综述矿山采矿工程设计

摘要：我国矿山采矿设计的方法以前都是沿用原苏联的模式， 存在的问题较多， 随着社会主义市场经济的确立， 设计工作和思想观念上都有所变革， 有所突破， 特别是近10 多年来， 矿山设计、科研、生产三结合， 依靠科技进步， 对加速矿山建设与生产发展做出了很大的贡献。

关键词：矿山采矿；设计； 技术发展

中图分类号：TD21

我国坚持改革开放30年来， 大力发展社会主义市场经济，国民经济迅猛发展，尤其近几年，GDP已连续4年超过10%。随着社会经济的快速发展， 煤矿资源消耗量不断增加，资源保有量下降，致使其价值突显，社会游资迅速涌向矿产资源开发领域，推动了有煤矿行业的发展。煤矿开采设计单位必须贯彻国家的方针和政策以及煤矿安全规程，详细分析研究地质资料，提高设计质量，使设计的矿井达到技术先进符合矿情，还要缩短建设时间、节省投资，使采煤生产能取得较大的技术经济效果。合理的设计周期是提高设计质量的保证，各个设计阶段都有一定的时间要求，若设计周期过紧，就可能使设计考虑不周，导致设计返工或给矿井生产带来隐患，不能保证正常的安全生产。

矿山企业设计、建设所具的复杂性、多变性、周期性是采掘工业自身所决定的。特别是地下矿山更是显得突出。矿石这种资源埋藏于地下， 其赋存条件千差万别， 其数量多少不等， 且开采耗竭后不可能再生。矿山生产条件是随着时间、空间的变化而变化。矿山不论大小， 构成生产的采掘系统都极为复杂， 作业立体化， 空间不断演变， 并且地下作业场地非常狭窄， 为了创业作业空间， 必须进行大量的采准切割工程， 随着回采， 大量的采切工程逐渐消失， 新的工程必须不断补充。相当多的矿产资源埋藏很深， 不可能通过一次设计、建设将资源全部采出， 需要分期设计、分期投资、分期建设逐步完成。因此一次设计、建设所形成的矿山生产能力不是永存的， 这就是矿山企业与一般企业不同之处。此外， 矿山企业征地与工厂企业不一样， 工厂一般一次性征地后， 如无扩建任务， 不再需要征地， 而矿山则要随生产年限的延长而不断征用土地。多数矿山位于山区乡村， 工农关系问题的处理也至关重要。充分认识矿山自身的特点， 是做好矿山设计的前提。

1 对地质资料要进行详尽的分析与研究

地质报告的目的是多方位，多角度的阐述矿石质量和其他信息在地下空间，并通过文字和图画来说明。在一般情况下，从以下几个方面来分析地质报告。

1.1矿山所处的区域地质情况、矿床地质结构及构造等。这些因素对矿体的赋存形态一般影响较大，从而影响到矿石的质量分布，这些因素对于确定开采境界线也非常重要。

1.2 矿体的具体赋存形态、矿石结构及类型、矿岩分布情况、顶底板及围岩等。这些内容具体描述了矿岩的空间分布情况、矿石的质量情况及变化规律、夹层的分布及对质量的影响、顶底板及四周围岩的情况等，这些资料为圈矿设计提供了最直接的依据。

1.3 矿床的其它重要信息，如高级储量的位置、覆盖土的分布情况、岩溶发育情况、矿层对应及矿石品级的对应问题、夹层情况及侵入岩脉的情况等等。首采区一般选在高级储量分布的位置，并由此展开矿山开拓系统的选择与布置。应重点研究覆盖土、岩溶及品级对应等问题， 在对矿石品级的组合计算过程中，地质报告中经常出现为了人为增加矿石一级品的数量，而将单样“上下窜动”或“穿靴戴帽”进行组合计算的现象，这种做法显然不妥。关于矿山的夹层问题，石灰石矿床中，最经常出现的夹层是高镁夹层，应仔细研究其可搭配比例。另外高硅夹层也要引起充分的注意，它会降低破碎效率。

1.4 矿石的物理力学性质、顶底板及围岩的特性等，矿床水文地质情况，均会对开采产生一定的影响。

2 矿山开采境界线的确定

建材行业的石灰石矿山因为受到经济方面的限制，只能采用开采成本较低的露天开采方式。地质报告中已给出了储量计算范围，并且已经国家储委进行审查备案。矿山地质及采矿设计的目的就是要将地质报告中给出的地质储量，结合恰当的开采技术条件开采出来，这些设计成果将会在甲方申领的采矿许可证的配套文件中详细地说明，以供国家部门进行逐年核查。地质设计的第一步， 就是要确定具体的开采境界线，一般来说应遵循以下原则：

1）开采境界内的工业储量不得少于规定的矿山生产服务年限；

2）矿山开采境界线内的平均剥采比，一般不宜大于0.5：1（t/t）；

3）地质报告中已探明的工业储量，必须得到充分的利用，在圈定开采境界时， 未划入境界线内的部分，只要现有的开拓系统没有大的改动，基建投资和工程量没有大幅增加，就应尽量圈入，以保证国家资源的充分合理的利用；

4）开采范围与国家铁路、公路、工厂、居民区及其他重要的建构筑物之间应保持一个合理的安全防护距离，符合《爆破安全规程》（GB6722-2003）的相关要求；

5）采场的四周最终边坡必须保持稳定，否则就必须对边坡坡度进行调整，应根据矿岩的稳定性来确定采矿场的边坡角，同时还要避开严重影响边坡稳定性的不稳定岩层和构造带。

我们现在的设计方法一般是先从地质勘探线剖面图入手，地质地形平面图与地质剖面图相结合的办法，在初步确定开采境界之后，再进行边坡角的核算， 边坡公路工程的布置，总体剥采比的核算，反复几次，最终才能将最终开采范围确定，这项工作需要有一定的设计经验的积累才能做好。

3 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。

总 结

每个矿山地质特征都是不一样的， 各有特点， 设计工程师要认真、仔细和全面地分析地质特征，有助于选择正确的开拓方案和采矿方法， 优化通风系统， 确保矿山建设安全， 同时节约投资， 提高经济效益。对于复杂类型的矿山，在矿山的初步设计过程中，进行地质与采矿设计非常重要，即使对于一些只进行方案设计的矿山，地质与采矿设计的一部分工作仍必须完成，以用来校验矿山方案设计的合理性。

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月下：124.