前言：中文期刊网精心挑选了矿山开采技术范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
矿山开采技术范文1
目前，国内外地下矿山采矿技术的发展往往体现在该企业采用各种采矿方法的比重和回采工艺，从而使得采场生产能力和劳动生产率有了较大的提高，为企业带来了可观的经济效益。然而，随着地下矿山开采新技术、新方法的不断涌现，新的问题也日益突出，因为，开采技术往往都会存在某些不足或将要面临某些问题。因此，相关矿山企业必须深入探讨地下矿山开采技术，详细分析其所面临的问题，并找出相应的解决策略，为最终提高我国地下矿山开采技术水平提供可靠保障。
1.地下矿山开采技术分析
1.1地下矿山无废开采技术
地下矿山无废开采技术是近些年才发展起来的，但是很快就得到推广与应用，因为改技术符合国家产业政策和发展方向。此外。地下矿山无废开采技术不仅可以充分利用矿产资源，为企业创造更多的经济效益，而且可以避免废弃物对自然环境造成污染和危害，是今后矿山开采技术发展的首选。该技术主要包括：高浓度尾矿料的制备与输送技术、全尾矿充填技术等。目前，地下矿山无废开采技术在俄罗斯、美国、德国、印度、加拿大等国家得以广泛应用。
1.2崩落采矿技术
1.2.1自然崩落法
自然崩落法在地下矿山开采中应用较广泛，其优点在于采矿成本低、生产能力大、开采速度快等，尤其是对于那些矿化均匀、矿体厚大，并且容易于自然崩落的低品位矿床开采，特别适用。自然崩落法的应用原理是，在通过在地下矿山中破坏矿块内的应力平衡，使得矿块大面积拉底后，进而引起应力不均匀分布或应力集中，形成新的自然平衡拱，拱内矿石因受重力作用而周期性冒落，最终达到矿山开采的目的。
1.2.2无底柱分段崩落法
无底柱分段崩落法是近些年才在我国应用的，至于如何加大和优化结构参数的问题仍然是阻碍该方法在我国进一步推广的主要因素。其中，结构参数优化的目的就是为了增大进路间距，从而极大地减少采掘工程量。由于增大进路间距可操作性强，易于实现，目前在我国的桃冲、程潮、板石沟以及北铭河等矿山都应用了该技术，并呈现出诱人的应用前景。特别是那些低贫化放矿或无贫化放矿工序，为了保持矿石界面的完整性，正常情况下在放矿过程中当矿岩界面正常到达出矿口时便停止放出，从而最大程度地减少矿岩的混杂性，提高矿岩的纯度。随着无底柱分段崩落技术的应用，能够极大地减少岩石混入，降低贫化，并将为相关企业带来巨大的经济效益。
1.3承压开采技术
承压开采是在有效保护地下水环境前提下的开采技术，并且开采效率也比较高。随着矿井开采速度、开采深度、开采规模进一步加大，一些矿区来自底部的灰岩裂隙岩溶高承压水的威胁E1趋严重，对接下来矿区的开采造成一定的难度，底板岩层在采动的影响下的破坏程度也日趋加剧承压开采技术能够很好地克服以上问题。承压开采技术指的是在不疏降地下水位的情况下，回采工作面底板含水层有较高的承压水作用时，通过底板封堵、加固等手段来从而防止水害事故的发生，确保开采工作的顺利、有效进行。一般情况下，承压开采的三种途径：合理选择开采区域、当留设防水（砂）矿（岩）柱、取合理的采矿方法和工程措施。
2.地下矿山开采技术所面临的问题
2.1开采成本增加，开采难度增大
随着矿山开采项目的不断增多，我国矿产资源日益枯竭，后期剩余储量一般位于矿床的底部及边缘地带，开采难度不断加大，从而无形中使得相关矿山企业增加了开采成本。因为，深部矿床受地压影响大，同时，矿体埋藏较深，现有技术条件难以开采，矿石及围岩软弱破碎，提升运输环节较多，矿体分散，矿体倾角厚度变化大，矿床边缘的矿体夹层多，从而使得采矿工程位置不断下移。最终将会出现新采区不断开拓，而原有的老采区不能及时密闭的现象，使得整个地下采矿活动范围越来越大，通风越来越困难，采矿生产受到制约，矿井涌水量不断增加，采矿难度越来越大，开采成本不断增加。
2.2可开采资源储备不足
依照现有的开采速度，我国的地下矿产资源将会越来越少，并在未来数十年枯竭，使得矿山开采面临着一些列生产危机。随着我国经济社会的快速发展，对能源的需求也在El益增多，现有的资源储备难以满足其基本需求，进而转向国外进口，将会增加我国能源风险。
2.3开采量下降，开采人员富余
随着矿山开采行业的不断发展，以往的开采模式将会发生改变，矿体将会向着深部及边缘地带集中，使得矿山开采的范围不断缩小，矿体变小变薄，采矿作业点越来越集中，矿产资源年产量也会逐年降低。最终，矿山生产所需的相关技术人员量不断下降，使得以往的人员出现大量失业，人员闲置和人员过剩的现实，这样，将会带来一系列社会问题，不利于我国社会主义和谐社会的建设。
3.地下矿山采矿技术的发展趋势
3.1矿设备大型化、高效化、自动化
随着科学技术的不断发展，地下矿山采矿技术也在不断转型，其开采设备将会出现大型化、高效化和自动化发展。各国将会加大科研投入经费，研制高效率大孔穿爆设备、井巷钻进机械、振动出矿和连续采矿及与之配套的辅助机械、中深孔全液压凿岩机具以及铲运机为主体的装运设备等，逐步实现高效化、无轨化、半自动化和自动化，以便于更好地满足当今社会发展的需求。同时，还需要研制出可自动清除车厢内粘结物的高效连续式装载的采矿激光测位装置，实现微机控制的凿岩台车等。
3.2地下残留矿新工艺的发展
在地下矿山开采中，采矿工艺是提高开采效率和确保采矿质量的必要条件，对于矿山开采具有重要的作用。在今后的发展中，人们将围绕提高采矿生产能力这个主目标，重点研究地下残留矿新工艺技术。因为，随着民采企业和非常采矿现象不断增多，无序开采的情况相当严重，不仅抢占大量的国家矿产资源，还造成浪费严重，遗留了大量的残留矿体。然而，该类矿床在开采过程中存在采矿方法、地压灾害、巷道维护、岩层控制、采空区处理等技术问题，需要通过系统的研究加以解决，通过加大对地下残留矿新工艺的研究，充分回收有限的矿产资源，对我国地下矿山行业的良性发展具有重要意义。
【参考文献】
[1]李红零，吴仲雄.我国金属矿开采技术发展趋势[J].有色金属（矿山部分），2009（01）.
[2]刘春波，孙光华，李富平.我国地下矿山采矿技术发展及趋势[J].河北理工大学学报（自然科学版），2009（02）.
[3]田显高，田渡.鸡冠嘴矿区通风系统技术改造[J].金属矿山，2006（12）.
矿山开采技术范文2
关键词：无人机；摄影测量；露天矿山；监测
露天矿产资源的无序开发利用，造成了严重的资源浪费，破坏了自然环境，并可能引发地质灾害。近年来，国土、环保等相关部门加大了露天矿产资源开采监管力度，主要对露天矿山的开采范围、开采标高和动用储量进行监测。然而，露天矿区多位于偏远地区，交通不便，环境恶劣，且由于开采的原因，地形不规则、很多区域难以抵达，监管难度大，周期长，探讨更加高效的监管方式非常必要。无人机低空摄影测量技术可以在低空完成对地面的拍摄，受地形限制小，机动灵活，减少了野外工作量，降低了工作难度，极大提高了测量效率。目前，无人机低空摄影测量技术已经在基础地理信息更新、确权登记发证、国土资源调查、工程测量、环境保护等领域得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。无人机低空摄影测量可快速获取高精度的数字高程模型（DEM）和数字正射影像图（DOM），将无人机低空摄影测量技术应用于露天矿山开采监测中，可以从空中监视、无人到达目标区可以取证，有效地实现监管。与其它监测方法相比，无人机低空摄影测量技术具有不可比拟的优势[1-3]。
1无人机系统简介
无人机系统由无人机机体、发射回收系统、电源系统、飞控系统、数据链系统组成。发射回收系统保证无人机顺利升空，在执行完任务后安全回落地面；飞控系统主要实现对无人机的飞行控制，包括任务设置、飞行中紧急情况控制、降落及数据传输等；数据链系统主要传输遥控指令，以及无人机接收、发送信息等，以保证及时有效反馈信息。无人机载负数码相机等数字遥感设备进行拍摄，实现对地理信息的实时调查与监测。无人机低空摄影测量弥补了传统航空摄影测量的缺点，成为传统航空摄影测量的有力补充，在小区域和飞行困难地区，快速获取高分辨率影像具有明显的优势[4]。
2基于无人机低空摄影测量的露天矿山开采监测
2.1无人机低空摄影测量数据获取流程基于无人机低空摄影测量技术获取DLG、DEM、DOM的工作流程见图12.1.1无人机低空摄影测量方案首先进行测区踏勘与调查，根据航摄比例尺、测区高程选择合适的航高。本项目要求获取的真彩色相片分辨率为0.06m，无人机低空摄影测量时保持航带内80%重叠，航带间60%重叠。2.1.2相控点测量采用选择明显地物点与野外铺地标点相结合的方式选择相控点，相控点的布设需要满足无人机低空摄影测量的要求，并适当多布设部分相控点，用于精度检核。相控点采用HNCORS网络RTK测量，每点均独立测量两次取平均值作为相控点坐标成果。2.1.3空三加密使用光束法进行空中三角测量，根据外业提供控制测量结果，内业解算定向点的平面坐标和高程值。2.1.4DEM和DOM的制作空三加密完成后，基于空三加密成果，密集匹配点云，生成测区的三维点云数据，并根据点云数据生成测区DEM，见图2。根据外方位元素和DEM对每个像对进行数字微分纠正，得到DOM，经镶嵌、图廓裁切、色彩平衡处理、图廓整饰等步骤，生成项目区DOM。2.2开采范围监测开采范围监测重点监测露天矿山的开采面积，是否越界开采等。根据无人机低空摄影测量得到的DOM，提取露天矿山的开采边界，并与采矿权证矿界坐标对比，判断是否越界开采。目前，无人机低空摄影测量平面精度可以达到厘米级，可以满足开采范围监测的精度要求。2.3动用储量监测根据两次无人机低空摄影测量得到的露天矿山DEM数据，可以方便的进行露天矿山动用储量监测。动用储量计算可以使用ArcGISDesktop软件，利用栅格区域统计工具对差值面的各项参数进行统计计算，从而得到动用储量数据。由于无人机低空摄影测量得到的DEM精度较高，且点云密度较大，真实反应了露天矿山的开采情况，计算数据精度较高。2.4无人机低空摄影测量精度为了验证空三加密精度，统计加密点标准差。测区加密点标准差如表1所示。从矿区选择典型地物点，使用HNCORS网络RTK测量，得到地物点的平面坐标和高程，与无人机低空摄影测量成果进行对比，并以HNCORS网络RTK测量成果为真值，评定无人机低空摄影测量的精度，结果见表2。
3无人机低空摄影测量在露天矿山监测中的优势
（1）机动灵活、测量效率高无人机摄影测量机动灵活，受地形、空域限制小，降低了外业测量的劳动量和难度，大大减少了外业工作量，提高了生产效率，在小区域、低空领域测量可以充分发挥其优势。（2）可以获得高精度、高分辨率的DOM和DEM成果无人机数据可以通过空三加密，在只测量少量控制点的情况下，获得分辨率为0.1m的DOM和DEM，精度更可靠。（3）数据更加真实无人机低空摄影测量可以获取真实的影像数据DOM和DEM，可有效避免擅自更改数据，损害国家和公众利益的情况。可对各类矿业活动一目了然，使越界开采、无证开采和超量开采等违规行为无处藏身，对各种违法采矿活动具有较强的威慑作用。（4）方便的实现动态监测通过GIS空间分析手段将两次无人机低空摄影测量数据对比分析，即可对矿山储量进行动态监测，且精度可靠，能够及时为有关部门管理矿产开采提供执法依据和技术支撑，使得矿产开采更加有序。
4结论
矿山开采技术范文3
【关键词】 冶金矿山 复杂难采矿体 开采技术 现状 发展
我国的冶金矿山开采主要是地下开采，所以冶金矿山的开采本身就具有一定的难度。而矿山的开采中还存在复杂难采矿体，所以一些矿山的开采工作难度相对而言更大。根据我国的冶金矿山开采现状，目前主要的难采矿体主要有厚大第四系下矿床、大水矿床或河下矿床、深井矿床、采空区环境中的残留矿体、矿松软破碎矿体以及露天转地下开采的矿体等六种。这些开采难度较大的矿体严重阻碍了我国冶金矿山的开采，所以只有在这些复杂难采矿体的开采得到解决后，我国的冶金矿山开采才能快速发展。而要让这些复杂难采矿体的开采问题得到解决，就必须要有针对性的研发对应的开采技术。
1 复杂难采矿体开采中存在的主要问题
1.1 开采方法的问题
由于复杂难采矿体的矿床赋存条件较为复杂，并且矿体的开采受到众多环境因素的限制，所以开采过程中可供选择的开采方法较少。而在面对极个别的矿体时，甚至没有合适的开采方法，所以采矿的效果很差。
1.2 地压灾害问题
对于复杂难采矿体而言，其所处的地压环境一般较为复杂，特别是一些深井矿区，其采场地压和趋于低压的变化较为强烈，所以在开采的过程中经常会发生地压灾害，导致已经采空的区域的控制较为困难。在一些矿山的开采中，甚至会因为地压灾害的发生而影响地表建筑的安全。
1.3 开采顺序及采场结构参数
由于复杂难采矿体所在地的地质环境一般较为恶劣，所以在采场的布置方式和采场参数的选择上很难满足现场的需要，导致在矿石开采的时候开采的效果指标不能满足基本要求。而由于开采工作中的问题，还可能导致开采的矿山发生地质灾害，从而影响工作人员甚至是矿山附近居民的安全。
1.4 对资源的利用效率较低
由于复杂难采矿体的开采技术目前还不成熟，且没有完全可行的开采技术，所以在对矿体进行开采的过程中会造成严重的矿产资源浪费。而复杂难采矿体开采中浪费的矿产资源不能有效回收，所以在资源浪费后将成为永久的浪费，这不但是资源的浪费，更有可能对周围环境造成永久的破坏。
1.5 矿体的开采导致地表土壤稳定性降低
由于复杂难采矿体中包含露天转地下开采，而在这种矿体的开采中很容易出现边坡稳定性降低的情况，所以周围土壤的稳定性会被破坏，从而导致该地区极易发生地质灾害。
1.6 地表塌陷
在对松软破碎矿体进行开采的过程中，会因未采空区的出现而导致地表被破坏，当开采的面积达到一定值的时候，周围地表就会出现塌陷，从而影响矿体开采的安全性。但是目前国内尚未有成熟的松软破碎矿体开采技术，所以要正常进行这类矿体的开采在目前相对困难。
1.7 对环境的破坏
复杂难采矿体的开采一般会对当地的地质造成一定程度的破坏，从而埋下地质灾害隐患。而实际上复杂难采矿体的开采还会对环境造成严重的破坏，其中最明显的就是矿体开采对地下水的破坏，因为在矿体开采过程中很可能因阻断而改变地下水的流向。在地下水遭到破坏的情况下，周围的河流就可能出现断流的情况，这样就会对周围地质景观造成破坏，也会对周围的农业灌溉造成影响。
另外，在矿体开采的过程中会使用到多种工具和材料，开采的工人也会长时间在矿区活动，所以会使矿区出现很多生活垃圾和废弃材料。而随着这些生活垃圾和废弃材料的不断增加，当地自然环境将受到严重的破坏。
2 复杂难采矿体开采技术现状与发展趋势
2.1 深井岩爆发生机理与防治技术
对于岩爆发生机理的研究而言，国内外的研究重点一般是岩石的岩爆特性和产生岩爆的基本应力条件，并且在这些方面取得了一定的成就。其中主要是通过对微观结构和声发射特性进行研究，从而确定岩石是否具有岩爆性质。同时还会根据岩石周围的环境情况，对岩石发生岩爆的可能性进行判定。对于岩爆的防治，一般是通过对岩石所处环境进行改变，并根据矿体的开采程度对采空区域进行回填。但是这样的处理方式只能缓解岩爆发生时的破坏力，从而尽量减少因岩爆而导致的经济损失，并不能从根本上防止岩爆的发生。这主要是因为人们到目前为止并没有弄清岩石的能量储存，也没有对岩爆进行实时监测的方法。所以对于岩爆的防治技术而言，其将会以彻底消除岩爆为发展目标进行发展。
2.2 地表沉降和塌方的防治技术
地表沉降和塌方这两种地质灾害在一般的矿体开采中也会发生，只是对于复杂难采矿体的开采而言其发生的概率会更高，造成的影响会更大。所以对于复杂难采矿体的开采而言其被作为重点防治技术研究对象。由于在对矿体的开采过程中，矿体环境的变化较为复杂，并且矿体的变化没有固定的规律，所以防治工作的开展存在一定困难。目前国内外对矿区地表沉降和塌方的防治技术研究较少，我国的长沙有相关的研究机构，并在研究中取得一定成果，但并不能有效防止所有类型矿体的地表沉降和坍塌。
2.3 地下水灾害防治技术
对于地下水灾害的防治而言，其直接影响到矿区周围人们的日常生活，所以这方面的防治技术研究任务较重。一般情况下因矿体开采造成的地下水灾害有地下突水和地下水位下降两个方面，这些灾害出现后还会造成淹井和井下泥石流的次生灾害，并且会直接影响到地表生态环境。
目前针对地下水灾害的防治技术和方法主要有疏干降压和堵水截流两种，其主要是对突水点进行注浆封堵以及通过对矿区注浆从而完成帷幕截流。由于这方面的防治技术研究较为深入，所以防治技术较为成熟。
2.4 露天转地下开采技术
由于露天转地下开采中涉及到的工作量较大，且工作的难度也很大，所以在实际的开采过程中会存在较多难题。其中主要有以下几点：
（1）在进行露天爆破的时候，地下井巷和采场工程会因为受力而被影响，而在进行地下开采的时候又会对露天边坡在成破坏。
（2）在开采工作的过渡期，露天开采工作的安全会受到地下活动的影响。
（3）由于露天采场的积水会不断流向井下，所以在积水较多的情况下就会导致采空场出现积水，而积水与泥土混合后会形成泥沙水并突然涌入井下。
3 结语
对于冶金矿山中复杂难采矿体的开采而言，其中需要注意的地方又很多，并且每个需要注意的地方都可能对矿山的开采工作造成严重的影响。随着我国的经济不断发展，人们对安全问题越来越重视。所以在冶金矿山的开采过程中，人们对容易引发事故的复杂难采矿体的开采技术研究越来越多，并且在一些方面取得了较好的成果。而随着我国科学技术的不断发展，未来对于复杂难采矿体的开采将会有更多先进技术，从而使开采工作的安全得到保障。
参考文献：
[1]朱和玲.松软破碎型复杂矿体开采技术优化与过程控制研究[D].中南大学，2014.
[2]王运敏，谢建国，黄礼富，周光华.冶金原料开采与矿物加工工程技术发展研究[A].2012―2013冶金工程技术学科发展报告[C]，2014：17.
矿山开采技术范文4
关键词:矿山勘探开采 数据挖掘 应用研究
中图分类号:S4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0045-011 相关概念
数据挖掘是一种新技术,它可以从信息量大、信息分类模糊的大型数据库中,将人们所不熟知,的且具有高度利用价值的信息和知识提取出来,为企业所用。数据挖掘技术,同时又是一项集多种学科的新型交叉学科,它包括基础的统计学、信息检索、高性能技术、数据库技术、模式识别等等。它所提取的知识以模式、规律、概念、规则等形式表示出来,它们对于趋势的预测和决策十分重要。数据挖掘可以集中企业网络中的不同站点的数据,提供给企业丰富有效的数据作为决策参考。数据挖掘不是一两步能完成的,它需要进行多步骤处理,具体见图1。
2 数据挖掘的功能
数据挖掘技术设立的初衷就是服务于应用的,它的应用领域十分广泛,如金融行业中进行的相关风险预测,零售行业中对顾客进行的行为分析,除此之外,像一些交通的日常管理、市场的拓展开发、体育、气象、电子商务等等行业中也有很强的应用价值和应用空间,为这些行业提高可靠、精确的数据分析。
历时数十年的漫长发展,数据挖掘吸收了数理统计、人工智能以及机器学习等多学科的研究成果,现如今该技术已经能够实现解决因信息量大而造成数据提取和知识搜索、分析苦难等问题,显得越发的成熟。
从功能方面概括来看数据挖掘技术,可将其分为描述功能和预测功能。描述功能主要通过刻画数据一半特性,从而获取的相关知识;预测功能则是在分析当前数据基础之上,科学逻辑的进行的预测和推断,这同时也是数据挖掘价值的所在。
3 矿山勘探开采管理中数据挖掘的应用
数据挖掘系统的软硬件配置,数据库以及网络服务等构成了地质勘探数据库系统体系结构,它们又各自包含一些东西,其具体内容如图2所示。
数据库由一系列相互关联的专业数据库组成,是系统的核心组成部分,其设计结构必须严格遵循数据库设计的基本原理以及矿山勘探企业的相关标准。
3.1?与井相关的基本数据类型
(1)录井数据。该数据包括岩屑录井、岩心录井、井壁取心等基础信息。
(2)钻井数据。该数据主要是钻井基本信息的基本概况。
(3)测井数据。与现场测井相关的数据曲线等数据信息记录均包含在测井数据内。
(4)岩性数据。该数据主要包括对岩石物理的构造、位置分布以及矿物成分等基本特征的描述。
(5)地层数据。该数据主要包括岩性地层、年代地层、生物地层等与断层相连的地质基础信息。
(6)流体分析。主要是对矿山水进行的数据分析,包括对其的化学测量结果及组分等信息的详细记录。
3.2?与地震相关的主要数据类型
(1)二维地震数据。它主要包括二维导航的数据信息、叠前叠后的地震道数据信息、原始地震道数据信息以及各种速度谱等。
(2)三维地震数据。它主要包括三维导航的数据信息、叠前叠后的地震道数据信息、原始地震道数据信息等。
3.3?实物资源数据类型
包括实现资源过程涉及的所有索引和分类信息。
3.4?数据加载格式基本种类
通常数据加载格式涉及以下几方面内容。
3.4.1?井数据
井数据有大块数据和非大块数据之分。如测井曲线,数据大块数据,其源文件格式包括LAS、DLIS、BIT、LIS、Diplog、ASCII、PDS、RP668种;而生产信息和探井信息则属于非大块数据,其格式包括ASCII、RP66两种。
3.4.2?地震数据
采集、处理、解释等不同阶段,地震数据的数据格式也不尽相同,如叠前采集的数据格式分为SEG—A、SEG—B、SEG—C、SEG—D四种;而跌后处理数据格式则有SEG—Y等多种格式。
4 结语
数据挖掘在矿山的勘探、开采中收集到真实性、可靠性强的信息,利于提高挖掘质量、维护挖掘结果。要想让数据挖掘的作用得到最大程度的发挥,作为矿山企业首先应该完善数据库;其次应该使结合挖掘人员的专业知识和矿山勘探开采领域的专业知识,通过不断地实践和总结来丰富数据库形成真正实用的系统,服务于矿山企业。
矿山开采技术范文5
关键词：金属矿山；深部开采；问题；对策
中图分类号： O741+.2文献标识码：A 文章编号：
1深井开采灾害
深井开采处于高应力、高井温、高井深、高岩溶水压、采矿扰动( 即“四高一扰动”) 的特殊环境。随着开采深度的增加, 高应力诱发的岩爆与地震灾害,严重威胁人员与设备的安全。高井温使劳动条件严重恶化, 威胁工人健康, 劳动效率大大降低。高井深则恶化了提升、排水条件, 急剧增加了采矿成本。高岩溶水压则诱发深井涌水, 严重影响人员安全。采矿扰动( 主要是指强烈的开采扰动) 则造成地震和井筒破裂, 即在浅部表现为普通坚硬的岩石, 在深部却可能表现出软岩大变形、大地压、难支护的特征, 即有各向不等压的原岩应力引起的剪应力超过岩石的强度, 造成岩石的破坏。
1.1 深部巷道变形与支护
随着开采深度的增加,地应力随之增大。因此,深部巷道与采场的维护原理与浅部有十分明显的区别,这种区别的根源在于岩石所处的应力环境的区别以及由此导致的岩体力学性质的区别。在浅部十分普通的硬岩,在深部可能表现出软岩的特征, 从而引起巷道和围岩的大变形；浅部的原岩大多处于弹性状态,而深部的原岩处于“潜塑性”状态,由各向不等压的原岩应力场引起的压、剪应力超过岩石强度,造成岩石的潜在破坏状态。
深部高应力环境下的巷道支护,除了必须考虑岩石强度性质和岩体结构外,还应重视巷道所处的应力环境。浅部中、低应力条件下的巷道支护主要考虑业己存在的地质构造等不连续面的影响,而深部高应力岩体中巷道支护必须考虑巷道围岩因掘进造成的断裂破坏带,即新生断裂结构的影响。所以,深部高应力环境下的巷道支护应强调峰后破坏岩体残余强度的利用。应合理控制岩体的峰后变形,并尽量使巷道围岩处于三向应力状态,为此,需采用先柔后刚的能保持和提高岩体强度的加固措施；深部巷道支护设计应更多地建立在能量分析的基础上,而不是简单地以应力和强度作为设计准则。
1.2 深部地压显现与开采动力灾害
从根本上讲,地应力是所有地下工程,包括地下采场、巷道地压显现的根本来源。在没有开采工程扰动的情况下, 岩体处于原始平衡状态。地下巷道或采场的开挖, 打破地层原始平衡状态,导致地应力的释放,从而引起岩体的变形和向自由面的位移,引起围岩应力的重新分布。围岩的过量位移和应力集中将导致围岩局部的或整体的失稳和破坏。这就是地压发生的过程和机理。它与岩体的受力状态、岩体结构和质量、岩体物理力学性质、工程地质条件以及时间等因素有关。
深部地压主要有两种表现形式,即：变形地压和冲击地压。变形地压是因开挖产生的围岩位移所引起的压力,这是地压的最基本形式。在岩体条件较好的情况下,围岩的位移和变形发展到一定程度就停止了,可能不需要支护,围岩自身就能维持稳定。深部高应力条件下,围岩具有产生大变形的内外部条件,围岩的过量变形将产生微观或宏观破裂、岩层移动、巷道底鼓、片帮、冒顶、断面收缩、支架破坏、采场跨落等等。围岩必须通过支护才能防止过量的变形而引起的破坏。此时,变形地压的显现特征与支护方法和支护结构密切相关。在围岩与支护结合在一体的条件下,围岩与支护构成共同承载体,它们相互依存、相互制约、共同变形。只有及时采取支护措施,并且支护方法得当, 才能有效改善围岩应力分布状态,抑制围岩变形,阻止围岩的失稳和破坏。冲击地压是一种岩石动力学现象,它是围岩内聚集的大量弹性变形能在一定诱因下突然释放而表现出的一种形式。在金属矿山,冲击地压叫岩爆。产生冲击地压和岩爆主要与两方面因素有关。一是岩石的岩体的结构性质,具有在围岩内贮存高应变能的内在条件。一般来讲,坚硬完整岩体容易贮存高应变能。二是有产生高应变能的外部环境,如地应力大、围岩应力集中的地方。随着开采深度的增大,地应力不断增大,因而深部容易出现岩爆和冲击地压。
随着越来越多的矿山进入深部开采,加强对岩爆的研究己刻不容缓,研究重点在以下三个方面：①从地应力、岩体结构、矿岩物理力学性质、采矿方法、开采过程、开采顺序、围岩能量聚集和释放规律等方面综合分析和研究岩爆机理；②建立有效可靠的监测系统和手段,对岩爆发生的可能性、发生的地点和大小进行预测预报；③从防止和解除围岩高能量聚集,避免引起高能量迅速释放的外部条件出现两方面采取防治岩爆的有效措施。
1.3 地温升高引起作业环境恶化
地下岩层温度随着深度的增加而增加。据统计,常温带以下,岩层温度以3℃/l00m 的梯度增加。千米以上的深井,岩层温度将超过人体温度。如南非西部矿井,在深部3000 米处,岩层温度高达80℃；我国铜陵冬瓜山铜矿在深度1000米处,最高温度达40℃。深井开采工作面气温的升高导致工作条件的严重恶化。在持续的高温条件下,人员的健康和工作能力将会受到很大的损伤,这影响到采掘工作的正常进行,使劳动生产率大大下降。据统计资料,超过适合人体温度后, 温度每增加1℃, 工人的劳动生产率将降低7%~10%。采取经济和有效的措施,解决深井的通风和降温问题,使深井开采工作面保持人员和设备所能承受的温度和湿度,并使综合开采成本限定在可以接受的范围内,对保证深部地下开采的正常发展具有重要意义。
2应对决策
2.1 关键性应对策略
现有技术对深井开采灾害问题解决方案的形成和决策分析支持不足, 多层次知识融合技术与多智能体技术实现的关键性认知是其重点所在。有实践证明, 最好的决策结果来自于知识的有效整合。然而决策技术领域才开始认识到多层次整合的重要性, 即系统的、多角度及多层次的决策知识融合。
深井灾害的关键性应对策略在于元决策( metadecision) 的实现, 元决策是针对客观现实分析问题所在, 发现矛盾, 寻求解决矛盾的策略和技术经济方案, 并确定方案的过程。元决策是灾害应对决策中最重要、最复杂, 同时又是最活跃、最富有于创新性的阶段。具体包括现场调查、室内和室外实验、灾害测度与表征的描述、已有知识和经验的分析、专家经验和创新思维、计算机分析等子系统的创建, 对子系统综合分析后得出具有操作性的决策技术。
2.2 深井开采灾害应对决策技术
在决策过程中人作为决策者起到至关重要的作用, 完美的决策需要决策者综合利用以有的各类信息和知识, 通过创新思维, 针对目前问题形成决策概念, 进而优化成切实可行的决策方案。在决策方案的形成过程中, 关键性应对策略对于问题求解和决策方案的形成十分重要。根据关键性应对策略的思想和科学方法的基本原理, 来构造基于知识决策技术体系, 形成使用于深井开采领域的灾害等复杂应对技术框架模型, 包括深井开采领域的关键性原理模型抽取、向灾害性复杂问题求解与决策问题的转化以及相应的原理、方法和工具化改造等关键步骤,从而得到的决策技术具有较好的可操作性。
关键性问题系统的描述主要包括三个方面:(1) 关键性问题系统结构的描述; (2) 关键性问题系统行为的描述; (3) 关键性问题系统功能的描述。这些定性描述是基于本体论来完成的, 用定性的形式表示实际系统的物理量和相互作用关系。
参考文献
矿山开采技术范文6
关键词：煤矿；地质环境；环境保护；王行庄
中图分类号：P66 文献标识码： A 文章编号：
王行庄井下开采煤矿位于郑州市南40km处，矿井自2004年开始建设，2007年正式投产。矿区登记面积71.89km2，该矿主采二1煤层，兼采二3煤层，矿山剩余服务年限 80 余年。矿井采用立井开拓，罐笼提升，中央并列式通风，采用走向长壁后退式采煤法开采。矿井设计生产能力为 120 万吨 / 年。
采矿活动对矿山地质环境的影响
地质灾害危险性分析
根据实地调查，目前矿田有地面沉（塌）陷8处，形成地面沉（塌）陷区0.77km2，造成地质灾害危险性较大；地裂缝11条，影响面积0.25hm2，多见于塌陷区边缘，规模为小型，地质灾害危险性小；黄土崩（滑）塌地质灾害2处，崩塌体小于200立方，规模为小型，地质灾害危险性小[1]。
矿山开采引发、加剧和遭受的地质灾害主要为地面沉（塌）陷和地裂缝地质灾害[2]。该矿全部开采后，全区地面沉（塌）陷面积将达到39.46km2，全区将出现长期或季节性积水面积38.36hm2；另外，地表将新增地裂缝灾害。因此预测全井田矿山开采引发地面沉（塌）陷和地裂缝危险性为大。全区开采后，预测直接经济损失将达2.5亿元。
县级重点保护文物欧阳修墓和省级重点保护文物战国墓群下设有保护煤柱，预测其遭受矿山开采引发的地面沉（塌）陷和地裂缝危险性为小。
对含水层影响分析
该矿开采对第四系孔隙潜水含水层、上、下石盒子组孔隙、裂隙承压水含水层组影响较轻，对孔隙承压水含水层、岩溶裂隙承压水含水层影响为严重[3]。
地面沉（塌）陷区内二1煤、二3煤组顶板砂岩含水层结构被破坏，水位大幅下降；日疏干开采量为2160～2880m3，二1煤层以下岩溶含水层水位下降91.81～95.01m，矿坑排水对二1煤层以下岩溶含水层影响严重。
煤矿开采对第四系上更新统孔隙潜水含水层影响较轻，对其它地层孔隙、裂隙承压水含水层组、岩溶裂隙承压水含水层影响为严重[4]。
矿坑水排出地表经处理合格后做为生产生活用水，不予外排，矿山开采对矿区及其周边地下水质影响程度较轻。该矿在矸石浸出液中有毒有害元素含量均很低，各项指标均低于规定的含量标准，因此矸石堆放对地下水的影响较轻。
预测矿区煤层开采后矿井排水影响范围约为矿界外1800m～127500m（渗透系数取最大值27.1443m/d。矿山开采对地下含水层的影响大于矿区范围。矿区居民生产生活用水主要取自浅层地下水，因此对区内居民的生产生活用水造成影响较小。
对地形地貌景观影响分析
该矿工业场地、交通线路占地0.28km2。其中工业广场占地改变了原有地貌形态，造成生态景观系统在空间上的不协调性，对地貌景观及周边环境影响为严重，交通线路占地较少，对景观影响较轻。井田开采形成地面沉（塌）陷呈碟状，改变了以前平坦地貌形态。地裂缝累计影响面积1.479hm2。地面沉（塌）陷及地裂缝对原生地形地貌景观影响明显，破坏程度为严重。
根据前述预测全区开采结束后，该矿将形成地面沉（塌）陷面积39.46km2。开采后地表最大水平变形值将达到28.33mm/m。因此全区开采形成的地面沉（塌）陷对原生地形地貌景观破坏程度为严重。同时，该矿每年产生大量的矸石长期堆放对地貌景观影响为较严重。
对土地资源影响分析
该矿土地资源占用与破坏因素为地面沉（塌）陷、地裂缝地质灾害及工业场地占用土地。井田范围内已形成较大面积采空区和地面沉（塌）陷，工业场地及矿业活动已造成土地破坏与水土流失，占用土地大部分为耕地[5]，该矿工业场地生产及地下采矿活动对评估区土地资源影响为严重。
矿山生产期工业广场、出入场公路等设施对将持续占用土地资源，井田煤炭开采将形成大面积采空区和地面沉（塌）陷区，矿业活动将加剧土地破坏与水土流失[6]。该矿开采终了后工业场地及地下采矿活动对评估区土地资源影响为严重。大面积的采空地面沉（塌）陷将改变矿区地貌，在地表出现下沉的同时，还将出现地面积水、伴生地裂缝等现象，同样对土地资源产生严重影响。
2 矿山地质环境防治工程 2.1 地质灾害防治工程
2.1.1 地面沉（塌）陷及地裂缝地质灾害
进行地面变形监测，采取专业监测与简易监测相结合方式开展[7]。首先设置固定的监测点进行水准测量，监测网点布设达到基本控制塌陷区形态，准确测量塌陷面积和下沉深度为宜。其次要对地裂缝、建筑物开裂采用人工现场调查、量测，提前采取预警、避让，并及时维修。地面变形监测需长期、连续地监测，以便掌握地面不沉（塌）陷、地裂缝的形成发展规律，提早预防、治理。
在采矿过程中，调查采空区及空巷位置，预防采空区及空巷提前冒落，还应预留安全煤柱，利用矿渣回填采空区等措施，减少地面塌陷和地裂缝的发生。对于裂缝建筑物采取维修甚至搬迁措施，确保人员安全。
沉（塌）陷区使耕地发生较大幅度的变形，从而影响矿区的农业生产，稳定后应进行土地恢复治理工程。在塌陷的边缘地带出现的地裂缝及时进行回填处理，治理地裂缝一般采用填埋、灌浆、防渗处理。
2.1.2 崩（滑）塌地质灾害 采取全面巡查和重点监测相结合的办法，主要采用巡视法监测，据监测数据分析变化速度和发展趋势，判断发生采坑边坡崩（滑）塌的可能性，及时制定防治方案。对受地质灾害威胁较大区域的高陡边坡设立监测点，重点监测边坡重点在崩滑面（带）等两侧点与点之间的相对位移量。
在可能发生崩（滑）塌区周围用铁丝网封闭，设置安全警示牌，防止人畜误入。必要时应采取加固措施、削坡降低坡高、坡角，或修筑拦墙、疏浚矿区排水系统，消除诱发灾害条件。
2.2 含水层破坏恢复治理工程
矿山开采对含水层影响严重。在地面塌陷坑、工业广场修筑排水沟、引流渠、防渗漏处理等措施，防止有毒有害废水、固废淋滤液污染地下水；揭穿含水层的井巷工程，应采取止水措施，防止地下水串层污染[8]；采取帷幕注浆隔水、灌浆堵漏、防渗墙等工程措施，最大限度阻止地下水进入矿坑，减少矿坑排水量，保护地下水资源。
矿井水经沉淀处理后，主要作为井下生产用水，对环境影响不大。含水层破坏恢复治理主要依靠自然恢复。采矿过程中，对疏干排出的地下水进行处理，加以利用，用于矿山生产生活用水。矿山闭坑后停止对地下水抽排，在一定时期内可自然恢复。定期对含水层的监测，主要监测矿区地下水位、排水量及水质变化，防止污染含水层。
2.3 地形地貌景观和土地资源破坏恢复治理工程
该矿区地形地貌景观和土地资源破坏预防工程，主要体现在地面沉（塌）陷和地裂缝地质灾害的预防及煤矸石综合利用，以减轻对土地资源的破坏，同时减轻对地形地貌景观的破坏。
地形地貌景观和土地资源的恢复治理将结合地面塌陷、地裂缝综合治理，地质灾害治理工程的实施可以修补和恢复矿区地形地貌景观及土地资源。矿山开采期间，挖方工程（鱼塘）、道路工程、排水沟工程，在工程外侧实施绿化，可以进一步美化地貌景观。闭矿后，拆除工业场地废弃的建筑物，清理平整地表，复耕或植树种草以恢复土地功能。
3 建议 3.1 矿山建设，应贯彻国务院颁布的《地质灾害防治条例》。矿山建设应做好地质灾害的“防”与“治”，贯彻预防为主，防治结合的方针，突出“以人为本”，做好可能发生地质灾害的防灾预案。 3.2 该矿山建设开采过程中存在引发、加剧，遭受地质灾害的可能。矿山及全体职工一定要对地质灾害的危险性和危害性有足够清醒的认识，灾害意识要时时在心，查之入微。 3.3 加大科技投入，改进开采方法，优化生产工艺，尽可能的降低矿业开采对矿区环境的破坏，根本上减轻地面塌陷危害，减少地面裂缝数量与规模；加强对煤矸石和矿坑水的综合利用研究，提高矿产资源综合利用率。
3.4 矿山建设中应加强矿山生态环境保护。矿山开采过程一定要把环境保护工作同步开展起来，努力创造绿色矿山，使生态系统和地质环境得到恢复和改善，做到人类、资源、环境协调发展[9]。
3.5 对矿山生产期结束后矿山地质环境恢复与保持开展综合研究，完善闭坑后矿山生态环境恢复工作。
参考文献
[1]DZ/0238—2004地质灾害分类分级（试行）[S]．北京：中国标准出版社，2004．
[2]任军旗，郑群有，方茜娟．矿山地质环境治理[J]．中国地质灾防治学报，2008，19 (3)：160－162
[3]DZ/0133—94地下水动态监测规程 [S]．北京：中国标准出版社，1994．
[4]武强，陈奇，矿山环境问题诱发的环境效应研究[J]．水文地质工程地质，2008，35 (5)：81－85
[5]GB/T21010—2007土地利用现状分类[S]. 北京：中国标准出版社，2007．
[6]TD/T1011—2000土地开发整理规划编制规程[S]．北京：中国标准出版社，2000．
[7]李长洪，任涛，蔡美峰，等．矿山地质生态环境问题及其防治对策与方法[J]．中国矿业，2005，14 (1)：29-33
[8] GB12719—91 矿区水文地质工程地质勘探规范[S]．北京：中国标准出版社，1991．
