开采设计论文范文

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2工作面预防架前顶煤漏冒的措施和工作面煤壁片帮措施

（1）严格执行追机移架制度，上滚筒割煤后要及时打出防片帮板，防止冒顶。（2）工作面局部坡度较大或顶板破碎时，必须采用少降快拉移架，并尽量减少支架反复升降次数，必要时采取停机移架。（3）若顶煤松软，根据现场情况，割煤只割底刀，并追机移架，防止冒顶。（4）工作面局部煤帮片帮严重时，要及时超前移架，并打出护帮板护帮控顶，及时把操作手把打回零位，任何人不得随意乱动操作手把。

3工作面初采初放措施

3.1工作面初次放顶技术安全措施

工作面初采施工时，必须编制专门的《3203综放工作面初采施工安全技术措施》，组织相关技术人员会审、总工签字后执行，严格执行矿领导及技术人员现场带班、跟班制度，在现场进行施工技术指导与安全监管。此外，矿方还应成立矿压观测组，及时观测顶板来压情况，并进行记录。初采期间，将支架升紧，护帮板打出，保证支架支承顶板均匀，接顶严密，护帮有力，防止抽条、片帮、初撑力符合要求。割煤后，要及时拉架，并及时护帮。时刻注意顶板压力及安全阀开启情况，防止压死支架。工作面回采前，矿压组要在工作面设矿压观测点，实行现场连续观测，对上、下出口，上、下巷及工作面煤帮班班检查，并向生产科汇报情况，以指导工作面顶板管理，保证安全生产。初次来压前，通风科要加强对有毒、有害气体的检查，防止因采动影响有毒、有害气体大量涌出使人身受到伤害。来压期间，一定要注意工作面的涌水情况，发现异常及时汇报并进行处理。来压时，根据观察结果，增加超前支护长度，以防来压过猛，摧跨两巷支护。

3.2工作面末采收尾安全技术措施

末采回撤作业时，按照上级文件要求，编制专门的《3203综放工作面末采回撤施工安全技术措施》，报请上级行业主管部门审批后方可组织施工，且必须保证除当班矿领导按规定带班外，再配备一名专职带班矿领导，在现场进行施工技术指导与安全监管。停采线具置视推进过程中基本顶压力情况而定，避开地质构造带或围岩压力异常区，选在底板平整、煤质较硬的地段。工作面回撤至距停采线前8m（开始铺设顶网钢丝绳，当网到梁尾时）停止放顶煤做撤架通道，末采期间，矿成立矿压观测小组，负责对工作面顶板支护质量进行监测、监控、预报工作。两端头要加强支护，保证单体液压支柱的初撑力≥90kN，压力大的地段要加大支护密度。在收尾时必须严把质量关，做到“三直”、“两平”、“两畅通”。收尾时，加强机电设备的检修工作，保证设备的开机率。加强对支架支护情况的检查，并保证液压泵站的压力不得低于30MPa。工作面收尾时采用锚网绳联合护顶方式支护。工艺流程：铺网—连网—铺绳—临时支护—打锚杆（锚索）。建议可提前在不影响采掘衔接的基础上，可在停采线处掘一条撤架通道，撤架通道采用锚网梁索联合支护，进一步增加工作面设备搬家时的安全性和提高工作面煤炭回收率。

篇2

（1）在全面系统分析国内外相关研究成果基础上，论文以煤炭资源地质条件准确描述拟合、规律探索与预测为基础，以资源条件与开采指标关系模型构建为桥梁，以煤炭资源评价与管理为主体，结合技术经济分析、资源利用管理的调控政策研究，初步构建起了以煤炭资源评价预测、技术经济分析、开发开采决策连成一体为特色的煤炭资源评价与管理理论与方法体系,实现了评价与管理的一体化、计算机化、实时化，实用化。论文关于煤炭资源管理方面的研究几乎覆盖了煤矿企业这方面的主要工作与存在问题。

（2）针对煤炭资源条件与开采指标数据多源、多相、精度不等、分布复杂、异值不可避免等特点，论文推导了有关稳健数据处理公式，开发了计算机程序，并大规模应用到资源评价与关系模型构建研究中，取得了较好的效果。论文实例研究表明，用稳健方法建立关系或预测模型，可大幅度提高精度，同时可以较好地析离出以往决策不合理部分、虚假数据或异值，具有去伪存真的效果，能避免有悖于采矿规律的模型出现，使预测值更加符合实际。

（3）论文总结归纳了煤炭资源条件单因素评价的基本内容、资源条件数据变化程度的常用估计方法，分析探讨了影响开发开采的主要煤炭资源条件因素、影响方式及其量化方法。根据平顶山矿区实际资料，运用数理统计、方向统计、分形几何等方法，揭示了该矿区主要井田内断层的若干统计规律，筛选出了断层对开采影响的基因素，得到了断层破坏指数的最优形式，建立了这一指数与开采指标的关系模型，提出了未采区或工作面内断层破坏程度及开采指标的预测方法及模型。实例分析表明，作者建立的工作面断层破坏程度预测模型与俄罗斯学者提出的模型相比，可提高精度一倍以上。

（4）论文收集了平顶山八个矿二千多个煤厚数据，进行了煤厚分布的正态性检验，分析讨论了煤层稳定性几种评价方法的理论与统计关系，从理论上解释了现场煤层稳定性分类出现矛盾的原因，说明了用多个指标评价同一资源条件因素时应注意的问题。

（5）通过基于不同目的的煤炭资源条件综合评价研究实例，深入探讨了综合评价中关系模型构建、隶属函数与权重确定、算子选取方法及其效果。在此基础上，总结提出了煤炭资源条件综合评价的六个特点，四个原则，五种方法，正是这些从个别到一般的归纳、总结、提炼，构成了矿井煤炭资源评价理论方法框架体系的重要内容。本论文中的煤炭资源条件评价方面的部分成果已在平顶山大庄矿、徐州三河尖矿、淮北岱河矿等煤矿得到实际应用。

（6）讨论总结了煤炭资源条件与开采指标关系模型构建的方法、步骤及注意问题，分析了采前采后评价值的误差特性，归纳提出了未采区评价值确定的采前评价结果校正法与预测模型法，并进行了实例研究；通过实例分析讨论了描述工作面资源条件与单产工效关系的稳健多元回归模型、灰色GM（0，h）模型、模糊综合评价——稳健回归模型、模糊综合评价——稳健趋势面模型、模糊控制预测模型、人工神经元网络模型的特点与效果。

（7）有些开采指标关系模型，如成本、售价等，要求全面考虑资源条件、开采指标随空间、时间变化而变化的特征。但现有研究大都是针对特定年份或特定时间而拟合的，建模中一个煤层乃至整个矿井往往采用一个评价值，由此建立的模型过于粗糙，难以满足规律分析、指标预测等方面的要求。论文以资源条件与吨煤开采成本为例，提出了兼顾资源条件、开采指标空间——时间动态特征的关系模型构建方法，以曲线描述成本随时间变化而变化的规律，以回归模型、神经元网络等模型反映资源条件与开采成本的关系，用专家评议或层次分析法、神经元网络法确定权重，以工作面作为资源条件评价单元，利用平顶山矿区十一对生产矿井最近6～8年的几百个采面、近百个年成本数据进行迭代构建了具有前述特征的关系模型，同时提出了基于基础数据增删的模型调整或重构方法，特殊情况（某些开采指标数据出现突变、逆变等）的判断及模型修正方法，开发了相应的软件系统，拟合及预测精度较为理想，比较符合实际。这些工作使实时、动态评价、预测成为可能。

（8）讨论了煤炭资源经济可采性评价的意义与评价原则，研究了费用效益法、采与不采对比法进行经济可采性评价的基本方法、模型及评价实例，根据平顶山矿区实际资料，揭示了开采工效、成本、灰分、售价增减对煤层经济可采厚度的影响，工作面单产与含矸煤层经济可采厚度的关系，矿井地质条件与经济可采厚度的关系，煤量类别与经济可采厚度的关系，提出了若干政策建议。这方面研究成果已在平顶山、皖北等矿区得到应用。

（9）分析了我国煤炭资源回收状况，讨论了与采出率有关的现行可采储量与矿井设计可采储量、全矿井永久煤柱摊销、回采煤量与工作面采出率等概念及计算公式上的欠缺及改进方法，提出了储量发生增减时摊销方法、简便公式，给出了性质及适用条件，研究了合理采出率的确定、实际采出率测算等问题，提出了煤炭资源合理开发利用评价的内容、目标、方法及方案对比评 价、开发效益评价模型，给出了研究实例。

（10）基于现行放顶煤开采采出量及采出率确定方法，推导出了这种工艺采出量及采出率的误差估计模型，根据兖州南屯矿实际数据，计算出了误差估计模型中相应参数（即由统计产量改算实测产量所需的参数）的相似维、实验及理论变异函数，基于地质统计学理论，得到了三种采样方式、不同采样间距与上述参数估计误差、采出量相对误差的关系。该成果为进一步研究放顶煤开采采出量及采出率的测算、标准制定等问题提供了依据及途径。

（11）采用公式推导与模拟方法，分析了有偿使用或资源资产化管理对资源浪费的抑制能力与不足，探讨了我国资源管理改革的取向，对资源税与资源补偿费、资源资产评估参数的获取、储量级别对评估价值的影响、矿产资源资产与矿业权的关系、激励机制与调控模式的构建等问题进行了理论探讨，基于资源价值理论及非“三下”开采资源补偿费费率标准，推导出了“三下”开采资源补偿费的计算公式，提出了考虑储量误差的资源价值评估模型及实现矿产资源合理开发利用需解决的关键问题与技术路线。

（12）论文讨论了煤炭资源资产价值及级差收益的概念、构成，提出了地质勘探成果价值、劣等资源的勘探费、劣等资源开采成本与售价、标准勘探费、标准投资、标准采出率、标准开采成本、标准售价、理论开采成本、理论售价等一系列概念、确定方法与模型；针对研究目的、要求、测算对象的特点，建立了煤炭资源资产价值与级差收益确定的理论模型和实际测算模型；收集了平顶山矿区十一对生产矿井600多个工作面数十万个资源条件与开采经营数据及有关图纸资源，构建了一系列具有空间、时间动态特征的资源条件与开采指标关系模型、评价参数确定模型，开发了软件系统，对平顶山矿区十一对生产矿井进行了实际测算，得到了各矿各煤层从1990年到20__年以矿区为基准的期内煤炭资源资产价值与级差收益、剩余煤炭资源资产价值与级差收益，分析得到了标准开采成本、标准售价、劣等资源条件、平均资金利润率、绝对地租、垄断地租对资源价值与级差收益的影响，提出了成果应用的领域与途径，测算达到了动态实时、可靠实用。

关键词：煤炭资源评价煤炭资源管理开采指标动态预测

开采采出率资源资产价值级差收益

StudyonTheTheoryandMethodofCoalResourcesEvaluationandManagementinUndergroundMine

Atract

Inordertoconductthemakingdecisionanddesignofcoalexploitationandproductivemanagementinundergroundmines,increaseexploitationdegreeandminingbenefit,andenhancerecoverycoefficientofcoalresources,meanwhiletocoiderthecurrentsituationinchinaandthefeaturesandexploitingconditionofcoalresources,inthisthesisthetheoriesandmethodsforevaluationandmanagementofcoalresourceshavebeenstudied.Thetheoriesandmethodsincludetousethecombinatioofseveralaroaches,suchastheoryanalysiswithpracticalexperience,techniquewitheconomy,macrocosmwithmicrocosm,partwithwhole,qualitativeanalysiswithquantitativeanalysis,numericalcomputationwithcomputersimulation,andinheritancewithiovation,andtoalysomeprinciplesandtechnology,suchasminingengineering,technical-economics,minegeology,minesurveying,andmathematicalanalysis,includingmathematicalstatistics,analytichierarchyproce,fuzzylogic,robustdataproceing,artificialneuralnetwork,graysystem,fractalgeometryandgeostatistics.Asaresult,thethesisputsforwardsomenewtheoriesandmethodsfortheevaluationandmanagementofcoalresourcesinundergroundmines,deducesandintegratestherelatedresearchachievementsathomeandabroad,andprimarilyformsanaliedsystem.Thesystemcanbeusedfortheconditionalevaluationandforecastofcoalresources,technical-economicanalysisandexploitingdecision,makingtheintegrationofevaluationandmanagement,doingnumericalcomputation,andguidingtheproductiveactivities.Themainachievementscanbeincludedasfollows:

1）Todiscuandsummarizetheprimarycontentsofsinglefactorevaluationofcoalresourcescondition,thecommonly-usingmethodofevaluatingindexchangedegree,andresearchtheindieability,principleandeffectsofrobustproceingtobeuseddata.Inaddition,onthebasisoftheconcentratedinvestigationofthestatisticforecastoffaultanditseffectonmining,thestatisticaltestaboutcoalthickneandcoalseamstabilityevaluation,andthequantitativeanalysismethodofsinglefactoranditseffectonmininghavebeenaccomplished.

2）Toanalyzethecharactersandprinciplesofsyntheticallyevaluatingcoalresourcescondition,presenttheeentialprinciple,characterofthelistingclaificationmethod,integratedindexmethod,systemscientificmethods,graphicalrepresentationandvisualization,andthetechniqueofgeographicinformationsystem.Andtwoevaluatingitancesaregiven.

3）Todiscutheestablishingmethodsandsteofrelatedmodelsbetweencoalresourcesconditionandminingtarget,andstudytheforecastmethodsandaroachesbasedonthevirginfieldevaluationvalues.Bymeaofsomeitances,toexpoundtheeentialityandeffectwhileusingrobustproceingtosetupthecomputingmodels.Takingthemodelresearchonthedailyoutputandworkefficiencyoftheworking faceofcoalminingasexample,alsotoanalyzethemodelestablishingmethodsandnoticeableproblems.Forestablishingrelatiohipmodelsbetweencoalresourceconditioandminingcost,thethesispresentsthemodel-establishingmethodscoideringthetemporal-atiallydynamicalcharactersofresourcesconditionandofminingtargets.

4）Todiscutheprinciples,methodsandmodelsforthedeterminationofcoalminingfeasibilityineconomy,workablethickneandreserves,andtoputforwardtherelatiobetweeneconomicallyworkablethickneandotherfactorssuchascost,price,ecificproductivity,workefficiency,andgeologicalconditioninsometypicalmines.

5）Tosetforththerecoverystatusofcoalmininginchinabymeaofindividualdataofrecoverycoefficient,alsodiscuthedeficiencyandimprovingmethodsofsuchconceptsandcalculatingformulaasworkablereservesanddesignworkablereserves,mine-widepermanentpillaramortize,extractionreserves,facerecoverycoefficientetc.Toputforwardamortizeways,simpleformulas,propertiesandalyingconditiowhencoalreserveschange.Onthebasisoferrortheory,geostatisticsandfractalgeometry,thethesiscompletestheerrorestimation,samplingandcalculationmethodsofrecoveryreservesandrecoverycoefficientwhentop-coalcavingminingmethodisperformed.Inaddition,thethesisdiscueshowtodeterminerationalrecoverycoefficientandevaluaterationalexploitationandutilizationofcoalresources.

篇3

中图分类号：X752文献标识码： A 文章编号：

一、前言

在煤矿生产活动中，地质工作是其关键的构成部分。地质工作的勘察、探讨、控制标准的程度都对煤矿的安全生产与快速发展具有十分巨大的影响力，可以说煤矿开发、使用一直到废弃的整个周期都有地质工作的参与。根据相关调查数据，在煤矿的很多意外事故中，冒顶、瓦斯爆炸、透水等意外事故大概占据了所有事故的六成到七成，而且在地方性私营煤矿事故所占比重还更大，然而这些严重的意外事故都和地质工作有很大的关系。因此，提升矿井地质工作的力度能够防止或者是杜绝这些意外事故的发生，可以有效控制煤矿的安全性，提升我国煤矿事业的抗灾害能力，对提高国民生产总值具有重要意义。

二、煤矿生产中地质灾害的种类

因为归类标准不一样，所以煤矿地质灾害事故的种类也不尽相同。根据地质灾害的空间布局可以分为岩土体变形灾害、水文灾害及煤矿内在原因导致的事故。以水文灾害为例，根据水源的不同可以划分为地下水、地表水、老窖水事故。地表水也就是煤矿冲水水源，包括江河、水库、鱼塘及自然降雨等。比如因为相邻煤矿地表的排水不畅所引起的煤矿透水事故，或者雨水渗入煤层缝隙进入矿井所导致的渗井事故这些都属于是地表水灾害类型。基岩裂隙水、松散层孔隙水及岩溶溶洞水等等都属于地下水，在煤矿开采中如果挖掘到或者是接近这些地下水就很容易引起透水灾害。在煤矿开采过程时会留下比较大的挖掘空间，这其中会贮存大量的水就形成了老窖水，在接下来的开采工作中会因为没有注意或者其他一些原因导致透水意外的发生。

三、煤矿生产中地质灾害事故的成因

我国的煤矿生产地质灾害种类比较多，因此事故的成因也比较复杂。这就给防治地质灾害工作带来了很多困难。但是根本原因还是可以看出是部分煤矿工作者没有对地质工作认真了解研究，勘探测试技术应用上存在很多缺点，煤矿的管理工作、监督工作没有做好才是引起煤矿地质灾害的最主要原因。一些小型私营煤矿对地质工作研究不够细致谨慎，了解的地质情况也有限，对引起煤矿各种地质灾害的原理还没有认识清楚，这在一定程度上导致了煤矿地质灾害事故的发生。在勘探技术层面上还包含较大的缺陷。再者一些煤矿由于接替采掘紧张，不能严格履行预防地质灾害规程要求，在一定程度上提升了煤矿灾害事故发生机率。

四、矿井地质工作在煤矿生产中的重要性

1、预防煤矿水文意外事故的发生

煤矿的水文意外事故具有突发性、危害比较严重的特点，水文事故在严重的时候能够在很短暂的时期里就对煤矿带来颠覆性的灾害，合理增设排水设施可以有效控制水文灾害的发生，除此之外更重要的是对煤矿的水文地质工作进行深入的研究。在对煤矿水文地质特征进行认真细致地勘察过程中，记录煤矿水文地质特征，再对其进行综合归类整理，形成一套完整的科学分析水文地质特征的流程，这样能够使得我们掌握特定的范围内的主要含水岩系及其水文特点，主要含水层呢过的含水性随季节、年度及降雨量的改变而变化的客观规律，这样能够使得煤矿工作人员能够把握煤矿的整体生产布局；与此同时可以在煤矿生产活动中对有可能会有意外事故发生的地区和地形复杂的老塘、旧巷等提前进行打钻排水，以“有疑问必须探明、先探明情况再进行挖掘”为开采准则，这样做才能够在宏观上控制水文地质灾害的发生，可以有效减小煤矿水文灾害的发生几率，降低其给人们带来的危害。

2、防止发生瓦斯泄露、爆炸事故。

矿井中的瓦斯泄露、瓦斯爆炸属于煤矿重大安全事故之一，瓦斯事故具有突发性极强、涉及面积广、损害程度及其恶劣的特征。抑制和消灭瓦斯事故在煤矿安全工作中起着决定和主导作用。我国在以前的煤矿安全生产防治过程中，往往会比较从通风、预防这些方面来开展工作，但是却忽略了对煤矿瓦斯地质工作的探索。这样做的最终效果只是使人们处于被动预防的位置，却缺少高效预见和提前计划，不能从根本上控制这类重大安全事故的发生。以双鸭山一座煤矿为例，在高度为-109的位置挖掘岩石平巷的时候，根据设计巷道是将自底板至顶板穿越A8 煤层以及一个落差达4m 的正断层F14。因为那时候对这一片地区的煤矿地质工作还没有进行更深入的研究，没有认识到煤与瓦斯突发和埋藏深度，结构之间的关系，在掘进中当巷道接近A8层顶板及F14 断层的预定位置，此时观察到大量的瓦斯进入，煤层构成混乱和其他一些状况的时候，没有受到相应的重视，只是采用加大通风量，降低放炮火药的含量的处理方式来控制瓦斯含量。在一次炮后20分钟后，突然发生煤与瓦斯突出事故，喷煤距离50米,有18米的巷道全断面被煤粉封严。突出煤量627吨，沼气大概1180立方米。幸运的是发生事故的时候正是交接班的时间，矿井内没有工人，没有产生更严重的后果。事故发生之后，煤矿安全生产工作人员研究了这次事故的原因，这才确定了安全工作的主要方向，从此之后对煤矿地质工作、尤其是瓦斯地质工作进行了深入研究探讨。经过理论与实践相结合，最后确定了煤与瓦斯突出和煤层的埋藏深度、构成及其它原因之间的紧密联系。

3、防止因为不合理的设计所带来的安全隐患

在煤矿开采过程中，开采人员一定要按照操作规程和规定来进行开采工作，而这些操作规程和规定的制定就是建立在煤矿地质工作所得到的资料和成绩的基础之上的。清楚掌握一个地区的煤层状态、结构、特征、深度及其横向变化、瓦斯状况、水文特点、火区及岩浆岩侵入等煤矿地质资料，煤矿安全生产人员才能够提出更加科学合理的建议。这种建议的科学合理性富含着非常多内涵，它可以确保煤矿生产安全、规范、高效地进行，其中安全生产是重中之重。煤矿地质资料的完整性、准确性、真实性是煤矿能否安全生产的关键。例如，井田范围内某一地区存在火成岩侵入及局部含水层，假如地质资料能够真实、完整、详尽地表达这一情况，就会做出避开这一地区的施工建议，应该能够预先做出有利的方式来防止意外事故的产生，促使整个开采工作能够有预见性和安全性；假如不是这样，煤矿地质工作没有认真完成，不能提供准确的、真实的地质资料，那么施工安全设计就成了无源之河流，无根之树木，不能够随着外界环境的改变而迅速做出应对，煤矿开采工作就会混乱、盲目。这样就非常容易引起透水事故的发生，同时也可能会引起一些间接意外的发生。间接事故的意思就是不是直接引起的煤矿意外事故，可是却是未来可能发生的意外事故的一个原因。地质资料不详尽是导致类似事故发生的主要原因。实际上，施工周期和工程量等原因与意外事故的发生几率是成正比的关系。尽最大可能地提升工程的利用率，降低工程量，减缩工程时间才是一个真正优质的施工设计。想要获得这样的效果，就应该提高设计工作者的整体素质，防止人为的原因产生，与此同时还需要加强煤矿地质工作研究，尽最大可能地提升煤矿地质资料的准确性，这是能够减少和防止各种意外事故发生的基本要求，同时也是从根源上确保安全开采的关键原因。

4、 防止发生顶板事故

煤矿开采过程中的另一种比较容易发生的是顶板事故。最近几年，我国煤矿开采技术和管理方法逐渐得到了提升，这种类型的意外事故的发生几率已经有所下降，可是在一些落后区域、小型私营煤矿企业中，顶板事故仍然是一个多发事故。引起这种事故的因素有很多种，例如开采工艺不先进，开采工序不适合煤矿的实际状况；开采工人没有统一培训、不能够全面了解开采技术，防范工作没有做好；煤矿的地质情况限制，地质结构影响等等。其中发生顶板事故的主要因素就是对地质条件与地质结构不够了解。假如是以准确、详细的地质资料作为参考，在进行开采工作之前施工人员是可以对开采位置的围岩特征，断层、褶曲及煤层产状掌握准确，这样能够根据实际情况，科学地建立不同区域的开采方式，尤其是掘进爆破工艺及支护方式。材料、设备及人员配置等生产要素能提前到位，这样就能够在管理和技术层面上确保有效预防顶板事故的发生，大幅度地降低和防止这类事故的发生。

五、结束语

地质工作对煤矿安全生产起到了重要的作用，做好煤矿地质工作对水文地质灾害、瓦斯泄露爆炸事故及顶板事故具有预见性的意义，从而确保煤矿开采工作顺利进行，有效提高煤矿的开采效率带来经济收益。进行煤矿开采的企业，必须要对煤矿地质工作的特征有全面的掌握才能够发展好煤矿企业。因此，煤矿地质工作不仅仅是一项勘察技术，更重要的是关系着煤矿的实际运行，在煤矿开采活动中起到着无可替代的作用。

参考文献

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广西崇左市六汤稀土矿属于南方离子吸附型稀土矿床，采用先进的原地浸出工艺进行开采。主要应用矿床中的稀土离子具有可交换、吸附的特性，在浸出液的作用下被交换吸附出来，达到开采利用的母的。原地浸出工艺涉及矿床地质学、水文地质学、采矿、选矿、冶炼、化学、流体力学、环境科学、安全科学等多专业的综合性学科。在开采过程中不破坏地貌、不产生矿石搬运、不产生排土问题，直接从矿床中回收有价金属，属于绿色开采工艺。根据其开采工艺条件，在生产过程中，依然存在着如何提高回收率及更好保护环境的问题。本文就崇左市六汤稀土矿开采过程中对回收率及环境影响的影响因素进行分析并提出解决的方法。

1、崇左市六汤稀土矿的开采工艺

本矿山采用原地浸出工艺，其工艺技术路线为：网井布液、静压渗液、负压封底、综合收液：即将浸矿液通过网格布置的注液井注入天然埋藏条件下的风化矿体；浸矿液在静压渗浸条件下，在渗流场中渗透，矿石由非饱和状态过渡到饱和状态，渗流场由不稳定过渡到稳定状态，进而产生稳定流动。在此过程中环境，浸矿液中的阳离子与矿物中的稀土离子发生交解作用，稀土离子进入溶液，形成稀土母液；浸出的稀土母液或沿天然基岩隔水层面流向集液沟，并汇集到集液池，或向负压收液面集中（即矿层底部收液坑道），并沿负压收液系统，最后汇集到集液池，再输送到水冶车间进行处理：母液净化后加入沉淀剂使稀土沉淀，然后将稀土沉淀物过滤，灼烧而得到混合氧化稀土。原山浸析采矿工艺流程，如下图：

2、开采过程中，影响回收率的因素及应对措施

2.1 根据本矿山应用的原地浸出开采方案，可以知道，对于稀土的回收主要是通过浸出液在流经含稀土矿的矿层时，稀土离子与浸出液中的阳离子（NH4+）产生交换，稀土离子随着浸出液（母液）一起集中回收。具体表现为:浸出液从注液井(孔)中,沿风化矿物的孔隙进入矿体,并附着在吸附了稀土离子的矿体表面;溶液在重力和压力作用下,在孔隙和裂隙中扩散,并挤出孔裂隙水;溶液中活动性更强的阳离子与矿物表面的稀土离子发生交换解析作用,并使稀土离子进入溶液,生成孔裂隙稀土母液,形成原地浸析层;不断加注的新鲜溶液,挤出已发生了交换作用的稀土母液,并与矿物里层尚未发生交解作用的稀土离子,发生交解作用。挤出的地下水及形成的母液到达矿体地下水位后, 逐步提高原地浸出采场内的地下水位,形成原地浸析采场内的母液饱和层,当饱和层所形成的地下水坡度达到一定的角度(>15°)时,可形成采场内较稳定的母液地下径流, 在水封闭的条件下,在整个原地浸析过程(注液与注顶水过程)中,母液流向设置在采场下部的集液沟中。在这过程中，稀土回收率的影响因素有：①浸出液与矿床中稀土的接触和交换问题（即浸出率问题）。②浸出排管、孔深、孔距、注液方式等原因，而导致浸出时存在浸出盲区。③在注液后，浸出液往浸出区外漂移，使得母液回收率低。

针对上述三点，通过试验，采用如下应对措施：采用增加布液点、减小孔深、孔距和孔径、减少加液量等方法,即采用低液固比、高浓度浸出剂、多布液点、少加液量的方法，浸出液按照“先上后下”、“先浓后淡”、“先液后水”的三先原则注液,可以减小浸出盲区, 提高浸出率论文格式。采用从生产井抽取的液量要略大于注入的液量（这样就给矿体中的液体施加了一个向生产井流动的动力）；在矿体周边注入聚合物, 做一道注浆帏幕（防止浸出剂向矿体外漂移）；围绕矿体周边钻一些保护井, 向这些井注入水,把浸出剂驱回矿体；利用监测井监测可能发生的浸出剂的漂移,以便及时采取预防措施，防止浸出液产生向浸出区外漂移。有效地保证了母液的收集。

2.2沉淀过程中对回收率的影响及对应措施

对于整体矿山而言，除了开采过程中的浸出率、母液收集率对稀土回收率的影响外，在沉淀过程中也有损失。在浸出的母液当中含有很多的非稀土杂质,为保证产品的质量,在沉淀前必须先除杂。在除杂的过程中环境，会有部分稀土随着杂质沉淀而产生裹胁损失。对此类损失，采用的措施为：①在原地浸出时控制浸出剂的浓度及酸度，尽量减少母液中的杂质；②在除杂过程中严格控制沉淀剂的质量和数量，并严格控制PH值，尽量减少裹带损失。母液经除杂完成后成为合格的稀土母液，合格母液加入碳铵沉淀形成碳酸盐沉淀，最后将碳酸盐沉淀经板框压滤机过滤即得到碳酸稀土产品。在这个过程中产生的损失主要为：在沉淀工序时因沉淀不完全而造成稀土损失;在压滤工序时有少量的稀土碳酸盐细粒透滤,形成压滤脱水损失。针对此类损失，采用的措施有：①在碳铵沉淀时，控制母液的稀土浓度、PH值、碳铵的添加状态、加入量及加入方式，使其结晶良好；②在压滤时选用合适的滤布，并将滤液放到沉淀池，使微小颗粒进行再沉淀。

3、开采过程中，影响环境的因素及应对措施

原地浸出技术属于绿色开采技术，但在开采的过程中，如操作不当，也会产生环境事故。主要产生的环境事故为：山体滑坡和母液渗漏。

产生环境事故的主要原因有：①在离子交换过程中，部分细粒粘土随着浸出液一起流走，改变了矿层的力学性质，使岩体变得疏松；②由于注液时液面控制不当,使浸出液与表土发生明显的激烈化学反应,产生大量气泡,并使表土不断遭到侵蚀、剥落，堵塞微细孔，使浸出液在表土汇集，下滑力大于矿层的结构力；③出现穿井现象，注入的溶液不再是渗流，而是穿流,加大了对矿层破坏能力；④最后灌顶水时流量及位置不当，使本因交换而结构力降低的矿层的压力过大。⑤集液沟渗液面不够或没有挖穿全风化矿层，使矿层饱和水位不断升高环境，增大了岩体的负荷。

根据上述对环境影响的原因，采用如下的应对措施：①注液井中注液面要严格控制在表土层以下,禁止浸出液注入表土层与全风化层的过滤带中,以免发生气泡堵塞与固体堵塞现象；②增加集液沟渗液面积，并在开挖时一定要将全风化矿层挖透,并使其在全风化矿层有一定高度的渗液面；③开挖集液副沟并对集液沟进行支护，保证其牢固，防止出现事故而导致母液渗漏；④做好防洪设施，把排洪系统按当地最大雨量设计施工；⑤保证浸出液通畅同时，严格控制注液井液面高度；⑥在矿体周围，灌混凝土桩，保护好矿体。

4、结语

原地浸出技术属于绿色开采技术，适合于崇左六汤稀土矿的开采，在开采的过程中，只要密切关注到上述对回收率及环境影响的因素，并做好相应的防范措施，就能有效地保护了环境，具有很好的经济效益、社会效益及环境效益。 使企业成为环境友好型、资源节约型的企业。

参考文献

[1]汤询忠,李茂楠.离子型稀土矿原地浸析采场的监测.矿冶工程,2001,21(4):10～12

[2]汤询忠,李茂楠,杨殿.离子吸附型稀土矿原地浸析采矿方法.矿业研究与开发,1997,17(2):1～4

[3]汤洵忠,李茂楠,杨殿.原地浸析采矿方法在龙南稀土矿区的推广与应用.见:第六届全国采矿学术会议论文集.中国矿业,1999:96～98

[4]汤洵忠,李茂楠,杨殿.离子型稀土矿分类之浅见.湖南有色金属,1998(6):1～4

[5]矿产资源综合利用手册编辑委员会矿产资源综合利用手册[M] 北京:科学出版社,2000

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    近年来，计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)在世界各国得到了广泛使用，它是利用计算机的计算功能和图形处理能力，对产品进行辅助设计、分析、修改与优化，综合了计算机和工程制图知识，并且随着计算机硬件性能和软件功能的不断提高而逐渐完善。

    计算机辅助设计是由美国公司开发的通用计算机辅助设计软件包，具有体系结构开放、使用方便、便于掌握等优点，并能够绘制平面与三维图形、渲染图形、标注尺寸以及打印和输出图纸。

    从 上世纪80年代至今的有关文献资料来看，计算机辅助技术在国内外矿山开采设计中的应用日益广泛。作为一种精确、高速的新型设计工具，已被广大工程技术人员所接受，并对传统的设计方法与手段提出了挑战。目前，它已被矿床开采设计的各个分支和侧面广泛应用，并取得了很好的效果。

一、 计算机辅助系统组成及采矿设计理念

    计算机辅助系统一般以有着图形功能的交互计算机系统为基础，包括：计算机主机、图形输入板、图形显示终端、扫描仪、绘图仪、磁带机、打印机以及其他各种软件。利用交互系统开展采矿设计，可以边设计，边构思，边画样，边修改，随时可以从终端屏幕看到每一步操作的显示结果。典型的设计包括：（1）设计者接受任务，了解甲方对矿山的功能、经济、制造技术、生产环节等方面的要求。（2）方案设计。一

方面来自设计方的要求，另一方面来自工程师的知识、理念，包括功能的满足，技术的可行以及其他需要等。

（3）验证、修改、定型。将设计对象表达出来，并根据功能、技术、经济、审美等方面的详细要求和数据，对其进一步修改，适之处予以完善，细节予以补充，最后定型。（4）将设计果制作成技术文件，一般包括三视图、部件图、剖面以及各种说明等。

二、如何使用计算机辅助设计

    每个人都知道，矿山开采的目标是要开采出矿石，而矿山工程设计，是工程师、设计人员应用技术手段改变矿山环境。满足政府、企业以及特定人群要求的一种高智能劳动。因此，采矿设计的任务：一是必须开采出高质量的矿石；二是有效地保护工程结构，使其能够承受自然界与人工开采的压力，长期而可持续地发展；三是必须保证以尽可能低的代价和成本，获取最大的经济效益与社会效益，保证工程建设的安全和后续作业的开展。

    实践证明，采用CAD进行采矿可以提高采矿设计水平与设计质量，不但能够使常规设计效率得到有效地成千上百倍的提高，还能够在手工设计时代根本无法想象的设计空间展开自由翱翔的翅膀。由于设计工程师思想、理念、习惯、表达方式的不同，在设计环节使用计算机辅助部分与其余部分之间接口的描述方法也难以取得一致。所以，设计工程师在开展设计之前，要对每一个项目进行深入的了解。比如，矿山所处的地质地貌、水文环境、开采方式、巷道走向、设备选型、提升机械甚至矿山复绿等，都要胸有成竹，才能“知己知彼，百战百胜。”在设计过程中，设计工程师要做好一周就以下几个方面的工作：

    1.认真做好设计方案。接受设计任务后，首先要运用自己的设计经验和知识进行设计构思。在这个过程中要进行技术决策，确定设计原则，同时对今后设计过程和要完成的设计有个整体认识。 包括：一是下大力气广泛收集有关采矿的背景资料与工程信息，认真开展调查研究，了解与掌握地质勘探、技术经济、矿产利用指标、矿床储量、矿山生产力等等信息；二是分析研究已经取得成功并在实践中得到证明的同类设计资料以及相关知识，取人之长，补己之短，学习和参考成功的经验，开展设计工作，进行构思。才能厚积而薄发，最后确定设计方案。

      2对每一个工程结构参数进行分析。其目的是要确定设计方案中有关工程结构的应力载荷、约束条件等，这是采矿设计中很重要的一个方面，不能有半点马虎。

    3、掌握设计采矿图的全过程。在实际工作中，具体方案的设计往往与绘制同步进行，因此，必须对设计采矿图的全过程严格掌握，不得有一丝的大意。

    4、绘制施工图。这是采矿设计的具体表现，要以详尽体现设计意图为目的。工程师长期的实践采矿设已形成了行业的图样表达习惯和约定，因此对施工图的绘制要能体现这一特点

    5、进行全面的经济分析，这是设计的重中之重，根据设计阶段的不同对概算和预算进行分析。概算是确定项目投资、编制和安排建设计划的依据；预算是施工图设计文件的组成部分，是确定工程造价、考核工程成本和经济性的重要组成因素

    总之，此系统研究的目的是辅助设计者完成工程方案的设计，模拟设计领域专家的思维进行工作。因此，从这一意义上来说，采矿 CAD系统是对采矿设计专家的思维模拟。

三、采矿CAD 技术特点分析

    系统结构是软件开发的基础。系统结构的选择，一要考虑行业特点，二要考虑技术发展水平。尽管21世纪新的 技术已经向三维实体、可视化和集成化发展，但对矿山行业而言，还有很长的路要走。所以，系统的定位必须重视企业的特点和现状。一般来讲，CAD技术在国内外矿山的应用有以特点：

一是提高设计质量，缩短设计周期。主要通过使用 CAD 系统，使设计过程更加客观、、准确、高效和规范。所以，采矿 CAD 的设计一定要考虑矿山设计规范和工程师的设计习。

二是富有实效与连续性。无论是地质、采矿、测量，还是选矿之间的信息处理、传输更富于时效性和可连续性，更加强调 系统的集成化和数据的共享。

    三是加强采矿 CAD 系统的通用性和可移植性。由于行业差异与体差异，以及在生产过程中需处理的瞬息万变的信息差异，使得这种D技术在矿山行业的应用研究中具有较强针对性，可移植性相对较差。所以，必须图形处理方法、图形环境以及数据接口技术研究。 四是从实际出发进行研究。 由于二维方式下的矿山 CAD 软件的应用研究有利于与传统设计方式衔接，也符合目前矿山计算机技术水平。所以，要摈弃过分追求“三维实体设计”的思想，从矿山的实际需要出发进行开发和研究。

    五是与时俱进，积极研究。目前 CAD 软件开发正处在一个由二维平面的设计模式向三维空间的设计模式过渡。由于存在技术上的障碍，一时 间还难以完成。但是笔者认为，只要我们与时俱进，努力学习，认真研究三维实体构模技术、基于 GIS 的矿山空间工程数据技术等，就一定能够使矿山设计的水平大大提高。

从目前文献调研和实际应用情况来看，采矿 CAD 软件的开发和应用还存在着许多问题，比如，基础研究较少，尤其是很少从理论、技术和方法上展开研究。对图形数据的规范化及其表示方法研究不够，没有相应的标准可以遵循，等等。这些都是CAD技术在采矿技术应用中遇到的问题与障碍。

    “大江东去浪淘尽，千古风流人物”。时代在发展，科技在进步。综上所述，目前CAD 技术正朝着开放、集成、智能和标准化的方向发展。作为 CAD系统的支撑环境，开放的操作系统，如：WINDOWS、UNIX 将是今后 CAD系统的主流；实用性更强的编程与数据库技术将为该系统的发展作出新贡献。我们期待着计算机辅助系统为矿山建设发挥更大的作用。

参考文献：

[1]陈建宏。可视化集成采矿CAD系统研究。中南大学博士论文，2002.3

[2]杨义辉。采矿CAD可视化集成系统研究。西安科技大学硕士论文，2006.4

[3] 马江平。露天矿地质CAD软件系统的开发。辽宁工程技术大学硕士论文，2005.5

{4.张善心。填采矿法计算机辅助设计技术研究。2010.5

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中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

一．引言。

随着国家对环境保护的重视和人们对环境意识的加强，矿山开采时所产生的环境破坏因素也越来越被重视。矿山开采是对资源的合理利用，也是科学发展的辅助支撑，在矿山开采中，对地质环境因素的破坏不仅仅影响了生态环境，更关系到采矿地区地质环境整体。面对矿山开采后带来的环境破坏和影响，国家政府部门也制订了很多方案，同时相关部门也进行改善监督。但受到诸多因素影响，导致在矿山地质环境治理中还存在很多问题。

二．我国矿山地质环境治理的现状以及存在的问题。

1.矿山地质环境治理的现状。

矿山采矿易诱发地质灾害、影响大气环境，造成酸雨等，使土地和水均遭到破坏，产生“三废”污染等。为解决历史遗留问题，在对矿山治理中，受到国家的高度重视。在国家“十一五”建设中，矿山生态环境恢复治理被列入重点工程之中。近些年以来，国土资源管理部门通过对各省的矿山地质环境进行调查摸底，编制矿山地质环境保护与治理的规划，开展矿山公园的建设工作，保护矿业的遗迹，同时也加大了对矿山地质环境治理的力度，对矿山地质环境保护起到积极作用，推动了矿山地质环境治理的规章制度建设。

2.矿山地质环境治理工作中的问题。

2.1 矿山治理缺乏经验参考，缺乏技术指导。

我国开始矿山地质环境治理工作是在20世纪90年代末，对大型矿山的地质环境治理工程则是在近些年来才得以重视。我国矿山数量众多，由矿山开采带来的地质环境影响区域也多，对生态环境造成破坏的问题较严重。由此可以看出，矿山地质环境治理是一项艰巨而又复杂的长期战役。通过国土资源管理部门的规范和调控，在总体上看来，有所改善，但由于治理工作巨大，问题相对比较突出，这对矿山地质环境后期治理工作增加了压力。矿山地质环境治理作为一个新兴产业，治理中很难借鉴以往的经验，需要通过分析检讨，制定治理方案。由于无治理经验可以借鉴，在对矿山环境治理中导致缺乏技术性指导，不利于治理工作的开展。

2.2传统矿山环境治理方法存在一定局限性。

由于矿山地质环境治理体制不健全，其治理手段受到制约，在治理中缺乏可以借鉴的工作经验，导致在治理中存在“头痛医头，脚痛医脚”的现象，缺乏对环境治理的整体性控制。

矿山地质环境的治理一直以来是我国环境治理的重要组成部分，前人更是在治理方法上研究出了比较多的经验。譬如依据工程类型来决定其治理的主要内容，再通过合理的治理方式来达到矿山地质环境治理的目的。前人治理矿山地质环境的方法和措施主要有：加固工程、植物工程、护坡（主要依据矿山滑坡、崩塌来确定治理方案）、依据矿区塌陷所总结出来的方法主要是：地下加固工程、回填采空区工程等。

在目前的矿山环境治理中，地面塌陷、地裂缝处理、滑坡和崩塌以及泥石流处理和治理方式不合理。实际治理中，未结合矿山实际情况和地理环境因素进行综合考量，只单纯追求治理结果的表象，忽视了治理手段的可行性和可靠性。

三.矿山地质环境治理工作中问题的解决措施。

“留的方寸土，但与子孙耕”。在现代社会来讲，不仅仅是要保证以后有地耕、有田种，这更多的是对环境的保护，对资源的合理利用。由于矿山地质环境复杂多变，通过前期的治理工作取得了一定成效，但还需要从以下方面进行加强。

1.矿山地质环境治理方法要灵活变通，总结经验科学创新。

在矿山地质环境治理中，要建立健全矿山地质环境治理体系和治理监管机制。根据《矿山地质环境保护规定》要求，组织以省为单位对矿山地质环境进行摸底调查，开展矿山地质环境保护与治理规划编制工作。对矿山的地质环境进行监测、调查、评价和规划，对已造成环境破坏的矿山施工单位要进行机制建设，要开展引导恢复和环境治理工作。矿山地质环境治理要做到“预防为主，防治结合”，既要进行预防，又要进行治理，在治理的同时更要注意预防。

将环境治理法规和治理技术进行有机结合，在矿山地质环境治理中，要研究和探索一条新思路和新技术。要针对不同矿山类型，采取不同的治理措施，实施不同的治理技术。同时，可适当借鉴国外机构对矿山地质环境治理的成熟经验，在此基础上，结合实际情况进行改进和完善。

2. 矿山地质环境治理技术要提升，方法要改进。

矿山环境治理要从传统的“线性开发”转换为生态保护性的“循环经济保护开发”，通过治理模式的转换，实现矿山环境保护、恢复治理、资源开发和再利用的生态循环。

2.1露天开采矿山治理方法。

对新建的露天开采矿山，要求制定包含矿山环境治理的保护预案并列入开采方案中，对非矿岩土的转移、尾矿的排放、矿渣的堆放和剥离土层的存储都要进行规定。对正在开采的露天矿，要加强对噪声、粉尘的监控，同时要针对已经存在的矿山环境问题提出治理的方案，并根据能够预测的问题制定预防的措施。对有松散覆盖层的矿山，要对剥离表层土的堆放、存储和再利用等方案进行统筹规划，如果表层土中含有适合生产的植被，要单独存储，避免与废弃矿渣混合。对废弃的岩石、矿渣等废弃物，要注意对可利用成份的合理利用，并要分开存放，单独处理。对采矿场的梯级开拓，要加强对稳定的保护，必要时要对边坡进行再造，要根据开采场的地质条件，选择合理的坡角范围，避免出现滑坡、地裂缝和崩塌现象。

2.2.闭坑矿山治理措施。

在闭坑矿山环境治理中，要保证矿区内的人畜解决用水的基本问题，同时要致力于对耕地面积的恢复，其资源开发利用要达到利用方案的标准和要求。要保存好地下井巷采空区矿柱的设计资料，毕业时要进行填充说明，对采矿形成的地面塌陷或滑坡、地裂缝等要进行划定和治理。合理选择尾矿、渣石、剥离表层土等废弃物的堆放，条件许可的情况下要设置安全可靠的矿坝进行堆放，并清除可能引发泥石流的安全隐患。闭坑矿山的井巷要进行妥善封闭，对废弃的水井等地面设施要及时进行回填。

2.3井工开采矿山环境治理技术。

井工开采矿山治理主要是对尾矿、废水的处理。由于开采量大，产生大量的废弃尾矿和矿渣，需要占用较大面积土地进行堆放。在治理时，要根据尾矿的再利用进行开发，可采取填埋沟谷的方式，进行造田复垦。对泵送的地下矿井水要经过过滤，提供材料清洗用水和矿区生活中洁净度要求不高的用水。同时要保护地下矿区内的地下水，避免出现枯竭和水水环境恶化。开采中对有毒、有害的废水、废液要设置专用的贮存池和沉淀池，并做好防渗漏工作。

2.4矿山开采沉陷治理。

质量开采沉陷问题时，要考虑地裂缝和开采沉陷的关联性，采取防治结合的方式，进行综合整治。对地下坑硐已经废弃的采空区如出现地裂缝时，要采取地下废渣回填的方式，来缓解地面沉降速度和减少沉降区域，采取地面裂缝灌注水泥砂浆的方式来制止地面塌陷。对地面废渣回填时，要在中上部采用表土填充，并在表层土上设置绿化。对塌陷区内原来为耕地的，要进行回填造地，并在表层设置植被。

五．结束语

矿山地质环境存在较多的问题，对环境治理也带来了很大的压力。在进行环境治理时，既要改善又要预防，既要纠正又要控制。因地制宜，对造成环境破坏的因素经过分析评估后，结合实际进行治理。

参考文献：

[1] 刘慧芬; 危接文 我国矿山地质环境治理存在的问题和解决措施 [期刊论文]《科技风》, 2010年15期

[2] 邸克强 我国矿山地质环境治理存在的问题和解决措施 [期刊论文] 《西部资源》, 2012年06期

[3] 王永生 矿山地质环境治理存在问题及对策 [期刊论文] 《南方国土资源》, 2009年12期

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1、课题的提出

淮北矿业集团临涣煤矿Ⅱ726里工作面里段机巷走向长315米，里段风巷走向长364米，受地质条件影响，外段机巷、风巷与里段机巷、风巷成250角向下施工，为了提高煤炭采出率，里段机巷采完后需要旋转回采，受地质条件的影响，我公司综采工作面走向长度都比较短，造成装面和收作较为频繁，造成接替紧张，大大浪费了人力、物力及各种费用的支出，严重制约了煤炭开采整体效益的提高。针对此情况，Ⅱ726里工作面采用旋转技术，把里段走向为330米和外段走向为630米的两个工作面设计成为一个综采工作面，进行旋转回采，取得了较好的效果。

2、研修的过程

2.1、工作面概况

Ⅱ726里综采工作面由于受F4断层影响，初期设计分里、外段两个面开采，后期经技术论证，改造成一个综采工作面，工作面在向前推进330米后，风、机巷均向下旋转25度（见平面布置图）布置，使两段连成一个整体，采取旋转开采（甩采）方式采煤。

该面地质构造较简单，煤层赋存较稳定，厚度在0.7—3.3米，使用的是ZY6800—14/28型的综采支架支护，一次采全高。机巷安装一部转载机和150皮带机配套运煤，出煤系统简单。

2.2、甩采难点分析

⑴、机巷转载机的过渡：由于转载机的弯曲度很小，应视为整体设备，整体过机巷拐点较困难，必须预先考虑好解决办法。

⑵、工作面在旋转采煤时，主要是甩上段，要提前考虑到运输机下滑。

⑶、确定甩采位置，测算出旋转采煤时，风、机巷的进度比。

⑷、旋转采煤时，极易造成支架挤架、咬架现象，要制定防止挤、咬架和调整支架的的措施。

⑸、旋转采煤期间论文下载，由于机巷进度小，机头要长时间停止不动，易造成压力集中；工作面甩点支架进度小，易造成煤帮片帮、掉顶现象，因此要有工作面机头和工作面甩点的管理措施。

2.3、解决措施

⑴、考虑到转载机整体过渡很困难，采取在外机巷提前安装一部转载机办法解决，这样等工作面推进到拐点后，把原来的转载机、皮带机拆除，工作面运输机直接与新安装的转载机搭接好，就可从外机巷系统出煤了。

⑵、综采工作面正常推进时，工作面运输机上、下窜容易控制，一旦甩采时就容易出现运输机上、下窜动问题。该面主要是甩上段，解决运输机下窜问题采取三种办法：一是在甩上段之前，我们采取先甩机头，使工作面车先上窜到最短点（转载机拔到紧贴机巷上帮时，工作面运输机与转载机合理搭接，此时机头最短），再开始甩采机尾；二是甩采期间采取单向移运输机，即全部从甩点向机尾移车（出现煤层片帮，不易单向移车时，在移车前先在甩点处向下，每间隔3—5米，用预先准备好的推移油缸打好斜撑，用于控制运输机下滑）；三是提前扩工作面下帮，增大机巷宽度，保证机头一旦下滑时，下帮有足够的空间，便于行人安全。

⑶、确定合适的甩采位置，就可以确定机、风巷的进度比。由于外机巷旋转25度，当工作面机头不动，该工作面斜长为154米，风巷至少要多推进60米，工作面才能甩至垂直外机巷。考虑到甩采期间会出现挤架、咬架现象，甩采时必须适当地采通硐，以便调整支架位置和方向。所以，工作面必须在距机巷拐点一定距离时就开始甩采。实际工作中我们取10米，这样，甩采期间机、风巷的进度比就可以算出为10：70=1：7。图中线段1为初甩回采线，线段3为甩正后回采线。

⑷、甩采时支架极易发生挤、咬现象，我们分三个阶段对支架进行调整，来解决支架挤、咬现象。初调阶段：主要措施是：采煤机必须割通刀，不得在工作面中部返刀，采取单向移车，控制运输机下滑，要从机头向机尾移车，严禁从中间向两端移车；在调斜过程中，要保证支架高度，以便于调斜移架和移机尾，并不断调整支架方向，使其摆动一定的角度；严格掌握甩点抵车距离，并按扇形调斜要求依次割掉三角煤，完成进刀。工作面只能出现一处小弯，避免出现较大弯曲，造成严重的挤、咬架事故；严格控制采高，确保割煤过程中顶、底板平整。调采阶段：每次割完煤，都要从机尾开始，由上向下逐架调整支架的尾部，使支架的尾部上摆一定的角度，这样在下次移架时支架就会改变运行轨迹，运输机产生向下的推力，达到控制其上窜的目的（向上移运输机时，运输机上窜）。还能起到调整支架的间距作用，可有效地防止挤架现象。调整阶段：当工作面甩采到预定的甩采线时，应多进通刀，全面调整支架的状态、间隙、高度和运输机的直度，使工作面调整到正常位置，进入正常回采阶段。

⑸、甩采时工作面有两处管理难度较大不应忽视：即工作面的甩点和机头部位。工作面甩点由于受调整移车距离限制，支架经常不能移到位，煤帮极易出现端面距，造成空帮掉顶，此处必须采取人工做窑方法，超前加强管理；另外，工作面机头部位，由于进度较慢，空间跨度较大论文下载，长时间处在压力很大的地带，也必须加强支护管理，保证机头有足够的高度，确保正常出煤、运料、行人的安全。

3、甩采效果

Ⅱ726里综采面从10年2月4日开始甩采，采前编制了较详细的补充措施。安监、技术、调度三家职能单位，三班有人跟班到现场，施工单位严格按照措施执行，甩采非常顺利，虽然中间也出现过我们预计到的运输机下滑、挤架、甩点片帮，支架调向困难等问题，由于处理方法得当，执行措施坚决，现场管理到位，所遇问题都能迎刃而解。我们原先预计，在甩采期间因受到断层影响，增大甩采难度，影响进度，实际生产中，由于断层落差不大，影响很小。到2月21日该面就已经甩采到位。历时时间短，效果明显。

4、经济效益

⑴综采工作面旋转开采技术应用便取得圆满成功，达到了技术研究的目的，为我矿今后综采工作面甩采技术的推广与应用打下了坚实的基础，经济效益不可估量。

⑵综采工作面采取甩采技术，为我矿综采设计探索出一条新的成功之路，同时将为缓解我矿采掘接替的被动局面积累了宝贵经验，具有良好的社会效益。

⑶综采工作面采取甩采技术，即省去综采工作面的改造、搬家、收作、安装等一系列的繁琐程序，又节省了大量的人力物力及各种费用的支出，具有长期的经济效益。

5、结论

⑴综采工作面采用甩采技术工艺是合理的，并取得了成功。

⑵该采煤技术工艺适应性广，除了顶板极其破碎的工作面，甩采难度较大，不宜使用此法外，其它类型的顶板工作面均可采用。

⑶适宜综采一次采全高煤层，各种类型的综采支架都可采用，效果显著。

篇8

【关键词】综采；初次放顶；控制技术；冒顶

【Keywords】fully mechanized mining； first roof caving； control technology； roof fall

【中图分类号】TD721 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0185-02

1 引言

随着科技的进步，采矿行业的技术也在不断更新。现在的煤炭开采企业已大规模机械化，目的在于降低成本，提高效率。在机械化采煤活动中，初次放顶需要弄清楚初次来压并掌握初次放顶的控制原理，进行安全控制。在实际的生产工作中，经常会发生由于顶板高度、顶板类型采集不准确和老顶断裂等原因导致的安全事故，使初次放顶效率低下，回采率不足80%。为此，论文根据初次放顶的需要，对放顶的距离、高度等参数进行合理设计，通过把相关技术措施进行规范，提高煤炭的回采率以及在井下的安全系数，期望能够在满足经济效益需求的同时，满足安全效益的需求。

2 结合营盘壕煤矿探究初次放顶工作对顶板控制的需求

2.1 初次放顶工作对顶板控制的需求

初次放顶根据顶板的类型，一般分为两类：一是开采到一定距离后，冒落的高度达到标准并能自行冒落；二是开采了一定的距离后，顶板没有冒落的现象，以及冒落高度没有达标准需要采用人工的方法进行放顶。充分跨落的直接顶，一般是复合顶板或其他稳定型的顶板。在该种情况下，由于顶板的整体性较差，在开采中可以自行跨落，不需要采用人工挑顶等方法。在这种情况下，实际的施工工作要特别注意，以防止垮顶、漏顶等事故的发生。由于煤层各层的成分、压力、硬度存在差异，根据不同的煤层要进行不同的处理，如图1所示。

2.2 营盘壕煤矿首采工作面地质概况

营盘壕煤矿工作面地质条件简单，煤层走向变化不大，整体呈现为南高、北低，倾角0～7°，平均3°。断层不甚发育，但小型褶曲较发育，小型褶曲对工作面运输及排水有一定的影响，工作面内无r浆岩体、陷落柱等地质构造。基本顶为粉砂岩、细砂岩，平均厚度为16.9m，直接顶为砂质泥岩，平均厚度为6.88m。

3 初次放顶时顶板控制流程

3.1 参数设计

有些顶板分层的厚度大，结构有很强的致命性对此要进行强制的人工挑顶，并需提前将挑顶的时间、高度、放顶的步距和方式等确定。部分顶板材质过硬，开采时顶板没有充分冒落，形成悬顶，不对其进行有效处理会使开采工作存在巨大安全隐患。这时就要通过初次放顶的人工方式予以处理。通过矿压观测和以往的开采经验可以得知，开采的切眼推进后，顶板处将会形成简支梁，简支梁上荷载均匀，支点一般在采面的煤壁上和切眼的煤壁上，如果简支梁跨度过大，正应力上升到破坏值，顶板就会受到破坏，进而垮落，这就是常说的初次来压。上层顶板的下沉量如果小于下层顶板，我们可以认为它们不会相互影响，反之我们就需要强化挑顶力度，强制放顶。人工放顶的方法时是以爆破的方法强行切断顶板，使其完全冒落，成为垫层，再逐步削弱产生的顶板压力和冲击荷载。一般情况下，在采空区填充的矸石，只要达到采空和放顶高度总和的2/3，就会能够产生预期的效果。实际工作时，通过将相关数据进行经计算，就可以得出合适的打眼深度。

3.2 矿压观测

在采面从切眼向外部推进的时候，顶板悬漏的面积跨度增加到一定程度时，会产生挠曲和下沉等现象。煤壁前方增加了支撑压力，顶板的下沉速度变快。一般处在煤壁前方最先出现顶板断裂，使支撑压力往煤壁侧进行收缩，平巷顶板速度加快，片帮增加，断面缩小。回采工作面中，在上道下帮按15m的间距对测线进行设置，对矿压进行实时观测。如果顶板断裂，初排迅速下沉，表示顶板将要来压。之后末排顶板的下沉速度比初排大时，说明顶板来压已经出现。开采顶板煤层的时候，岩石较为规则。通过观测矿压的实时数据，根据岩梁的活动规律，进行分析，找到顶梁的断裂位置，从而对放顶结果进行准确的预测[1]。

3.3 初次放顶的顶板控制

初次放顶的过程中，对直接顶要进行“限定变形”控制，保证直接顶和老顶之间不出现大范围的分离层，并保证直接顶在顶的控制区中的完整性[2]。采用这种操作方式的原因，首先，避免在直接顶破碎时发生回柱和顶板漏冒造成人员受伤的现象；其次，避免来压时老顶发生切顶垮面。因此，要在切眼推进的环节就对液压支架的初排支撑力进行严格监测，每一次放顶之前都要提高支撑能力，对液压支架给压。除了对直接顶进行控制，在初次放顶的时候，也要严格监控老顶的冒落情况，确保老顶在综采工作中跟随采面一同推进。老顶跨度过大会出现下沉和挠曲现象，直接顶也会随着之下沉。

4 初次放顶时顶板的控制技术

4.1 采面端头控制技术

大梁使用4.2m的π型钢制梁配合液压支架，大梁的组数要依据采面端头到临近架的距上巷上帮与距下巷下帮实际距离而定；两梁一组，大梁组的间距是0.8m，组内距是0.2m，大梁和临近支架之间的距离不能超过500mm，和巷帮的距离不能超过500mm，同一大梁的支柱间距是0.8m，相邻大梁之间的距离不超过500mm。在上、下端头的顶板破碎时，大梁之间要用厚度不低于150mm的半圆木背顶。大梁跟着采面的推进向前移动，每次前移1.2m，并要设置好戗棚，每组大梁都要支设戗柱。单体液体柱的初撑力不能低于90kN，要经常二次注液，确保单体柱的初撑力达到90kN以上。

4.2 端头尾巷的控制技术

处在切顶线的尾巷密集柱，一定要打牢、打齐，进行连锁；密集柱的间距是400mm，单体柱的初撑力不能低于90kN，要经常二次注液，保证初撑力强度符合标准。若果上下端头的压力过大，可以通过增设木垛数量加强支护。上巷与下巷的切顶线到采空区之间的钢带、锚杆螺帽和锚盘一定要回收。将密集支柱打好，使用编织袋制作挡墙，减少漏风，将瓦斯浓度降低。

4.3 综采面顶板的控制技术

在采面的工作过程中，必须严格执行标准，泵站压力不能低于31.5MPa、支架的初撑力不能低于16128kN、工作的阻力不得低于设计要求。安全阀保证可靠有效压力表要保证数据显示正确。支架接顶要保证严密，工作面要确保采直割平，采高达标，底煤不丢弃，顶板不切割。将支架拉成不倒、不歪且不背架的直线，接顶要严密。要由班组长对排尾拉架的工作现场指挥，先将空顶处进行支护，准备好再进行，保证拉架的过程中，顶梁要与顶板存在超过100mm的距离。在综采工作初次放顶之前，要在回风巷和运输巷设置矿压初测牌，以对初次来压和老顶来压的步距进行确定。

5 结论

在机械化采煤的过程中，综采工作面里的初次放顶工作非常重要，对采煤的质量、回采率和安全性有重大的影响。论文对综采工作面中，初次放顶的技术进行分析和探究。通过对顶板压力的监测，提升对初次来压预报的准确度，再根据不同采场的特点，采用不同的控制技术，保障综采初放的安全性，对于实际应用综采初次放顶技术具有现实意义。

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论文摘 要:天然气开采技术是石油工程专业、油气田开发工程学科一门重要和新兴的综合课程，通过丰富教学内容，改革教学方法，综合利用各种教学手段，理论结合实践，激发学生的学习兴趣，提高课程教学效果，为石油工业提供基础理论扎实、具有实践创新能力的专业人才。

近些年来，全球对更清洁能源天然气的需求增长强劲，天然气产业也因之发展迅猛[1～2]。当前我国经济发展处于关键阶段，经济结构优化对能源结构优化的要求十分迫切，天然气作为清洁能源，在今后中国能源消费中的地位将日益重要。我国的天然气消费长期以来一直维持在较低水平，提高天然气消费比例，加快发展天然气产业是今后能源结构调整的重要任务。我国天然气勘探开发理论和技术与国际先进水平有较大的差距[3～4]。我们需要进一步发展中国天然气地质理论，加快建立和发展适合中国地质特征的天然气勘探开发核心技术和技术系列。这对中国能源战略的安全及多样性发展具有重要意义。

1 天然气开采技术课程内容简介

天然气开采技术课程以油层物理、渗流力学等专业基础课为先修课的专业课。主要介绍天然气开采涉及的基本理论及其工艺技术。课程内容包括天然气的基本性质、烃类流体相态、气井产能分析及设计、气藏动态分析、排水采气、天然气水合物形成机理及其预防等内容，地质是基础，渗流力学是开发的理论基础，气藏数值模拟是必不可少的手段，优选的钻采工艺和地面建设工程技术是关键，目的是使学生掌握石油工程领域中广泛应用的工艺技术及其基本原理，从而为学生学习后续专业选修课及未来从事石油工程的设计计算、应用研究及工程管理提供必备的专业知识。

2 丰富教学内容，提高讲课趣味性

由于天然气产业的迅猛发展，以及世界范围内对天然气的需求不断增加，使得天然气开采技术也处于一种不断更新的状态，传统教材的内容常常落后于现场实际应用技术，为了让学生紧跟科技发展的脚步，能够培养适合当前石油行业需求的专业技术人才，教师应不断更新专业前沿的最新技术知识，不断丰富教学的内容，通过展示国际最新发展动态激发学生的好奇心，通过介绍新技术新方法的应用提高学生的学习兴趣，进而提高教学效果。

3 改革教学方法，提高学生综合能力

天然气开采技术课程涉及的先修课程较多，一般放在大四讲授，传统的讲授法通常是满堂灌的填鸭式，学生很难适应，所以教师首先应该坚持启发式教学，控制课堂节奏，把握教学重点，培养学生自主创新的能力。其次，在谈话法中多利用互动式教学，加强师生的沟通和交流，锻炼学生自我表达能力。最后，在讨论法中，采用案例式教学，设计新颖实际的例子对学生进行分组讨论，加强学生的实践应用能力。另外，还可以通过读书指导法，要求学生读期刊杂志写读书报告提高其自学和总结能力。 　4 综合利用各种教学手段，提高教学效果

随着现代科技的飞速发展，当今教学手段呈现出多元化的趋势[5]。粉笔、黑板等传统教学手段具有灵活性强、可塑性大、师生互动效果好等优点。现代教学技术以其容量大、速度快、内容丰富多彩而在很多学科的教学色鲜明。教师应根据天然气开采技术课程的特点，将传统和现代教学手段有机结合在一起。天然气开采技术课程理论性较强，涉及诸多先修课程，同时实用性很大，在现场中实例颇多。教师一方面要坚持传统教学手段，侧重讲解天然气开采技术的原理和方法，另一方面要合理使用多媒体[6]，将文本、声音、图像、动画及视频投影在屏幕上，通过声、光、电的完美结合，用生动的形象、真实的画面、优美动人的语言和音乐来丰富学生的记忆效果，从而实现教学目标，达到教学目的，增强学生学习的兴趣，提高教学效果。

5 理论结合实践，推进素质教育

天然气开采技术是一门实践性很强的工科专业课，该课程除了要求学生掌握牢固的专业理论知识外，还要具备一定的实践经验和较强的动手能力。教师要结合课程理论设计切实可行的实验，提高学生的动手能力，通过到现场参观实习，增长学生见识，培养学生实践能力，利用课程设计增强学生的分析问题及解决问题的实际能力。理论与实践相结合，学生充分发挥主动性和创造性，刺激学生的学习兴趣，提高教学的效果，为学生将来工作打下良好的基础。

6 结语

天然气作为一种清洁优质的能源，在我国改善能源结构，以及中国石油大力推动低碳经济发展的过程中，获得了前所未有的大发展。科技创新是促进中国天然气勘探开发的重要推动力。天然气开采技术课程的教学改革需要教师在提高教学效果的前提下，依据实际生产和科研需求对教学内容、方法和手段进行改革，提高学生的理论素质和创新能力，为我国天然气工业的发展培养复合型人才。

参考文献

[1] 王维标.天然气及LNG工业的行业现状及展望[J].通用机械，2009(4):42，44～45.

[2] 李泓平.天然气资源评价[J].中外科技情报，2007(22):35.

[3] 徐枞巍.为天然气大发展助力[J].气体分离，2009(4):19～20.

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ZZS6000/17/37型四柱支撑掩护式液压支架是针对大同煤矿集团公司燕子山矿高产高效综采工作面研制的,该支架已在顶板不太破碎、采面条件较好的中厚煤层工作面得到推广应用。1998年,经山西省科委组织鉴定,该支架的支护性能已达到国内领先水平。

2　设计要求

(1)支架架型必须适应大同煤田中厚煤层“两硬”(硬顶板、硬煤)地质条件,支护强度>0.8MPa,支架抗顶板冒落矸石冲击能力要强,可靠性要高。

(2)支架有效支护高度应满足大同煤田大多数中厚煤层的开采高度要求,适用范围要广,配套性能要好。

(3)支架必须有较高的可靠性,其耐久性指标必须高于国家强制性标准1倍以上,力争向国际水平接近。

(4)支架自重控制在17t左右,以便于工作面设备搬家及降低支架造价。

3　技术措施

(1)优化架型,适应“两硬”的地质条件

大同煤田中厚煤层顶板较硬,直接顶和老顶冒落困难,冒落时块度较大。高产高效工作面由于移架速度快,如果放顶不及时,则采空区容易形成较大面积的悬顶,可能对支架造成冲击破坏。因此,选择了四柱支撑掩护式架型,如图1所示,采用紧凑型结构布置:①调整四连杆机构参数,最大限度地减少支架后部掩护梁的外露量,降低顶板冒落时大块矸石对支架冲击破坏的可能性;②支架后排立柱靠近顶梁后部布置,以提高顶梁后端的切顶能力,促使采空区坚硬的悬顶及时垮落。

该支架的结构形式,可减少顶板冒落矸石对支架的冲击破坏,并可提高支架的支护性能。

(2)合理确定支护高度,提高支架的适用性通过对大同煤矿集团所属井田中厚可采煤层的情况分析,确定支架的有效支护高度范围为2000～3500mm,该高度可涵盖多数中厚煤层的开采高度范围;并确定支架的顶梁长度、端面距参数,使支架能够与800mm和630mm两种截深的滚筒采煤机相配套。从而使该支架在未来相当长的一段时期内可以作为大同煤矿集团公司两硬条件中厚煤层的主力生产架型。

(3)采用楔型结构顶梁

顶梁是支架支护顶板的重要部件,其结构形式与工作面配套设备、顶板条件相互适应的程度对管理好顶板有着重要影响。与800mm截深电牵引采煤机(MG680WD型)、830mm大断面输送机(SGZ830/630型)相配套的ZZS6000/17/37型液压支架,其顶梁长度大,特别是顶梁前排立柱前部无支撑段长(2495mm)。论文格式，煤矿。论文格式，煤矿。若采用传统的铰接式结构顶梁,则前梁尖端对顶板的支护力不足,不利于顶板管理;若采用整体结构顶梁,则由于顶梁长度大,受井型条件限制,支架运输、搬家都困难。论文格式，煤矿。因此,ZZS6000/17/37型支架摒弃上述两种结构形式的顶梁,采用了兼具铰接式顶梁和整体顶梁双重优点的楔型结构顶梁,从而解决了在配套设备尺寸较大的情况下,顶梁能有效地控制顶板。论文格式，煤矿。

楔形结构顶梁利用机械自锁原理,通过调节顶梁体内楔形调节块的位置来调整支架顶梁的状态,使其前梁部分既能象铰接式前梁一样摆动,适应顶板的起伏变化,又有整体顶梁对顶板支护的效果,顶梁尖端支护力可达1902～2195kN。该型顶梁已获得我国第一个液压支架楔形结构顶梁国家实用新型专利。

(4)优化支架结构,提高支架可靠性

①优化支架结构参数,改进支架的受力分配,避免结构件承受不必要的外界载荷。在整个支护范围内,连杆的最大受力始终控制在支架工作阻力的1倍以下。

②优化支架四连杆机构参数,避免临界尺寸,将支架主要部件间铰接孔与销轴的间隙由传统的2mm减小到1mm以内,保证支架按设计的四连杆参数要求工作。

③采用抗拉强度为800MPa的高强度材料,提高了支架的可靠性,大大降低了支架的自重。

ZZS6000/17/37型支架样机在国家支护设备监督检验中心进行了型式试验,顺利通过模拟井下条件的耐久性试验,其主要技术参数为:

支架高度　1700～3650mm

支护强度 0.81～0.91MPa

工作阻力 6000kN

支架重量 17500kg

4结语

1996年7月,首批103架ZZS6000/17/37型液压支架在大同煤矿集团公司晋华宫矿投入井下工业性试验,试验期间,支架经受了工作面初次来压与周期来压的考验,其初撑力、工作阻力、支护能力、移架速度均满足了生产要求,顶板维护效果良好,工作面日产量可≥6700t,达到了设计目标。论文格式，煤矿。

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1.1 教学设置

早期的采矿系下设采矿教研室、地质教研室、凿岩与破碎教研室、通风与安全教研室、岩石力学教研室、井巷教研室和系统工程教研室等。1993年东北工学院复名为东北大学后，1995年在原采矿系及矿物加工系基础上成立资源与土木工程学院，原采矿教研室、凿岩与破碎教研室、系统工程教研室等合并成为现在的采矿工程研究所。

采矿工程主要专业课程分为：金属矿床地下开采、金属矿床露天开采、矿山机械、凿岩爆破、井巷掘进、矿井通风与安全、矿山企业设计基础（选修）等。这些课程的教学以各自的内容体系独立进行，相互之间缺乏有机的联系，学生在每门课中学习了较详细的知识和技术，却不掌握如何运用。例如，在凿岩爆破课上，学习了爆轰理论、炸药性能、雷管构造、起爆方式、爆破网络等详细内容，却不掌握这些知识和技术如何运用在采矿过程；在地下开采课上，只讲采准、切割、回采等工艺过程及其功能，不讲各采矿工艺需要什么炸药、雷管、爆破网络形式等。这样，学生虽然在两方面都学了不少内容，却缺乏实际运用能力。其他方面也类似。这种分散式教学严重影响学生对采矿专业知识的系统性掌握及其应用。

采矿专业课的教学重点是采矿过程的工艺、技术，培养的人才是能把矿石采出来的单一型技术人才。

1.2 教学方法与手段

教学方法基本上是“满堂灌”，课上老师讲、学生记，课下学生背概念、做习题，老师判作业、考前答疑，教学模式与中学没有多大区别。

在教学手段上，大量的平面、剖面图使学生难以建立采矿方法中各种工程的三维空间概念，无法有效掌握各种工程在空间和功能上的相互关系；手工设计不能适应现代采矿的数字化、优化设计的需要。

教学方法与手段落后不仅教学效果不好，而且使学生对专业课学习失去了兴趣。

2.采矿工程专业创新型人才培养教学体系改革与建设

2.1 课程改革与建设目标

以硬岩矿床的采矿方法、工艺为主线，把相关知识和技术融会贯通，形成系统的采矿专业知识体系；更新教学内容，增加国际上在理论、方法和应用上成熟的科技成果，使教学内容与现代采矿科技对知识结构的需求相适应，达到课程内容体系化、时代化。

实施参与式、互动式教学，以课堂研讨（Seminar）和课程论文为主要形式，实现教师讲授与学生参与的有机结合、课本知识与实际问题的有机结合；研发应用三维动画、数字化设计系统、现场影像等，实现教学内容形象化、时空化，拉近课堂与实践的距离；实现教学方法与手段现代化。

通过新的教学内容体系和现代教学方法与手段，配合课外创新实践，实现采矿专业知识传授的同时，培养学生的动手能力、科学思维能力、创新能力、科技论文写作能力、口头表达能力等，使知识传授与能力培养一体化。

2.2 课程体系改革与建设内容及主要措施

围绕上述目标，在充分论证的基础上，2000年正式启动采矿专业课教学改革和课程建设项目。

2.2.1 课程内容体系改革与教材建设

原来的金属矿床地下开采、金属矿床露天开采、凿岩爆破、井巷掘进、矿山企业设计基础等课程，都为采矿服务，都是采矿专业课的组成部分。但几门课程独立设置、分散讲授，造成各部分知识之间联系不紧密，甚至脱节。学生对各部分知识不能形成体系性掌握，知识运用能力差。

针对这一问题，实施课程内容的体系化改革。以采矿方法、工艺为主线，把涉及的矿岩性质、储量评价方法等基础知识和凿岩爆破、井巷掘进等专业技术融会贯通，建立各方面知识的有机联系，形成系统的采矿专业知识体系。

例如，在讲到运输巷道时，结合其功能、布置和规格，讲授这类巷道的掘进和支护方法、工艺过程、常用设备，掘进中的炮孔规格和布局形式、凿岩机具、炸药性能选择、药量、爆破参数等，这样就把井巷掘进与支护、凿岩爆破技术置于具体的采矿工艺环节之中，学生一方面掌握了运输巷道掘进需要应用那些掘进、支护和爆破技术，另一方面掌握了具体掘进、支护和爆破技术在运输巷道掘进中如何应用。对于不同采矿方法的采准、切割、回采时，也是如此，结合每一工艺的功能、工程布置、结构参数，讲授相关的知识、技术和设备。

这样，就形成了以采矿方法、工艺为主线，有机融会相关知识和技术的采矿专业知识体系一采矿学，使学生既掌握各种技术用在采矿的什么环节、如何应用，又掌握各采矿工艺需要那些技术，有效提高学生知识的系统性和运用能力。

同时，设置科研创新教学环节，积极鼓励学生们参加“大学生创新行动计划”及“大学生科研实践活动计划”，开展创新实验以及各项专利发明等，全面培养和提高学生的科研能力及创新能力。

内容更新是课程内容体系改革的另一重要任务。针对现代采矿科技对采矿人才知识结构的新需求，增加了地质统计学、数字化设计、采矿优化方法、市场经济条件下的矿山技术决策、矿山生态等新内容。这样，学生的知识结构不仅满足把矿石采出来的需要，而且满足技术决策和管理、宏观思维以及数字化、生态化、优化开采的需要。

课程内容体系的重要载体是教材。依据上述课程内容体系设置，编著了针对硬岩采矿的《采矿学》教材，该教材第一版被列为国家“九五”规划教材，再版被列为国家“十一五”规划教材。

2.2.2 教学方法改革与手段建设

针对采矿学需要很强的三维空间想象力和实践性强等教学难点，大力推行教学方法改革，开展教学手段建设。

课堂教学采用学生参与、师生互动式教学。以专题研讨（Seminar）和课程论文为主要形式，选择适当的采矿实践问题，让学生自己查阅资料，进行课堂研讨，撰写小论文，上讲台阐述自己的“研究成果”。这一方法有效调动了学生的学习能动性，并培养其研究、解决问题的能力。互动方式可多样化，如针对已讲授的某些内容，布置学生发挥想象力，用形象的幻灯片加以表达，以此加深学生对教学内容的理解，达到牢固掌握的目的。这种看似平常的方法，实现了教师讲授与学生参与的结合、课本知识与实际问题的结合。

教学手段建设的重点之一是课件建设。采矿专业的一大特点是图纸多，各种采矿结构、工程布置都用图纸表述。空间思维能力是采矿人才必备的专业素质。过去用大量的平面、剖面图教学，学生难以建立采矿方法中各种工程的三维空间概念，无法有效掌握其空间和功能上的相互关系，既费学时又效果不佳。计算机虚拟技术为解决这一难题提供了手段。教学团队把单个采矿工艺环节和过程制作成三维动画课件，原来需要一小时讲解的内容，几分钟内学生就看得明明白白，而且影响深刻。课件还包括现场影像短片。

教学手段建设的另一个重要内容是数字化设计方法和手段的应用。发达国家的矿山全部采用专业化设计软件进行设计、计划和管理，计算机辅助优化设计是现代采矿人才必须掌握的重要技能。为此，教学组研发了具有完全自主知识产权的数字化、优化设计软件平台SmartMiner，用于课堂教学和设计实践。例如，对于露天矿采剥计划编制，过去只能讲述概念性的方法和步骤，离实际计划编制相差甚远。利用SmartMiner，一节课就可实际完成一个计划的全过程，看到计划结果，看到按计划开采后采场台阶推进位置的图纸形态和三维实体形态，使学生对计划步骤、相关因素的考虑等有一个全面掌握和深刻理解。再如露天矿最终境界设计，应用该软件不仅很快做出方案，而且可针对不同市场价格、成本等参数进行分析对比，还可使讲授的优化方法得到应用，由于用到的数据全是现场实际数据，大大拉近了教学和实际的距离。

2.2.3 能力培养建设

知识传授不等同于能力培养，知识是能力的基础，但能力培养还需要有效的实践环节。

上述参与式、互动式教学是课内能力培养的重要措施。Seminar培养了学生的查资料能力、科学思维与创新能力、分析解决问题能力、科技写作和口头表达能力，可谓一举多得；数字化设计平台的应用培养了学生的数字化设计手段和方法应用能力。

以课外创新性实践活动进一步培养学生的综合能力。措施主要有：在教师的指导下，由学生自己在课外制作矿体及采矿工艺过程的计算机三维动画模型，就某些方法制作幻灯片进行形象化表述，自选实验，参与科研项目等。这些活动可以充分发挥学生的想象力、创造力和动手能力，同时极大地提高了学生的专业课学习兴趣，丰富了课外生活。

3.改革与建设成效

3.1 教学效果成效

教学内容的体系化提高了学生的知识系统性和运用能力。教学内容的体系化使相关的采矿专业知识和技术实现有机融合，每一项技术都置于采矿工程的整体构架之中，学生既掌握各种相关知识和技术用在采矿的什么环节、如何应用，又掌握各采矿方法、工艺需要那些具体技术，有效提高了知识传授效果和学生的知识关联性、整体性和运用能力。例如，在毕业设计中，过去学生拿到设计任务后不知如何下手，对学过的知识不知道如何应用，需要指导教师再次“讲课”，每一环节都需要具体的指导。改革后，由于掌握了所学知识的关联性，大部分学生知道先做什么、后做什么，掌握每一步需要考虑的主要因素和应用的技术，对结构参数的确定也熟练得多，稍加指导就可完成设计任务。毕业后在较短的时间内就可独立承担重要技术工作。

教学内容的时代化更新了学生的专业知识结构。教学内容的更新，使采矿专业课教学紧跟世界采矿科技的发展步伐，体现信息化、生态化、优化开采和决策需要的知识。学生的专业知识结构和理念得到更新，为在实践中推行新科技的应用奠定了知识基础。这是促进我国矿业向信息化、生态化、优化开采发展并走向国际化的重要条件。

教学方法和手段的现代化使知识传授效果和效率大幅提升。参与式、互动式教学调动了学生思考问题、获取知识的积极性，大大加深了对课程内容的理解和掌握程度；计算机三维动画课件、现场影像、专业优化设计软件等现代手段的应用，不仅使教学内容空间化、形象化，而且大大缩短了课堂与实践的距离。一方面使教学效率大幅提升，过去需要1小时的内容几分钟即可讲明白，现在150多学时教授了过去六门课240多学时的内容；另一方面提升了学生的空间想象力和所学知识与实践的结合度，教学效果显著提高。

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1 概述

我国煤炭资源丰富，目前累计查明资源储量约1150亿吨，煤炭在我国一次能源消费结构中所占比重达到70%，未来以煤炭供给为主的能源格局短期内不会改变，实现煤炭的绿色开采和清洁高效利用是解决能源问题、环境问题、保障国家能源安全的最主要途径。

当前我国“三下”压煤量已达到140亿吨，占累计查明资源储量的12%。随着国民经济和国家建设的快速发展，“三下”压煤量还将持续增加，这不但造成了煤炭资源的巨大浪费，也严重制约着矿区的可持续发展。因地制宜的推广应用充填采煤技术成为解放“三下”压煤、保护煤炭资源、实现绿色开采、构建和谐矿区的重要措施。

2 我国“三下”采煤技术现状

目前，我国“三下”采煤技术主要有离层注浆、条带开采、充填开采。

离层注浆是将粉煤灰、水泥、胶结物等制备而成的浆料通过钻孔注入煤层上覆围岩的离层空间，浆料凝结后对上覆围岩特别是关键岩层起到支撑作用，从而减少采煤活动对地表的影响。我国20世纪80年代在抚顺老虎台煤矿、大屯徐庄煤矿、新汉华丰煤矿等地进行了离层注浆实验，取得了一定的效果和经验，但该技术尚不能非常有效的控制地表下沉。

条带开采是将采区或盘区划分成较为规则的条带，相邻条带间隔开采，上覆围岩的重量将由保留的条带煤柱进行支撑，从而使地表只产生较小的移动或变形。条带开采在我国东北、河南等地区得到了应用，该技术虽然便于实施，但是该技术本身必然会降低资源回收率，回采巷道每次仅能服务一个工作面使得吨煤掘进率高，另外在防治煤层瓦斯、煤层自燃等方面也会增加难度。

充填开采就是把充填物（如矸石、砂浆等物料）通过专用设备充填入工作面采空区来控制顶板的冒落，从而使地表仅产生微小的移动或变形。我国使用充填采煤技术起步较晚，20世纪70年代方在山东、河南等地区试验充填采煤技术，但由于性价比低、效率低、技术难度大等原因制约了这一方法的推广和应用。进入21世纪以来，国家、高校、企事业单位在充填采煤技术方面投入了大量人力物力，在理论研究和实践成果、充填设备和充填材料、降低成本和充填效果等方面取得了重大突破，该技术越来越被广泛应用。下文将对充填采煤技术进行着重介绍。

3 充填采煤技术

3.1 固体充填采煤技术

固体充填是将矸石、砾石等固体废弃物或混凝土、粉煤灰预制块运送到采空区进行堆放充填，在充填区与采煤面之间通常还应设置隔离网，以便把充填物料与采落的煤炭隔开，提高资源回收率。固体充填有效地利用了煤矿生产过程产生的垃圾和废物，可大幅降低充填成本，但充填物料无法由专用管道输送使得转运环节多、充填能力低，充填物料在一次充填后往往不够致密，需要二次夯实或注浆补强使得充填环节多、充填效果差，因而该技术逐渐被更加高效的水力充填或胶结充填等方式取代。

固体充填的关键是投料系统，这对于提高充填效率、改善充填效果起到至关重要的作用，对于产能低的采煤工作面可采用抛矸机，对于产能高的采煤工作面应选用充填支架。

3.2 水力充填采煤技术

水力充填是将水做为载体，将矸石、砾石等物料经专用管道输送到采空区后通过水流和重力的作用进行充填，排空水和泥沙后可以形成较为致密的充填体，从而减小地表的移动和变形。该技术的优点在于成本低、输送量大、充填效率高、生态破坏小，但该技术在控制地面沉陷、提高煤炭采出率等方面仍存在不尽人意之处。

水力充填的关键是输送工艺，充填浓度宜为60%～70%，可以实现自流输送，压力不足时辅以料泵输送，输送管路宜选用无缝钢管，管径要根据充填能力、充填压力、经济流速等参数计算选型。

3.3 胶结充填采煤技术

胶结充填有三个要素，一是矸石、砾石等惰性材料，二是水泥、粉煤灰等胶结材料，三是水。可以将三者在地面按一定比例混合制备成料浆沿专用管道充填进采空区后再脱去多余的水分，也可以先将惰性材料堆放进采空区，再把胶结材料与水混合制成的净浆由专用管路通过压注、喷淋的方式填满惰性材料之间的空隙，两种方法的结果都是形成具有整体性、独立性和较高强度的承载体，从而起到控制地表移动和变形的作用。

胶结充填的关键是胶结材料，胶结材料本身的属性以及与惰性材料的配合比将直接影响运送能力、充填时间、充填效果等关键指标。除了传统的水泥、粉煤灰等胶结材料外，我国也已研制出高水速凝充填材料，前者价格相对低廉但是输送线路长时容易堵管，后者比较昂贵而且耗水量大但是输送距离远、输送能力大、充填效果更好。目前，胶结充填已经因其施工速度快、充填效果好、环境影响小、适应性强等优点得到了矿山企业的重视，广泛应用于“三下”采煤及坚硬顶板管理等环节。

4 充填采煤技术设计步骤

收集设计资料。赴煤矿实地踏勘，收集地质报告、水文地质类型划分报告、隐蔽致灾因素普查报告、采掘工程平面图、井上下对照图等资料，测定下沉系数、水平移动系数、边界角、移动角等参数。

评价充填开采保护技术难度。计算当不使用充填开采时产生的地表下沉最大值、地表水平变形最大值、地表倾斜变形最大值、地表曲率变形最大值与它们相应的设防值之比，比值越大则保护技术难度越大，反之则越小。地表变形设防值可参考《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》选取。

设计充填开采技术方案。保护技术难度不大时，根据实际情况选用固体充填或水力充填或胶结充填，优化物料配比、输送工艺、充填工艺，保证支撑强度满足设计要求；保护技术难度大时，采取提高充填率、夯实充填体和离层注浆等补强措施；保护技术难度很大时，采取充填条带开采措施，采空的条带由充填体补充，使充填体和条带煤柱共同支撑上覆围岩的重量。

试验充填开采技术方案。结合煤矿开拓采区布置，选取无地面建构筑物压覆的区域试验设计的充填开采技术方案，验证过程中必须实时监控顶板和地表的移动变形量、试验用地面建构筑物变形和破坏情况，实时调整充填时间、充填率、充填浓度等参数，使得充填效果满足设防要求。

实施充填开采技术方案。经试验论证合理有效的充填开采设计方案报煤矿上级主管部门验收投产，生产过程中煤矿要严格按照方案施工，控制好原材料制备、充填物料输送、充填现场施工、充填效果检验等环节，加强对地表移动和变形的监测监控，制定突发事故应急预案并定期演练。煤矿在掌握了地表移动变形量与充填工艺的关系后，可适当调整充填参数，修改完善充填开采技术方案。

5 结束语

随着煤炭资源的逐渐减少，人类更加注重保护生态环境，国家和社会大力加强民生改善，煤矿充填开采技术将成为解放“三下”压煤的主要手段，是煤炭绿色开发的重要组成部分，对于保障民生、保护生态环境、提高资源利用率、促进矿区经济可持续发展具有重要意义。

参考文献