采礦工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及問題探討

時間:2022-08-06 10:44:13

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采礦工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及問題探討

摘要:隨著近些年我國采礦工程學(xué)科發(fā)展,使礦產(chǎn)的生產(chǎn)速度與質(zhì)量得到了有效地保證。并滿足了我國新時期背景下,人們生活與生產(chǎn)中對各種礦產(chǎn)資源的需求。但是在采礦的過程中,我國的采礦技術(shù)還是無法匹及西方采礦業(yè)發(fā)達(dá)的國家,導(dǎo)致采礦過程中事故的頻發(fā)。因此,本文將分析我國采礦工程學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀,同時展望我國采礦工程學(xué)科更深層次的發(fā)展趨勢,以期為我國采礦工程學(xué)科的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞:我國采礦工程學(xué)科;發(fā)展現(xiàn)狀;深層次發(fā)展;思考

在采礦的過程中,需要從地殼中將礦產(chǎn)資源進(jìn)行大規(guī)模的提取,這就造成了地殼結(jié)構(gòu)的變化,從而導(dǎo)致礦井周圍的圍巖發(fā)生變形的現(xiàn)象,影響礦區(qū)周圍生態(tài)環(huán)境、地下水、地面建筑、支護(hù)結(jié)構(gòu)等。因此,在采礦的過程中,盡可能地使用自動化、半自動化、智能化的開采方式,提高礦產(chǎn)的質(zhì)量、加快采礦的速度、減少礦產(chǎn)資源的浪費,同時減少采礦災(zāi)害的發(fā)生。而隨著我國采礦工程學(xué)科的發(fā)展,各種采礦設(shè)備也愈加的先進(jìn)。綜合機(jī)械化采礦設(shè)備、安全管理信息系統(tǒng)的出現(xiàn),也大大地提升了采礦的效率,以及增加了采礦作業(yè)的安全性。在采礦工程學(xué)科的發(fā)展與應(yīng)用中,有效地將采礦風(fēng)險因素進(jìn)行預(yù)控,并切斷了事故發(fā)生的因果關(guān)系,使采礦工程更具安全性、有效性、科學(xué)性、系統(tǒng)性、合理性。但是隨著開采越來越深部化、環(huán)境復(fù)雜化,使事故的發(fā)生概率依舊頻繁,這也就需要采礦工程學(xué)科進(jìn)行更深層次的探究,以面對采礦工程學(xué)科發(fā)展的新挑戰(zhàn)。

1我國采礦工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀

[1]采礦工程學(xué)科是為了適應(yīng)我國礦場行業(yè)的發(fā)展,滿足我國生產(chǎn)對礦產(chǎn)的需求而衍生的一門新學(xué)科。采礦工程學(xué)科主要是研究采礦工程系統(tǒng),加快我國采礦速度與質(zhì)量,增加采礦工藝安全性的一門科學(xué)性較強的學(xué)科,它對我國采礦業(yè)的發(fā)展有著實質(zhì)性的作用與意義。但是因為采礦工程的內(nèi)容復(fù)雜、工作量大、涉及面廣泛,就需要借助采礦系統(tǒng)工程來協(xié)調(diào)與完善采礦工作。隨著我國采礦工程學(xué)科近些年來對采礦技術(shù)的探索與實踐,使采礦系統(tǒng)工程在采礦中得到了廣泛地應(yīng)用,并取得了較好的效果。并使我國的各項采礦技術(shù)、理論、機(jī)械設(shè)備都逐漸地趨于完善。盡管在計算機(jī)的使用以及自動化程度上還是比不上西方礦業(yè)發(fā)達(dá)的國家,還處于發(fā)展的過程中。但部分采礦技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先地位。1.1綜合機(jī)械化開采技術(shù)的突破性進(jìn)展。隨著我國采礦工程學(xué)科的發(fā)展,我國成功地制造出世界上最高的液壓支架,同時也將其實際的應(yīng)用到我國的采礦行業(yè)中。在使用的過程中,最大機(jī)采高度達(dá)到8m,并達(dá)到了400m的綜合工作面長度。我國煤礦開采業(yè)在它的作用的下,突破年產(chǎn)量1500萬噸,是歐美等發(fā)達(dá)國家的1.5~2倍,并且在綜合機(jī)械化開采技術(shù)的應(yīng)用下,使我國的百萬噸降低到1%以下。在綜合機(jī)械化開采技術(shù)的應(yīng)用下,使我國的礦產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)量、效益、安全等方面都居于世界礦業(yè)發(fā)展水平的領(lǐng)先地位。1.2綜放開采技術(shù)裝備體系的日趨完善。大同塔山煤礦在采礦工程學(xué)科的技術(shù)、理念的影響與實踐下,開發(fā)了3.5m~5m的機(jī)采高度,它可以開采14m~20m的特厚煤層大采高綜放開采技術(shù)。并且將其與3000t/h的運輸機(jī)進(jìn)行結(jié)合使用,使其年產(chǎn)量達(dá)到1000萬噸以上。在新型運輸機(jī)和放頂煤高端自移支架的結(jié)合應(yīng)用下,使工作面長度達(dá)到300m,使礦產(chǎn)量1500萬噸目標(biāo),予以實現(xiàn)。這項技術(shù)仍然趨于世界的領(lǐng)先地位[2]。1.3綜合充填開采技術(shù)日趨成熟與完善。隨著我國綜合充填開采技術(shù)的日趨成熟與完善,將采礦業(yè)的綠色生產(chǎn)變成了可能。在淮煤集團(tuán)的矸石條帶充填護(hù)巷綜放開采、煤與瓦斯共采成套技術(shù)的應(yīng)用下,有效地降低了瓦斯爆炸、沖擊地壓、煤與瓦斯突出、頂板事故的威脅。而冀中能源集團(tuán)的控制地表沉陷、地下水害等災(zāi)害的理論、成套技術(shù)裝備及充填材料的研究和實踐方面,取得了國際領(lǐng)先的創(chuàng)新成果,并在全國礦區(qū)得到了推廣應(yīng)用。1.4首創(chuàng)無煤柱自成巷開采工藝。我國首創(chuàng)的無煤柱自成巷開采工藝,提升了煤礦開采業(yè)的最大采值。并且在采礦系統(tǒng)工程技術(shù)與理論的支持下,神華、陜煤等集團(tuán)創(chuàng)造出采用“100、NOO工法”斷頂留巷技術(shù),實現(xiàn)了無煤柱開采技術(shù)的重大突破。隨著其在煤礦開采過程的使用中,有效地解決了資源損失、浪費、回采巷道變形的實質(zhì)性問題。而在龍煤集團(tuán)的采礦工程學(xué)科的實踐中,使我國采礦工藝的腳步向海洋開采邁進(jìn),并實現(xiàn)了海下2000M的三軟煤層綜放開采成套技術(shù)的突破,使我國海下采煤技術(shù)走在了世界領(lǐng)先的地位。

2我國采礦工程學(xué)科的深層次發(fā)展思考

2.1向規(guī)模性發(fā)展。隨著我國采礦工程學(xué)科的發(fā)展,各種先進(jìn)的新型采礦工藝、采礦技術(shù)、采礦機(jī)械都還是實驗的階段,并沒有正式的投入使用。還有部分從國外所引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)與機(jī)械設(shè)備,還沒有與我國的采礦工程相匹配,使還不能更好的應(yīng)用到我國的礦產(chǎn)資源開采中。但是隨著對這些技術(shù)、工藝、機(jī)械設(shè)備的實踐與使用,我國的采礦系統(tǒng)工程也必然會向規(guī)模性發(fā)展[3]。我國新時期的采礦工程學(xué)科的發(fā)展,只有立足于我國采礦系統(tǒng)工程的現(xiàn)狀,并結(jié)合采礦工程學(xué)科的知識,充分地考慮到我國的國情發(fā)展,從多角度出發(fā),加強采礦系統(tǒng)工程的規(guī)模性,才能促進(jìn)我國采礦業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。2.2向技術(shù)性發(fā)展。因為采礦工程是一項內(nèi)容復(fù)雜、工作量大、涉及面廣泛的綜合型系統(tǒng)學(xué)科。因此,它的發(fā)展就離不開各種信息技術(shù)的支持,這也就促使我國的采礦工程向技術(shù)性發(fā)展。隨著信息化時代的到來,人們越來越意識到信息技術(shù)帶給人們生產(chǎn)、生活的重要性。并且隨著信息技術(shù)在采礦的廣泛應(yīng)用,也極大地推動了我多采礦工程的發(fā)展。在我國當(dāng)下的采礦工程中,三維模型構(gòu)建、數(shù)學(xué)動畫、定位監(jiān)控、實時監(jiān)測、地質(zhì)勘探等技術(shù)已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用。而在我國采礦工程科學(xué)地發(fā)展中,需要以我國信息技術(shù)發(fā)展與采礦實情結(jié)合為方向,不斷地加強對信息技術(shù)的應(yīng)用、研究、實踐,使其向技術(shù)性發(fā)展,從而促進(jìn)我國采礦業(yè)的發(fā)展[4]。例如,將采礦工程學(xué)科與信息技術(shù)、各學(xué)科知識進(jìn)行結(jié)合使用,在采礦工程系統(tǒng)中應(yīng)用地質(zhì)勘查技術(shù)、地質(zhì)學(xué)知識、數(shù)字信息處理技術(shù)、定位技術(shù)相結(jié)合。在礦山生產(chǎn)監(jiān)測中應(yīng)用多媒體成象技術(shù)、多媒體監(jiān)測技術(shù)、成套檢測儀器相結(jié)合,構(gòu)建具有我國特色的采礦生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng),使采礦向技術(shù)性發(fā)展。在信息技術(shù)的使用中增加采礦工作人員的生命安全,保證礦產(chǎn)資源的開采速度與質(zhì)量。2.3向多層次性發(fā)展。因為采礦工程本身具有的復(fù)雜性,所以就要求采礦工程系統(tǒng)的發(fā)展必須適應(yīng)與符合我國采礦工程的發(fā)展需求,要求其向多層次性發(fā)展。在進(jìn)行采礦工程的設(shè)計過程中,需要考慮眾多因素,并且在設(shè)計結(jié)構(gòu)中會具有很多的環(huán)節(jié)與層次,這些環(huán)節(jié)與層次又是緊緊相扣、緊密相連的。所以在進(jìn)行設(shè)計的過程中一定要充分地考慮各項環(huán)節(jié)與層次,讓其層層相扣、層層合理,未開采的質(zhì)量、速度、安全性奠定基礎(chǔ)[5]。但是因為開采中所遇到的實際情況,要對設(shè)計方案進(jìn)行修改與設(shè)計,這也就造成了時間與資源的浪費。因此,采礦工程學(xué)科向多層次性發(fā)展也成了必然的趨勢。而隨著采礦行業(yè)對信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,并對采礦業(yè)帶來了巨大好處的同時,我們也要充分的挖掘各種信息技術(shù)的功能,使其在采礦工程的設(shè)計環(huán)節(jié)中也能發(fā)揮出優(yōu)秀的作用。例如,將物探方法與信息技術(shù)相結(jié)合,形成新的采礦技術(shù)手段,使采礦工程系統(tǒng)向多層次性發(fā)展。一旦一種綜合性、高技術(shù)水平的采礦工程系統(tǒng)被投入使用,那么會為我國采礦工程的發(fā)展帶來質(zhì)的飛躍,使我國的采礦技術(shù)穩(wěn)居世界先進(jìn)水平,在滿足我國對礦產(chǎn)資源生產(chǎn)需求的過程中,也減少了礦產(chǎn)資源的浪費,為我國的可持續(xù)性發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。2.4向?qū)嵱没l(fā)展。采礦工程學(xué)科的發(fā)展,其實最主要的就是向?qū)嵱没l(fā)展,因為提升我國礦場的開采量,才是采礦工程學(xué)科的存在目的。所以在采礦工程學(xué)科的發(fā)展中,首先要對我國的采礦業(yè)發(fā)展進(jìn)行實際的了解,構(gòu)建適合我國采礦行業(yè)發(fā)展到理論、技術(shù)。并且要加強采礦工程系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,使采礦工程系統(tǒng)更接近現(xiàn)實,實現(xiàn)采礦的全面發(fā)展。對礦區(qū)采用實用化的優(yōu)化設(shè)計,可可以開拓市場前景,有利于礦區(qū)的發(fā)展,使其占據(jù)更多的市場份額,增加其自身過的競爭力。同時運用各種信息技術(shù)實現(xiàn)采礦技術(shù)上的實用化,可以使采礦工藝從傳統(tǒng)的方式轉(zhuǎn)變的更具先進(jìn)性,使其更符合時代的需求。例如,在CAD技術(shù)的應(yīng)用下,實現(xiàn)人機(jī)相互作用,人機(jī)的決策性也得到了優(yōu)化,實現(xiàn)了采礦作業(yè)的自動化發(fā)展[6]。

3結(jié)束語

隨著我國信息技術(shù)的不斷發(fā)展,采礦工程也會隨之向技術(shù)性發(fā)展,不斷的促進(jìn)采礦業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。而加強新信息技術(shù)的應(yīng)用,使采礦工程向人工智能的方向發(fā)展,可以快速的推動我國采礦業(yè)的發(fā)展,使采礦業(yè)登上一個全新的臺階。

作者:張德朝 單位:山東魯泰控股集團(tuán)有限公司鹿洼煤礦