开采设计

开采设计（共12篇）

开采设计 篇1

0 引言

据国有重点煤矿的不完全统计资料, 目前我国“三下”压煤约137.9亿t, 其中建筑物下压煤为87.6亿t[1,2]。部分矿区“三下”压煤量十分巨大, 已经严重制约着矿区的发展, 如徐州矿务集团2006年底“三下”压煤量约3.1亿t, 占总可采储量的62%左右。

进行建筑物下采煤的关键是对开采引起的地表沉陷进行正确的预计以及合理进行工作面布置设计, 目前开采沉陷预计软件较多[3,4], 但是未见使用Delphi语言开发的预计程序, Delphi作为面向对象的可视化编程工具, 适用于快速应用程序开发, 拥有数量众多的开发控件, 是开发桌面程序的优秀工具。此外, 目前的开采沉陷预计软件均不能实现工作面的辅助设计。本文基于概率积分法基本原理, 采用ACCESS作为后台的数据库管理系统, 使用Delphi作为开发平台和Surfer作为绘图软件, 开发了开采沉陷预计分析及“三下”开采辅助设计系统。为建筑物下采煤设计、征地搬迁、土地复垦等提供了科学的依据。

1 开采沉陷预计的基本原理

利用计算机程序预计地下开采对地表及建 (构) 筑物的影响程度, 是目前国内外应用较好的一种辅助评价方法。对于地表沉陷预计方法, 概率积分法因其理论成熟, 研究时间较长, 目前已成为我国开采沉陷预计中应用最为广泛的方法之一。因此, 本文研究开发的系统以概率积分法理论模型为基础, 结合最新的计算机图形显示技术和图形处理技术, 开发出了可视化的地表沉陷预计系统。概率积分法基本原理:概率积分法是基于随机介质理论的开采沉陷预计模型。它将单元开采引起的上覆岩层的下沉视为一随机事件, 以事件发生的概率来描述岩体和地表任意点的沉降量, 从统计观点来看, 认为任意开采条件下都可以把整个开采分解成许多, 甚至无限多个微小单元的开采, 整个开采对于岩层和地表的影响等于所有单元开采的影响总和。整个开采引起的下沉盆地的剖面方程式, 可表示为概率密度函数的积分公式。

2 系统分析与总体设计

2.1 需求分析

通过分析用户对软件系统在功能、行为、性能、设计约束方面的期望, 根据相关的规程标准, 对软件需求分析如下。

(1) 数据录入。用户通过鼠标选择数字化矿图中的工作面单元或者手工输入点来实现工作面数据录入, 录入数据为开采工作面的各种参数 (确定工作面空间位置的三维坐标, 煤层厚度, 煤层上山方位) 。地表影响范围的录入通过选取矩形区域来实现。计算过程中使用的预计参数 (下沉系数、水平移动系数、主要影响角正切、开采影响传播角、拐点偏移距等) 直接从系统数据库中选取, 如有需要可以直接进行修改。

(2) 数据处理。系统沉陷预计的模型采用概率积分法, 对于任意形状的工作面, 系统通过将工作面微分成许多小矩形, 计算每个小单元工作面对地表的影响, 最后通过数据叠加方式实现变形预计。

(3) 数据输出。变形计算完成后, 系统将变形计算结果直接存入数据库。并可按照用户要求生成数据报表或者输出等值线、矢量图和表面图等图形。输出图形格式与AutoCAD格式兼容, 用户在本系统中可以对输出图形进行编辑处理。

2.2 功能设置

通过对用户需求的分析研究, 确定系统应具备数据管理、变形计算、图形绘制、工作面设计、系统管理和帮助等功能。

(1) 数据管理。 (1) 工作面管理:录入、查询、删除、修改、打印工作面数据; (2) 计算参数管理:录入、查询、删除、修改、打印计算参数数据; (3) 地表计算范围管理:录入、查询、删除、修改、打印影响面数据; (4) 计算结果编辑:查询、删除、打印变形计算结果。

(2) 变形计算。选定工作面和地表计算范围后, 进行变形计算。通过报表和等值线图两种形式查看变形计算的结果。

(3) 图形处理。此模块可对图形进行编辑, 绘制等值线, 变形矢量图, 下沉表面图。

(4) 反演实现。工作面设计、给定下沉、倾斜、水平移动或者水平变形中的某一个值, 通过反演求出要设计工作面的走向长度。

(5) 系统管理。 (1) 数据库管理:提供数据库备份与恢复功能; (2) 退出系统。

2.3 数据库设计

本系统要求建立起矿区沉陷预计数据库, 以便对沉陷预计过程及预计结果产生的数据进行保存。

(1) 设计原则。 (1) 数据库名称:mining_subsidence_forecast;简称为:MSF; (2) 表名格式规范:表名格式为MSF_X, 其中MSF为统一前缀, X为表的字符串名称;

(2) 数据库表定义。本系统设计了工作面参数描述表、工作面公共参数表、工作面坐标点对照表、预计结果输出表、地面计算范围表等。

2.4 开发环境

根据软件设计要求, 从易用性、方便性、安全性等角度综合考虑, 系统采用ACCESS作为后台的数据库管理系统, 开发环境使用Delphi, 使用了最新的图形图像处理软件Surfer8.0实现了系统要求的图形绘制和显示功能。

在以上分析的基础上, 进行了开采沉陷预计分析及“三下”开采辅助设计系统的研制工作。开发的系统主界面如图1所示。

3 工作面辅助设计研究

本软件利用计算机技术对地表沉陷数据进行分析, 通过反演实现了工作面辅助设计。

3.1 算法原理

采煤工作面设计是一个复杂的问题, 利用计算机进行辅助设计, 需要将问题抽象为数学模型, 这里忽略一些细节问题, 提出问题的本质。这里讨论矩形工作面的情况, 决定工作面形状和面积的两条边中, 倾斜长一般较为固定, 走向长度一般变化较大, 因此走向长度的确定是本工作面设计的重点。根据算法原理, 系统通过反演实现了对工作面走向长度的辅助设计。具体如下:先对已经设计的工作面进行变形计算, 通过比较预计值与预设值来调整走向长度, 通过多次迭代, 最终确定一个最优化的工作面走向长度。

3.2 算法实现

为了简化系统模型, 系统暂定工作面计算参数固定且已经初步设计好工作面, 只对走向长度进行优化调整, 计算法如下:用户需预先录入待设计的工作面名称、倾斜水平长、走向长度的最大值及最小值、影响因素类型及值、煤层的必要参数等数据。系统对不同的设计结果有不同的提示, 设计过程中, 首先对最小走向长度进行计算, 如果不符合预设的影响条件, 即输出“工作面无效”的信息。如果最小走向符合要求, 对最大走向长度进行变形计算, 如果计算出来的最大走向长度小于预设影响值, 说明工作面完全开采后对此处的影响没有达到最小允许变形, 工作面可按照最大走向长进行开采。否则进行迭代计算, 最终确定最优化的走向长度。设计完成后, 可将计算结果存入工作面表中, 方便用户查看。

4 数据可视化方法研究

矿山开采沉陷预计中会产生大量的计算数据, 手工分析需要大量的时间并且分析结果不直观, 可读性差。通过对沉陷预计方法的研究, 结合最新的图形处理技术, 利用可视化手段实现了沉陷预计数据的可视化输出, 节省了分析数据的工作量和时间, 提高了分析的效率和准确度, 为专业人员进行开采预计提供准确的参考数据。

4.1 录入可视化

本系统采用可视化录入方式, 实现了在数字化矿图上通过鼠标点击直接录入工作面数据, 录入和预处理同时自动完成。预处理过程完成数据规格化存储及煤层倾角计算。地表预计范围数据录入通过可视化方式在数字化矿图上划定区域来实现。考虑到一个矿区工作面相关计算参数固定不变, 计算参数一次性录入, 由系统自动维护。

4.2 输出可视化

系统使用Delphi提供的图形编程接口实现了预计结果的图形输出。

Delphi调用图形接口技术的实现:使用CreateObject函数动态创建ActiveX对象;使用图形对象生成绘图文档;数据网格化, 为生成各种图形做准备;根据格网化数据建立对象, 生成相应的图形;按照指定格式输出图形。

4.3 系统绘图数据接口

绘图数据取自系统变形计算数据库中的数据。在绘制图形之前, 按照用户要求, 系统自动从数据库中检索本次绘图所需要数据, 并按照一定格式转化为特定格式的纯文本文件, 系统将特定格式的文本文件自动网格化, 并生成绘图需要的数据格式, 为绘制图形做好准备。

4.4 系统中绘制的图形

本系统可绘制并输出移动变形等值线图、矢量图、表面图等。图2给出了实例计算的下沉等值线图。

5 系统测试

项目在实施过程中, 对软件进行了严格的测试。各个模块开发完成后, 进行了集成测试和兼容性测试, 对发现的问题及时调试解决。同时在开发过程中还与其他模块进行了交叉测试, 排除软件开发人员的个人原因, 及时发现了一些潜在错误, 排除了系统运行中的隐患。

通过测试, 系统中的数据管理模块、变形计算模块、绘制图形模块、工作面反演模块、系统管理模块等模块均正确无误。

6 程序验证

徐州矿务集团张集煤矿东二采区7423等三个工作面设有地表沉陷观测站, 获得了地表下沉的实测数据。采用本开采沉陷预计系统对实测点的下沉进行了预计, 获得的预计值如图3所示。通过以上两组数据比较, 最大下沉值的误差为9.7%, 可以满足“三下”开采的工程需要。

7 结论

(1) 基于概率积分法基本原理, 采用ACCESS作为后台的数据库管理系统, 使用Delphi作为开发平台和Surfer作为绘图软件, 开发了开采沉陷分析及“三下”辅助设计系统。

(2) 系统以软件工程的思想为指导, 建立了工作面、地表计算范围、影响参数、计算结果等数据库, 利于统一管理, 方便用户使用, 减少数据录入负担。

(3) 变形预计计算方法采用概率积分法, 通过对不同工作面的处理, 实现了对任意形状工作面、多工作面的沉陷预计。

(4) 在工作面及地表影响范围录入中, 利用数据可视化技术, 实现了直接从矿图上提取工作面数据并存入数据库, 保证数据录入准确、方便, 减少手工录入误差。

(5) 系统可以输出等值线、矢量图和表面图等各种图形, 图形美观精确, 后期修改方便, 图形格式与AutoCAD格式兼容, 方便数据共享。

(6) 工作面设计模块可以按照下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形中一项或几项数据, 通过反演的方法调整工作面尺寸, 从而实现工作面的辅助设计, 为工作面设计人员提供参考。

参考文献

[1]谭志祥, 邓喀中.建筑物下采煤理论与实践[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2007.

[2]吴侃, 周鸣.矿区沉陷预测预报系统[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1999.

[3]赵林林, 佟光成, 申灵玲, 等.基于ArcObjects的地表沉陷信息可视化技术研究与实现[J].中国矿业, 2007 (11) :33-35.

[4]朱庆伟, 郭达志.煤矿区地表沉陷及其可视化新方法[J].矿业安全与环保, 2006, (6) :10-12.

开采设计 篇2

印发小型采石场开采设计指导意见的通知

各州、市安全生产监督管理局，各有关单位：

《小型露天采石场开采设计指导意见》自2009年1月1日起执行，现印发你们，请遵照执行。

二〇〇八年十二月三十一日

小型采石场开采设计指导意见

1概述

1.1矿区位臵、隶属关系和企业性质 1.2设计编制依据及基本原则 1.2.1设计范围及内容

1.2.2开采设计编制所依据的主要基础性资料

1．经储量管理部门认定的矿区地质工作报告

2．矿山地形地质图、生产总平面现状图、采场现状图 3．其它

1.2.3安全、技术、经济方面的要求 2地质及矿产资源

2.1矿区地质、矿床地质情况简述

2.2矿床开采技术条件（工程地质、水文地质和环境地质条件）3开采方案 3.1矿山开采现状

矿山开采历史及现状情况简介：如创办时间，原生产能力，采场现状，开采工艺，采场及设备设施（主要开采设备表）等。

矿山外部环境描述：如与相邻矿山、水库、地表建筑物、高压输电设施、铁路、公路等关系的说明。3.2 产品方案及生产规模

根据业主要求确定产品方案及生产规模。3.3 开采方式

根据矿区地形、岩石物理力学性质等情况，确定采用分台阶开采或分层开采方案。

3.4 露天开采境界 3.4.1采场边坡参数的确定

分台阶开采应确定边坡参数:台阶高度，台阶坡面角，安全平台、清扫平台、运输平台、最小工作平台宽度，最终边坡角。

分层开采应确定分层台阶高度（台阶高度最大不得超过20米）和台阶坡面角（严禁拦腰爆破、掏底爆破、形成伞岩陡岩）。3.4.2露天境界圈定 根据3.4.1中确定的边坡参数，最高标高、最低标高，上口境界、下口境界，圈定露天开采境界。绘制开采终了境界剖面图及开采终了境界平面图。3.5开拓运输

根据矿区地形条件，规划运输道路。原则上山坡露天矿运输道路应当规划至山顶，由山顶向下分台阶分层开采。运输道路布臵要结合设备选型、性能，考虑运输线路最大坡度、最小转弯半径。3.6采剥工艺 3.6.1采剥方法确定

1、确定采剥工作台阶开段沟位臵、工作线布臵及推进方向，采剥工作面推进方式。

2、采用台阶开采方式时按机械（包括小型潜孔钻、挖掘机或装载机）开采确定台阶高度、台阶坡面角、最小工作平台宽度，段沟底宽，铲装设备工作线长度；当采用分层开采工艺时，分层平台控制参数应符合《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）、《小型露天采石场安全生产暂行规定》（原国家安全生产监督管理局第19号令）的规定。3.6.2采剥工艺简述

1、穿孔、爆破作业：选用凿岩设备型号、孔网布臵、排距、孔距、孔深、倾角，最小抵抗线，采用的爆破方式，炸药、爆破器材种类，爆破制度，岩石合格块度、二次破碎方法，靠近终了边坡凿岩爆破方式及控制要求。

2、装载运输作业：简述装载方式、装载设备选型，运输设备选型。装载运输组织形式、运输线路等。

3、排废（土）作业。3.7露天防排水

当矿区有较大径流量时，对需采取的防排水设施加以明确。包括：境界外截排水沟、台阶排水沟、场地排水沟等设施。4 矿石加工

4.1根据产品方案选定矿石加工流程 4.2根据矿山规模选择破碎、筛分、输送设备

4.3矿石加工厂址选择及布臵，原则上应避开爆破指向区域 4.4废石处臵（排放）5 排土场

设计中应明确规定以下内容：拟建排土场立项地质勘察资料。

5.1 排土场位臵选择（应保证排弃土岩时不致因滚石、滑坡、塌方等威胁或影响采矿场、工业场地、厂区、居民点、铁路、道路、输电网线及通讯干线、耕种区、水域、隧洞等设施的安全）。5.2 排土场主要构筑物（含拦挡设施设计）。

5.3 排土方式（排土工艺、排土顺序、排土场的阶段高度、总堆臵高度、安全平台宽度、总边坡角、废石滚落可能的最大距离、相邻阶段同时作业的超前堆臵距离等参数，应满足安全生产的要求）。5.4 排土场警戒标志。

5.5 排土场观测、监测设施及管理。

5.6 排土场防排水设施及措施。包括：境界外截排水沟、台阶排水沟、场地排水沟等设施。5.7 排土场复垦。6总平面布臵及辅助设施

6.1总平面布臵（工业场地原则上应避开爆破指向区域）6.2压气设施

6.3供配电设施、给排水设施、机修车间、居住区 6.4爆破器材存储设施 7地质与环境保护 7.1矿山地质环境影响评价

7.1.l地质灾害评价及可行的监测预防措施

7.1.2因开采引起的区域地质灾害评价及相应预防措施 7.1.3矿山闭坑可能造成的地质灾害预测及处理措施 7.2矿山环境影响评价

7.2.1粉尘、废石、噪声、废水主要污染物的治理措施

7.2.2露天开采、废石（废土）、废水排弃对矿区生态环境的影响及植被恢复效果评价；生产粉尘、噪声的影响及防治效果评价。8安全生产与工业卫生 8.1保证安全生产的主要措施 8.1.1可靠性分析

1．露天矿山最终边坡角，最终边坡高度，台阶高度，工作帮坡角选择、防止边坡坍塌及可能影响周边建筑物的安全可靠性分析。

2．露天矿山排水系统、排水能力等安全可靠性分析。3．爆破器材库推荐选址安全可靠性分析。

4．穿孔、爆破、铲装、运输作业安全可靠性分析。5．特殊条件下开采安全措施的可靠性分析。

6．地表移动范围和塌陷范围的安全管理措施的可靠性分析。7．工业场地稳定性总体评述。

8．露天矿山爆破危险区域安全措施可靠性分析。各建（构）筑物和设施安全措施可靠性分析，各建（构）筑物和设施与地表移动范围、塌陷范围的安全距离是否符合规定。

9．叙述矿山电源及供电系统可靠性分析。10．其它。8.1.2安全技术措施

在可靠性分析的基础上对各类安全影响因素提出预防措施。8.1.3安全管理机构 8.1.4安全管理

包括：企业主要负责人、安全管理人员、工种岗位安全生产责任制；安全检查、安全教育、设备安全生产管理制度的建立健全；主要负责人、安全管理人员、特种作业人员的取证；爆破器材安全管理，按工种、岗位、设备制定安全操作规程等方面的要求。8.2工业卫生

防粉尘、防噪声措施，个体防护措施 8.3消防措施

1．消防人员配臵 2．爆破器材库的消防措施 3．矿石破碎站的消防措施 4．辅助设施的消防措施 9存在的主要问题及建议 10报告主要附件

1、项目有关主管部门的批准文件（复印件）

2、经储量管理部门认定的矿区地质工作报告封面（复印件）

3、采矿许可证（副本复印件）

4、工商营业执照（副本复印件）或工商核准通知（复印件）11报告主要附图

1．矿区地形地质图（1:1000-1:5000）

2．矿山总平面布臵图（标注：矿区范围、工业场地、矿山设施、爆破警戒线）(1:1000)

开采设计 篇3

关键词：矿山 安全小平台开采 方案

1 石灰石矿的基本现状与概况

石河子南山水泥厂石灰石矿位于沙湾县境内的宁家河上游，水泥厂所在地石场镇18公里处，公路通至2号矿体1796.7米水平。南山水泥厂所在地石场镇位于石河子市215°方位，距离为68公里，矿区位于石场镇223°。矿区中心地理坐标：东径85°34′，北纬43°53′，面积0.8028Km2。矿区位于天山山脉北坡，山坡陡峻，山谷狭窄，海拔2041米左右，比高450米左右，宁家河自南向北穿过矿区，将矿区分为东西两部分，河水梯度大，流速快，是矿区的主要水源。

2 拟选新开采方案的原因和主要特点

2.1 原因：本矿自上世纪60年代建矿至今，一直用简陋的生产方式，只采不剥，采富弃贫，由于原生产方式不仅浪费了有限的矿产资源，且矿山安全生产问题日益突出，本矿山开采规模较小，装备条件较差，技术力量薄弱，山高陡峻、坍塌、滑坡、掉石头，冬春交替滑动季节等特殊地形、地貌、地质条件及地质灾害，建议应采用新的开采方案——安全小平台开采。

2.2 特点：做到资源开发，提高效益、安全生产、环境保护并举，减少重大事故，生产不断发展，保护职工的安全和健康，稳定人心，降低生产成本，提高经济效益。

3 剥采结合安全小平台技术方案

3.1 开采技术条件 矿床距厂区较近，运输方便，资源量测算最低标高均在最低侵蚀面以上的一种—低山林带。矿床水文地质简单，但矿床为两个不相连的独立矿体。相对高差大、厚度小，矿床开采底平面不在一个水平上，给机械化开采带来很大困难，且矿体倾斜于顶板岩石的腹部，剥采比较大，地势狭窄，在矿区附近没有适当的废石排土场，从地形上来看坡度均在45°左右。

3.2 设计方案 ①开采对象矿区范围由17个控制拐点构成，根据矿山开采现状和矿体赋存状况，本开采方案主要开采对象为宁家河东岸Ⅰ号矿体和Ⅱ号矿体段石灰岩矿。②开采方式，根据矿体的赋存条件，埋藏深度，矿区特殊的地形地质条件，选用露天开采方式进行开采。③开拓方案，溜槽+公路开拓。④开采顺序，自上而下。⑤采矿方法，沿矿体走向水平分层自上而下的小平台开采，多排浅眼瞬发挤压爆破崩矿。⑥工作制度：根据矿山特点，采用不连续周工作制度。即350天/年；2班/天；8小时/班；即常日班，爆破和辅助生产为1班/天。⑦矿石运输、自卸汽车运输。

4 矿山开拓方法的选择

根据矿区地形高差大，山坡自然坡度变化在45度之间，涉及范围为出露石灰岩和凝灰岩，浮土覆盖不大，地表由于风化剥蚀作用及构造等影响形成较大的陡壁、陡岩，山体厚度小，地形狭窄，机械设备作业困难，故只能采用浅眼爆破，即小平台上打眼—溜槽放矿—公路开拓运输方案。这样既利用了前期公路开拓的运矿公路，且矿区已通公路的便利条件。根据设计确定的开拓运输方案，矿山后期开采系统基建工程主要包括：Ⅰ号矿体采标高1640m—1947m放矿溜槽及1940m基建工作中平台开拓；Ⅰ号矿体1800m—2025m放矿溜槽及2025m基建工作平台开。

5 采矿

主要采矿工艺过程为：穿孔（空压机向穿孔设备供风）→爆破→工作面清理→运输→（矿石运往水泥厂，废石运往石场）。

5.1 采矿方法：

5.1.1 根据矿山生产现状、矿山地形、地质条件、矿石质量及爆破安全的综合因素，确定本矿山采矿方法自上而下，水平分层，高台段小台阶依次推进的露天采矿方法。矿体最低标高1800m水平，最高标高1950m水平，上面覆盖晶凝灰岩90m左右。矿体上废石覆盖最低标高2040m水平。由于地形为陡峭山脊，公路只能通到1800m水平。鉴于矿床地形特征，高差大以及开采技术条件，把整个矿体开采分几个阶段（台段）H，每H=30—40m一次开采高度h=3m，采场要素：最小工作平台长度40m,宽度10m，工作台阶3m，工作台段坡面角75°，最终台段高度30m，最终工作台段坡面角30°左右。

5.1.2 技术要求：本矿安全小平台开采方法主要在现有的设备条件，遵循“采剥并举，剥离先行”的原则，采用高台段小台阶始终从上而下的打眼方法，通过布置合理的炮孔位置确定适宜的装药量。采用浅眼爆破法，使布置在同一平台所有炮孔一次同时起爆直接把岩面矿石一次性掀到溜槽，通过溜槽滚落到装矿水平面上，减少高差运输，并形成规则的安全水平。①穿孔：穿孔采用7655型手持凿岩机打直径为36mm的孔，钻孔倾角75度—90度，使顶、底部炮眼的抵抗线达到一致，并通过炮眼的方向来确定岩面的边坡角度。该钻机使用气压0.7mpa耗气量2.6立方米，爆破后产生的大块矿石用7655型手持凿岩机打眼进行二次爆破。②爆破：矿石采用多排瞬发挤压爆破方法，处理大块矿石采用手持凿岩机打浅眼爆破，严禁使用裸露药包爆破，装药后的余孔用炮泥添实，爆破参数最小抵抗线1.6m孔距2m排间距1.5—2m，孔深3m单孔爆破量9立方米，根据矿山实际情况和生产经验，适时对爆破参数进行合理修正，多排孔采用三角眼布置法，前排孔的深度略大于后排孔的深度，而后排孔的抵抗线要略小于前排孔，这样形成的平台略有斜度，使爆落后的岩石尽可能少的残留在平台上。③工作面清理。爆破后，15分钟进入工作平台对工作面进行清理。全班人员从上往下用撬杠把爆破后的残留在平台上的大块石头及边坡有裂缝快要掉的石头撬掉，进行安全处理，最后采用4L—20/8型空压机供风，用风把工作平台残留的小的块状碎的石头吹干净，这样为下班打眼作业做好准备，及对底部装车平台采装安全消除隐患。④矿岩爆破及工作面清理干净后，块度大于45mm的矿石在工作平台采用人工或用7655型手持凿岩机打眼进行二次爆破。爆破后用装载机铲装入运输车运往水泥厂机械破碎工段或石灰煅烧工段，废石则运往设在矿区北侧的废石场排放。⑤供风：采用电动空压机固定式供风站供风方式向凿岩机供风，供风站利用矿山已有建筑设备，选用4L20/8型电动空压机3台，设备排放量20立方米/排气压力0.7mpa。

6 爆破设计参数和阶段及开采高度

6.1 阶段高度H，整个矿体海拔高，为狭窄山脊，中间无法设运输平台。矿石爆下后只能直接沿安全小平台到放矿溜槽滚落到采场底部1800米水平，由于采场高度较高，现采用高阶段分层开采，整个采场从上到下分几个阶段，每个阶段有开段沟（放矿溜槽），使上部竖条带（安全平台上）爆落后的矿岩通过开段沟堆积到运输平台上，每阶段为40米。

6.2 作业台阶高度即一次开采高度h。据所选用穿孔设备的有效钻进深度，从经济安全和技术上综合考虑，在一竖条采掘带上，一个阶段分几次才能开采到底，一次开采高度以打眼设备性能而定，本矿一次开采高度h为3米。

6.3 炮孔直径：根据所选用的穿孔设备7655型凿岩机，确定凿岩炮孔直径d=36mm

6.4 底盘最小抵抗线：为了保证台阶底部获得预期爆破效果，减少盲孔率及岩坎，且最小抵抗线W的大小决定了安全小平台的高度。W只能根据爆破方法确定，应使爆落的矿岩的绝大部分一次性落到开段沟（即放矿溜槽）滚到底部，W太大，大部分岩石推不下去，留在小平台上，影响第二次在小平台上打眼，W太小，爆后的矿石量满足不了生产的需要，小平台上站不住人继续作业，本矿石中等坚硬，一般情况确定最小抵抗线W=（0.5～0.9）h取1.5m为宜。

6.5 炮孔眼距α。根据装药量与W的匹配，与形成安全小平台及大块的减少，一般情况下采用多排梅花型布眼方式，采用的炮眼间距1.5m左右。

6.6 单孔装药量。单孔装药量与岩石性质、台阶自由面个数、炸药种类、炮眼直径、抵抗线等多种因素有关，爆后必须保证爆后各孔自行爆出瀑破漏斗，并使孔之间的漏斗联结在一起，成为规则的安全小平台，标准单孔装药量确定Q=0.7KV3；（K单耗取0.2）①当高=2.8m，宽=2m时，Q=1568g，长=2m②当高=2.8m，宽=1.5m时，Q=1508g，长=1.8m③当高=2.8m，宽=2.5m时，Q=2450g，长=2.5m。

6.7 单孔平均爆破量V=a×H×W=2×2.8×2=11.2立方米

7 方案目的与结论

矿井开采设计方法探讨 篇4

1.1 方案比较的内容

煤矿开采的影响因素较多, 需要解决的问题的性质和涉及的范围各不相同, 在进行开拓方案设计时, 要按参加比较的方案特点、差别和复杂程度, 确定方案比较的具体项目、内容和重点。在一般情况下, 要比较的主要项目和内容有以下几类:一是工程量。要分别按实物单位计算。其中主要包括:井巷工程量、地面建筑工程量、机电设备的安装工程量和占用的农田面积、平整土地土石方数量等。二是基本建设投资。要分别按价值单位计算井巷和地面建筑、机电设备安装及其他工程的费用。在计算基建投资时, 要尤其注意初期投资。三是基本建设工期。四是生产经营费用, 要根据矿井生产过程计算出生产经营费用。五是矿井生产能力, 煤炭采出率, 巷道掘进率, 生产过程机械化程度, 机电设备和主要材料需要量等。

1.2 方案比较法的步骤

一是提出切实可行的方案并进行技术比较。二是经济比较。将几种方案详细地进行经济计算与比较。三是综合技术经济比较结果, 确定合理的矿井开拓方案在方案。四是按设计任务的要求, 编写出方案的详细文字说明, 绘出说明方案的相关图纸等等。

1.3 在进行方案比较时, 要注意以下问题

一是认真全面地研究各种条件和因素;不可遗漏方案;对方案中要列入的对比项目, 要进行反复核对, 以免遗漏。二是在进行经济计算时, 主要考虑重要项目的费用。三是相同费用项目不进行比较。若比较的方案是专门研究通风或排水问题, 就要进行比较;关于某项费用是否相同的问题, 也要进行具体分析, 如:两方案采用相同的井底车场及地面设施, 在两方案井型相同时, 应看做相同的项目不予比较。四是生产经营费用, 通常按一个水平或全矿服务期间的消耗总值计算。五是在进行大的方案比较前, 先将一些相同类型的局部方案进行比较, 求出合理的局部方案后, 再进行整体的方案比较。六是在进行经济比较时, 要把基本建设费用与生产经营费用分别列出。七是把各方案的矿井建设期限分别计算出来, 作为方案比较的因素之一。因为缩短建设工期, 能够节约施工费用。八是各方案的差别以百分比表示, 把总费用最小的方案定为100%, 其他各方案的费用与其相比较。九是对方案进行最终综合评价时, 应正确估计各项影响因素在研究方案中的重要性程度, 以按给定的目标, 选取最优方案。要按具体情况, 综合分析研究各个影响因素的主次关系, 择优选用。

2 统计分析法

统计分析法是按现有生产矿井的实际情况, 针对需要解决的问题进行调查统计, 借以分析某些技术参数之间的关系, 某些参数的合理平均值或可取值范围。

统计分析法的理论基础是数理统计原理。因其采矿问题非常复杂, 要得到大量同类可比的统计资料很困难, 对条件多样、影响因素复杂的技术方案问题, 不适合采用统计分析法。可作为一种辅助方法。因统计数据是在原有的生产技术条件下取得的, 在采用新技术和新工艺时, 原有数据则不能适应新的情况, 为提高设计质量, 要重新调查, 得到新的参数。

3 数学分析法

数学分析法一般采用以吨煤费用最低为准则, 列出吨煤费用与所求参数之间的函数关系, 采用微分法求极值的原理求解开采设计方案中一些参数的有利值。

运用数学分析法在解决具体问题时, 要设法列出目标函数与参变量之间的函数关系式, 再运用微分法求最高 (如产量、盈利和效率) 或最低 (如成本、材料消耗、能源消耗) 的极值, 此极值即是在经济上或其他指标最优参数值。此函数关系式可为单变量函数, 也可为多变量函数。此方法多用来研究合理的工作面长度、采区或盘区走向长度, 矿井生产能力等定量参数的最优值。变量的数目越多, 求解就越困难, 通常只用到三个数学分析法是以一定的技术方案为条件, 所拟定的技术方案不同, 其项目及编列的函数方程也不同。因此, 这种方法不能解决不同技术方案的对比, 只能用来研究某一方案的合理参数值。采矿问题非常复杂, 受多种因素影响, 为适应编列方程的需要, 在应用数学分析法时, 要把某些条件予以简化;数学分析方法不能全面考虑技术、安全和管理等因素, 因此, 只能将由数学分析法求得的参数值看做是相当大的合理值范围, 还要结合其他因素综合考虑。此方法虽然存在以上问题, 但是以数学形式反映各因素在量上的关系是非常简明的, 它是一种重要的研究方法, 作为方案比较法的重要补充。

4 经济数学规划法

随着应用数学的发展, 特别是电子计算机技术的应用, 为发展新的设计方法提供了有效的手段。经济数学规划法, 应用电子计算机解决矿井开采设矿井是复杂的煤炭生产工艺系统, 也是复杂的工程系统, 不但要使各分系统合理化, 还要使它们组成最优的矿井系统, 使整个系统实现最优, 可以运用规划论解决这一问题。经济数学模型由目标函数和约束条件组成。对矿井设计而言, 要按拟定的方案、设计要求来编列函数方程, 这就构成了规划论中的所谓目标函数;同时, 设计方案的某些技术参数, 则要满足一定的技术条件和“定额”的规定, 如果把其用数学式来描述, 便形成了规划论中的约束条件。生产实践表明, 多数矿井设计一般为非线性规划问题, 要设法求解多元目标函数在一定约束条件下的最大值 (如劳动生产率最高) 或最小值 (如吨煤费用最低) , 求出最佳配合的各项参数值。

采用经济数学规划法进行矿井开采设计的主要步骤如下: (1) 深入了解研究井田的地质条件和采矿技术条件, 提出各分系统技术上可行性的方案, 例如井田开拓方式、采准巷道布置方式、采煤方法、运输、提升和通风系统等。 (2) 按技术合理的要求编列各分系统的组合方式, 提出几个全矿井的工艺系统方案, 并绘制出各方案的草图。 (3) 论证最优化准则, 并确定实施方案的有关参数及其相关的费用项目, 例如与所求参数有关的基本建设费、运输费和生产经营费等。 (4) 按矿区地质条件、矿井参数、最优化准则和有关费用数值, 建立与方案对应的经济数学模型。 (5) 分析计算结果并选出最优方案和最佳参数值。

采用此方法进行矿井优化设计, 应结合层次分析法、模糊数学法来进行。采用系统工程的方法进行矿井优化设计, 因其影响矿井工艺系统的因素较多, 并随条件和时间而变化, 得到的最优结果是相对的, 还需要做大量的基础工作, 不断加以完善。

摘要：本文主要阐述了矿井开采设计的方案比较法、统计分析法、标准定额法、数学分析法和经济数学规划法等问题。

开采设计 篇5

2软件程序设计

在上述总体设计的基础上，进行金属铁矿开采程序远程控制软件的初始化程序设计。金属铁矿开采程序远程控制系统的初始化程序包括了CAN初始化、PPI初始化和A/D采样初始化，通过输入脉冲控制信号x(t)优化ANSIC编译器，通过程序加载，直接对硬件操作进行进程管理。安装ARM，PowerPC实现金属铁矿开采程序远程控制信号的6通道同步采样。在上述进行了金属铁矿开采程序远程控制系统的硬件主控系统设计的基础上，用C语言实现DSP芯片的`硬件控制功能，软件需要实现的功能包括数据采集和电气自动化设备的远程控制以及串行EEPROM烧写，不断查询中断标志位进行金属铁矿开采程序远程控制的状态分析，采用2个16通道DMA控制器的控制单元R*(S)进行远程电气过程控制，在nr维向量中，nr个保护的期望的状态函数，rk*(S)=1表示的是应该进行保护动作，否则为rk*(S)=0，W为一确保评价函数恒为正的正整数。采用嵌入式ARM9处理器连接在DSP的同步串口0上为了稳定传输数据，设定SPORT0_进行串口通信，得到定SPORT0_串口通信的时序输出。CAN通信控制中，需要进行金属铁矿开采程序的初始化处理，程序初始化模块是实现金属铁矿开采程序远程控制的数据采样的前提，采用TDA8920BTH进行远程控制信息采样，AD5545的片选信号，TDA8920BTH工作功率最高可达200W，输出匹配采用发射匹配电路，配置PORT_MUX寄存器，通过上述处理，实现了的软件设计。

3系统测试

为了验证本文设计的金属铁矿开采程序远程控制软件的性能，进行系统调试，系统测试中，采用一块SPIEEPROM写入3692个字节的控制程序，用于存放金属铁矿开采控制的加载程序，采用2个节点进行数据传输和控制信号发送，得到系统的输入输出测试，采用本文方法进行金属铁矿开采程序远程控制，数据传输性能较好，控制过程的鲁棒性较高。

4结语

金属铁矿开采是一个精密复杂过程，系统构成要素复杂，需要进行优化的过程控制。金属铁矿开采程序远程控制软件部分是构建整个过程控制系统的核心，采用嵌入式ARM9处理器技术设计金属铁矿开采程序远程控制软件系统，测试结果表明，该系统可靠稳定。通

参考文献

[1]陆兴华,吴恩燊.基于安卓客户端的智能家居电力控制优化设计[J].电力与能源,,35(5):692-695.

[2]程新根,马朝华.基于WSN的天然气管道运行状态安全监测系统设计[J].物联网技术,2015,5(10):23-25.

[3]张冀,徐科军.自动生成转速参考曲线的电动执行器定位方法[J].电子测量与仪器学报,,28(11):1222-1234.

[4]王冬梅,侯春辉,路敬祎,等.基于单片机的直流电机远程智能监控系统设计[J].电子设计工程,2015,(19):21-23.

[5]刘佳,郑华,刘洋,史振江.基于TCP和UDP混合协议的远程控制软件的设计与实现[J].计算机应用与软件,,03:127-130.

[6]李德平,钟文章,杨群慧,陈玉冬,高海丽,白明彪,张伟兵.海底气体监测系统远程控制软件设计与实现[J].计算机技术与发展,2015,01:216-220.

[7]李春雷,谢谟文,李晓璐.基于GIS和概率积分法的北洺河铁矿开采沉陷预测及应用[J].岩石力学与工程学报,,06:1243-1250.

[8]高彦鑫,冯金国,唐磊,朱先芳,刘文清,季宏兵.密云水库上游金属矿区土壤中重金属形态分布及风险评价[J].环境科学,,05:1707-1717.

[9]关晓锋,李如忠,黄佳强,尹芝足.中国露天铁矿开采发展趋势展望[J].现代矿业,2012,06:53-55.

[10]章启忠.大冶铁矿深凹露天转地下开采的几个安全问题研究[D].武汉科技大学,2007.

开采设计 篇6

关键词：改扩建；开采设计；开拓

中图分类号：TD822.2 文献标识码：A 文章编号：1006—8937（2012）23—0167—02

禾草沟二号煤矿有限公司是在原延安市禾草沟煤矿二号井的基础上经扩大资源量后形成的，属单井整合矿井。2010年7月，完成了《延安市禾草沟煤矿二号井（整合区）资源整合开采设计》，设计生产能力为0.21 Mt/a。项目实施后，井下资源赋存情况良好，煤层赋存稳定。为提高矿井机械化程度，提升矿井生产能力，满足市场对稀缺煤种的需求，拟对原开采设计进行变更，矿井生产能力由原设计的0.21 Mt/a提升到0.30 Mt/a。

1 矿井概况

禾草沟二号煤矿有限公司矿井位于子长县城以南11 km处。行政区划隶属子长县余家坪乡所辖，它是将原延安市禾草沟煤矿二号井经单井扩大整合而成，划定整合区面积28.4 998 km2，为延安市国有矿山企业，开采3号煤层，设计生产规模为0.03 Mt/a，实际生产能力0.003～0.02 Mt/a，煤矿面积0.9987 km2，开采标高+1056～+1042 m。原矿井为低瓦斯矿井，生产技术条件简单。煤矿采用竖—斜井联合开拓、房柱式开采、小型割煤机刻槽、人工放煤、0.5 t轨道侧翻自卸矿车运输、中央并列通风系统、轴流风机送风、多级水泵排水、矿灯照明。

2 井田开拓设计

2.1 原开采设计

禾草沟二号煤矿为单井整合矿井，整合后井田面积为28.4 998 km2（南北长约4.3 km，东西宽约6.5 km。约原井田面积0.9 987 km2的29倍），保有资源开采区及已采区形似酒瓶。

北部资源利用原有混合提升斜井和回风斜井进行开发，混合提升斜井担负北部资源的提煤、下料、出矸、进风、敷设管线兼做安全出口，回风斜井兼做安全出口。井下开拓巷道沿井底向井田东部开掘北区运输石门及回风石门，至3号煤层停采线向井田北部边界开掘北区运输大巷及回风大巷，沿运输大巷向井田西部边界开掘工作面运输巷及工作面回风巷，在井田边界布置开切眼，利用北区原有井底车场、变电所、排水泵房、水仓等硐室改造形成北区生产系统，完成北部资源0.15 Mt/a的生产能力。

矿井南部资源采用斜井单水平带区式开拓。在禾草沟二号煤矿整合区中部新掘三条斜井，分别作矿井主、副斜井及回风斜井。主斜井（采用带式输送机）担负提煤、行人、进风、敷设电缆管线等兼安全出口。副斜井担负全矿材料运输、进风、排水、矸石外运兼安全出口。

井下开拓巷道在主井井底设井底煤仓，主井井筒与煤层底板相交处开掘行人进风巷，副井井底设井底车场。沿煤层走向（南北向）顺煤层顶板卧底以3‰坡度开掘大巷即运输大巷（胶带输送机大巷）和回风大巷（铺设轨道）。在井底设置中央变电所、中央水泵房及井底水仓、井底车场、消防材料库、联络斜巷等硐室。形成矿井的提升、运输、通风、排水、供电等生产系统，开采带区。在井田中部由大巷向西部边界开掘1101条带采煤工作面的运输巷和回风巷，开掘至西部边界保安煤柱布置开切眼，形成带区采煤系统。

2.2 新开采设计

禾草沟二号煤矿整合区边界调整主要对井田东部边界进行了扩大，对赋存在井田西部的资源开拓开采无影响，故本次矿井资源整合（变更）方案北部资源维持原开采设计不变，主要对井田南部资源生产系统进行调整，并提高矿井生产机械化水平及矿井生产能力。

新开采设计方案：矿井开拓方式维持原开采设计不变，采用斜井单水平带区式开拓。利用已形成的三条斜井，分别作矿井主、副斜井及回风斜井。主斜井（采用带式输送机）担负提煤、行人、进风、敷设电缆管线等兼安全出口。副斜井担负全矿材料运输、进风、排水、矸石外运兼安全出口。回风斜井承担回风任务兼作安全出口。

井下主要开拓巷道沿煤层布置，在主井井底设井底煤仓，主井井筒与煤层底板相交处开掘行人进风巷，副井井底设井底车场。沿煤层走向（南北向）顺煤层挑顶以3‰坡度开掘大巷即运输大巷（机轨合一大巷）和回风大巷。在井底设置中央变电所、主排水泵房及井底水仓、井底车场、消防材料库、清理斜巷、永久避难硐室等。根据巷道布置形成矿井的提升、运输、通风、排水、供电等生产系统开采带区。在井田中部由大巷向两翼开掘1101、1102条带采煤工作面的运输巷和回风巷，分别在保安煤柱布置开切眼，形成带区采煤系统。

2.3 水平划分及主要大巷层位

根据井田范围、地质条件、煤层赋存特点和矿井资源条件等因素，全矿井设一个开采水平，水平标高按设计井底车场及大巷确定为+1045 m。

运输大巷沿煤层（半煤岩巷）布置，通过煤仓及行人进风巷与主斜井连通，并通过井底车场与副斜井连通。回风大巷亦沿煤层（半煤岩巷）布置，直接与风井连通。根据矿井施工建设巷道揭露的煤层出现落差2 m左右的小断层，井底附近大巷均沿煤层底板挑顶以3‰坡度布置，过断层后沿煤层顶板卧底以3‰坡度掘进。

3 带区划分与布置

3.1 带区划分

①原开采设计带区划分。原禾草沟煤矿二号井及周边小煤窑开采集中在井田中北部，井下3号煤层采空区集中，造成采空区将井田资源分成两部分。保有资源开采区主要分布在井田的南部，保有资源量为4.16 Mt，占井田资源量的82.70%，且南部井田边界规整。北部保有资源量0.87 Mt，仅占17.30%，边界多为不规则形且油井压覆多。按照井田地质特征及煤层赋存条件，结合原禾草沟二号井开采情况，将3号煤层划分为2个带区即南部带区及北部带区。

②新开采设计带区划分。带区划分维持原开采设计，本次矿井资源整合（变更）方案主要针对南部带区的生产系统及生产工艺进行变更。

3.2 开采顺序

①原开采设计。井田划分为南、北两个带区。井田北部带区储量鉴于其资源储量小（可采储量0.44 Mt），勘查程度低（全部为333），带区服务年限短（2.1 a）。为避免北部带区巷道长期搁置，以减少巷道维护费用和运营费用，设计提出在矿井整合建设期间，采用原系统经改造后对北部资源储量进行回收。

②新开采设计。本次资源整合开采设计（变更）带区开采顺序维持原开采设计方案不变。

带区内条带采用两翼同时接替回采，工作面接替顺序为1101→1103→1105→1107→1109→1111→……→1135；1102→1104→1106→1108→1110→……→1136，条带间两翼交替前进、条带内后退的开采顺序。

3.3 带区巷道布置

根据井田开拓方式及主要大巷的位置，将井田南部带区资源沿大巷两侧划分为28个条带，在条带内布置回采巷道即工作面运输巷和回风巷，至两翼保护煤柱布置开切眼，形成条带巷道系统。

3.4 采掘关系

该矿井生产能力为0.30 Mt/a，拟定全矿井采用两个普采工作面、两个综掘工作面和一个炮掘工作面共同完成年生产原煤任务的生产模式，即安排两个长度为80 m的采煤工作面和三个半煤岩回采巷道掘进工作面，形成的采掘比为1∶1.5。

4 采煤方法

4.1 采煤方法

采煤方法维持原开采设计不变，原开采设计确定采用单一煤层倾斜长壁采煤法，普通机械化采煤工艺。采煤工作面采用MG100—KD型采煤机割煤和装煤，循环进度0.8 m，人工开缺口；采用SGB—620/2×22型可弯曲到板输送机送煤，液压推溜器移溜。选用DZ10—25/80型单体液压支柱配HDJB—800型金属铰接顶梁支护顶板，三.四排支柱管理顶板。全部垮落法管理顶板。

4.2 工作面参数的确定

达产时布置两个工作面，分别位于1101条带和1102条带。采煤工作面沿3号煤层走向布置、沿3号煤层倾斜推进，采煤工作面运输巷与回风巷沿3号煤层倾斜布置。

①工作面长度及条带宽度。结合该矿井生产规模（0.30 Mt/a），开采技术条件及合理的年推进度等因素，设计考虑两个工作面分别布置在井田1101条带和1102条带，采煤工作面长度确定为80 m。条带宽度100 m，扣除工作面运输巷及回风巷宽度，条带间煤柱12 m。

②采高。该矿可采煤层为3号煤层，煤层分布全区比较稳定，为唯一可采煤层。首采带区煤层厚度0.73～

0.90 m，平均厚0.80 m，煤层倾角1°～3°。1101工作面采高为0.85 m（根据钻孔ZK303），1102工作面采高为

0.80 m（根据煤层平均厚度）。

③采煤工作面循环。设计采用“四·六”工作制度、“三班采煤，一班准备”作业形式，工作面最大控顶距为

3.4 m，最小控顶距为2.6 m。每天一个工作面完成9个循环，循环进尺为0.8 m，正规循环率取75%。

④采煤工作面年推进度。3号煤层赋存稳定、倾角较小、地质构造简单，巷道布置为长壁式体系，两个采煤工作面年推进度共3 564 m。

4.3 采煤机械设备配备

煤电钻：MZS—12B型，功率1.2 kW；采煤机：采用MG100—KD型采煤机，功率100 kw，采高0.7～1.3 m，生产能力100～200 t/h，滚筒转速82 r/min；可弯曲刮板输送机：SGB620/2×22型，功率2×22 kW；要求铺设长度

80 m；支护设备：工作面选DZ10—25/80型单体液压支柱配合HDJB—800型铰接顶梁；DZ10—25/80型单体液压支柱最大支撑高度1 000 mm，最小支撑高度655 mm，额定工作阻力250 kN，经计算可满足工作面支护要求。超前及端头支护选DZ22—30/100型单体液压支柱配合HDJB—1000型铰接顶梁及长梁进行支护。

5 结 语

通过禾草沟二号煤矿改扩建得出，矿井改扩建设计一定要结合生产矿井的实际，不仅要分析透地质资料，更重要的还要掌握矿井生产现状及长远规划，充分利用现有生产设施，简化开拓布置。只有这样，才能实现合理生产，集中管理，提高劳动生产率，从而达到投资少、工期短、高产高效、安全可靠的目的。

参考文献：

陕西金龙山矿区开采设计 篇7

在金属矿山开发建设中, 必须要做好规划和设计, 尤其是矿山的开采设计, 开采工艺及流程的选择直接影响着矿山的基建、投产和达产指标。因此, 在进行矿山开采设计时, 要根据矿山的地质地形条件、矿层赋存条件、安全生产等因素进行综合考虑, 进行多方案的比较, 以选出最优的矿山开采设计方案。

2 矿区基本情况

2.1 矿区地理位置

陕西金龙山矿区位于镇安县城南东方向 (115 ° ) , 直距40km, 行政辖区为陕西省镇安县米粮镇光明村, 地理坐标为: 东经109 ° 29 ′ 19 ″ ~ 109 ° 29 ′ 46 ″, 北纬33° 19′ 20″~ 33° 19′ 32″, 面积0.235km2。交通便利。

2.2 矿区自然地理与经济地理概况

该区属秦岭南麓之中的低山地区。山脉多呈东西向展布, 地势北西高, 东南低, 海拔高度618 ~ 1699.2m, 区内地形变化较大, 有利于降水的自然排泄。

区内属于汉江水系, 金龙山矿段处于矿区所在水文地质单元的顶端, 即分水岭附近, 矿区附近最低侵蚀基准面标高670m。

区内人口稠密, 劳动力充足, 工业不发达。矿区已通10k V高压线路, 生产和生活较为方便。

3 矿山开采设计

3.1开采范围及开采技术条件

3.1.1开采范围

本次设计的开采范围为矿权范围内的101、103、103-1、116 号等四条矿体。

101 号矿体出露于工作区北部, 西起17 号勘探线西侧, 东至1 号勘探线东, 地表出露标高为770 ~ 924m。

103 号矿体出露于工作区中部, 西起9 号勘探线西侧, 东至1 号勘探线东, 地表出露标高为720 ~ 822m。

103-1 号矿体出露于工作区中部, 103 号矿体的上盘, 西起17 号勘探线西侧, 东至8 号勘探线, 地表出露标高为740 ~ 816m。

116 号矿体出露于工作区南部, 西起21 号勘探线西侧, 东至10号勘探线东, 地表出露标高为760 ~ 870m。

3.1.2 开采技术条件

A、工程地质条件。矿区岩体以层状的灰岩、页岩、粉砂岩为主, 岩溶不发育, 岩体各向异性, 强度变化大, 岩体稳定性主要取决于软弱岩层—页岩夹层, 由于页岩层理发育, 产状陡倾, 洞室走向大部分与页岩平行, 构成洞室围岩时, 易发生洞壁滑塌, 掉块现象;断层破碎带由于后期方解石的充填胶结, 一般不会发生坍塌、掉块现象, 矿区工程地质条件属于简单—中等类型。

矿岩硬度系数:f=6—8;矿石容重:2.67t/m3;围岩容重:2.50t/m3;矿石松散系数:1.46。

根据表1, 结合矿床开采技术条件, 本着节省投资、降低成本的原则, 设计选择了两种采矿方法。矿体厚度小于5m时, 采用浅孔留矿法回采;矿体厚度大于5m时, 采用分段空场法回采[1]。

3.1.3 采矿方法的矿块布置构成要素

矿块沿走向布置, 长50m, 高度为中段高度, 矿块宽度为矿体厚度, 顶柱高6m, 底柱高12m, 间柱宽8m, 分段高10-12m, 矿块底部结构为铲运机出矿底部结构, 出矿间距5-7m。

3.1.4 采掘设备的选择

A、采掘设备的选择原则。生产实践表明, 提高采矿凿岩设备和出矿设备效率是提高矿山生产规模的最主要的因素之一。本次设计采掘设备选择的原则是, 对于确保达到生产能力和指标的关键设备, 根据国内类似矿山的使用情况和本矿山的生产实际, 采用以国产设备为主, 进口设备为辅。以既能确保生产, 又较好地控制设备投资。

B、采掘设备的选型。根据国内矿山的生产实践和该矿区的采矿工艺, 主要采矿凿岩设备采用YGZ—90 型凿岩机。YT—28 型凿岩机和YSP—45 型凿岩机[2]。由于采用铲运机出矿底部结构, 拟采用0.3m3电动铲运机。

3.1.5 回采出矿工艺

采用分段凿岩, 阶段出矿。切割槽拉开后形成开采自由面, 即可进行矿房大量落矿。回采作业凿岩采用YGZ-90 型凿岩机在分段巷道中凿上向扇形中深孔, 孔径为60-70mm, 最小抵抗线1.5m, 孔底距2.0m-2.5m, 炮孔排间距1.5m, 装药器装药, 毫秒导爆管起爆, 一次爆破2-3 排, 爆破后的矿石经漏斗进入出矿巷道, 采用2.0m3 电动铲运机出矿[3]。采场综合生产能力250—300t/d。

根据矿床的开采技术条件, 并考虑各种影响因素及参考国内类似矿山的实际情况, 经计算确定分段空场采矿方法的采矿损失率为11%, 贫化率为13%。

4 总结

陕西金龙山矿区交通良好, 劳动力资源丰富, 水电充足;地质条件比较简单, 矿体赋存条件较好, 适合矿业开发。根据矿床开采技术条件, 本着节省投资、降低成本的原则, 对回采工艺进行了优化后, 确定了采用浅孔留矿法回采和分段空场法回采。

参考文献

[1]古德生, 李夕兵.现代金属矿床开采科学技术[M].北京:冶金工业出版社, 2006.

[2]员创治.采掘机械[M].高等教育出版社, 2009.

开采设计 篇8

浅海石油开发公司位于辽东湾的沿海滩涂及浅海海域, 开发区域3475平方公里, 辐射辽东湾中部西起葫芦岛东至营口鲅鱼圈水深5米以内的海域及辽河滩海区域, 现有海南、笔架岭、葵海3个作业区, 至2010年底累计探明石油地质储量1.63亿吨。公司属于滩海油田, 处于井控要求上的高危地区, 受地域所限采用YHS从式井组开发。公司平均井斜为37°17′, 其中HN33-13井最大井斜角为78°8′。水平位移超过200m的油井多达7口, 最大水平位移达到了2965m。同时, 由于钻井技术的原因, 油井的全角变化率普遍偏大, 泵上全角变化率最大处为9.88°。

2 存在问题

由于井斜角过大, 给公司的油井正常生产带来了诸多问题。2012年公司进行检泵作业58井次, 其中管漏9井次, 泵漏17井次, 杆断脱17井次, 占总量的77%。2012年平均泵效为35.1%, 平均检泵周期为447天, 已经基本达到了油田公司的标准。不过通过对2011-2013年浅海公司油井检泵周期的统计发现, 在这个数据当中隐藏的问题。检泵周期不足230天的油井共有34口, 检泵周期在230-330之间的有7口。其中偏磨问题井33口, 由于泵漏检泵8口井。

3 影响因素分析

由于钻井井眼不规则套管呈空间曲线状, 所以油管与抽油杆受井身结构限制, 在套管中发生初始弯曲, 相互接触, 在抽油杆做轴向往复运动时与油管内壁偏磨。在有“狗腿”变向的位置, 当弯曲度较小时油管内壁与抽油杆接箍会发生摩擦, 偏磨面积较大;当弯曲度较大时, 不仅油管内壁与抽油杆接箍发生磨损, 与杆本体也会接触产生偏磨, 且偏磨面积小, 磨损严重。

抽汲过程中经过中和点下并达到一定压力时, 抽油杆失稳发生屈曲, 由于油管限制, 杆柱弯曲与油管接触, 接触点以下部位可近似认为下端固定, 上端可移动的受自重的压杆, 导致抽油杆与油管偏磨。井内液体的阻力使抽油杆受到约束, 导致失稳弯曲, 造成管、杆偏磨。

当油井产出液含水大于74%时, 产出液由油包水型换为水包油型, 同时水膜和油膜相比更易破裂, 导致杆管表面失去了原有的润滑作用, 加剧杆管磨损。

工作制度直接影响到整个抽油系统。合理的工作制度 (冲程、冲次、泵径) 可使排液量与地层的供液量相匹配, 使泵在较佳的工作状况下工作, 提高产液量。

当油井供液不足时, 采取小泵深抽的举升方式。检泵周期有所降低。究其原因是因为加深了下泵深度, 抽油杆在下行时失稳弯曲, 造成抽油杆与油管偏磨, 同时也降低了管杆偏磨的临界轴向力。造成偏磨加剧。在高含水地区, 采取大泵增排的举升工艺。而这时偏磨情况也有所加剧。分析数据发现, 此类油井均有上下冲程载荷差异明显的特点, 导致抽油杆受力不均, 轴向应力失稳弯曲, 从而在油管内壁摩擦。

此外, 油井出砂、含蜡、高气液比也会对偏磨造成影响。

4 举升工艺设计及措施实施情况

举升工艺的第一步就是管柱的优化设计。公司与燕山大学共同开发了《抽油机井节能与防偏磨仿真优化设计系统》, 该软件从整体系统出发来考虑, 全面定量地计算斜井抽油机井的井眼轨迹并结合斜井井身轨迹特点, 建立大斜度井三维井眼中杆柱轴向和侧向载荷计算数学模型, 分析杆柱的受力状况, 选择合理的杆柱组合, 科学配置扶正器, 解决斜井抽油优化设计的问题。

组合一:抽油杆整体扶正技术+普通油管+柔性金属泵。平均单井增加费用2.6万元。

该方案成本投入低, 也是目前浅海公司斜井采油的首选防偏磨方案。如HN15-29井, 井斜21°56′, 采用该防偏磨配套技术后检泵周期达到了634天。

组合二:滑动式扶正器+普通油管+柔性金属泵。平均单井增加费用5.5万元。

架13-3井属于笔架岭油田架13块, 虽然最大井斜仅为15°43′, 但该井全角变化率大, 09年至12年检泵4次, 均为断脱。该井于2012年2月检泵时采用滑动式扶正器与普通油管的防偏磨组合方式, 累计生产499天, 大大延长了检泵周期。

组合三:滑动式扶正器+防磨涂层油管+柔性金属泵。平均单井增加费用11.8万元。

架岭607井自2011年3月3日采用人工举升采油以来, 已经连续生产1204天, 防偏磨效果非常显著。至2014年7月17日为止, 架岭607块7口井采取该防偏磨组合, 井斜在60°以上的油井检泵周期均超过了450天。

组合四:小泵深抽+防偏磨措施。平均单井增加费用3万元

在地下能量不足, 供液能力差的情况下选择小泵深抽的举升方式后, 偏磨加剧。主要原因是受压弯曲, 应采用防偏磨工具, 加强防偏磨工作。J11-14井在更换38mm泵后日产液量13T, 日产油1.3T, 含水90%, 泵效上升25%。J13-3井在实现增油的同时采用滑动式扶正器, 延长检泵周期109天。

组合五:大泵增排+防偏磨措施。

高含水地区为保证排液, 多采用大泵增排的举升方式。此时的偏磨主要因素是油井每个冲程排量较大, 上下载荷差异明显。单一的增加扶正器效果甚微。经过分析原因, 采取底部杆柱加重技术稳定抽油杆, 减少振动载荷硬性会起到明显效果。这也是现阶段的举升设计方向, 下步将进行论证并实施试验。

5 结语

目前, 公司检泵周期已由447天提高到575天, 其中笔架岭作业区的检泵周期更是达到了825天。通过近年来对防偏磨的治理工作, 浅海公司已经掌握了针对不同井控的一系列防偏磨配套技术, 有效的延长了检泵周期, 取得较好的经济效益。

摘要：本文通过分析浅海区域地质情况及油井的检泵作业工作量情况, 造成油井的检泵周期短的原因是井斜影响, 抽油杆做轴向往复运动时与油管内壁偏磨。为了解决检泵周期短的问题, 浅海公司加强了举升工艺的优化设计, 采用五种组合方式, 检泵周期延长128天, 取得了较好的效果。

关键词：检泵,偏磨,举升工艺优化

参考文献

[1]张文昭.国陆相大油田[M].北京:石油工业出版社, 1997.

[2]赵波, 等.松辽盆地安达地区泉头组四段沉积特征与油气分布关系[J].石油实验地质, 2010, 32 (1) :35-40.

[3]欢喜岭油田杜家台油层成岩作用及孔隙特征[J].石油天然气学报, 2005, 27 (4) :435-437.

大型矿山的无废开采设计实践 篇9

关键词：大型矿山,无废开采设计实践,原则

本文将阐述在冬瓜山铜矿床的设计中应用大型矿山的无废开采体系与理论, 对大型矿山的无废开采设计实践做了简要的介绍, 前述体系与理论进行矿山无废开采设计的实践, 是无废开采理论体系在实践中的综合应用。

1 矿区概况与开采技术条件

1.1 矿区概况

安于安徽省铜陵市的狮子山矿区的冬瓜山铜矿床, 其属于铜陵有色金属 (集团) 公司的主要矿山——狮子山铜矿的深部矿体。在交通的运输上非常方便。

在狮子山铜矿的深部床位, 在最上的部位是东狮子山和西狮子山矿床, 中间的是大团山矿床, 下面的就是冬瓜山矿床。在位于上部的东狮子山和西狮子山几乎开采完, 只剩下近有200万立方米的采空区需要对此进行处理。

狮子山铜矿是一座老矿山, 于1966年投资建成的, 如今有采选的成产性能为20001/d, 开采东狮子山、西狮子山、老鸦岭以及大团山等4个矿位, 还有桦树坡、胡村这两个矿床也正在进行项目开发, 用来继续接着并扩大采矿的生产。可是这个矿有的选矿厂。只要稍加改造, 就可使其生产能力提高到3000t/d。

老矿山多年生产已在矿区地表形成了大于100万m3的空区。

1.2 矿床开采技术条件

冬瓜山铜矿床是多金属矿床, 它主矿体是在青山背斜轴部, 能够与背斜轴部能够结合在一起, 它的倾角为10°-35°, 走向长1810m, 水平投影宽300~800m, 中间最厚, 超过100m, 两边变得很薄。矿体在北侧伏角10°~15°主矿体赋存标高-680~-980m。该矿床矿石和围岩都比较稳固。

矿石为硫化矿, 主要自然类型有含铜磁铁矿, 占29.5%;含铜磁铁矿滑石蛇纹石, 占24.1%;含铜黄铁矿, 占20.9%;含铜矽卡岩, 占13.2%。平均品位:铜1.01%、硫16.75%、铁29.64%、金0.29g/t、银5.25 g/t。矿区恒温带深度20±5m, 恒温带温度17.55℃, 平均地热增温率2.1℃/100m。

2 设计原则的确立

2.1 建设条件的研究

冬瓜山铜矿床开发条件的深入研究表明, 它有以下特点:

2.1.1 矿区具备良好的总体建设条件

作为铜陵有色作为金属产业当中的重点企业之一的金属公司, 在铜陵公司当中狮子山铜矿又是重点中的重点之一。交通便达、设备齐全的矿区在生产和生活的设备已经是非常的完整, 这也就为开发新的矿床做了充足的准备。

2.1.2 资源具有综合回收前景

对冬瓜铜矿床的资源再评价可知, 冬瓜铜矿床不仅仅只是对铜资源回收, 还应该将参杂在其中的伴生金和银进行回收, 还有就是在矿石当中的硫元素中的硫精矿可以当做矿山在最后的产品对外销售, 在矿石当中的石膏、铁以及滑石粉都是能够回收的, 这些都可以对废料的生产量降低, 并提供了充足的条件。

2.1.3 矿床开采技术条件特殊

作为一座深埋大型矿床的冬瓜山铜矿, 它在对其开采的时候是需要具备深井开采的一些特点的技术条件, 但是埋藏的过于深、地压过于大以及在岩石很强的硬度, 会在开采时有着岩爆发生的动机;原岩过高的温度使得气温在坑内的空气也很高, 所以, 开采时要做好降温的措施;在矿石当中, 硫的含量也是非常的高还有胶状黄铁矿, 结合温度的影响等, 会产生有氧化自然;在深部的开采是对矿岩费用的一个较大的提升等。

2.1.4 矿床具有实现无废开采的前景

首先有许多的空区存在于矿区, 这些空区可以放置大量的废石;其次要有特殊技术对矿床采取充填采矿模式, 也为废石的安置提供了场所, 同时也将尾砂的问题得到了解决, 采用填充这个方法可以将无废开采和填充着两者之间的关系能够处理好;最后要具有综合回收的矿石能够将尾砂产出的数量。这些都是为五废开采有了进一步的推动。

2.2 设计原则的确立

鉴于冬瓜山矿床的开采技术条件及内外部建设条件, 经过综合分析各方面因素, 设计确立了以下原则。

2.2.1 统筹兼顾的原则

在设计的过程当中, 需要对多项施工工程之间的关系进行协调, 以保证工程建设能够在不影响工期与质量的情况下顺利进行。如对铧树坡、胡村等矿段的施工工程进行细致的安排, 及冬瓜山施工过程的探采情况进行详细的了解。另外, 在建的大团山工程的整体进程与施工进展都需要与各工程进行相互协调。

2.2.2 实现无固体废料的无废开采的原则

实现冬瓜山铜矿床无固体废料开采的原则, 可采用前述的几个原则, 即:减量化原则、综合利用原则、就地处理与利用原则、经济效益与社会效益相结合的原则、依靠先进的科学技术促进无废开采的原则。

冬瓜山基建时期的废石可充填到狮子山矿区现有的采空区中, 生产期间的废石可在井下直接回窿, 而尾砂可全部用于井下充填。体现了就地处理的原则。

在采矿方案的选择方面, 以掘采比小且高效的采矿方法为主, 体现了减量化原则。尽量多地回收矿石中的有用成分, 使矿山的尾矿排放量减少到最低程度。既体现了综合利用的原则, 也达到了废料减量化的目的。在这样大且深的矿山实现无废开采, 采用先进的科学技术无疑是非常必要的。同时, 该矿实现无废开采, 必须以经济效益与社会效益的全面提高为原则。

2.3 设计方案简述

选用的采矿方法为阶段落矿嗣后充填采矿法, 矿体厚度大于30m的矿块采用大直径垂直深孔落矿的阶段空场嗣后充填采矿法;矿体厚度小于30m的矿块采用扇形中深孔落矿的阶段空场嗣后充填采矿法。将矿体划分为150 x 150m的盘区, 盘区内布置20个75 x 15m的采场。每个盘区可同时工作的采场数为4~5个。首先回采矿房, 充填后再采矿柱, 然后充填矿山投产初期的产品是铜精矿与硫精矿, 但在选矿厂的设计中充分预留了将来回收铁精矿、石膏与滑石粉的余地。因为矿床的地质评价中未对这两种物质进行更深入的研究, 只是在本设计过程中对资源的再次评价中才提出回收这两种矿物的问题。

结束语

该设计的最大创新点在于:从矿山设计开始就确立了无废开采的目标, 并经过努力得以实现。同时, 也是国内首次在大型矿山实现无废开采设计, 并具体实施。

参考文献

[1]史宝忠.建设项目环境影响评价[M].北京:中国环境科学出版社, 1999.

[2]欧阳培.排泄资源经济学[M].北京:经济科学出版社, 1997.

[3]于光.循环经济——矿产资源可持续发展的必然选择[J].当代经济管理, 2005, 5.

开采设计 篇10

建筑物下、铁路下、水体下的煤矿被称为三下压煤, 其对应的煤矿开采方式没成为三下采煤。我国的三下压煤总量大, 未被开采的煤矿多, 在资源的利用上存在着明显的不足。随着社会对煤矿资源的需求量日益增高, 煤炭资源一直处于高强度、大面积的开采情况中, 这样的采煤状况引起的地表下陷、生态破坏、建筑破坏等现象频发, 在为煤炭企业带来严重损失的同时也对整个社会的发展带来了不良的影响。因此, 如何将三下煤炭的开采规范化, 将三下煤炭开采的影响降到最低, 将三下压煤有计划地逐步开采成为煤炭开采企业的重要任务。在三下煤炭的开采中, 主要的技术包括计算分析、特殊开采技术、开采沉陷和覆岩破坏理论、地表建筑保护、煤柱及水体保护设计、井下开采技术等。

二、地表移动观测站的设计

(一) 观测站的主要工作

煤炭开采企业应当进行《工作面地表移动观测站设计方案》的编制, 依据观测站的设计方案对日常的观测工作进行现场指导, 要根据观测站的实测数据进行细致的数据分析, 找出工程中的移动规律, 将移动参数确定下来;根据相关的数据将边界角、移动角、拐点偏移距离以及下沉参数等方面的数据计算出来, 要细致地计算绘制工作面开采后的分析图, 例如下沉曲线、曲率曲线等。

(二) 观测站的形式以及位置设计

观测站的布设形式主要有网状观测站以及剖面线状观测站, 煤炭开采企业应当根据当地的实际情况进行观测站形式的选取。在选用剖面线状观测站时, 可以设置两条观测线, 第一条可以设为全倾向观测线, 另外一条可以设置为半走向观测线, 在布置走向观测线时, 应该在工作面开切眼一侧, 将倾斜线布置在靠近开切眼的一侧。

(三) 观测方法的选择

在选择观测方法的过程中, 煤炭企业一定要注意不能够脱离当地的实际, 一般的, 观测方法可以采用导线测量以及三角高程测量两种方式。

连接测量的方法可以这样做:首先分别在倾斜和走向线上建立测量点, 在测量时可以采用GPS对控制点进行连接测量。

高程测量:三角高程测量的方式是使用全站仪进行的, 将两个测回测竖直角, 往返测量高差, 这样的结果基本能够满足精度上的需求了。

此外, 观测站的全面观测以及日常观测的次数、精度方面都要严格地按照《煤矿测量规程》的相关规定来确定。在采动的过程中, 观测站要将地质构造、水文条件、工作面推进程度以及相应的工作面位置等方面的信息记录下来。

(四) 地表变形规律研究

野外观测成果的检查再计算是保证观测成果正确性的有效手段, 在进行业内整理计算之前, 要根据野外测量的成果进行检查, 保证其正确性之后才能将数据应用。在观测数据得到变更或者改正之后, 应该将变形观测线上的各个观测点以及观测点之间的移动和变形进行精确的计算。在地表变形中, 主要的包括以下五种类型。一是测点的下沉, 二是测点的水平移动, 三是相邻两线段的曲率变形, 四是相邻两测点之间的倾斜, 五是相邻两测点之间的水平变形。最终, 要依据测点的下沉值, 通过概率积分法的手段来确定边界角、下沉系数等数据。

三、留设保护煤柱

在进行三下压煤开采的过程中, 保护煤柱的留设是必不可少的, 保护煤柱作为保护上方岩层内部以及地表保护对象不受开采影响的必要措施, 对于三下压煤开采危害的避免不可缺少, 通常地, 在留设保护煤柱的过程中, 可以运用的方法有垂线法以及垂直剖面法。

(一) 利用垂线法留设保护煤柱

垂线法留设煤柱首先需要确定受护边界, 要按照平面图上的保护对象以及保护等级来设置保护轮廓, 将留设的围护带确定下来。之后就是确定保护煤柱, 在这一过程中, 要确定的数据主要是两个方面, 一是表土层的受护范围, 二是基岩的受护范围。

(二) 利用垂直剖面法留设保护煤柱

利用垂直剖面法来留设保护煤柱主要是利用选取的角质, 采用垂直剖面作图的方式, 确定保护煤柱, 这种方式适用在各类建筑物的保护煤柱的设计上。

四、建筑物下压煤的开采

建筑物下压煤的开采技术主要利用的是开采影响的移动规律, 将不同开采方式的地表下沉特点总结出来, 设计采煤的方式, 将地表沉降以及地表变形的程度进行控制, 从而达到保护建筑安全的目的。建筑物下的压煤开采方法主要可以分为两种类型, 一是控制地表沉降来使减少地表形变的目的达成, 例如填充开采、条带开采等;第二类是控制相对位置地表变形的技术, 用来减少保护对象所受的影响, 例如全柱开采、协调开采等方法。

五、地表建筑保护

在对村庄城镇建筑物的保护一般采用采前加固, 采后维修以及采后建立抗变形结构等措施, 在采前加固中, 所适应的对象是已经建设好的建筑物, 二采后维修以及抗变形建筑物结构主要针对的是新建的建筑。

(一) 建筑物的加固措施

在建筑物加固的措施主要有以下几种常用的方式:

一是设置变形缝。这是在我国建筑物下压煤开采中应用较为广泛的手段, 对于煤炭开采企业来说也是一种经济实用的措施。

二是设置钢拉杆加固。钢拉杆加固通常是将钢拉杆设置在楼板以及檐口水平的位置, 用来承受在煤炭开采中出现的地表正曲变形, 抵消变形带来的拉应力, 这种方式的优点在于施工简便, 并且施工后的回收较为简单等。

三是设置钢筋混凝土进行圈梁加固。钢筋混凝土圈梁加固是为了增强建筑物对于地表水平以及垂直变形的抵抗能力的措施, 是一种非常有效果的方法, 在重要的或者高度较大的建筑物上, 还应该在楼板以及檐口的水平位置进行圈梁的加固。

四是挖沟补偿。槽沟能够有效地抵挡地表产生的压缩形变, 在进行挖沟补偿时, 应该将槽沟的深度进行合理设计, 保证槽沟对于压缩形变力量的吸收, 减少形变对建筑物产生的侧面压力, 使建筑物不受形变的损害。

六、“三下”压煤开采的相关总结

我国三下压煤开采中, 建筑物下的压煤开采的技术水平是最为成熟的, 在实际的三下压煤开采过程中, 最重要的还是要结合当地的实际情况来进行压煤的开采。在建筑物下压煤开采中, 选择合理的方法以及精良的设备是提高采煤安全性以及生产效率的有效方法;在水体下压煤开采的过程中, 煤炭企业要充分地考虑水体所在位置的地理地质条件、环境因素等, 利用精确的测量保证施工的合理性;铁路下压煤的开采是最为困难的, 与建筑物以及水体下开采都有较大的区别, 地表的形变以及地表的移动会对铁路的正常有着巨大的影响, 因此, 铁路下压煤的开采要考虑到全过程的技术处理, 而水体下以及建筑物下的压煤开采要在过程中采用不同的方法进行保障。

七、结语

“三下”压煤在我国的煤炭开采中是十分常见的, 煤炭企业要不断地更新自身的技术水平, 充分借鉴国内外的先进技术, 充分地将建设方法与当地实际结合起来, 只有这样, 三下煤矿开采的安全性以及效率性才能够得到保障, 才能将煤炭企业的效益提高, 实现效益的最大化。

摘要：三下压煤开采是建筑物下、铁路下、水体下三种采煤方法的统称, 我国的三下压煤量在140亿吨以上, 开采出来的三下压煤仅仅占到压煤总量的7%左右。近年来, 三下采煤的问题越来越突出, 为煤炭资源的开采带来了较多的不良影响, 本文结合三下煤矿开采的相关技术, 为三下压煤的开采提供一些帮助。

关键词：“三下”压煤,煤矿开采,生产设计

参考文献

[1]常杰.三下采煤技术的探讨与研究[J].山西煤炭, 2011, 10.

开采设计 篇11

关键词：矿山开采；开采技术；水工环地质

前言

为了满足矿山开采过程中的生产效率和工作安全性等方面的要求，应该在矿山开采之前对矿山开采技术背景条件进行全面的掌握。矿山开采技术背景条件主要是指矿山的水文地质、工程地质、环境地质条件。由于在矿山开采的过程中主要是根据矿山的水文地质、工程地质、环境地质制定开采方案和开采手段，所以矿山的水文地质、工程地质、环境地质特征可以说是矿山开采技术条件进行分析和研究的重要内容。

1.开采矿山概况

本案例矿山位于云南省境内的云贵高原，该矿山的地形主要是低中山，工作区内部有较多的缓坡和山间小盆地。与此同时，该矿山变质岩和碳酸盐类矿石的分布比较广泛，喀斯特地貌如暗流、峰丛、洼地、溶斗、溶丘等普遍分布。

2.矿山开采技术条件的主要内容

目前，矿山开采技术条件的主要内容包括矿山水文地质、工程地质、环境地质条件特征：

2.1矿山水文地质条件的内容

矿山水文地质研究的主要内容包括：矿山内地下水的类型，包括按含水空隙条件的分类（孔隙水、裂隙水或岩溶水）和按埋藏条件的分类（上层滞水、潜水或承压水）；矿山水文地质结构类型，按含水体和隔水体所呈现的空间分布和组合形式以及含水体的水动力特征所划分的类型，包括统一含水体结构、层状含水体结构、脉状含水体结构和管道含水体结构；矿山水文地质结构的补给、径流、排泄条件及富水特征，相互之间或与地表水体有无水利联系等；含水层、隔水层、矿体之间的相互关系；水文地质钻孔的封堵质量；坑道、露天采场涌水量及其变化规律，包括季节性变化和随着开采的进展，涌水量和潜水位（或测压水位）的变化；排水疏干对地表沉降的影响程度等。

2.2矿山工程地质条件的内容

矿山工程地质研究的主要内容包括：矿山岩体的岩性特性、构造发育程度、蚀变程度、风化程度等。

2.3矿山环境地质条件的内容

矿山环境地质研究的主要内容包括：矿山排水与供水矛盾的问题；矿山岩土体破坏的问题；采矿引起水质恶化问题；矿山自然景观的破坏问题；矿山环境整治等。

3.矿山开采的技术条件分析

3.1 水文地质条件对开采的技术条件的影响

本案矿山内地下水的类型主要为变质岩裂隙水和岩溶裂隙水，主要含水层为白云质灰岩，富水性中等至强，主要受大气降水补给，地表无常年流水，在进行矿山开采的过程中，大气降水、地表季节性流水和地下水都会通过岩石的空隙，以涌水、淋水、滴水等方式径流排泄至地下巷道和露天矿坑当中，对矿山开采工作的安全性造成安全隐患。在矿山开采的过程中，对本矿山的两个矿坑涌水量进行了计算，其具体数据如表1所示。

在矿山开采过程中开挖矿坑之后，如果遇到地表水汇聚和大气降水很容易造成矿坑的淹没。因此，为了确保矿山开采工作的有效性，应该在选址时应该避免地表水汇聚和大气降水汇聚的影响。

3.2工程地质条件对开采的技术条件的影响

本矿山铜矿体的岩石及顶底板围岩大部分为花岗岩体，属坚硬岩组（Ra一般大于60MP），局部矿体顶板为凝灰质砂岩、粗砂岩，属半坚硬岩组（Ra约为30MPa），普遍蚀变较强，岩体稳定性一般；南侧矿体顶板常为角闪粗安岩，属坚硬岩组（Ra大于60MPa），普遍有蚀变作用，岩体稳定性较好；矿体底板为粗粒花岗岩，属坚硬岩组（Ra约为大于60MPa），岩石局部见绿泥石化，地质钻探中以完整岩心居多。区内构造不发育，节理裂隙不发育，因此，本案开采选择地下开采方式，围岩稳定性较好，便于支护。

3.3环境地质条件对开采的技术条件的影响

本案例矿山地貌属侵蚀型中低山地貌单元，区内切割不深，相对高差50～130m。自然边坡较缓，矿山东侧、北侧地形坡度较陡。北坡地形最陡处约 45°，陡坡侧地表残坡积土层较薄，地表植被虽不发育，但未见浮土层直接裸露地段。残坡积层与基岩强风化带厚度较小，最大厚度不超过20m。自然边坡稳定性好，未见崩塌、滑坡等不良物理地质现象。地表水系不甚发育，均为季节性性河流，矿山周边虽然泉点出露较多，但流量均很小，一般小于0.1L/S。因此，矿山不具备产生大的滑坡、崩塌、山洪等自然地质灾害的条件，对矿山开采影响较小。

结论：

通过以上分析可知，开采技术条件在矿山开采过程中的应用进行分析和探讨，对提高矿山开采的效率、质量和安全性有着重要的意义，而且矿山开采技术条件也是满足矿山开采实际需求的一个重要手段。现代社会对于能源的需求量日益增多，矿产资源作为人类社会发展的一个重要物质基础，政府和社会应该对矿山开采技术予以足够的重视。

参考文献

[1]左红艳.地下金属矿山开采安全机理辨析及灾害智能预测研究[D].武汉：中国地质大学，2012.

[2]陆庆珩，查少翔，程浩.水泥行业石灰石矿山开采过程中的主要环境问题及对策[J].河南建材，2013，06（10）：31-34.

开采设计 篇12

关键词：林区,石矿资源开采,森林资源保护

吕梁山林区蕴藏着丰富的矿产资源, 主要品种有白云石、红砂石、青石、煤炭, 但以开采青石资源为主。这些矿产资源的开采, 对处于山区的贫困县来说, 是一个带动当地经济发展、解决部分劳动力的有效建设项目, 也是林区开展多种经营, 建设可持续性生态林业的经济保障。因此, 矿产资源开采项目的确立就变得迫切起来。林区开采矿产资源难以避免要占用林地, 破坏、毁坏森林植被的完整性, 这与保护森林植被, 维护生态平衡形成尖锐的矛盾。如何能缓解这一矛盾, 既满足国民经济的需求, 又保证森林各种功能的正常发挥, 在此, 笔者提出一些浅显之见。

1 认真勘察, 合理选址

在世界人口剧增、环境污染加剧、全球气候变暖等各种因素的合力作用下, 地球森林所处的自然环境正在恶化, 消退的速度令人吃惊。当前人们对森林经营的要求, 不仅仅是经济效益, 随着社会发展更日益着重于生态效益和社会效益。有资料显示, 每公顷阔叶林每天消耗1 t二氧化碳, 产生的氧气可供约1 000人呼吸, 它的枯枝落叶层能有效减低水土流失, 保持生态平衡。良好的森林生态系统不仅维护了生物的多样性, 保持了森林健康生长, 更重要的是它关系着人类生存的环境。正因为森林植被的生态功能非常强大, 所以在采石矿区选址上就要做到科学合理, 所选矿区应为立地条件差, 植被较少, 不必采伐林木蓄积, 破坏灌木、草地的区域。应尽量选择石矿资源裸露, 坡度较大、土壤贫瘠的暂难利用地。同时, 还要避开风景旅游区、未来有可能开发旅游地区、名胜古迹区和国家重点保护的野生动植物栖息区。在生态区位重要地区, 比如公路两旁、河流源头等地区一定不能开采。其次所确定的开采面一定要尽可能的小, 道路最好不要新修, 一般利用林间便道或者是沟底砂石河床, 这样在林区开采石矿才能避免大面积毁坏植被和影响森林生态功能的正常发挥。

2 施工得当, 严格监督

在林区作业, 要严格按照设计所划定的界线施工。施工时不允许采用粗放型的爆破取石, 而要求松动爆破或者是机械挖掘, 这样周围植被及林木不会被碎石毁坏。在坡度较陡的地方施工, 要做石坝拦墙, 不要放任碎石乱滚。在矿区要有专人巡护监督, 规划到哪里就采到那里, 以免造成乱采、滥采和大面积破坏植被。开矿采石由于在林区作业, 所以应当十分重视森林防火工作。一方面要对作业人员进行森林防火宣传教育, 另一方面要坚持巡山, 发现火情立即报告, 将损失降到最低。

3 废矿处理, 恢复植被

由于石矿资源是不可再生资源, 所以经过一定时间的开采后矿区将变为废弃矿区。为了林业的可持续发展与永续利用, 在开采石矿之前就应该充分考虑废弃矿区的处理, 为日后的植被恢复留有足够余地。经长时间开采与车辆碾压, 矿区表层熟土将会减少, 留下大量的矿石与废渣, 没有了土壤的覆盖, 植物就不能生存, 林区内也会逐渐形成不毛之地。对此, 可以采取生态恢复技术使植被逐渐趋于完整, 这个技术遵循的原则是:适地适树原则;改地适树原则。如果开矿后对土壤破坏不太严重, 那么就可以选择耐贫瘠的、耐干旱的乡土树种直接栽植在矿区, 同时在雨季与熟土混合播洒草种或灌木种子, 让这里的植被形成立体、多层结构状态, 使植被的抗性进一步提高。如果矿区开采面积较大, 土壤破坏较严重, 自然恢复已是不可能, 这种情况下, 就要采取改地适树的人工措施。首先要改良土质, 比如用化学药品处理土壤, 使其酸碱度适中;水灌以滋生微生物。但是这个过程需要的时间很长, 还必须对废矿区进行封闭式管理, 投入的人力物力都比较大。最快捷的方法是对矿区直接以熟土回填, 土层保持30 cm～60 cm, 覆盖熟土后再进行栽植或播洒灌草种子, 并对矿区实行封山育林。

4 植被异地恢复工程到位

在矿区开采的同时, 一部分植被就已经被破坏, 造成森林的各项功能指标降低, 所以植被异地恢复工程也应同时进行, 而且应该作为一项重要工程去抓。设计时, 应将植被异地恢复面积定为开矿所占面积的两倍, 主要设计在矿区周围生态脆弱地区, 以增加这里生物群落的多样性, 改善林地土壤条件, 保证小气候微循环不被破坏。同时, 也为害虫的天敌, 本土动物、植物、微生物增加生存栖息的场所。植被异地恢复工程上补救矿区生态的重要途径, 对于保持矿区水土, 维持矿区生态平衡有着重大的意义。植被异地恢复工程要求合理选址、严格整地、规范施工、立体栽植, 一般建议栽植混交林。栽植后要认真管护, 确保成活, 尽早发挥生态功能。

5 严格审批, 心中有数

林区矿产资源审批不严格将会形成滥采、滥占的局面, 森林植被将会遭受很大的破坏, 给林业可持续发展带来隐患。所以, 审批一定要严格、限量, 对于规模小、效益差的项目应不予批准或停止开采。设计后划定的开采线一定要严格控制, 不允许随意在林区开采。如果在同一地区开采, 总体数量应该控制, 以避免造成植被的大面积破坏。