時(shí)間：2023-03-16 15:47:40
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【關(guān)鍵詞】 高瓦斯礦井 解放層開采 瓦斯抽放技術(shù) 數(shù)值模擬
近些年來，由于煤炭開采量的不斷攀升，礦井的開采深度也越來越大，受到賦存條件的影響，煤層的瓦斯含量也在不斷增高，為煤炭開采增加了難度，同時(shí)也嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，當(dāng)前我國正在生產(chǎn)的井工煤礦當(dāng)中，約有一半面臨高瓦斯或煤與瓦斯突出威脅，因此預(yù)防和治理煤與瓦斯突出事故于國于民意義重大。對于高瓦斯煤層開采，通常采取開采解放層的方法，即：先開采與之相鄰近的煤層釋放或抽采瓦斯，很多科技工作者在此方面做出了一定的成績。其中，孟戰(zhàn)成[2]、杜庫實(shí)[3]等人對保護(hù)層（也稱解放層）開采的影響范圍進(jìn)行了研究，田坤云[4，5]、朱勝利[6]等人則對保護(hù)層開采的影響效果進(jìn)行了分析，孟賢正[7]等人則側(cè)重于瓦斯抽采及應(yīng)用效果。本文以安徽省淮北礦區(qū)的青東煤礦為研究對象，對近距離7號和8號煤層的安全開采及瓦斯抽放技術(shù)進(jìn)行研究，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。
1 工程背景
青東煤礦位于安徽省濉溪縣境內(nèi)，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力180萬噸，設(shè)計(jì)生產(chǎn)年限69年，礦井于2010年開始生產(chǎn)，是淮北礦業(yè)集團(tuán)的主力生產(chǎn)礦井。目前開采7號煤層和8號煤層，兩者的賦存特征和層位關(guān)系如圖1所示。
從圖1中可以看出，7號煤層和8號煤層間距變化較大，但是最薄的地方僅為13m左右。為了實(shí)現(xiàn)高瓦斯煤層8號煤層的安全開采，降低煤層中的瓦斯?jié)舛群蜌怏w壓力，將首先開采7號煤層（解放層），并通過7號煤層對8號煤層進(jìn)行瓦斯抽放作業(yè)。
2 理論分析
為了利用好解放層開采方法，需要知道在開采7號煤層過程中，8號煤層的圍巖應(yīng)力分布情況以及抽采過程中的瓦斯?jié)舛茸兓闆r。因此，通過FLAC數(shù)值模擬軟件，可以得到7號煤開采過程中8號煤層采場圍巖應(yīng)力變化的理論值。模型的建立是以正在開采的828工作面為工程背景的，工作面傾斜長度假定為120m，工作面從10m推進(jìn)至160m以遠(yuǎn)。其中當(dāng)工作面推進(jìn)60m時(shí)的采場圍巖應(yīng)力分布情況如圖2所示[8]。
從圖2中可以看出，較粗的黑線代表8號煤層，較細(xì)的黑線代表7號煤層，7號煤層中間的白色部分代表開采過的煤層。由于解放層7號煤層的開采，打破了圍巖應(yīng)力原來的平衡狀態(tài)，8號煤層的壓力得到了釋放，從而有利于瓦斯氣體的排出，降低煤層瓦斯?jié)舛取?/p>
3 工程實(shí)踐
實(shí)際開采過程中，8號煤層的瓦斯賦存壓力得到釋放以后，利用7號煤層已經(jīng)開采的工作面向8號煤層施工抽取瓦斯的長鉆孔，并持續(xù)不間斷地抽放8號煤層中賦存的瓦斯。通過對鉆孔抽取的瓦斯量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到瓦斯抽排量額變化情況如圖3所示。
從圖3中可以看出，隨著7號煤層工作面的不斷推進(jìn)，鉆孔瓦斯抽取量也在逐步攀升，并達(dá)到一定的量值后基本平衡。這說明，7號煤層開采對于8號煤層瓦斯的釋放具有促進(jìn)作用，解放層開采取得了預(yù)期效果。
4 結(jié)語
（1）通過數(shù)值模擬分析得到，高瓦斯煤層開采過程中，可以通過開采解放層對目標(biāo)煤層的采場圍巖進(jìn)行卸壓，降低圍巖應(yīng)力。
（2）工程實(shí)踐結(jié)果表明，解放層工作面的開采可以促進(jìn)目標(biāo)煤層的瓦斯抽排，降低瓦斯?jié)舛?，為進(jìn)一步開采打好安全基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
[1]黃光利.硯石臺煤礦急傾斜俯偽斜上保護(hù)層開采保護(hù)范圍研究[D].重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.
[2]孟戰(zhàn)成，魏風(fēng)清，史廣山，等.近距離上保護(hù)層開采保護(hù)范圍研究[J].煤炭工程，2013（3）：51-53+56.
[3]杜庫實(shí).上保護(hù)層開采下伏煤巖層卸壓范圍研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，41（S2）：176-178+181.
[4]田坤云，孫文標(biāo)，魏二劍.上保護(hù)層開采保護(hù)范圍確定及數(shù)值模擬[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，32（1）：7-13.
[5]田坤云，唐現(xiàn)奇，劉志源，等.上保護(hù)層開采的保護(hù)效果及裂隙帶分析[J].煤炭工程，2014，46（4）：71-73.
[6]朱勝利.上保護(hù)層開采的保護(hù)效果及裂隙帶分析[J].科技風(fēng)，2014（8）：213.
準(zhǔn)確認(rèn)識、恰當(dāng)評價(jià)具體條件下的煤炭資源，搞好資源管理，是爭取煤炭資源開發(fā)開采資源環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)效益整體最優(yōu)的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)決策與管理信息化、智能化與自動化的基礎(chǔ)。本論文以輔助開采與管理決策，提高資源合理開發(fā)利用水平為目標(biāo)，以國內(nèi)外相關(guān)研究成果為基礎(chǔ)，以礦井煤炭資源作為研究對象，結(jié)合作者主持承擔(dān)的多個(gè)縱橫向科研項(xiàng)目,充分考慮我國國情及煤炭資源與開發(fā)開采特點(diǎn)，利用理論與實(shí)證分析結(jié)合，技術(shù)經(jīng)濟(jì)結(jié)合，宏觀微觀結(jié)合，點(diǎn)面結(jié)合，定性定量結(jié)合，實(shí)際計(jì)算與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)合，繼承與創(chuàng)新結(jié)合，學(xué)科交叉綜合等方法，運(yùn)用采礦工程、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、礦井地質(zhì)、礦山測量多學(xué)科知識及數(shù)理統(tǒng)計(jì)、模糊數(shù)學(xué)、穩(wěn)健數(shù)據(jù)處理、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、分形幾何、層次分析、灰色系統(tǒng)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等多種定量分析手段，從資源開發(fā)者、所有者，采礦權(quán)的出讓方、受讓方等不同角度，對礦井煤炭資源評價(jià)及管理中的若干問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究分析，提出了一系列方法、模型及政策建議，并已在平頂山、徐州、皖北等礦區(qū)多個(gè)煤礦得到實(shí)際應(yīng)用，取得了較好的效果。論文的主要成果有：
（1）在全面系統(tǒng)分析國內(nèi)外相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上，論文以煤炭資源地質(zhì)條件準(zhǔn)確描述擬合、規(guī)律探索與預(yù)測為基礎(chǔ)，以資源條件與開采指標(biāo)關(guān)系模型構(gòu)建為橋梁，以煤炭資源評價(jià)與管理為主體，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、資源利用管理的調(diào)控政策研究，初步構(gòu)建起了以煤炭資源評價(jià)預(yù)測、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、開發(fā)開采決策連成一體為特色的煤炭資源評價(jià)與管理理論與方法體系,實(shí)現(xiàn)了評價(jià)與管理的一體化、計(jì)算機(jī)化、實(shí)時(shí)化，實(shí)用化。論文關(guān)于煤炭資源管理方面的研究幾乎覆蓋了煤礦企業(yè)這方面的主要工作與存在問題。
（2）針對煤炭資源條件與開采指標(biāo)數(shù)據(jù)多源、多相、精度不等、分布復(fù)雜、異值不可避免等特點(diǎn)，論文推導(dǎo)了有關(guān)穩(wěn)健數(shù)據(jù)處理公式，開發(fā)了計(jì)算機(jī)程序，并大規(guī)模應(yīng)用到資源評價(jià)與關(guān)系模型構(gòu)建研究中，取得了較好的效果。論文實(shí)例研究表明，用穩(wěn)健方法建立關(guān)系或預(yù)測模型，可大幅度提高精度，同時(shí)可以較好地析離出以往決策不合理部分、虛假數(shù)據(jù)或異值，具有去偽存真的效果，能避免有悖于采礦規(guī)律的模型出現(xiàn)，使預(yù)測值更加符合實(shí)際。
（3）論文總結(jié)歸納了煤炭資源條件單因素評價(jià)的基本內(nèi)容、資源條件數(shù)據(jù)變化程度的常用估計(jì)方法，分析探討了影響開發(fā)開采的主要煤炭資源條件因素、影響方式及其量化方法。根據(jù)平頂山礦區(qū)實(shí)際資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、方向統(tǒng)計(jì)、分形幾何等方法，揭示了該礦區(qū)主要井田內(nèi)斷層的若干統(tǒng)計(jì)規(guī)律，篩選出了斷層對開采影響的基因素，得到了斷層破壞指數(shù)的最優(yōu)形式，建立了這一指數(shù)與開采指標(biāo)的關(guān)系模型，提出了未采區(qū)或工作面內(nèi)斷層破壞程度及開采指標(biāo)的預(yù)測方法及模型。實(shí)例分析表明，作者建立的工作面斷層破壞程度預(yù)測模型與俄羅斯學(xué)者提出的模型相比，可提高精度一倍以上。
（4）論文收集了平頂山八個(gè)礦二千多個(gè)煤厚數(shù)據(jù)，進(jìn)行了煤厚分布的正態(tài)性檢驗(yàn)，分析討論了煤層穩(wěn)定性幾種評價(jià)方法的理論與統(tǒng)計(jì)關(guān)系，從理論上解釋了現(xiàn)場煤層穩(wěn)定性分類出現(xiàn)矛盾的原因，說明了用多個(gè)指標(biāo)評價(jià)同一資源條件因素時(shí)應(yīng)注意的問題。
（5）通過基于不同目的的煤炭資源條件綜合評價(jià)研究實(shí)例，深入探討了綜合評價(jià)中關(guān)系模型構(gòu)建、隸屬函數(shù)與權(quán)重確定、算子選取方法及其效果。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)提出了煤炭資源條件綜合評價(jià)的六個(gè)特點(diǎn)，四個(gè)原則，五種方法，正是這些從個(gè)別到一般的歸納、總結(jié)、提煉，構(gòu)成了礦井煤炭資源評價(jià)理論方法框架體系的重要內(nèi)容。本論文中的煤炭資源條件評價(jià)方面的部分成果已在平頂山大莊礦、徐州三河尖礦、淮北岱河礦等煤礦得到實(shí)際應(yīng)用。
（6）討論總結(jié)了煤炭資源條件與開采指標(biāo)關(guān)系模型構(gòu)建的方法、步驟及注意問題，分析了采前采后評價(jià)值的誤差特性，歸納提出了未采區(qū)評價(jià)值確定的采前評價(jià)結(jié)果校正法與預(yù)測模型法，并進(jìn)行了實(shí)例研究；通過實(shí)例分析討論了描述工作面資源條件與單產(chǎn)工效關(guān)系的穩(wěn)健多元回歸模型、灰色GM（0，h）模型、模糊綜合評價(jià)——穩(wěn)健回歸模型、模糊綜合評價(jià)——穩(wěn)健趨勢面模型、模糊控制預(yù)測模型、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型的特點(diǎn)與效果。
（7）有些開采指標(biāo)關(guān)系模型，如成本、售價(jià)等，要求全面考慮資源條件、開采指標(biāo)隨空間、時(shí)間變化而變化的特征。但現(xiàn)有研究大都是針對特定年份或特定時(shí)間而擬合的，建模中一個(gè)煤層乃至整個(gè)礦井往往采用一個(gè)評價(jià)值，由此建立的模型過于粗糙，難以滿足規(guī)律分析、指標(biāo)預(yù)測等方面的要求。論文以資源條件與噸煤開采成本為例，提出了兼顧資源條件、開采指標(biāo)空間——時(shí)間動態(tài)特征的關(guān)系模型構(gòu)建方法，以曲線描述成本隨時(shí)間變化而變化的規(guī)律，以回歸模型、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等模型反映資源條件與開采成本的關(guān)系，用專家評議或?qū)哟畏治龇?、神?jīng)元網(wǎng)絡(luò)法確定權(quán)重，以工作面作為資源條件評價(jià)單元，利用平頂山礦區(qū)十一對生產(chǎn)礦井最近6～8年的幾百個(gè)采面、近百個(gè)年成本數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代構(gòu)建了具有前述特征的關(guān)系模型，同時(shí)提出了基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)增刪的模型調(diào)整或重構(gòu)方法，特殊情況（某些開采指標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)突變、逆變等）的判斷及模型修正方法，開發(fā)了相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，擬合及預(yù)測精度較為理想，比較符合實(shí)際。這些工作使實(shí)時(shí)、動態(tài)評價(jià)、預(yù)測成為可能。
（8）討論了煤炭資源經(jīng)濟(jì)可采性評價(jià)的意義與評價(jià)原則，研究了費(fèi)用效益法、采與不采對比法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可采性評價(jià)的基本方法、模型及評價(jià)實(shí)例，根據(jù)平頂山礦區(qū)實(shí)際資料，揭示了開采工效、成本、灰分、售價(jià)增減對煤層經(jīng)濟(jì)可采厚度的影響，工作面單產(chǎn)與含矸煤層經(jīng)濟(jì)可采厚度的關(guān)系，礦井地質(zhì)條件與經(jīng)濟(jì)可采厚度的關(guān)系，煤量類別與經(jīng)濟(jì)可采厚度的關(guān)系，提出了若干政策建議。這方面研究成果已在平頂山、皖北等礦區(qū)得到應(yīng)用。
（9）分析了我國煤炭資源回收狀況，討論了與采出率有關(guān)的現(xiàn)行可采儲量與礦井設(shè)計(jì)可采儲量、全礦井永久煤柱攤銷、回采煤量與工作面采出率等概念及計(jì)算公式上的欠缺及改進(jìn)方法，提出了儲量發(fā)生增減時(shí)攤銷方法、簡便公式，給出了性質(zhì)及適用條件，研究了合理采出率的確定、實(shí)際采出率測算等問題，提出了煤炭資源合理開發(fā)利用評價(jià)的內(nèi)容、目標(biāo)、方法及方案對比評 價(jià)、開發(fā)效益評價(jià)模型，給出了研究實(shí)例。
（10）基于現(xiàn)行放頂煤開采采出量及采出率確定方法，推導(dǎo)出了這種工藝采出量及采出率的誤差估計(jì)模型，根據(jù)兗州南屯礦實(shí)際數(shù)據(jù)，計(jì)算出了誤差估計(jì)模型中相應(yīng)參數(shù)（即由統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量改算實(shí)測產(chǎn)量所需的參數(shù)）的相似維、實(shí)驗(yàn)及理論變異函數(shù)，基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，得到了三種采樣方式、不同采樣間距與上述參數(shù)估計(jì)誤差、采出量相對誤差的關(guān)系。該成果為進(jìn)一步研究放頂煤開采采出量及采出率的測算、標(biāo)準(zhǔn)制定等問題提供了依據(jù)及途徑。
（11）采用公式推導(dǎo)與模擬方法，分析了有償使用或資源資產(chǎn)化管理對資源浪費(fèi)的抑制能力與不足，探討了我國資源管理改革的取向，對資源稅與資源補(bǔ)償費(fèi)、資源資產(chǎn)評估參數(shù)的獲取、儲量級別對評估價(jià)值的影響、礦產(chǎn)資源資產(chǎn)與礦業(yè)權(quán)的關(guān)系、激勵(lì)機(jī)制與調(diào)控模式的構(gòu)建等問題進(jìn)行了理論探討，基于資源價(jià)值理論及非“三下”開采資源補(bǔ)償費(fèi)費(fèi)率標(biāo)準(zhǔn)，推導(dǎo)出了“三下”開采資源補(bǔ)償費(fèi)的計(jì)算公式，提出了考慮儲量誤差的資源價(jià)值評估模型及實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源合理開發(fā)利用需解決的關(guān)鍵問題與技術(shù)路線。
（12）論文討論了煤炭資源資產(chǎn)價(jià)值及級差收益的概念、構(gòu)成，提出了地質(zhì)勘探成果價(jià)值、劣等資源的勘探費(fèi)、劣等資源開采成本與售價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)勘探費(fèi)、標(biāo)準(zhǔn)投資、標(biāo)準(zhǔn)采出率、標(biāo)準(zhǔn)開采成本、標(biāo)準(zhǔn)售價(jià)、理論開采成本、理論售價(jià)等一系列概念、確定方法與模型；針對研究目的、要求、測算對象的特點(diǎn)，建立了煤炭資源資產(chǎn)價(jià)值與級差收益確定的理論模型和實(shí)際測算模型；收集了平頂山礦區(qū)十一對生產(chǎn)礦井600多個(gè)工作面數(shù)十萬個(gè)資源條件與開采經(jīng)營數(shù)據(jù)及有關(guān)圖紙資源，構(gòu)建了一系列具有空間、時(shí)間動態(tài)特征的資源條件與開采指標(biāo)關(guān)系模型、評價(jià)參數(shù)確定模型，開發(fā)了軟件系統(tǒng)，對平頂山礦區(qū)十一對生產(chǎn)礦井進(jìn)行了實(shí)際測算，得到了各礦各煤層從1990年到20__年以礦區(qū)為基準(zhǔn)的期內(nèi)煤炭資源資產(chǎn)價(jià)值與級差收益、剩余煤炭資源資產(chǎn)價(jià)值與級差收益，分析得到了標(biāo)準(zhǔn)開采成本、標(biāo)準(zhǔn)售價(jià)、劣等資源條件、平均資金利潤率、絕對地租、壟斷地租對資源價(jià)值與級差收益的影響，提出了成果應(yīng)用的領(lǐng)域與途徑，測算達(dá)到了動態(tài)實(shí)時(shí)、可靠實(shí)用。
關(guān)鍵詞：煤炭資源評價(jià)煤炭資源管理開采指標(biāo)動態(tài)預(yù)測
開采采出率資源資產(chǎn)價(jià)值級差收益
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.
6）Inteivelyandsystematicallytoanalyzethecontrolabilityofresourcespropertymanagementonresourceswasting,thetheoreticalfoundationofresourcestaxandresourcescompeatingcharge,andtodiscuthedeterminationofresourcescompeatingchargeusing“threebelow”coalmining,theobtainmentofresourcespropertyevaluatingparameters,theeffectsofreserveclaesonresourcesvalue,therelatiobetweenresourcespropertyandminingrights,theencouragingmechanismofrationalexploitingandutilizingresources,themethodsofcompeationexploitation,andtheresourcesmanagementpattern.Alsotoputforwardasetofpoliciesandproposalsorientatedtoimprovingrationalexploitationandutilizationofresources.
關(guān)鍵詞：煤礦，環(huán)境污染，清潔開采
1.煤炭開采對環(huán)境的污染與破壞
保護(hù)環(huán)境是我國的一項(xiàng)基本國策，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會和資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。煤炭是我國的主要能源，又是“不清潔能源”，在開發(fā)過程中對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。煤礦產(chǎn)生的固體廢棄物主要是井下開掘巖巷、半煤巖巷排出的礦石、露天礦剝離物以及原煤洗選過程中的洗礦等。迄今為止，全國堆積的煤礦石已達(dá)30億噸左右，占地約5500hm2，并以每年2.0億噸左右的速度增長。全國現(xiàn)有大小礦石山數(shù)萬座，其中數(shù)百座在自燃，排放大量的煙塵和有害氣體，對礦區(qū)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。礦石山淋溶水含較強(qiáng)的酸性滲入地下，個(gè)別地區(qū)礦石中還含有重金屬以及放射性元素，污染了周圍土壤和地表水系及地下水。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。礦石山侵占耕地良田，有些地區(qū)因暴雨導(dǎo)致礦石山滑坡，甚至礦石山爆炸等事故，危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全。我國大部分煤礦都有瓦斯，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井約占40%左右。礦井水是煤礦排放量最大的一種廢水，它對地表河流等水資源產(chǎn)生較大的污染。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。礦井水主要來自地表滲水、巖石孔隙水、地下含水層疏放水以及煤礦生產(chǎn)中防塵、灌漿、充填污水等。礦井水由于受開采、運(yùn)輸過程中散落的煤粉、巖粉、支架乳化液等雜物的污染以及煤中伴生礦物的分解氧化等導(dǎo)致水體混濁。目前我國煤炭開采以井工開采為主，按1998年煤炭產(chǎn)量構(gòu)成，井工礦開采煤炭產(chǎn)量占93%。國有重點(diǎn)煤礦采用的采煤方法基本都是長壁式開采，全部跨落法管理頂板。由于采動造成上覆巖層移動、變形、跨落、直至地表塌陷。據(jù)測定，緩傾斜、傾斜煤層開采，地表塌陷最大深度一般為煤層開采總厚度的0.7倍，塌陷面積是煤層開采面積的1.2倍左右。
2.實(shí)現(xiàn)清潔開采的措施與途徑
黨的十五屆五中全會已重視到生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)，并將其列入實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)。“十五”期間，針對煤炭行業(yè)環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題，積極推行清潔生產(chǎn)。清潔生產(chǎn)是保護(hù)人類生活環(huán)境防止污染的重要途徑。它以提高資源、能源的開發(fā)和利用率，減少污染物的產(chǎn)生量和排放量為宗旨，是促進(jìn)煤炭生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)共同發(fā)展的重要決策。因此，必須采取有效的煤炭清潔開采技術(shù)措施，以保護(hù)我們的生活環(huán)境。
2.1減少井下出礦量的措施
（1）全煤巷開拓方式發(fā)展建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，向一礦一井一面或兩面發(fā)展，采用大功率、高強(qiáng)度、大能力現(xiàn)代化采掘設(shè)備。采掘速度加快，生產(chǎn)高度集中，礦井或水平的服務(wù)年限相應(yīng)縮短；所需同時(shí)維護(hù)和使用的巷道長度和時(shí)間縮短；巷道支護(hù)技術(shù)的提高、支護(hù)材料的改進(jìn)以及強(qiáng)力皮帶的使用和單軌吊車、卡軌車、齒軌車等輔助設(shè)備的推廣應(yīng)用，可使開拓巷道掘在煤層中，不必掘在巖層中。國外如德國、英國近年來已逐漸向全煤巷開拓發(fā)展，一些煤礦已取消了排礦系統(tǒng)，地面基本消除了礦石山。我國一些地方小煤礦基本無巖石巷道。
（2）采區(qū)巷道全煤化對于煤層群聯(lián)合布置的采區(qū)巷道，如采區(qū)上山和區(qū)段集中巷等應(yīng)盡量布置在煤層中。因一礦一井一面或兩面(兩面時(shí)各在一個(gè)采區(qū))一個(gè)采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的工作面只有一個(gè)，所以不用設(shè)
區(qū)段集中巷，使巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡單化。
（3）減少煤炭回采過程中混入礦石量對開采3.5~5.0m厚的緩傾斜煤層，結(jié)構(gòu)簡單可一次采全厚；對開采3.5~5.0m厚的傾斜和急傾斜煤層，可采用分層開采，若有夾石層，可以夾石層作為下分層的頂板；對開采大于5m的厚及特厚緩傾斜煤層可采用一次采全厚放頂煤開采。為提高放頂煤質(zhì)量和提高頂煤回采率，要選用多輪順序放煤工藝及低位插板式放煤支架。
（4）薄煤層開采掘出的巷道為半煤巖巷，為使巖石不出井，掘巷時(shí)可將巷道掘?qū)捫?，使掘出的礦石充填到巷道的一側(cè)或兩側(cè)。為使充填工作方便，在掘巷時(shí)要選擇合理的爆破參數(shù)，使崩落的礦石塊度便于充填工作。
2.2減少井下廢氣、粉塵污染的措施
經(jīng)風(fēng)井排至地面的廢氣中含有大量的有害氣體，其中主要成分是45%。煤
層采掘前預(yù)抽45%可以有效地大幅度減少生產(chǎn)中45%涌出量，這不僅是保證安全生產(chǎn)的重要技術(shù)措施，也是減輕礦井排放廢氣的重要途徑。對于排入大氣中的有害氣體量雖然遠(yuǎn)小于45%，但也不可忽視，應(yīng)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行治理。如：采用煤層注水、高壓噴霧、聲波霧化、巷道風(fēng)流水幕凈水、集塵風(fēng)機(jī)等滅塵措施，防止沼氣與煤塵爆炸時(shí)產(chǎn)生有害氣體；向采空區(qū)灌漿、注氮、噴灑阻化劑、及時(shí)打密閉等措施防止煤炭自燃產(chǎn)生有害氣體；發(fā)展使用巖巷與煤巷掘進(jìn)機(jī)和研究制造適合地方小煤礦使用的小型采煤機(jī)，防止爆破掘巷和爆破采煤中放炮(每公斤硝銨炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生40-47L的有害氣體；使用柴油動力機(jī)械應(yīng)配置廢氣凈化器，把井下各作業(yè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的有害氣體降到最低限度。
2.3井下污水處理技術(shù)
目前推廣的經(jīng)濟(jì)型水泵工藝或區(qū)域化水泵工藝所采用的煤泥水處理系統(tǒng)都是按閉路循環(huán)設(shè)計(jì)的。在井下中央硐室采用斜管沉淀倉對采區(qū)分級脫水后的煤泥水進(jìn)一步凈化處理，大部分煤泥水凈化后在井下供采掘用水循環(huán)使用，只有少部分經(jīng)過濃縮后的高濃度煤泥水用小流量高揚(yáng)程煤泥泵排至地面入選煤廠或脫水廠處理。對于小型煤礦地面無洗煤廠，所產(chǎn)生的煤泥水都在井下中央硐室處理，中央硐室采用濃縮旋流器和高頻震動篩對煤泥水進(jìn)一步處理，可以做到煤泥水不上井。
2.4減少地表塌陷
對于劣質(zhì)煤層或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤層，可采用柱式或房柱式采煤法、條帶式采煤法回采，以減少采后的地表塌陷量，減輕對地表環(huán)境的影響。對特厚煤層利用水砂充填管理采空區(qū)頂板是減少地表沉陷的最有效方法。盡管此法增加設(shè)備，增加生產(chǎn)系統(tǒng)，使礦井生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜化，噸煤成本增高，但對地表環(huán)境影響是很小的。
對薄及中厚的煤層群，應(yīng)采用離層帶高壓注入泥漿技術(shù)。地下煤層開采后上覆巖層產(chǎn)生變形和移動，巖層間產(chǎn)生不同程度的離層。在地面向各離層帶打鉆孔，通過鉆孔向離層空隙中高壓注入泥漿，以減緩和減少地表沉陷。
3.結(jié)論
煤炭地下氣化是目前較理想的煤炭清潔開采技術(shù)。它是將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原地將煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的技術(shù)，是對傳統(tǒng)采煤方式的根本性變革。不僅極大地減少了井下工程及艱苦作業(yè)，而且消除了煤炭開采對環(huán)境的污染和煤炭燃燒對生態(tài)環(huán)境的不利影響和危害。煤層氣即沼氣，它是煤炭形成過程中的伴生物，并隨煤炭賦存于煤層中的易燃易爆氣體。在采煤過程中常作為有害氣體排至地面，污染了大氣環(huán)境。據(jù)近些年來的研究表明，沼氣是一種潔凈熱效率高的新能源，并且價(jià)格低廉。這種能源的開發(fā)和利用既消除了采煤隱患，又避免了資源浪費(fèi)，保護(hù)了環(huán)境。因此，應(yīng)大力發(fā)展煤層氣的開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；輔助設(shè)計(jì)；采礦工程；應(yīng)用
中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-828X（2012）08-0-01
近年來，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design，簡稱CAD)在世界各國得到了廣泛使用，它是利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能和圖形處理能力，對產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、分析、修改與優(yōu)化，綜合了計(jì)算機(jī)和工程制圖知識，并且隨著計(jì)算機(jī)硬件性能和軟件功能的不斷提高而逐漸完善。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是由美國公司開發(fā)的通用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包，具有體系結(jié)構(gòu)開放、使用方便、便于掌握等優(yōu)點(diǎn)，并能夠繪制平面與三維圖形、渲染圖形、標(biāo)注尺寸以及打印和輸出圖紙。
從上世紀(jì)80年代至今的有關(guān)文獻(xiàn)資料來看，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在國內(nèi)外礦山開采設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益廣泛。作為一種精確、高速的新型設(shè)計(jì)工具，已被廣大工程技術(shù)人員所接受，并對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與手段提出了挑戰(zhàn)。目前，它已被礦床開采設(shè)計(jì)的各個(gè)分支和側(cè)面廣泛應(yīng)用，并取得了很好的效果。
一、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)組成及采礦設(shè)計(jì)理念
計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)一般以有著圖形功能的交互計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，包括：計(jì)算機(jī)主機(jī)、圖形輸入板、圖形顯示終端、掃描儀、繪圖儀、磁帶機(jī)、打印機(jī)以及其他各種軟件。利用交互系統(tǒng)開展采礦設(shè)計(jì)，可以邊設(shè)計(jì)，邊構(gòu)思，邊畫樣，邊修改，隨時(shí)可以從終端屏幕看到每一步操作的顯示結(jié)果。典型的設(shè)計(jì)包括：(1)設(shè)計(jì)者接受任務(wù)，了解甲方對礦山的功能、經(jīng)濟(jì)、制造技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)等方面的要求。(2)方案設(shè)計(jì)。一方面來自設(shè)計(jì)方的要求，另一方面來自工程師的知識、理念，包括功能的滿足，技術(shù)的可行以及其他需要等。(3)驗(yàn)證、修改、定型。將設(shè)計(jì)對象表達(dá)出來，并根據(jù)功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、審美等方面的詳細(xì)要求和數(shù)據(jù)，對其進(jìn)一步修改，適之處予以完善，細(xì)節(jié)予以補(bǔ)充，最后定型。(4)將設(shè)計(jì)果制作成技術(shù)文件，一般包括三視圖、部件圖、剖面以及各種說明等。
二、如何使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
每個(gè)人都知道，礦山開采的目標(biāo)是要開采出礦石，而礦山工程設(shè)計(jì)，是工程師、設(shè)計(jì)人員應(yīng)用技術(shù)手段改變礦山環(huán)境。滿足政府、企業(yè)以及特定人群要求的一種高智能勞動。因此，采礦設(shè)計(jì)的任務(wù)：一是必須開采出高質(zhì)量的礦石；二是有效地保護(hù)工程結(jié)構(gòu)，使其能夠承受自然界與人工開采的壓力，長期而可持續(xù)地發(fā)展；三是必須保證以盡可能低的代價(jià)和成本，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，保證工程建設(shè)的安全和后續(xù)作業(yè)的開展。
實(shí)踐證明，采用CAD進(jìn)行采礦可以提高采礦設(shè)計(jì)水平與設(shè)計(jì)質(zhì)量，不但能夠使常規(guī)設(shè)計(jì)效率得到有效地成千上百倍的提高，還能夠在手工設(shè)計(jì)時(shí)代根本無法想象的設(shè)計(jì)空間展開自由翱翔的翅膀。由于設(shè)計(jì)工程師思想、理念、習(xí)慣、表達(dá)方式的不同，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)使用計(jì)算機(jī)輔助部分與其余部分之間接口的描述方法也難以取得一致。所以，設(shè)計(jì)工程師在開展設(shè)計(jì)之前，要對每一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行深入的了解。比如，礦山所處的地質(zhì)地貌、水文環(huán)境、開采方式、巷道走向、設(shè)備選型、提升機(jī)械甚至礦山復(fù)綠等，都要胸有成竹，才能“知己知彼，百戰(zhàn)百勝。”在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)工程師要做好一周就以下幾個(gè)方面的工作：
1.認(rèn)真做好設(shè)計(jì)方案。接受設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先要運(yùn)用自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思。在這個(gè)過程中要進(jìn)行技術(shù)決策，確定設(shè)計(jì)原則，同時(shí)對今后設(shè)計(jì)過程和要完成的設(shè)計(jì)有個(gè)整體認(rèn)識。包括：一是下大力氣廣泛收集有關(guān)采礦的背景資料與工程信息，認(rèn)真開展調(diào)查研究，了解與掌握地質(zhì)勘探、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、礦產(chǎn)利用指標(biāo)、礦床儲量、礦山生產(chǎn)力等等信息；二是分析研究已經(jīng)取得成功并在實(shí)踐中得到證明的同類設(shè)計(jì)資料以及相關(guān)知識，取人之長，補(bǔ)己之短，學(xué)習(xí)和參考成功的經(jīng)驗(yàn)，開展設(shè)計(jì)工作，進(jìn)行構(gòu)思。才能厚積而薄發(fā)，最后確定設(shè)計(jì)方案。
2.對每一個(gè)工程結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析。其目的是要確定設(shè)計(jì)方案中有關(guān)工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力載荷、約束條件等，這是采礦設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)方面，不能有半點(diǎn)馬虎。
3.掌握設(shè)計(jì)采礦圖的全過程。在實(shí)際工作中，具體方案的設(shè)計(jì)往往與繪制同步進(jìn)行，因此，必須對設(shè)計(jì)采礦圖的全過程嚴(yán)格掌握，不得有一絲的大意。
4.繪制施工圖。這是采礦設(shè)計(jì)的具體表現(xiàn)，要以詳盡體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖為目的。工程師長期的實(shí)踐采礦設(shè)已形成了行業(yè)的圖樣表達(dá)習(xí)慣和約定，因此對施工圖的繪制要能體現(xiàn)這一特點(diǎn)。
5.進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)分析，這是設(shè)計(jì)的重中之重，根據(jù)設(shè)計(jì)階段的不同對概算和預(yù)算進(jìn)行分析。概算是確定項(xiàng)目投資、編制和安排建設(shè)計(jì)劃的依據(jù)；預(yù)算是施工圖設(shè)計(jì)文件的組成部分，是確定工程造價(jià)、考核工程成本和經(jīng)濟(jì)性的重要組成因素。
總之，此系統(tǒng)研究的目的是輔助設(shè)計(jì)者完成工程方案的設(shè)計(jì)，模擬設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业乃季S進(jìn)行工作。因此，從這一意義上來說，采礦CAD系統(tǒng)是對采礦設(shè)計(jì)專家的思維模擬。
三、采礦CAD技術(shù)特點(diǎn)分析
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是軟件開發(fā)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇，一要考慮行業(yè)特點(diǎn)；二要考慮技術(shù)發(fā)展水平。盡管21世紀(jì)新的技術(shù)已經(jīng)向三維實(shí)體、可視化和集成化發(fā)展，但對礦山行業(yè)而言，還有很長的路要走。所以，系統(tǒng)的定位必須重視企業(yè)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀。一般來講，CAD技術(shù)在國內(nèi)外礦山的應(yīng)用有以下特點(diǎn)：
一是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期。主要通過使用CAD系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)過程更加客觀、、準(zhǔn)確、高效和規(guī)范。所以，采礦CAD的設(shè)計(jì)一定要考慮礦山設(shè)計(jì)規(guī)范和工程師的設(shè)計(jì)習(xí)慣。
二是富有實(shí)效與連續(xù)性。無論是地質(zhì)、采礦、測量，還是選礦之間的信息處理、傳輸更富于時(shí)效性和可連續(xù)性，更加強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的集成化和數(shù)據(jù)的共享。
三是加強(qiáng)采礦CAD系統(tǒng)的通用性和可移植性。由于行業(yè)差異與體差異，以及在生產(chǎn)過程中需處理的瞬息萬變的信息差異，使得這種D技術(shù)在礦山行業(yè)的應(yīng)用研究中具有較強(qiáng)針對性，可移植性相對較差。所以，必須采用圖形處理方法、圖形環(huán)境以及數(shù)據(jù)接口技術(shù)研究。
四是從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行研究。由于二維方式下的礦山CAD軟件的應(yīng)用研究有利于與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式銜接，也符合目前礦山計(jì)算機(jī)技術(shù)水平。所以，要擯棄過分追求“三維實(shí)體設(shè)計(jì)”的思想，從礦山的實(shí)際需要出發(fā)進(jìn)行開發(fā)和研究。
五是與時(shí)俱進(jìn)，積極研究。目前CAD軟件開發(fā)正處在一個(gè)由二維平面的設(shè)計(jì)模式向三維空間的設(shè)計(jì)模式過渡。由于存在技術(shù)上的障礙，一時(shí)間還難以完成。但是筆者認(rèn)為，只要我們與時(shí)俱進(jìn)，努力學(xué)習(xí)，認(rèn)真研究三維實(shí)體構(gòu)模技術(shù)、基于GIS的礦山空間工程數(shù)據(jù)技術(shù)等，就一定能夠使礦山設(shè)計(jì)的水平大大提高。
從目前文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)際應(yīng)用情況來看，采礦CAD軟件的開發(fā)和應(yīng)用還存在著許多問題，比如，基礎(chǔ)研究較少，尤其是很少從理論、技術(shù)和方法上展開研究。對圖形數(shù)據(jù)的規(guī)范化及其表示方法研究不夠，沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)可以遵循，等等，這些都是CAD技術(shù)在采礦技術(shù)應(yīng)用中遇到的問題與障礙。
“大江東去浪淘盡，千古風(fēng)流人物”。時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步。綜上所述，目前CAD技術(shù)正朝著開放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。作為CAD系統(tǒng)的支撐環(huán)境，開放的操作系統(tǒng)，如：WINDOWS、UNIX將是今后CAD系統(tǒng)的主流；實(shí)用性更強(qiáng)的編程與數(shù)據(jù)庫技術(shù)將為該系統(tǒng)的發(fā)展作出新貢獻(xiàn)。我們期待著計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)為礦山建設(shè)發(fā)揮更大的作用。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；輔助設(shè)計(jì)；采礦工程；應(yīng)用
近年來，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design，簡稱CAD)在世界各國得到了廣泛使用，它是利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能和圖形處理能力，對產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、分析、修改與優(yōu)化，綜合了計(jì)算機(jī)和工程制圖知識，并且隨著計(jì)算機(jī)硬件性能和軟件功能的不斷提高而逐漸完善。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是由美國公司開發(fā)的通用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包，具有體系結(jié)構(gòu)開放、使用方便、便于掌握等優(yōu)點(diǎn)，并能夠繪制平面與三維圖形、渲染圖形、標(biāo)注尺寸以及打印和輸出圖紙。
從 上世紀(jì)80年代至今的有關(guān)文獻(xiàn)資料來看，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在國內(nèi)外礦山開采設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益廣泛。作為一種精確、高速的新型設(shè)計(jì)工具，已被廣大工程技術(shù)人員所接受，并對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與手段提出了挑戰(zhàn)。目前，它已被礦床開采設(shè)計(jì)的各個(gè)分支和側(cè)面廣泛應(yīng)用，并取得了很好的效果。
一、 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)組成及采礦設(shè)計(jì)理念
計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)一般以有著圖形功能的交互計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，包括：計(jì)算機(jī)主機(jī)、圖形輸入板、圖形顯示終端、掃描儀、繪圖儀、磁帶機(jī)、打印機(jī)以及其他各種軟件。利用交互系統(tǒng)開展采礦設(shè)計(jì)，可以邊設(shè)計(jì)，邊構(gòu)思，邊畫樣，邊修改，隨時(shí)可以從終端屏幕看到每一步操作的顯示結(jié)果。典型的設(shè)計(jì)包括：（1）設(shè)計(jì)者接受任務(wù)，了解甲方對礦山的功能、經(jīng)濟(jì)、制造技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)等方面的要求。（2）方案設(shè)計(jì)。一
方面來自設(shè)計(jì)方的要求，另一方面來自工程師的知識、理念，包括功能的滿足，技術(shù)的可行以及其他需要等。
（3）驗(yàn)證、修改、定型。將設(shè)計(jì)對象表達(dá)出來，并根據(jù)功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、審美等方面的詳細(xì)要求和數(shù)據(jù)，對其進(jìn)一步修改，適之處予以完善，細(xì)節(jié)予以補(bǔ)充，最后定型。（4）將設(shè)計(jì)果制作成技術(shù)文件，一般包括三視圖、部件圖、剖面以及各種說明等。
二、如何使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
每個(gè)人都知道，礦山開采的目標(biāo)是要開采出礦石，而礦山工程設(shè)計(jì)，是工程師、設(shè)計(jì)人員應(yīng)用技術(shù)手段改變礦山環(huán)境。滿足政府、企業(yè)以及特定人群要求的一種高智能勞動。因此，采礦設(shè)計(jì)的任務(wù)：一是必須開采出高質(zhì)量的礦石；二是有效地保護(hù)工程結(jié)構(gòu)，使其能夠承受自然界與人工開采的壓力，長期而可持續(xù)地發(fā)展；三是必須保證以盡可能低的代價(jià)和成本，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，保證工程建設(shè)的安全和后續(xù)作業(yè)的開展。
實(shí)踐證明，采用CAD進(jìn)行采礦可以提高采礦設(shè)計(jì)水平與設(shè)計(jì)質(zhì)量，不但能夠使常規(guī)設(shè)計(jì)效率得到有效地成千上百倍的提高，還能夠在手工設(shè)計(jì)時(shí)代根本無法想象的設(shè)計(jì)空間展開自由翱翔的翅膀。由于設(shè)計(jì)工程師思想、理念、習(xí)慣、表達(dá)方式的不同，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)使用計(jì)算機(jī)輔助部分與其余部分之間接口的描述方法也難以取得一致。所以，設(shè)計(jì)工程師在開展設(shè)計(jì)之前，要對每一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行深入的了解。比如，礦山所處的地質(zhì)地貌、水文環(huán)境、開采方式、巷道走向、設(shè)備選型、提升機(jī)械甚至礦山復(fù)綠等，都要胸有成竹，才能“知己知彼，百戰(zhàn)百勝。”在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)工程師要做好一周就以下幾個(gè)方面的工作：
1.認(rèn)真做好設(shè)計(jì)方案。接受設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先要運(yùn)用自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思。在這個(gè)過程中要進(jìn)行技術(shù)決策，確定設(shè)計(jì)原則，同時(shí)對今后設(shè)計(jì)過程和要完成的設(shè)計(jì)有個(gè)整體認(rèn)識。 包括：一是下大力氣廣泛收集有關(guān)采礦的背景資料與工程信息，認(rèn)真開展調(diào)查研究，了解與掌握地質(zhì)勘探、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、礦產(chǎn)利用指標(biāo)、礦床儲量、礦山生產(chǎn)力等等信息；二是分析研究已經(jīng)取得成功并在實(shí)踐中得到證明的同類設(shè)計(jì)資料以及相關(guān)知識，取人之長，補(bǔ)己之短，學(xué)習(xí)和參考成功的經(jīng)驗(yàn)，開展設(shè)計(jì)工作，進(jìn)行構(gòu)思。才能厚積而薄發(fā)，最后確定設(shè)計(jì)方案。
2對每一個(gè)工程結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析。其目的是要確定設(shè)計(jì)方案中有關(guān)工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力載荷、約束條件等，這是采礦設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)方面，不能有半點(diǎn)馬虎。
3、掌握設(shè)計(jì)采礦圖的全過程。在實(shí)際工作中，具體方案的設(shè)計(jì)往往與繪制同步進(jìn)行，因此，必須對設(shè)計(jì)采礦圖的全過程嚴(yán)格掌握，不得有一絲的大意。
4、繪制施工圖。這是采礦設(shè)計(jì)的具體表現(xiàn)，要以詳盡體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖為目的。工程師長期的實(shí)踐采礦設(shè)已形成了行業(yè)的圖樣表達(dá)習(xí)慣和約定，因此對施工圖的繪制要能體現(xiàn)這一特點(diǎn)
5、進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)分析，這是設(shè)計(jì)的重中之重，根據(jù)設(shè)計(jì)階段的不同對概算和預(yù)算進(jìn)行分析。概算是確定項(xiàng)目投資、編制和安排建設(shè)計(jì)劃的依據(jù)；預(yù)算是施工圖設(shè)計(jì)文件的組成部分，是確定工程造價(jià)、考核工程成本和經(jīng)濟(jì)性的重要組成因素
總之，此系統(tǒng)研究的目的是輔助設(shè)計(jì)者完成工程方案的設(shè)計(jì)，模擬設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业乃季S進(jìn)行工作。因此，從這一意義上來說，采礦 CAD系統(tǒng)是對采礦設(shè)計(jì)專家的思維模擬。
三、采礦CAD 技術(shù)特點(diǎn)分析
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是軟件開發(fā)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇，一要考慮行業(yè)特點(diǎn)，二要考慮技術(shù)發(fā)展水平。盡管21世紀(jì)新的 技術(shù)已經(jīng)向三維實(shí)體、可視化和集成化發(fā)展，但對礦山行業(yè)而言，還有很長的路要走。所以，系統(tǒng)的定位必須重視企業(yè)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀。一般來講，CAD技術(shù)在國內(nèi)外礦山的應(yīng)用有以特點(diǎn)：
一是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期。主要通過使用 CAD 系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)過程更加客觀、、準(zhǔn)確、高效和規(guī)范。所以，采礦 CAD 的設(shè)計(jì)一定要考慮礦山設(shè)計(jì)規(guī)范和工程師的設(shè)計(jì)習(xí)。
二是富有實(shí)效與連續(xù)性。無論是地質(zhì)、采礦、測量，還是選礦之間的信息處理、傳輸更富于時(shí)效性和可連續(xù)性，更加強(qiáng)調(diào) 系統(tǒng)的集成化和數(shù)據(jù)的共享。
三是加強(qiáng)采礦 CAD 系統(tǒng)的通用性和可移植性。由于行業(yè)差異與體差異，以及在生產(chǎn)過程中需處理的瞬息萬變的信息差異，使得這種D技術(shù)在礦山行業(yè)的應(yīng)用研究中具有較強(qiáng)針對性，可移植性相對較差。所以，必須圖形處理方法、圖形環(huán)境以及數(shù)據(jù)接口技術(shù)研究。 四是從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行研究。 由于二維方式下的礦山 CAD 軟件的應(yīng)用研究有利于與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式銜接，也符合目前礦山計(jì)算機(jī)技術(shù)水平。所以，要擯棄過分追求“三維實(shí)體設(shè)計(jì)”的思想，從礦山的實(shí)際需要出發(fā)進(jìn)行開發(fā)和研究。
五是與時(shí)俱進(jìn)，積極研究。目前 CAD 軟件開發(fā)正處在一個(gè)由二維平面的設(shè)計(jì)模式向三維空間的設(shè)計(jì)模式過渡。由于存在技術(shù)上的障礙，一時(shí) 間還難以完成。但是筆者認(rèn)為，只要我們與時(shí)俱進(jìn)，努力學(xué)習(xí)，認(rèn)真研究三維實(shí)體構(gòu)模技術(shù)、基于 GIS 的礦山空間工程數(shù)據(jù)技術(shù)等，就一定能夠使礦山設(shè)計(jì)的水平大大提高。
從目前文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)際應(yīng)用情況來看，采礦 CAD 軟件的開發(fā)和應(yīng)用還存在著許多問題，比如，基礎(chǔ)研究較少，尤其是很少從理論、技術(shù)和方法上展開研究。對圖形數(shù)據(jù)的規(guī)范化及其表示方法研究不夠，沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)可以遵循，等等。這些都是CAD技術(shù)在采礦技術(shù)應(yīng)用中遇到的問題與障礙。
“大江東去浪淘盡，千古風(fēng)流人物”。時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步。綜上所述，目前CAD 技術(shù)正朝著開放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。作為 CAD系統(tǒng)的支撐環(huán)境，開放的操作系統(tǒng)，如：WINDOWS、UNIX 將是今后 CAD系統(tǒng)的主流；實(shí)用性更強(qiáng)的編程與數(shù)據(jù)庫技術(shù)將為該系統(tǒng)的發(fā)展作出新貢獻(xiàn)。我們期待著計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)為礦山建設(shè)發(fā)揮更大的作用。
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[關(guān)鍵詞]可采煤層 煤炭開采
[中圖分類號] F407.21 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-8-16-1
可采每層分布情況需要通過多方面工作進(jìn)行確定，并且在開采之前需要對煤層進(jìn)行全方位勘察與檢測，確保煤層的可開采性以及開采安全性。本文將通過分析準(zhǔn)南煤田煤層所在地質(zhì)以及煤層開采技術(shù)，對可采煤層的開采方式進(jìn)行簡要分析。
1準(zhǔn)南煤田可開采煤層對比
1.1組合對比
在西山窯組含煤段中部穩(wěn)定的存在一層砂巖層，一般為粗砂巖，局部含礫或夾泥巖，其厚度一般大于20米，是含煤段內(nèi)厚度最大的一層（段），依此為界，以下多為厚～特厚煤層，以上則為薄～中厚煤層，所以，該砂巖層作為分界，可以清晰地將礦區(qū)西山窯組含煤段劃分為兩個(gè)煤層組合：下部5層為第一組合，上部3層為第二組合。分組對比可靠。
1.2煤層對比
1.2.1B1煤層
B1煤層位于西山窯組下段（J2x1）的底部，是西山窯組最下部的一層可采煤層。在各鉆孔測井曲線上有一些共同的特征：在煤層底板自然伽瑪曲線顯示為一個(gè)特別明顯的尖峰形態(tài)，視電阻率曲線在該處則是先降低后增高的負(fù)峰形態(tài)。該煤層以其厚度較大、層位穩(wěn)定且與B2煤層間夾有一層巨厚度的粗砂巖為主要特征，根據(jù)層位極易與其他煤層區(qū)別。對比較可靠。
1.2.2B12煤層
B12煤層位于西山窯組下段（J2x1）第一煤層組合中下部，在B1煤層之上。該煤層與之下的B1煤層和之上的B2煤層間均夾有一層巨厚且較穩(wěn)定的粗砂巖為主要特征，根據(jù)層位容易與下部B1和上部的B2煤層對比并且區(qū)分。對比較可靠。
1.3B4煤層
B4煤層位于西山窯組下段（J2x1）第一煤層組合頂部，B3層之上，是礦區(qū)內(nèi)煤層厚度最大、并且最穩(wěn)定的煤層。煤層結(jié)構(gòu)較簡單，局部控制點(diǎn)含1―3層夾矸。自然伽瑪曲線、密度曲線和視電阻率曲線上顯示有一個(gè)明顯的箱狀異常形態(tài)。該煤層為區(qū)內(nèi)唯一的巨厚煤層，以其巨大的厚度明顯區(qū)別于下部的B3煤層和其它煤層，本身就是巖層對比的標(biāo)志而且是全區(qū)煤層對比的重要標(biāo)志。B4煤層頂板為厚層狀粗砂巖，是西山窯組中段（J2x2）底部中粗砂巖，為西山窯組中段（J2x2）和西山窯組下段（J2x1）的分界標(biāo)志層。B4煤層在外地表強(qiáng)烈火燒，為褐紅色與其它煤層易于區(qū)分。故B4煤層在煤層厚度、層位和火燒形成燒變巖的特征與其它煤層進(jìn)行對比，并易區(qū)分開。B4煤層是區(qū)內(nèi)重要的標(biāo)志，對整個(gè)煤層對比有重要的意義，對比可靠。
2可采煤層
區(qū)域內(nèi)可采煤層比較多，筆者從所有區(qū)域中挑選出兩塊最具代表性的區(qū)域進(jìn)行分析。
2.1大面積可開采區(qū)域
礦區(qū)范圍內(nèi)共含可采煤層8層，累計(jì)全層厚度21.63―47.71米，平均39.18米。累計(jì)可采厚度19.26―44.86米，平均31.61米。區(qū)內(nèi)有42個(gè)工程點(diǎn)控制了該煤層，可采點(diǎn)24個(gè)，控制煤層可采厚度0.77―4.95米，平均2.85米，煤層結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸。礦區(qū)范圍內(nèi)可采面積占三分之二左右，屬于大部可采煤層?？刹煞秶诤魣D壁河以西。頂板為中砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)泥巖；底板為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖，與其上的B12煤層間距5.65―44.23米，一般10―20米。屬于厚度變化中等、大部可采、較穩(wěn)定的薄～特厚煤層。
2.2全部可開采區(qū)域
區(qū)內(nèi)有94個(gè)工程點(diǎn)控制該煤層，見煤點(diǎn)數(shù)為94個(gè)，僅在小西溝井田有一個(gè)控制點(diǎn)不可采，可采性指數(shù)99%。屬于礦區(qū)范圍內(nèi)2層全區(qū)可采煤層之一?？刂泼簩涌刹珊穸?.42―29.15米，平均10.89米，呼圖壁河以西厚度都在9米以上，屬于巨厚煤層，呼圖壁河以東厚度在5～9米之間。傾向上由地表向深部有變厚趨勢。煤層結(jié)構(gòu)較簡單，鐵列克井田東部和寬溝井田以東未見夾矸，其它地段一般含1或2層夾矸，夾矸厚0.10―7.50米，夾矸巖性為泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖。頂板為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、粗砂巖、泥巖，底板為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、粗砂巖、泥巖、中砂巖。該煤層屬于厚度穩(wěn)定的全區(qū)可采的特厚～巨厚煤層，是礦區(qū)重要的可采煤層。
3開采特殊性
開采之前必須要科學(xué)合理的布置工作面。通過設(shè)計(jì)方案之后進(jìn)行開采的方式，可以減少頂板壓力對于巷道的破壞，從而減少施工材料投入數(shù)量與巷道維護(hù)的工作量，并且可以最大程度的提升高單產(chǎn)的近水平，提升施工整體安全程度。
因?yàn)槊簩禹敯搴穸缺谳^薄，巖性較軟，并且自稱能力較差，在其余巖層中巖石的壓力作用之下，容易發(fā)生破碎、冒落的情況。所以挖掘巷道支護(hù)工作不應(yīng)當(dāng)使用錨桿支護(hù)。在開采過程中需要加強(qiáng)頂板的管理，從根本上杜絕冒頂事故的發(fā)生。工作面需要選擇工作阻力高并且穩(wěn)定性較好的液壓支架。乳化液濃度方面可以按照規(guī)定進(jìn)行3%-5%進(jìn)行配置，讓泵站的出口位置壓力達(dá)到30MPa。讓頂板接收到組的夠多的初撐力，可以起到防止頂板下沉的效果，從而保證頂板的相對完整性。經(jīng)筆者現(xiàn)場試驗(yàn)、檢查發(fā)現(xiàn)，實(shí)際施工中部分支架在工作的時(shí)候初撐力方面往往達(dá)不到規(guī)定要求。主要是因?yàn)樵诓僮鞯臅r(shí)候給升架注液的時(shí)間比較短，并且支架存有漏液現(xiàn)象，導(dǎo)致支架卸載。所以在進(jìn)行回采工作時(shí)必須拒絕支架以及液壓管的漏液現(xiàn)象，按照相關(guān)規(guī)定操作液壓支架，從而滿足初撐力的需要。
兩巷一般情況下要超過前面工作面壁20m左右，并且在原支護(hù)基礎(chǔ)上使用超前支護(hù)。在巷道棚子間使用單體蜘蛛的棚子進(jìn)行支護(hù)，筆者通過觀察準(zhǔn)南煤田該方面的工作發(fā)現(xiàn)，實(shí)際工作中常常會超前工作面煤壁50m左右，導(dǎo)致頂壓明顯增大，部分工程出現(xiàn)彎棚梁的現(xiàn)象。所以必須根據(jù)實(shí)際施工鉛礦進(jìn)行支護(hù)，防止頂板變形和下沉。當(dāng)有底煤的時(shí)候，需要使用穿鞋設(shè)計(jì)，防止支柱鉆底的情況發(fā)生，從而滿足規(guī)定的支護(hù)強(qiáng)度。
4結(jié)束語
煤層開采方式在整體煤炭開采工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用，只有不斷完善煤層開采技術(shù)才能從根本上提升煤層開采效率與煤層開采安全性。筆者通過分析淮南煤田煤層開采方式，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對可采煤層的開采方式進(jìn)行了簡要分析。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：煤礦；掘進(jìn)技術(shù)；巷道；過斷層
中圖分類號：TD792 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
煤礦掘進(jìn)行業(yè)中，在礦藏區(qū)域遇到斷層結(jié)構(gòu)是非常常見的。由于斷層區(qū)域在礦藏的分布上存在著復(fù)雜性，也會因此導(dǎo)致安全事故的。近年來的露天煤炭資源開采工作中，開采作業(yè)量增加，但是，資源量逐漸減少。為了增加開采量，就需要實(shí)施深度開采，煤礦開采環(huán)境區(qū)域復(fù)雜。當(dāng)遇到斷層結(jié)構(gòu)的時(shí)候，就必然會在開采作業(yè)中存在諸多的安全隱患。這就需要采用合適的掘進(jìn)技術(shù)通過斷層區(qū)，不僅可以提高開采效率，避免礦藏資源浪費(fèi)，而且還要提高巷道掘進(jìn)的安全系數(shù)，對促進(jìn)中國企業(yè)的發(fā)展意義重大。
一、產(chǎn)生斷層的原因
在地層中產(chǎn)生斷層是較為常見的。不同的地質(zhì)環(huán)境，地層的結(jié)構(gòu)是有所不同的。當(dāng)?shù)貧ぷ儎又?，土層結(jié)構(gòu)就會相應(yīng)地發(fā)生變化，斷層也是一種土層結(jié)構(gòu)。在地質(zhì)環(huán)境中，煤炭層是其中的一個(gè)重要組成部分，當(dāng)然也會存在斷層的問題。在地質(zhì)結(jié)構(gòu)變動的過程中，土層經(jīng)過擠壓運(yùn)動之后看煤炭層就會產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象。斷層的煤礦包括有兩種，即地上斷層和地下斷層。露天煤礦即為地上斷層，地下的煤礦層是本論文重點(diǎn)討論的問題。
二、產(chǎn)生斷層的征兆
在開采煤礦的過程中，掘進(jìn)作業(yè)得到很深之處，能夠遇到斷層是較為常見的。任何事物都有其產(chǎn)生的規(guī)律，斷層的產(chǎn)生亦是如此，必然會存在產(chǎn)生的征兆。
其一，當(dāng)有斷層產(chǎn)生的時(shí)候，在巷頂板底板就會存在節(jié)理化的現(xiàn)象，而且非常明顯。這種現(xiàn)象越是顯著，就越可以證明距離斷層已經(jīng)非常近了。
其二，通過觀察煤層頂板的變化和煤層底板的變化也可以對斷層進(jìn)行斷定。如果頂板和底板的標(biāo)高有很大的變化的時(shí)候，就意味著煤層有斷層產(chǎn)生。
其三，如果煤體逐漸柔軟而且有破碎的現(xiàn)象，伴隨有滑面，就說明距離斷層已經(jīng)很近了。
其四，通常煤礦出現(xiàn)斷層的時(shí)候，在其附近的底踴嵊旭拗濉O锏讕蚪工作人員如果發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，就要注意距離斷層已經(jīng)非常近了。
三、通過斷層的技術(shù)
（一）通過小型的斷層結(jié)構(gòu)的技術(shù)
巷道掘進(jìn)作業(yè)中所遇到的斷層結(jié)構(gòu)，如果超過35m則屬于是大型的斷層結(jié)構(gòu)，沒有超過35m則屬于是小型的斷層結(jié)構(gòu)。對于小型的斷層結(jié)構(gòu)，如果采用斷層作業(yè)方法就會消耗大量的資金，得不償失。如果不采用斷層作業(yè)技術(shù)，就會使煤礦掘進(jìn)無法通過。對于小型的斷層結(jié)構(gòu)，要通過可以采用后退挑定法和后退臥底法。
所謂的“后退挑定法”，是將開采的煤層向上移動，后退一段距離之后將頂板挑到斷層的頂面，是斷層的頂板處于巷道的底部，以使支護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。之后就可以繼續(xù)掘進(jìn)了。
所謂的“后退臥底法”，就是當(dāng)掘進(jìn)挖掘到斷層之下的時(shí)候，需要向下延伸巷道，使底板延伸到煤層的上層，對巷道進(jìn)行穩(wěn)固處理，之后就可以繼續(xù)掘進(jìn)了。
（二）通過大型的斷層結(jié)構(gòu)的技術(shù)
煤礦掘進(jìn)中，如果巷道掘進(jìn)已經(jīng)超過了35m，即為大型的斷層結(jié)構(gòu)。要順利地通過大型的斷層結(jié)構(gòu)，就需要采取相應(yīng)的技術(shù)處理措施，即先導(dǎo)硐，之后進(jìn)行注漿處理。對于斷面的輪廓線進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以參考巷道成型之后的1.5m距離進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用這種設(shè)計(jì)方式，可以使得巷道內(nèi)的距離超過2m。當(dāng)所有的這些工作完成之后，就可以采用鉆孔注漿技術(shù)進(jìn)行加固處理。
當(dāng)施工完成之后，就可以進(jìn)行混凝土止?jié){墊安裝了。通?；炷林?jié){墊需要安裝在距離斷層大約10m的位置。在巷道內(nèi)還要在10m以內(nèi)采用噴漿技術(shù)做好封閉工作。當(dāng)所有的這些工作完成后，就要進(jìn)行打孔注漿作業(yè)，對于噴漿的密度以及深度都需要根據(jù)斷層結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固程度精心處理。
四、煤礦巷道掘進(jìn)的過程中通過過斷層所采用的技術(shù)
（一）做好前期準(zhǔn)備工作
其一，做好作業(yè)現(xiàn)場的勘察工作，將工作方案制定出來。對于專業(yè)技術(shù)人員和作業(yè)人員合理安排，專業(yè)技術(shù)人員針對勘察中所獲得的信息將具體的作業(yè)方案制定出來，交由審核部門，經(jīng)過審核確認(rèn)之后，就可以組織施工，并做好施工監(jiān)督工作。
其二，當(dāng)巷道掘進(jìn)作業(yè)的位置距離斷層大約20m的時(shí)候，掘進(jìn)的速度就要降低，并在掘進(jìn)的過程中還要對作業(yè)環(huán)境進(jìn)行勘察，根據(jù)勘察所獲得的結(jié)果對作業(yè)的技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)，還要將所獲得的數(shù)據(jù)信息傳輸給有關(guān)部門，使部門的工作人員對斷層的情況做出分析，以調(diào)整作業(yè)方案，對施工進(jìn)度做出新的要求，保證作業(yè)安全。
其三，掘進(jìn)作業(yè)中，要對斷層的厚度予以關(guān)注。如果發(fā)現(xiàn)斷層的厚度存在異常，要立即停止掘進(jìn)作業(yè)，對作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行勘察，特別要考察瓦斯情況以及地下水的情況，根據(jù)考察所獲得的結(jié)果將解決方案制定出來。
其四，掘進(jìn)巷道之前要開展探孔和卸壓孔工作，由經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)人員對整個(gè)的工作過程都要進(jìn)行檢查并詳細(xì)記錄檢查中所獲得的數(shù)據(jù)信息，特別要對巷道的變化詳細(xì)記錄。對于礦石層所具備的特性以及煤層的特性都要上報(bào)給有關(guān)部門，同時(shí)還要做好通風(fēng)工作，防治突發(fā)性事件發(fā)生。進(jìn)行鉆孔挖掘中，要嚴(yán)格按照技術(shù)要求執(zhí)行，以防止由于質(zhì)量問題導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)。鉆孔作業(yè)中如果有水產(chǎn)生，就要記錄好出水的部位，將詳細(xì)的信息向有關(guān)部門報(bào)告，以采取有效的技術(shù)措施。
（二）掘進(jìn)作業(yè)中需要采取的技術(shù)措施
其一，在斷層面進(jìn)行巷道掘進(jìn)作業(yè)中，要做到一邊施工，以便勘探。在鉆井勘探的過程只能過，所探測的部位為作業(yè)面前面的2m以外。如果所探測到的煤層的厚度已經(jīng)超過2m，就要將掘進(jìn)作業(yè)停止，采用鉆孔的方式卸壓。如果在作業(yè)所在位置與斷層之間的距離不超過5m，鉆孔作業(yè)就要立即停止，采用通過斷層的技術(shù)措施。
其二，對于超過煤層厚度一半的斷層，而沒有達(dá)到斷層的一倍厚度，需要進(jìn)行卸壓鉆孔。鉆孔的方法是在煤層頂板的0.5m之處向另一個(gè)煤層鉆孔。鉆孔的深度為20m，鉆孔的數(shù)量為8個(gè)，還要從斷層處煤的厚度挖鉆孔，保證斷層面后的8m左右的煤巖層得到控制。鉆孔之間的距離為2.5m，平均每一排鉆孔為3個(gè)。
其三，如果斷層的落差非常大，已經(jīng)達(dá)到煤層厚度的一倍，就要在鉆孔卸壓的過程中改變作業(yè)的傾斜角。卸壓鉆孔的位置要與斷層面的距離超過3m以上，當(dāng)然還要根據(jù)鉆孔的實(shí)際對其數(shù)量加以確定。
結(jié)語
綜上所述，煤礦企業(yè)要增加煤炭資源的供應(yīng)量，以滿足各方面需求，就要進(jìn)行深入開采。這不僅對掘進(jìn)技術(shù)水平的要求很高，而且開采的速度也要增加，作業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)也會相應(yīng)地增加。特別是在煤礦掘進(jìn)過程中遇到斷層的時(shí)候，就更需要采用科學(xué)的方法通過斷層，不僅可以提高煤炭資源的開采量，還可以確保作業(yè)安全。
參考文獻(xiàn)
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【Abstract】In the coal mining activities， fully mechanized mining is very important. The recovery rate and coal quality of fully mechanized mining need to be improved， the personal safety of staff is the most important. Therefore， the coal mining industry need to carry out the technical research on related work.
【關(guān)鍵詞】綜采；初次放頂；控制技術(shù)；冒頂
【Keywords】fully mechanized mining； first roof caving； control technology； roof fall
【中圖分類號】TD721 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0185-02
1 引言
隨著科技的進(jìn)步，采礦行業(yè)的技術(shù)也在不斷更新。現(xiàn)在的煤炭開采企業(yè)已大規(guī)模機(jī)械化，目的在于降低成本，提高效率。在機(jī)械化采煤活動中，初次放頂需要弄清楚初次來壓并掌握初次放頂?shù)目刂圃?，進(jìn)行安全控制。在實(shí)際的生產(chǎn)工作中，經(jīng)常會發(fā)生由于頂板高度、頂板類型采集不準(zhǔn)確和老頂斷裂等原因?qū)е碌陌踩鹿剩钩醮畏彭斝实拖?，回采率不?0%。為此，論文根據(jù)初次放頂?shù)男枰?，對放頂?shù)木嚯x、高度等參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通過把相關(guān)技術(shù)措施進(jìn)行規(guī)范，提高煤炭的回采率以及在井下的安全系數(shù)，期望能夠在滿足經(jīng)濟(jì)效益需求的同時(shí)，滿足安全效益的需求。
2 結(jié)合營盤壕煤礦探究初次放頂工作對頂板控制的需求
2.1 初次放頂工作對頂板控制的需求
初次放頂根據(jù)頂板的類型，一般分為兩類：一是開采到一定距離后，冒落的高度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)并能自行冒落；二是開采了一定的距離后，頂板沒有冒落的現(xiàn)象，以及冒落高度沒有達(dá)標(biāo)準(zhǔn)需要采用人工的方法進(jìn)行放頂。充分跨落的直接頂，一般是復(fù)合頂板或其他穩(wěn)定型的頂板。在該種情況下，由于頂板的整體性較差，在開采中可以自行跨落，不需要采用人工挑頂?shù)确椒?。在這種情況下，實(shí)際的施工工作要特別注意，以防止垮頂、漏頂?shù)仁鹿实陌l(fā)生。由于煤層各層的成分、壓力、硬度存在差異，根據(jù)不同的煤層要進(jìn)行不同的處理，如圖1所示。
2.2 營盤壕煤礦首采工作面地質(zhì)概況
營盤壕煤礦工作面地質(zhì)條件簡單，煤層走向變化不大，整體呈現(xiàn)為南高、北低，傾角0～7°，平均3°。斷層不甚發(fā)育，但小型褶曲較發(fā)育，小型褶曲對工作面運(yùn)輸及排水有一定的影響，工作面內(nèi)無r漿巖體、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造?；卷敒榉凵皫r、細(xì)砂巖，平均厚度為16.9m，直接頂為砂質(zhì)泥巖，平均厚度為6.88m。
3 初次放頂時(shí)頂板控制流程
3.1 參數(shù)設(shè)計(jì)
有些頂板分層的厚度大，結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的致命性對此要進(jìn)行強(qiáng)制的人工挑頂，并需提前將挑頂?shù)臅r(shí)間、高度、放頂?shù)牟骄嗪头绞降却_定。部分頂板材質(zhì)過硬，開采時(shí)頂板沒有充分冒落，形成懸頂，不對其進(jìn)行有效處理會使開采工作存在巨大安全隱患。這時(shí)就要通過初次放頂?shù)娜斯し绞接枰蕴幚?。通過礦壓觀測和以往的開采經(jīng)驗(yàn)可以得知，開采的切眼推進(jìn)后，頂板處將會形成簡支梁，簡支梁上荷載均勻，支點(diǎn)一般在采面的煤壁上和切眼的煤壁上，如果簡支梁跨度過大，正應(yīng)力上升到破壞值，頂板就會受到破壞，進(jìn)而垮落，這就是常說的初次來壓。上層頂板的下沉量如果小于下層頂板，我們可以認(rèn)為它們不會相互影響，反之我們就需要強(qiáng)化挑頂力度，強(qiáng)制放頂。人工放頂?shù)姆椒〞r(shí)是以爆破的方法強(qiáng)行切斷頂板，使其完全冒落，成為墊層，再逐步削弱產(chǎn)生的頂板壓力和沖擊荷載。一般情況下，在采空區(qū)填充的矸石，只要達(dá)到采空和放頂高度總和的2/3，就會能夠產(chǎn)生預(yù)期的效果。實(shí)際工作時(shí)，通過將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)計(jì)算，就可以得出合適的打眼深度。
3.2 礦壓觀測
在采面從切眼向外部推進(jìn)的時(shí)候，頂板懸漏的面積跨度增加到一定程度時(shí)，會產(chǎn)生撓曲和下沉等現(xiàn)象。煤壁前方增加了支撐壓力，頂板的下沉速度變快。一般處在煤壁前方最先出現(xiàn)頂板斷裂，使支撐壓力往煤壁側(cè)進(jìn)行收縮，平巷頂板速度加快，片幫增加，斷面縮小?；夭晒ぷ髅嬷?，在上道下幫按15m的間距對測線進(jìn)行設(shè)置，對礦壓進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測。如果頂板斷裂，初排迅速下沉，表示頂板將要來壓。之后末排頂板的下沉速度比初排大時(shí)，說明頂板來壓已經(jīng)出現(xiàn)。開采頂板煤層的時(shí)候，巖石較為規(guī)則。通過觀測礦壓的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)巖梁的活動規(guī)律，進(jìn)行分析，找到頂梁的斷裂位置，從而對放頂結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測[1]。
3.3 初次放頂?shù)捻敯蹇刂?/p>
初次放頂?shù)倪^程中，對直接頂要進(jìn)行“限定變形”控制，保證直接頂和老頂之間不出現(xiàn)大范圍的分離層，并保證直接頂在頂?shù)目刂茀^(qū)中的完整性[2]。采用這種操作方式的原因，首先，避免在直接頂破碎時(shí)發(fā)生回柱和頂板漏冒造成人員受傷的現(xiàn)象；其次，避免來壓時(shí)老頂發(fā)生切頂垮面。因此，要在切眼推進(jìn)的環(huán)節(jié)就對液壓支架的初排支撐力進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測，每一次放頂之前都要提高支撐能力，對液壓支架給壓。除了對直接頂進(jìn)行控制，在初次放頂?shù)臅r(shí)候，也要嚴(yán)格監(jiān)控老頂?shù)拿奥淝闆r，確保老頂在綜采工作中跟隨采面一同推進(jìn)。老頂跨度過大會出現(xiàn)下沉和撓曲現(xiàn)象，直接頂也會隨著之下沉。
4 初次放頂時(shí)頂板的控制技術(shù)
4.1 采面端頭控制技術(shù)
大梁使用4.2m的π型鋼制梁配合液壓支架，大梁的組數(shù)要依據(jù)采面端頭到臨近架的距上巷上幫與距下巷下幫實(shí)際距離而定；兩梁一組，大梁組的間距是0.8m，組內(nèi)距是0.2m，大梁和臨近支架之間的距離不能超過500mm，和巷幫的距離不能超過500mm，同一大梁的支柱間距是0.8m，相鄰大梁之間的距離不超過500mm。在上、下端頭的頂板破碎時(shí)，大梁之間要用厚度不低于150mm的半圓木背頂。大梁跟著采面的推進(jìn)向前移動，每次前移1.2m，并要設(shè)置好戧棚，每組大梁都要支設(shè)戧柱。單體液體柱的初撐力不能低于90kN，要經(jīng)常二次注液，確保單體柱的初撐力達(dá)到90kN以上。
4.2 端頭尾巷的控制技術(shù)
處在切頂線的尾巷密集柱，一定要打牢、打齊，進(jìn)行連鎖；密集柱的間距是400mm，單體柱的初撐力不能低于90kN，要經(jīng)常二次注液，保證初撐力強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)。若果上下端頭的壓力過大，可以通過增設(shè)木垛數(shù)量加強(qiáng)支護(hù)。上巷與下巷的切頂線到采空區(qū)之間的鋼帶、錨桿螺帽和錨盤一定要回收。將密集支柱打好，使用編織袋制作擋墻，減少漏風(fēng)，將瓦斯?jié)舛冉档汀?/p>
4.3 綜采面頂板的控制技術(shù)
在采面的工作過程中，必須嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，泵站壓力不能低于31.5MPa、支架的初撐力不能低于16128kN、工作的阻力不得低于設(shè)計(jì)要求。安全閥保證可靠有效壓力表要保證數(shù)據(jù)顯示正確。支架接頂要保證嚴(yán)密，工作面要確保采直割平，采高達(dá)標(biāo)，底煤不丟棄，頂板不切割。將支架拉成不倒、不歪且不背架的直線，接頂要嚴(yán)密。要由班組長對排尾拉架的工作現(xiàn)場指揮，先將空頂處進(jìn)行支護(hù)，準(zhǔn)備好再進(jìn)行，保證拉架的過程中，頂梁要與頂板存在超過100mm的距離。在綜采工作初次放頂之前，要在回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷設(shè)置礦壓初測牌，以對初次來壓和老頂來壓的步距進(jìn)行確定。
5 結(jié)論
在機(jī)械化采煤的過程中，綜采工作面里的初次放頂工作非常重要，對采煤的質(zhì)量、回采率和安全性有重大的影響。論文對綜采工作面中，初次放頂?shù)募夹g(shù)進(jìn)行分析和探究。通過對頂板壓力的監(jiān)測，提升對初次來壓預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，再根據(jù)不同采場的特點(diǎn)，采用不同的控制技術(shù)，保障綜采初放的安全性，對于實(shí)際應(yīng)用綜采初次放頂技術(shù)具有現(xiàn)實(shí)意義。
【參考文獻(xiàn)】
