关软件的选择需要和传统的开采软件相互连接，另外，软件的类型不能过于复杂。经过比较，选择软件的优点如下：
第一，3D Studio VIZ软件的最大使用人群是工程系统设计人员，这种软件的可视化设计系统比较先进，而且是3D Studio MAX 3.0的简化产品，这两种软件虽然工作界面相同，但前者是后者的升级版本，在操作使用的过程中比较方便，设计人员在使用软件进行作图时能够快速的进入工作的状态。另外，这款软件在学习时也比较简单。
第二，Auto CAD与3D Studio VIZ都是比较优秀的制图软件，前者主要是进行二维图形的设计，后者主要是进行三维图形的设计，而且这两款软件均同属于一家软件开发公司，所以，在使用软件的过程中会有许多相似的地方。另外，这两款软件在一定的范围控制下，能够进行数据交换，这就省去使用3D Studio VIZ时的前期准备工作。
第三，利用3D Studio VIZ的特性，在一个空间内能够建造多个复杂的模型，还能够在空间内部对模型进行加工处理，赋予模型灯光、材质、贴图等，能够增强整个空间的立体感。
3 利用3D Studio VIZ解决矿山开采设计的可视化问题
3.1 利用Terrain形成矿区的地形立体图像
设计工作人员在进行工程设计的过程中需要地、测部门提供准确的数据资料，如果该部门提供的资料不够清楚明确，或者是直接提供该地区地形图纸，设计人员采取的办法是使用扫描仪或者数字化仪对图纸进行处理。当对平面地形进行数字化处理以后，设计者再根据矿山地区的地形特点，对数据资料进行加工分层，通常来讲，区分的层数越多，形成的地形地貌就越精确。
3.2 确立矿体的立体模型图
在工程设计的初期阶段，就已经对工程的各项数据进行了划分，并把数值输入到计算机中。因为设计的前期准备工作已经做好，只需要在计算机内把不同的台阶变为不同的层进行划分，用三维坐标表示出来。在利用3D Studio VIZ软件制作矿体的立体图形时，一般有两种方法：第一，使用放样命令。这种命令在使用的过程中，比较不好控制，稍微不注意产生的图形就会变形，而且形成的模型比较粗糙，优点是平面图形中的点和线段都比较容易调节。第二，利用NURBS的方式进行建模。利用这种方式创建出来的模型效果比利用放样创建的模型效果要好，使用NURBS的最大优点是能够对一些比较复杂的曲面进行处理。矿山开采中，每个物体都是由比较复杂的曲面构成的，利用别的建模方式创建物体模型，取得的效果都不够明显。
3.3 利用物体进行空间组合
（1）Studio VIZ和AutoCAD的默认坐标都是世界原点，所以，在AutoCAD中设定的坐标点在进入3D Studio VIZ软件时，都会进行坐标系的转换，这种转换能够为图形以及数据对齐创造条件。
（2）在AutoCAD中制作平面图形时，需要设定相同的比例尺。
（3）在AutoCAD中制作的物体，需要有相同的坐标原点，也就是数据之间的相对坐标原点数据值要统一。
4 后期合成处理
在矿山开采的可视化设计中，对空间物体进行后期的合成处理也是十分关键和重要的，因为在前期的设计中，会形成各种各样的声音、文字等素材，必须要通过后期合成处理来使其充分结合在一起，为使用者提供更加全面完善的空间可视化效果。这也是实现设计者意图的关键步骤。只有经过了后期合成处理，才能提高矿山开采的可视化设计水平。在后期处理中，计算机的配制与软件的选择都非常重要，必须要结合实际情况合理的选择，这样才能最大程度的优化合成处理效果。
5 关于矿山开采设计中可视化设计的几点思考
目前我国矿山开采设计中，使用可视化设计方法的实践经验较少，很多技术还不够成熟。但是已经对可视化设计有了一定的了解，这为今后的可视化设计技术发展提供了良好的条件。目前国外的可视化设计在数据输入与模型建立等方面都取得了很好的成绩，其设计水平要远远高于我国，为此我们必须要不断的创新可视化技术，以缩短与发达国家之间的差距。
而要想赶上或超过世界先进的可视化设计技术，不但需要自身加强创新和研发，还要注意借鉴和吸收他人的先进经验，并结合我国实际国情加以改进，才能充分发挥可视化设计在矿山开采中的作用。当然，人才是第一生产力，我们还需要加大对采矿专业可视化设计人才的培养，并为其创造更好的研发工作环境，以促进可视化设计的发展。
结束语
总之，在矿山开采中，如果能够充分发挥三维软件的作用，进行可视化设计，将会大大的提升矿山开采设计水平，使矿山开采方案更具科学性、直观性与合理性，从而为更加安全高效的开采矿产奠定基础。然而我国现如今的可视化设计水平还相对较低，还需要我们继续加大研究力度，提高可视化设计的发展速度。
参考文献
[1]魏连江，王红胜.三维可视化技术在矿山开采辅助设计中的应用研究[J].矿业工程，2010（6）.
矿山开采工程设计范文5
关键词:煤矿;测量;安全生产;趋势
经过煤矿安全事故分析，煤矿事故发生种类为煤尘、顶板、瓦斯、水和火五类，每一次事故的发生都有多种原因，但细分之下，测量原因也占了一部分。例如，2010年山西省王家岭煤矿的透水事故，就与测量工作不到位有关，采掘工程平面图对过去的小煤窑开采的采空区没有明显填补等［1］。因此煤矿测量技术水准与矿山的安全高效运营关系密切。
1煤矿测量的主要内容
(1)创建煤矿矿区地面与井下巷道的控制测量基准，目的是为煤矿后期要进行的测量工作提供数据支持。依照前期的开发设计，进行前期的工程建设，管道线路铺设以及矿山机电系统的测量工作，测量工作的另一个任务是在煤矿生产和建设的每个阶段，对开采作业及相关工程的施工质量进行必要的检查与监督工作［1］。(2)测量工作需要为煤矿生产提供各种相关的矿图，以满足煤矿企业的安全生产建设与规划。利用测量成果，可以为煤矿解决很多在生产中遇到的实际问题，可以为煤矿提供灾害预防以及救援等重要的参考资料［1］。对生产矿井定期进行开拓、准备和回采煤量计算分析，对露天煤矿进行开拓煤量、回采煤量和采剥量计算分析，通过上述工作可以准确提供煤矿开采的现状，有利于进行煤矿储量的动态统计及有关管理工作。(3)在矿区设立的各类观测站对矿区地表、地下岩层的变形规律、采煤区塌陷综合防治、矿区的环保工作研究。参考矿区的地表与地下岩石变形数据及规律，对各类保护煤柱进行科学的设计与修改。测量工作还会参与到煤矿采煤塌陷区的治理，矿区的土地征用以及搬迁移民等工作。
2测量工作在煤矿生产中的作用
2．1煤矿计划生产方面
矿山测量工作能为煤矿生产管理提供必要的资料、图纸及统计数据，为煤炭的开采计划编制和安全生产提供技术支持。就目前的煤矿开采情况而言，许多煤矿在开采过程中在空间上均建设了大量的井巷系统，这个系统也是测量工作的主要对象。伴随着采矿作业的不断进行，煤矿井巷系统在时间上和空间上均发生着显著的变化。很显然，假如测量工作无法及时提供准确的参数变化，会导致开采设计无法科学合理地完成，影响下阶段煤矿的开采计划。事实证明，如果煤矿的测量工作出现失误，或者是测量人员为煤矿开采部门提供的图纸、资料数据时效性差，对煤矿造成的直接影响就是导致采矿作业盲目性和采矿管理工作的混乱，给矿山的安全、正常生产带来无法弥补的损失［2］。
2．2安全生产方面
煤矿采掘的过程是一个结合了许多生产系统的大型工程，采掘过程涉及的环节较为繁多，常常会因为矿区地质条件的变化，以及煤炭开采工作面发生改变，井下的不安全因素不断积累，对井下采矿工人的生命安全时刻产生着威胁。煤矿安全生产的方针是“安全第一，预防为主”。预防工作需要测量工作提供所需的可靠的测量数据。矿山测量可以为开采作业提供精确度较高的测量数据参考。煤矿的测量工作内容涵盖了矿井上下，尤其是煤矿井下全部巷道和采空区测量。如果测量工作最先获取了煤矿井下采矿条件的资料，就可以将可能出现的种种不确定因素降低在可控制的范围内，通过煤矿测量技术的参与，可以实现直接、及时、全面获得矿区测量的原始资料，也可以将实际工作中摸不到、看不懂、分析困难的井下生产问题呈现于图纸之上。所以，煤矿的测量工作不但是煤矿开发进程中不可或缺的基础性技术手段，也是煤矿安全生产环节中极为重要的一道保护屏障。通过矿山测量工作，对潜在危险地区划定必要的警戒线，为出现的各种安全事故或者地质灾害提供必要的资料数据，为科学、有效、及时的救援提供保障。正是由于煤矿开采具有的复杂的立体化体系，煤矿测量工作所要提供的资料数据必须包括矿井下部坑道和采场之间准确的相对位置，这样做的目的就是避免煤矿开采穿透采空区、透水岩层以及其他相邻坑道，以致引发安全生产事故。煤矿的开采及相关建设工程需要矿井上下的精确的对照图件，便于后期煤矿对开采工作进行科学规划与设计。通过对照划分出来危险区域，尽量避免煤矿的采矿活动所引起的地表塌陷，以致地表建筑物、水体、铁路等设施遭到破坏。
2．3资源利用方面
矿山测量工作可以通过对矿石产量、矿产损失以及贫化资料的统计，为研究和指导矿山均衡生产，降低损失和贫化，使之充分利用地下资源提出有效措施。矿石的损失和贫化原因是多方面的，例如，由于采场炮孔位置与深度测设不准确，从而导致矿石未能采出或者混入废石，这是损失与贫化的一个重要原因，这就要求矿山测量工作必须严格按照采矿设计进行放样。在矿石进入选厂前抽样时，也需要矿山测量工作的配合，提供实测的矿石体积，并与采矿、地质人员一起，提出损失、贫化报表，以便对生产的组织管理，对现行的采矿方法提出评议和改进措施［3］。
2．4保证工程质量方面
矿山测量可以通过施工放样、质量检查和工程验收等测量手段，保证各种采矿工程按设计要求进行施工。地下煤矿矿山开采所形成的特殊空间，给施工、检查和验收工作带来许多特殊困难。例如，巷道之间的连接，本来是十分简单的几何关系。但是由于互不通视，所以要通过大量的测量工作给予保证，即贯通测量。矿山的工程质量与矿山安全紧密相连，没有工程质量也就没有矿山的安全。矿山测量工作是矿山生产过程中应用频度最多、延时最长的一项工作，它包括从矿山建成投产直至矿山报废过程中全部测量工作内容，与采矿的设计与生产密切相关。所以，测量工作在矿山中起着至关重要的作用。
3煤矿测量中新技术的应用展望
3．1惯性测量系统
惯性测量具有自主性好、操作便捷、速度快等特点，该系统的导航定位功能可以为煤矿的测量提供多方面的支持。同时也可以得到大量测量数据，例如重力异常与经纬度等数据(图1)。在测量时，通常每隔3～5min停20～30s，进行一次零速更新。由于惯性测量系统采用了这种独特的方法，使定位精度比惯性导航系统高得多。70年代末，惯性测量系统能达到的精度是:平面位置中误差为±0．5m，高程中误差为±0．2m，重力加速度的中误差为±2毫伽，垂线偏差的中误差为±1．5″。如果用这种系统布设直伸导线，并构成导线网，进行平差后，精度还可以提高。近些年在煤矿井下测量性能表现优越［4］。
3．2智能化全站仪
全站仪是测量工作中最常用的仪器，具有自动化、智能化、海量数据存储、多样的成果输出、自动报警、操作方便、界面友好、高精度等特点。近些年在煤矿测量中也得到了应用，结合煤矿的自身特点，全站仪的技术得到不断更新发展，而智能化全站仪的出现就是推进煤矿测量技术的重要标志，其内部融入了当代最新的科学技术成果，功能上具备了测距和测角的功能。数据存储方面也有所改进，具备了双线路数据传导功能，可以同时进行数据的录入与输出，这样就可以实现计算机和全站仪之间无障碍的联系。同样的，智能化全站仪与计算机系统连接，配合基准点和监测点的布设，就可以实现煤矿采矿巷道的动态形变监测(图2)。
3．3空间信息系统
在当今的测绘工作中，空间信息技术以成熟的遥感技术为基础。在煤矿测量中，空间信息系统可以得到更为全面的矿区地形资料，与传统测量方法相比，遥感技术优势明显，一方面可以帮助测量人员绘制地形图，另一方面在煤矿的找矿工作上也可以发挥重要作用。结合全球定位系统的优势，既可以对煤矿矿山进行实时的移动监测，也可以构建矿区的控制网络(图3)，有助于测量人员对煤矿矿山测量任务的进行。
4结论与展望
煤矿测量工作在煤矿安全生产过程中作用明显，称之为矿山的眼睛一点也不为过。在煤矿开发生产的每个阶段，精准的测量工作都必不可少。首先在生产方面起保护作用，通过提供可以反映开采情况的测量图纸、资料，能够准确计算煤矿工业储量的动态变化情况;可以充分、合理的开采地下资源和采掘工程质量方面起监督作用;在安全生产方面起指导作用。充分利用测绘的各种矿图，结合煤矿开采工程的特点及时正确地指导生产，使巷道不掘入危险区内，同时对煤矿区地下开采过程引发的地表和岩层移动的范围进行监测，最大可能避免地面建筑物遭到破坏，同时预防因透水事故的发生。矿山测量的交叉学科性质非常典型，这就意味着需要不断地在理论研究上保持创新与发展，从而对测量工作可以起到帮助与改良效用。在先前技术的基础上进行技术变革，可以有效地提高测量工作效率，这对矿山的生产大有裨益。
参考文献:
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［3］郭达志．空间信息技术的应用与矿山测量的现代任务［J］．矿山测量，1998，(1):3－6．
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矿山开采工程设计范文6
关键词：矿山；地质资料；预测；防治;设计
在矿山建设和开发过程中，研究矿床水文地质条件、矿山地下水防治和综合利用的一项矿山地质工作。它是勘探阶段水文地质工作的延续和发展，其主要任务是根据矿山设计所确定的开采范围深度、采矿方法和技术要求，进一步查明影响矿床充水的各种因素，校核矿坑涌水量和各项计算参数，研究地下水处理前后的补给、逸流和排泄条件的变化情况，修改、补充防治和综合利用地下水的设计方案，并组织实施，在生产过程中不断检验和提高治理效果，抑制和减少地下水的危害，以保障矿山安全生产，并化水害为水利，综合利用地下水资源。
1、对项目水文地质资料进行解析
解析水文地质资料，首先应对矿区水文地质报告进行研读，在此基础上根据《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）对矿区水文地质条件的勘探类型进行划分，根据矿床主要充水岩层与矿体的相对关系及其复杂程度来阐述矿区水文地质条件。另外应对地质报告中可能存在的问题进行分析，为地下水防治方案的设计做好准备工作。解析水文地质资料应着重从以下几方面着手：
（1）矿体与当地侵蚀基准面的关系
若矿于当地侵蚀基准面之上，地形有利于自然排水[1]，则矿山地下水防治设计内容比较简单，只需通过平硐将地下水排出即可。若地形条件不利于自然排水，则需考虑能否用工程措施将地下水引往地势较低处自流排出。若矿于当地侵蚀基准面以下且矿区水文地质条件复杂，则地下水防治设计内容比较多且复杂，需要考虑地下水的疏、堵、突然涌水预防等问题。
（2）矿区含水层特征及地下水赋存条件
矿区地下水主要赋存在含水层中，含水层的富水性是评价一个含水层是否富水的指标，含水层的富水性主要通过抽水试验的单位涌水量q值来反映。在熟悉此部分内容过程中，应当重点掌握：①含水层所处的地质年代、岩性（是否为岩溶地层），地下水水位埋深；②含、隔水层的划分及平面分布、垂向展布情况；③断裂带平面分布、空间展布及透、隔水性特征；④地表水体的平面分布及下伏含水层水文地质特征；⑤岩溶地层岩溶发育规律及溶洞充填情况等。
含水层所处的地质年代以及岩溶发育规律、溶洞发育规模及充填情况直接决定着防治水方案疏、堵设计中一些参数的选取，如岩溶发育规律中的岩溶发育标高、充填情况不仅决定着坑下采矿的主排水泵房，排水、排泥设施容积的设计，而且决定着注浆帷幕顶底界设计及注浆工程参数的选取，可谓意义重大。地下水位埋深、含水层空间分布、富水性又可为矿坑地下水涌水量的计算提供参数。含、隔水层的平面分布及垂向发育情况、含水层与矿体的相对位置关系则是帷幕注浆设计中帷幕平面范围及帷幕深度设计需考虑的内容。国内外许多矿山的突然涌水都与老钻孔突水及断裂破碎带突水有很大关系，因此应对地质报告中的这部分内容作详细分析，结合地质报告在水文地质平面图上查清未封堵钻孔、断裂破碎带与待采矿体的相对位置关系，对其是否会引起突水有所考虑；另外，对断裂破碎带是否沟通区域地下水及地表水体要进行详细分析了解。
在岩溶发育矿区，第四系地层的岩性、厚度及平面分布也是防治水设计中需要了解的内容。在第四系为松散土层且厚度较厚的地区，地面由于疏干排水引起的破坏相对严重；厚度较薄的地区，地面破坏程度相对较轻。在第四系为粘性土层且厚度较厚的地区，地面由于疏干排水引起的破坏程度相对较轻；粘性土层厚度较薄的地区，地面破坏程度则比较严重。这是预测疏干塌陷带分布的重要原则之一。
（3）矿区地下水补给、径流、排泄条件
研究矿区地下水补给、径流、排泄条件应结合矿区的水文地质边界条件进行分析，重点了解矿区是否处于独立的水文地质单元中、矿区地下水与区域地下水的水力联系、矿区地下水的径流条件、地下水排泄区是否会在矿区疏干期间转化为补给区等方面内容。
若矿区所处区域内有河流、小溪、水塘、水库等地表水体，则需要了解河流、小溪的流量、最高洪水位，水塘、水库的水体规模，地表水体与矿体的相对位置，地表水体下伏地层的含、透水性及下伏地层与矿区主要充水含水层的水力联系，地表水体下伏断裂破碎带的透水性及破碎带与矿区主要充水含水层的水力联系等内容。
2、对矿坑涌水量预测
矿山水文地质设计中矿坑涌水量预测与地勘报告有较大差异。地勘报告中该部分内容一般只计算含水层的地下水补给量，计算范围包括所有矿体的分布范围，一般不考虑开采对地表的破坏程度引起的降雨入渗量。最大涌水量的计算方法也有较大差异，地勘阶段最大涌水量只考虑地下水位对地下水补给量的影响，而矿山水文地质设计则要考虑设计频率暴雨入渗量。矿坑涌水量的预测工作与采矿设计密切相关，坑采矿山的中段设置、采矿方法、顶板保护措施以及露天矿山的台阶设置、排产计划等都与矿坑涌水量的预测有关。坑采矿山矿坑涌水量包括大气降雨入渗量及地下水补给量两部分，露天矿山坑内涌水量则包括大气降雨径流量及地下水补给量两部分。
大气降雨入渗量分为正常降雨入渗量和设计频率暴雨入渗量两部分。设计频率暴雨入渗量一般通过设计频率暴雨量、地表入渗系数及入渗区面积三个参数进行估算。地表入渗系数选取时要考虑采矿方法对地表的破坏程度、第四系塑性隔水层厚度以及顶板岩石性质（塑性、脆性）选取经验数据。一般通过矿山规模确定（不同矿种大、中、小型规模有专门的界定标准）设计暴雨频率，然后通过查当地暴雨洪水计算手册确定暴雨量。正常降雨入渗量一般采用暴雨入渗量的5%～10%估算。露天矿山大气降雨径流量及暴雨径流量的计算方法与坑采矿山降雨入渗量的方法相同，不同之处是露天矿山采用的是径流系数而非入渗系数。露天矿山的降雨径流量计算应结合露天坑台阶逐年下降过程以及露天封闭圈截水沟的形成时间进行，不能以最终露天坑形成后的条件进行计算。若按后者条件计算，则有可能使与涌水量相匹配的排水设施能力偏小，难以排出设计频率的坑内涌水。
地下水补给量的计算在水文地质学上有比拟法、解析法、数值法等。一般金属矿山地下水涌水量计算方法中比拟法和解析法应用比较多，数值法较少。比拟法的应用条件是待比拟矿山的水文地质条件与参与比拟的矿山水文地质条件类似或相同，运用比拟法计算矿坑地下水补给量比较方便且实用，这需要设计人员在项目前期收集矿区附近类似矿山的涌水量资料及水文地质资料。多数解析法涌水量计算公式的假设条件为含水层均匀、连续、各向同性、天然地下水位接近水平。在运用解析法进行矿坑地下水补给量的计算中，大井法及廊道法的应用比较多。在实际计算过程中，计算方法及参数主要参考地质报告，但个别参数需要在专业人员对矿区水文地质条件的认识基础上，结合采矿设计进行调整，因此其计算结果与地质报告会有所差异。数值法需要借助专业软件进行，目前应用比较多的是MODEFLOW。该方法需要大量勘探基础资料，包括矿区主要充水含水层的边界条件、一定数量的观测孔、大规模抽水试验等。目前一般矿山的水文地质勘探基础资料很难满足该方法的需要，但该方法若基础资料充足，可以得到更接近实际的预测结果，为未来矿山涌水量计算的一种趋势。
3、矿山地下及地表水水防治设计
预防和治理矿山地下水及地表水的工程设计，是矿山设计地质工作的重要组成部分。在露天矿及地下矿的建设、生产和进行采掘作业过程中，水的出现，常给矿山建设和生产带来困难，有时突然涌水还会酿成淹井事故。地下矿井巷工程的片帮冒顶，露天矿边坡失稳，岩溶矿区地面塌陷以及废石场和尾矿坝的破坏等，水是潜在的起因之一。采取相应的防治水对策，可以保证矿山安全生产和提高经济效益。矿山防治水设计主要内容包括地下水防治及地表水防治两部分。地下水防治包括矿坑涌水量计算、矿床疏干设计及注浆防渗帷幕堵水设计；地表水防治包括截水沟设计、河流改道设计、防洪堤设计和河床防渗设计等。
3.1矿坑涌水量计算。根据矿区水文地质资料和矿床开采设计要求计算的矿坑涌水量，是矿山防治水工程及矿井排水的主要依据。常用的计算方法有统计法、解析法和数值法。
(1)统计法。利用矿区或邻近类似矿区实测资料，采用涌水量与水位降深关系曲线推算，再用水文地质比拟及相关分析法计算的方法。
(2)解析法。简化矿区水文地质条件，用推导出的地下水动力学公式进行计算的方法。此法是涌水量计算中应用最普遍的方法。
(3)数值法。用数值解法模拟矿区水文地质条件和地下水运动条件进行计算，主要用于水文地质条件复杂矿区的疏干计算。
3.2矿床疏干设计。用疏干构筑物，预先降低矿区地下水位，为采掘工作创造正常和安全条件的工程设计。矿床疏干法应用普遍，包括：(1)用降水孔、明沟、吸水孔、露天矿水平孔等进行地表疏干；(2)用巷道、束状放水孔、直通式放水孔及降压孔等进行地下疏干；(3)地表与地下联合疏干。由于进行矿床疏干会破坏矿区附近的地下水资源，岩溶充水矿床使地面产生沉降、开裂和塌陷。因此，对矿床进行疏干时，要制订地下水排、供结合和减轻地面塌陷的措施，以改善对环境的影响。矿床疏干设计的主要工作包括：(1)研究矿区水文地质勘探报告和疏干试验报告，进行矿床疏干必要性和可行性论证；(2)按照矿区水文地质条件和开采工艺要求选择疏干方法，进行疏干方案的技术经济比较，推荐技术可行、经济合理的最优方案；(3)疏干水文地质计算；(4)疏干工程布置和疏干工程结构类型的确定；(5)疏干设备选型和数量确定；(6)矿坑水的利用；(7)矿区水文地质观测系统的建立。
3.3注浆防渗帷幕堵水设计。在矿区地下水主要水流通道上，采用钻孔注浆法构筑防渗帷幕堵截地下水，以确保开采工作的安全的工程设计。注浆防渗帷幕堵水与矿床疏干相比，虽然投资费用高，工期长，但可以大量节省排水用电和经营费用，同时可以保护矿山附近的地下水资源，并可减轻岩溶充水矿床的地面沉降、开裂和塌陷。注浆防渗帷幕堵水设计的主要内容是：(1)研究矿区水文地质勘探报告和注浆试验报告，提出注浆防渗帷幕堵水必要性和可行性的论证；(2)注浆防渗帷幕的结构设计；(3)注浆工程及注浆工艺设计；(4)施工设备的选择及配置；(5)堵水效果的检验和采区局部排水设施的建立。
3.4截水沟设计。拦截从汇水区流向露天采矿场、地下开采崩落区或岩溶塌陷区的地表径流，并疏引至保护区以外的排水构筑物的设计。其设计主要内容包括：(1)截水沟的平面布置及截水沟型式选择；(2)确定防洪标准和计算洪峰流量；(3)断面设计，包括断面型式及水力计算；(4)确定截水沟的砌护类型；(5)研究设置跌水或陡坡等消能设施的必要性；(6)跌水、陡坡工程布置，水力计算及结构设计。
3.5河流改道设计。为防止河水直接流入或间接渗入开采区，将河流引出露天采矿场或地下开采崩落区或岩溶塌陷区的工程设计。河流改道设计主要包括：(1)河流改道必要性和可行性的论证；(2)改道线路起点和终点的确定，改道线路的选择和平面布置；(3)确定防洪标准和计算洪峰流量；(4)对地形及工程地质条件复杂的矿区的改道线路，应通过多方案比较，确定技术可行经济合理的最优方案；(5)新河道断面设计，包括设计原则、断面形式及水力计算；(6)河流改道附设的水工构筑物设计。
3.6防洪堤设计。露天采矿场、地下开采崩落区或岩溶塌陷区处于洪水淹没区时，须作防洪堤设计，其主要设计内容包括：(1)防洪堤设置的必要性和可行性论证；(2)频率洪水位及防洪堤标高的确定；(3)防洪堤的平面布置、堤体结构及断面设计；(4)筑堤材料及技术要求；(5)工程计算。
3.7河床防渗设计。对有河流通过的露天采矿场和地下开采崩落区，或流经的岩溶塌陷区，当河流不宜改道或改道很不经济合理时，必须采用人工措施，以防止河水渗水。依衬砌防渗材料的不同，河床防渗常用的有：土料压实河槽、浆砌石河槽、混凝土河槽和沥青材料防渗河槽。设计主要内容包括：(1)河床渗流防治的必要性和可行性论证；(2)河流渗漏量的确定；(3)防渗河槽种类的选择及工程布置；(4)防渗工程量计算。
4、问题及建议
由于各方面的原因，目前矿区水文地质勘探工作很少能按GB12719-91规范严格执行，致使不少地质报告的水文地质部分难以满足矿山水文地质设计工作的需要。因此矿区水文地质设计者应一一指出基础资料的不足部分，并提出一些补救措施和进一步工作意见，对可能造成安全隐患的问题应特别提醒，主要有以下内容：
（1）对水文地质边界条件尚未查清的矿区，要求在下一步勘探过程中查清，以便修改地下水防治方案。
（2）若矿区发育有断层破碎带，但设计阶段勘探过程中并未对破碎带的水文地质特征进行工作，可建议在下一设计阶段前针对破碎带进行勘探工作或者矿山生产过程中在此破碎带附近应进行超前探水等工作，避免发生生产安全事故。
参考文献
