前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的采矿工程技术论文(共4篇)，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
（一）
一、CAD的可视化技术在研究中的应用
1、CAD的可视化技术简介
科学计算可视化是20世纪80年代后期提出并发展起来的，它是20世纪90年代计算机新技术的热点。进入20世纪90年代，国外以三维矿床模型为代表的矿用软件发展较快，涉及到地质资料处理、矿床建模、开采辅助设计等各个方面。目前CAO技术已经向三维实体、可视化和集成化发展，但对于矿业而言，还有相当长的路要走。是美国Autodesk公司研制开发的计算机辅助绘图软件，是目前国内使用最多的CAO软件。可以使用软件的三维建模技术绘制三维立体矿并巷道布置系统模型，达到可视化的目的，可以有效地解决采矿研究过程中遇到的一些问题。
2、使用CAD的可视化技术创建研究模型
采矿工程技术人员在分析现场问题过程中，要经常确定各个巷道之间的关系，从而才能进一步的分析各个巷道之间的矿山压力的影响。多数工程技术人员在分析过程中，面对的是采掘工程平面图，靠想象来确定其之间的空间位置关系。这种方法费时、费力，效率低。在分析研究采矿问题的过程中应要求首先学会三维知识，让研究人员先把研究涉及巷道的三维空间关系绘制出来。这样，工程技术人员在分析研究问题过程中，面对三维图分析，会得到高效分析的效果。应鼓励技术人员应用软件的三维建模技术绘制三维立体矿并系统模型，把其所研究矿并的三维模型绘制出来。
(1)可以在绘制三维模型的过程中，更加深刻地了解矿并的三维空间结构，可能对所研究的问题有创新的想法。
(2)能够使初涉采矿的工程技术人员，建立起三维矿山系统的概念。
(3)当一个采矿项目结题后，要向领导汇报，当汇报人员将平面图转换为三维矿并立体模型，结合这些模型汇报，会达到高效的效果。
二、数值模拟的可视化研究分析方法
1、采矿专业研究中存在的问题课程可视化的意义
矿山压力与宕层控制问题涉及的一般为动态三维空间问题，工程技术人员很难建立动态三维空间的概念，对达到高效分析和研究目的相差较远。即使工程技术人员到矿并现场实习，看到的仅仅是静态的局部现象，如巷道的支护物破坏或失效、巷道的明显变形、采场顶板的冒顶、煤壁的片帮等，而对产生矿压显现现象的矿山压力及变形破坏过程没有直观的认识。采场或巷道周围的应力是看不见的，只能从理论推导的公式和教材上的图线去想像，对理解矿压理论及培养解决实际问题的能力形成了障碍。通过观测得到矿山开采过程中围宕内任何一点的力，实际是非常困难的。针对上述问题，数值计算方法拥有得天独厚的优势。因而数值计算方法的发展引起采矿界的重视，并逐步引入作为计算矿山压力的方法，在矿山压力及其控制中发挥越来越重要的作用。
2、数值模拟程序简介
采场上覆宕层运动是一个非常复杂的动态发展过程，要明确上覆宕层运动范围就必须从顶板变形破坏过程着手。RFPA2D是一个能模拟宕石裂纹萌生，扩展直至断裂全过程的数值分析软件，基于连续介质力学和损伤介质力学原理，具有应力分析和破坏分析两方面的功能。RFPA2D系统能对采动影响下宕体破裂与宕层移动过程进行较为系统的数值试验研究。
3、可视化研究实例
(1)脾层开采过程顶板宕层受力变形过程模拟。模型对工作面的开挖过程进行模拟计算，模型上部为自由边界，按照深度施加自重应力;模型左、右边界为简支边津勺束水平位移;模型下边界为固支。计算工作面不同推进距离时煤层顶板的垂直应力变化情况，以及老顶初次来压和周期来压时煤壁前后方支承压力变化范围。
(2)模拟结果的可视化处理。通过对计算结果的分析处理，可出顶板宕层随煤层开采出现的离层、垮落过程及其对应的应力分布状况。结果可直观的用于分析研究的讲解实例，达到可视化研究的目的，能够对矿山压力和宕层控制上的理论进行有益的补充。
三、结束语
随着科学技术迅速发展，如何提高采矿工程工程技术人员对并下巷道空间的理解加何提高工程技术人员对计算机可视化和采矿问题研究的认识、理解的广度和深度，都是采矿工程技术人员研究和改革的热点。计算机可视化技术与采矿专业问题的有机结合，在提高采矿问题研究质量的同时，可有效地促进采矿工程问题研究结果高速完成，达到高效、正确。
作者：赵利强 单位：黑龙江大兴安岭古莲河露天煤矿
（二）
一、影响锚杆支护质量的因素
1、锚固形式
现在大多数煤矿采用端锚锚杆锚固,虽然端锚锚杆锚固操作简单,经济实用,但是端锚锚杆对于围岩松软、破碎、地应力大的巷道的支护有着其局限性,只有采用全长锚固锚杆才能克服端锚锚杆的局限性。全长锚固锚杆与端锚锚杆相比具有以下优势:全长锚固时,锚杆及围岩的受力状态好,实际锚固力大；全长锚固可以使锚杆具有较高的锚固力和抗剪能力；全长锚固能有效地提高锚杆支护系统的刚度,限制围岩变形的发生；全长锚固可有效地约束顶板围岩的变形和位移。
2、锚固剂
锚固剂材料原先都是采用快硬水泥锚固剂,这种锚固剂在使用过程中,存在水灰比难于掌握、凝结时间长、施工难度大、人为因素影响波动大等缺陷。锚杆与围岩紧密接触,可以使锚杆与岩体之间具备良好的传力性能。采用树脂锚固剂可以使杆体强度大大提高,尾部螺纹强度基本上与杆体本身等强。树脂锚固剂可以缩短固化时间,安装后15min,树脂固化程度就可以达到80%~90%。与传统锚固剂相比树脂锚固剂具有:初锚力大、锚固可靠、超早强、微膨胀、承载快、便于操作等特性,可以减少人为因素的影响,达到最佳的锚固效果。近年来随着矿井开采深度的增加和地质条件的不断变化,使树脂锚固剂的应用研究也进一步拓宽。
3、支护时间
煤矿巷道在开挖后,围岩的受力状态发生了改变,由原来的三向变为二向受力状态,变形和位移开始加大。如果这时得不到及时支护,就有可能对巷道的安全造成隐患,准确把握支护时间,对于巷道支护效果至关重要,在工程实践中,一般从放炮到锚杆的安装以不超过4h为宜,在一些稳定性较差的岩层中,支护应紧跟工作面,以不超过2h为宜。
二、混凝土对支护质量的影响
1、混凝土喷射厚度对支护质量的影响
混凝土喷层的作用主要体现在两个方面,一是起着参与并形成组合拱结构的作用,为了起到这个作用,必须是混凝土喷层与围岩紧密结合并伴随着围岩的变形而不发生离层的现象,所以喷层并不是越厚越好,随着混凝土喷层厚度的增加,其刚度也随之增加,这就使得喷层与围岩容易发生离层现象,从而最终导致巷道的破坏。二是起到保护巷道不被侵蚀的作用。在工程实践中,一般巷道混凝土喷层以80mm~120mm为宜；对于稳定的巷道,也可在30mm~50mm之间；对于喷层厚度在50mm~100mm以上时,应该分层喷射,以达到喷射效果,并可降低成本。
2、混凝土材料对支护质量的影响
锚喷用混凝土应当采用普通硅酸盐水泥,这种水泥凝结硬度快,保水性好,早期强度增长快。可是火山灰质水泥、矿渣水泥的性质与它相反,故不宜采用,且标号以不低于400号为宜。粗骨料石子使用前应进行筛选,河卵粒径应不大于25mm,碎石粒径应不大于20mm,级配适中,应不含有杂质,实验表明,选用级配适当的小粒径碎石作为喷射混凝土骨料代替河砂,可获得良好的喷射混凝土效果。速凝剂的掺量必须严格进行控制,而且应在喷射前的最短时间内加入,尽量做到随搅随喷,否则,对速凝效果和混凝土质量都有不良影响。据实验资料表明,掺速凝剂后,混凝土的后期强度会有明显的降低,与不掺速凝剂时对比,强度降低20%~30%,抗渗性和收缩性也会有所下降,当速凝剂的用量大于7%时,会产生一种水泥的急凝现象,会大大降低混凝土的强度。随着建材行业的快速发展,一些水泥厂相继研制出来了超早强水泥、煤矸石速凝早强水泥和喷射水泥,并在井下做了喷射混凝土支护工业性实验,显示出了速凝、快硬、早强、高强和微膨胀等优良技术性能。
三、提高煤矿锚喷支护质量的措施
通过对影响锚喷支护质量的因素的分析,提出了解决这些问题的一些措施,为锚喷支护的改进与完善提供借鉴。主要途径如下:
1、建立一套合理的锚杆支护设计方法。随着新奥法、收敛约束法在国际上的流行,美国、澳大利亚等国采用了“地质力学评估-计算机数值模拟进行初始设计-现场施工、监测-信息反馈、修改完善设计”的设计方法。
2、选择合理的锚喷支护结构。由于井下地质条件复杂,岩体结构多变,在应用锚喷支护技术时必须根据具体情况分析,因地制宜,制定合理的锚喷支护结构。开发推广适用性强的锚喷联合支护形式,如锚喷网支护、锚喷网加型钢联合支护等。
3、进一步研究锚喷支护机理,完善支护工艺。研究高强度喷射混凝土及高强度的锚杆、锚索等支护材料,以解决深部巷道锚喷支护问题。
4、煤层巷道中采用锚杆与锚索联合支护进行补强。由于煤矿综放面回采巷道断面大,围岩松软变形大,采用单一的锚杆支护已难以适应。在煤层巷道中采用锚杆与锚索联合支护,变得越来越普遍。锚杆与锚索联合支护既能最大限度地发挥锚杆和锚索各自的支护性能,又能根据其各自的支护特性,联合取得最大的支护效果。
5、完善锚喷支护的监测工作。锚喷支护是一种隐蔽性很强的工程,只有完善锚喷支护的监测工作才能确保巷道的安全可靠性。由于理论和技术条件的限制,锚喷支护技术必然存在支护不足区域,只有采用各种监测方法,及时地发现问题,才能最大限度地控制事故的发生。
作者：李华健 单位：山东淄博矿业集团
（三）
孔按照提前设置后的顺序,依次引爆的技术。在起始端炮孔爆炸后会按照预定的时间,下一个炮孔继续爆炸,因此,两个相邻的炮孔爆炸时间是有间隔的。该种爆破技术的运用使得在生产中,成本大大降低,同时,爆破的震动较小,增加了安全性,铲装效率也得到明显的提高,使得逐孔爆破技术能够促进采矿业经济效益的不断提高。
一、采矿成本与爆破效果之间的关系
1、穿爆成本与爆破块度之间也有着相互联系
在爆破过程中,如果使用的炸药单耗较高,而炮孔参数较小时,爆破的效果非常好,能够达到爆破出较小块度的效果,但是这种方法要求较高的穿爆成本。从综合角度来讲,虽然较小的块度对于后面的生产环节成本又降低作用,但是整体上,没有使得采矿的成本降低,反而会因此增加了采矿成本。反过来,如果在采矿中,使用的炮孔参数大,而炸药的单耗降低时,所得到的块度会较大,增加了后面铲装、运输等环节的成本。
2、穿爆成本的合理控制范围
因此,为了能够达到一个最佳的节省成本的情况,既能够保证爆破块度不高,同时也要使得穿爆成本得到控制。因此,比较合理的方法就是,找到一个科学的范围,将穿爆成本控制在此范围内,以此范围进行参照,才能在生产中不断降低采矿成本,提高经济效益。
3、爆堆松散度与采装费用间的关系
以合理的爆破块度为前提,爆堆的松散度与采装费用间也有着较大的关系。当松散度好并且前冲较小的的时候,铲装比较容易,费用达到相应的降低。相反,当爆堆的松散度较差,同时前冲大的情况下,采装的费用会大大增加。因此,在爆破中,效果好的爆堆松散度也能够降低采矿成本。
二、逐孔起爆技术对雷管精度的要求以及它的优势所在
1、逐孔起爆技术的优势所在
爆破不是一门简单的学问,爆破的结果好坏受到很多因素的制约,例如:起爆的顺序、炸药的重量、岩性等多种因素。其中有些因素是我们在爆破过程中无法改变的,甚至有些我们无法预料的,因此,爆破效果往往出现意想不到的结果。但是,我们可以不断改善可控因素,在现有的条件下,将爆破的顺序合理进行分配,对于对于各孔的时间进行科学的设定,能够对爆破效果进行一定程度的改善。近些年来,高精度的非电导雷管使用使得逐孔起爆技术更加完善,应用也更加广泛。因为逐孔起爆技术是不存在两个爆孔同时爆炸的情况,所以,大大降低了爆炸引起的震动。由于每个爆孔爆炸都是单独进行的,所以其爆炸药量可以认为等于单孔的最大药量。每个爆孔起爆后,碎块能够在自由面进行完全的碰撞,增加了块体的破碎程度。
2、准确的雷管延期时间是逐孔起爆技术的保障
我国目前存在的普通倒爆雷管的延期时间存在较大的误差,时常会发生跳段和拒爆的现象,使得爆破效果不能够得到掌控。然而,逐孔起爆技术要想得到较好的运用,必须配置以精准的延期时间,才能够实现。随着高精度非电导爆破雷管技术越来越成熟,国外已经有部分厂家进行生产,我国也有厂家进行生产,但是所生产的出的微差管的精度还有待提高。
三、导爆雷管试验情况及数据对比分析
1、试验情况介绍
试验的场地选择在某地区,根据该地区的冬季与夏季的温差进行爆破设计。因此,将试验分成两组,第一组是在冬季中进行,使用导爆索进行爆破。第二组是在夏季季的时间,使用国产的普通导爆雷管起爆。在试验进行中,对两组导爆雷管的起爆器材进行更换,均使用奥瑞凯高精管,爆破中使用的炸药剂量没有发生改变。同时,对现有网孔参数情况下进行试验,然后对网孔参数进行优化,在进行试验,对比两次的试验结果。孔间延时往往能够影响块度的大小,而排间的延时则可以影响爆堆的松散度,孔间延时和排间延时是爆破中的两种延时形式。在实际生产中,经过不断地总结,得知较为合理的孔间延时时间范围为3～8ms/m,而排间延时的合理时间范围是8～15ms/m。本次试验,分别使用了两种不同的延时组合方式,25×65ms和42×65ms,为了能够对爆破效果进行把控,先行使用了爆破软件对爆区进行了模拟设计。
2、对试验得到的数据进行对比分析
（1）选择的对比指标及其产生依据
对两组进行试验,得到了一些具有有价值的数据。这些数据的对比是在作业条件相同的情况下,假设孔网参数相同,单耗相同。下面对比了一些比较重要的数据。台班效率:在某个时间段内,同一电铲在不同台班的挖掘量。纯作业时间效率:电铲总挖掘量跟纯作业时间在某个时期的比值。台班的平均故障时间:在某个固定时期内,同一电铲在不同台班的故障时间。对比这些方面我们可以看出,要想提高矿产的生产能力,必须要提高台班效率。电铲的工作受到爆堆的松散度的影响,因此,反过来,纯作业时间效率体现了爆破后爆堆的松散度。在生产中,电铲容易因为快堆过大而造成故障,另外底跟也对它有影响,所我们可以认为台班的平均故障时间从侧面反映了爆破的效果。通过对这些指标进行对比,我们可以得出不同的爆破情况下,爆破效果的好坏,从而对比出高精度导爆管雷管和逐孔爆破技术的实际效果。
（2）两组试验的结果数据对比
第一阶段的试验主要是对比在爆破中分别使用高精导爆管与普通导爆管的产生的不同爆破效果,实验过程为一个月的时间。第二个阶段的试验,主要是在电铲生产处对比高精管与导爆索起爆所造成的不同程度的爆破效果,通过数据的对比分析,我们知道,高精管可以提高台班效率和纯作业时间。具体数据对比如表3所示。
四、结论
本轮文通过对两组试验的结果进行对比,得出了逐孔起爆技术以及高精度导爆管雷管能够提高矿山生产能力的结论。由于逐孔起爆技术的具有安全性好、操作简单、震动小,提高电铲效率等多个优点,在生产中使用逐孔起爆技术将会大大降低采矿成本。因此,为了能够促进采矿业的发展,提高企业的经济效益,应该大力推广使用逐孔起爆技术。
作者：张成忠 王辉聪 林野 陈亚强 单位：白山市江源区安全生产监督管理局江源县邮政局江源区林业局
（四）
一、玻璃钢锚杆的特点及应用前景
1、玻璃钢锚杆的特点具有良好的切割性能
玻璃钢锚杆重量仅为同等规格钢锚杆的1/4。在隧道和煤矿等狭小空间使用施工更容易，从而减轻工人劳动强度。价格低:玻璃钢锚杆刚开始在国内应用的时候，价格较高，质量较差，性价比不如金属锚杆。但是玻璃钢锚杆制造技术在我国进步很快，玻璃钢锚杆的价格迅速下降，目前国内玻璃钢锚杆比相同规格的钢锚杆价格要低，以直径?20mm，L=2000mm的锚杆为例，玻璃钢锚杆的价格比螺纹钢锚杆每套便宜8～10元。
2、应用前景分析
目前，玻璃钢锚杆的质量已经可以满足很多巷道的支护要求，同时它又具有价格低廉、重量轻、耐腐蚀、易切割等诸多优点，因此无疑具有广阔的应用前景。新型粗尾全螺纹式玻璃钢锚杆的研制成功，进一步提高了锚杆的质量，该锚杆生产方法简单可靠，势必会成为玻璃钢锚杆中的主流产品，得到广泛的应用。虽然玻璃钢锚杆应用前景广阔，但玻璃钢这种材料具有自身的缺陷，其抗剪、抗扭、抗弯能力差，而这种缺陷是不能通过简单地改变锚杆的结构或生产工艺而克服的，因此其应用范围还是会受到一定的局限，不可能完全取代金属锚杆。
二、玻璃钢锚杆在我国采矿工程中的应用
1、在煤矿中的应用
玻璃钢锚杆在我国的应用最早可以追溯到20世纪70年代，但那时玻璃钢杆体主要是采用手工糊制，性能及成本不能满足大量推广应用的要求，因此实际应用非常少。到20世纪80～90年代，由于认识到玻璃钢锚杆特别适合于高瓦斯矿井和回采巷道靠近工作面一侧的支护，煤炭科学研究总院北京建井研究所开始研究玻璃钢锚杆的生产方法，力求改变我国玻璃钢锚杆研究应用落后的状态。此后，到21世纪头几年，国内逐渐有一些煤矿开始试验使用玻璃钢锚杆进行巷帮支护。2000年，山西潞安矿业集团漳村煤矿将玻璃钢锚杆应用于回采巷道工作面侧帮支护中，并将其与另一种钢竹组合锚杆进行支护效果对比，结果显示，玻璃钢锚杆安装工序简单、锚固力强、预紧效果好、强度高，明显优于前者，另外玻璃钢锚杆还具有阻燃、抗静电、抗腐蚀的特点。2003年，晋城矿务局成庄煤矿进行了玻璃钢锚杆用于开切眼煤帮的实验，2004年，玻璃钢锚杆在山西阳泉煤矿集团，河南平顶山煤矿成功应用。在这一阶段，我国玻璃钢锚杆的制造技术还比较落后，玻璃钢锚杆强度不高，价格比传统的金属锚杆贵，但是由于玻璃钢锚杆具有可切割性，用于回采巷道靠工作面一侧的巷帮支护，采煤机回采时不用提前拆除采帮侧的锚杆，从而简化了生产工序，节省人力物力，经济效益也很明显。另外玻璃钢锚杆在切割的时候不会产生火花，在高瓦斯矿井应用安全性大大高于金属锚杆，因此还具有安全效益。我国玻璃钢锚杆的质量在短短几年内迅速提高，生产成本反而下降了。目前，玻璃钢锚杆的价格已经明显低于金属锚杆，而质量则比以前有很大的提高。国内生产的玻璃钢锚杆抗拉强度指标已经达到300MPa。
2008年以后，玻璃钢锚杆在我国的应用进一步得到推广，淮南矿业集团、鹤岗矿业集团、兖矿集团、山西西山晋兴能源有限责任公司、河北金牛能源股份有限公司等都对玻璃钢锚杆的应用进行了试验并取得了成功。其应用范围不仅仅局限于高瓦斯区域和回采巷道工作面侧帮，还扩大到了回采巷道的两帮。2011年，鸡西矿区进一步将玻璃钢锚杆应用范围扩大到巷道顶板的支护中，该矿区应用玻璃钢锚杆支护试验成功后，规定该矿所有煤巷、半煤巷的帮支护，综掘施工的尾排巷、高抽巷的帮、顶的支护都必须使用玻璃钢锚杆支护。可见，玻璃钢锚杆已经大受煤矿企业的欢迎。2011年，平顶山捷利德增强塑料有限公司开发出一种新型粗尾全螺纹式玻璃钢锚杆。这种锚杆是在全螺纹锚杆的基础上通过带螺纹的尾部螺纹模具进行模压尾部螺纹，尾部螺纹直径大于杆体螺纹直径，其结构改变了全螺纹锚杆螺纹不均匀、拉拔力低的缺点，具有承压能力更高、抗剪切能力更强、使用效果更好等优点。其在性能上明显比普通全螺纹玻璃钢锚杆优越。
2、在金属矿山中的应用
如今，玻璃钢锚杆在金属矿山，也有人研究使用它进行支护。马生徽、王文杰以高峰铜矿为背景，采用FLAC3D软件对钢质管缝锚杆与玻璃钢锚杆支护效果进行了对比模拟分析，结果显示，在相同的支护条件下，玻璃钢锚杆对巷道的支护效果略优于管缝锚杆，采用玻璃钢锚杆支护有利于发挥围岩自身承载力，可以用其代替钢质管缝锚杆用于围岩控制。邹常富等人在金山店铁矿开展了玻璃钢锚杆支护研究，将玻璃钢锚杆和螺纹钢锚杆做对比实验，根据对巷道收敛的监测，发现两种锚杆支护效果一致，玻璃钢锚杆完全可以控制巷道的变形。目前，玻璃钢锚杆在金属矿山的应用研究尚处于起步阶段，相信随着该项技术的进一步发展，玻璃钢锚杆在金属矿山中的应用也会更加广泛。
三、结论
(1)目前国内生产的玻璃钢锚杆质量较之以前已经有了很大的提高，可以满足大部分回采巷道的支护需求。玻璃钢锚杆应用范围虽然已经扩大了很多，但是目前该锚杆在煤矿的应用仍然局限于服务年限短的回采巷道的支护。
(2)新型粗尾全螺纹式玻璃钢锚杆，其性能比普通的全螺纹式玻璃钢锚杆更加优越。
(3)玻璃钢锚杆在金属矿山的应用也已经处于探索阶段。
(4)由于玻璃钢本身的力学性能缺陷，决定了玻璃钢锚杆的应用范围是有限的，不可能完全取代金属锚杆。
作者：张万斌 单位：安徽理工大学能源与安全学院
