礦山開采工程設計范文

導語：如何才能寫好一篇礦山開采工程設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：礦山；采礦工程；設計；技術

自從改革開放以來，我國堅持大力發展社會主義市場經濟，國民經濟得到快速的發展，尤其是近幾年，受到世界經濟一體化的影響，我國國民經濟水平提升更為迅速。但是與此同時，我國礦產資源消耗量也在與日俱增，資源儲存量日趨緊縮。因此，為了更好的保證礦產資源的持續開發利用，礦山采礦設計單位必須在工作中重視國家法律法規，結合礦山實際情況提高工程設計質量，在保證礦山開采安全的基礎上縮短采礦時間、節省采礦投資。

1 地質資料的詳細分析

礦山企業由于經營項目的特殊性，其在設計、建設中本身存在復雜性、多樣性和周期性的特點，同時隨著地下礦產開采量的不斷上升，礦山開采工程設計重要性不斷凸顯，如何科學、合理開采地下礦產已成為目前人們關心焦點。

1.1 礦山采礦工程設計意義

近年來，地下采礦已成為礦山企業工作重點，這些礦石由于長期埋置在地下，其存儲條件差距大、存儲量不同且開采后無法在生產等條件的限制，使得礦山企業生產條件隨著時間的推移不斷變化。這種變化無論礦山企業規模大小還是礦山生產條件的優越與否，其開采系統都極為復雜，作業立體化突出、開采條件演變復雜等。在這種情況下，礦產企業大多都采用回填開采的方式，這種方法隨著開采量的增加令切割工程逐漸減小、最終消失，同時也引發了新工程的開展。在這種情況下，礦山企業不可能在工作中一次設計出科學、合理的工程施工意圖，這就需要在不同的階段采取不同的方法進行設計，從而保證礦山開采工作的順利進行。因此，充分認識礦山自身特點是做好礦山設計工作的基礎，也是保證礦山開采順利的關鍵。

1.2 礦山開采設計中地質資料勘察

地質報告是礦山開采設計的基礎，其目的在于通過不同方位、角度來闡述礦石質量以及其他的地下空間信息，并且采用文字、圖畫或者視頻等方式來具體說明。一般來說，在礦山開采設計中地質報告分析主要從以下幾個方面入手：

1.2.1 礦山所處區域的整體地質分布情況，其中包含地質構成、地質結構以及地質構造等。這些因素對于礦體的存在影響較大，甚至還影響著礦石質量，因此在采礦設計之前必須要對礦山地質情況進行深入分析。

1.2.2 在礦山采礦設計中，通過對地質資料進行研究我們可以充分認識礦體的分布形態、結構、類型以及巖石的分布狀況。這些內容也具體表明了礦體中巖石分布情況、巖石質量以及巖石變化規律，進而為圈礦設計提供最直接的材料依據。

1.2.3 地質資料中還顯示出其他的礦床信息，比如礦石的存儲量、土層厚度、溶巖發育情況、礦石等級、夾層等。因此在設計中通常都需要將首采區置放在儲量較多的位置，但是需要注意的是在不同的礦山條件下，首采區的設計方法和措施也不盡相同。

2 開采境界線的確定

在過去的礦山開采工作中，境界線大多都采用石灰標志，但是在實際操作中由于經濟、地形、交通等條件的限制，在境界線確定中通常都會采用豎樁的方式來顯示。一般來說，在礦山開采中地質報告中已經明確給出了礦產儲量計算范圍，并且在國家相關部門備案了。而礦山開采設計的目的在于將地質報告中給出的礦產儲量結合當前實際開采情況、開采條件開采出來，因此這類設計成果通常都會在國家有關部門備案，并提前配置相關的開采設備，以供國家政府部門的隨機檢查。在地質勘察設計工作中，需要注意以下幾個方面的內容。

2.1 生產上可靠而又靈活，以便在自然條件（礦床地質條件和開采技術條件）有變化時，仍能保證維持生產或可以對技術方案做某些改變。

2.2 技術上先進而又現實，即設計方案的技術先進程度要和所具備的物質條件相適應。

2.3 工藝簡單而又操作方便。

2.4 有足夠的生產能力而又有較高的礦床開采強度。

3 礦山開拓設計技術管理要求

礦床開拓設計的主要內容是確定開拓巷道和輔助開拓巷道的類型、位置、數目、斷面尺寸以及露天剝離塹溝等。礦床開拓往往決定了整個礦山企業建設和生產的全貌，它與礦山總平面布置、提升運輸、通風排水、砂礦采掘進路、排尾等一系列問題有密切的聯系。礦山的開拓工程一經形成后，礦山的生產面貌便很難改變，因此，應十分重視礦床開拓設計和施工技術管理工作。

礦床開拓設計說明書的內容應包括：設計依據（上級機關的批準書、任務書等）。設計礦區區段的地質概況。設計方案要進行詳細的技術經濟對比，并詳細說明所選擇的方案在技術上的可靠性及在經濟上的合理性；設計工程量；主要點坐標；施工順序和安全防塵措施；工程進度計劃表；所需設備、材料明細表以及工程概（預）算等。

礦床開拓工程的設計要綜合考慮以下因素：

（1）地表地形及礦床埋藏條件。（2）礦山生產能力、及服務年限。（3）礦區的勘探程度、儲量及遠景。（4）井筒（主平硐）位置應避免壓礦，且要位于開采移動帶20米以外，否則應留有足夠的保安礦柱。（5）井筒位置應盡可能避免開掘在含水層或受斷層破壞和不穩固的巖層中，如上述條件不可避免，設計中應有相應的措施。（6）井口（平硐）的標高應在歷年最高洪水位以上，并要保證有關構筑物不受滾石、滑坡和巖石塌陷的危害。（7）井口（平硐）的地表要有足夠的工業場地，便于布置各種構筑物、建筑物和足夠的廢石場地等。（8）井口（平硐）位置的確定，應使地表和坑內工程量少，施工快且到選廠的總運輸功最小。（9）對擴建和改建的開拓工程，應盡可能利用原有井巷，并盡可能與已有開拓系統相聯系。（10）每個礦井要有兩個獨立的安全出口，兩出口之間的距離按《冶金礦山安全規程》的規定執行。（11）施工前，要制定井筒掘進、砌筑、井筒裝備的安裝施工方案和施工組織技術措施與安全措施。制定的井筒施工制度表，編制井筒掘進砌筑安裝的設備、材料、工具、人員明細表。

結束語

總之，每一個礦山的地質特征都是不同的，因此在礦山采礦工程設計中工作人員因當認真、仔細的分析礦山地質情況，選擇出科學、合理的開采方案，在確保礦山建設安全的同時，節約投資成本、提高企業經濟效益。

參考文獻

[1]王國權.礦井開采設計的方法步驟及參數的確定[J].科技風，2013（4）.

[2]王宏森.礦床地質特征對采礦設計的影響[J].江蘇冶金，2007（3）.

[3]李英，暴合琴，陳仲杰，江家譜.計算機輔助設計系統在采礦工程設計中的應用[J].有色金屬（礦山部分），2006（1）.

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為深入貫徹落實省政府辦公廳《關于進一步加強礦山企業安全生產工作的意見》和市十四屆人民政府第77次市長辦公會議精神，切實加強非煤礦山和金屬非金屬礦產資源地質勘探安全生產監管工作，落實屬地管理責任，促進我市非煤礦山安全生產形勢持續穩定好轉，現就有關事項通知如下：

一、全面深化非煤礦山安全生產專項整治

各相關區、市政府要把非煤礦山安全專項整治擺上重要日程，把開展非煤礦山安全專項整治與貫徹省政府辦公廳《關于進一步加強礦山企業安全生產工作的意見》和市十四屆人民政府第77次市長辦公會議精神結合，進行同時部署，同時組織實施。

地下開采礦山要重點整治沒有正規設計、系統存在缺陷，井巷沒有兩個獨立、直達地面、能行人的安全出口，頂板不穩固的采場沒有采取監控手段和處理措施，使用國家明令淘汰的提升設備設施，井下防洪、防透水及排水措施不落實，沒有建立機械通風系統或通風系統、風質、風量、風速不符合規程要求，技術管理、現場管理不規范、不到位，通訊系統不到位、不可靠，采空區、火工品管理制度不完善、不落實；露天礦山要重點整治一面坡和傘檐開采、不實行自上而下分臺階（分層）開采，邊坡出現變形和滑動跡象，排土場排土工藝參數不符合設計規定，未建立排土場監測制度，排土場下游人員和重要設施受隱患威脅；尾礦庫要加大對危庫、險庫、病庫的治理力度，重點整治未取得安全生產許可證，未通過安全設施“三同時”驗收，擅自利用廢棄尾礦庫進行生產，沒有正規設計，超量排放儲存尾礦、私堆亂建以及擅自違規加高壩體，無主管單位或監管單位不明確，危庫未停產搶險、險庫未在限定時間內消除險情、病庫未按照規程要求限期整改的安全隱患。

要嚴厲打擊無證無照、證照不全、停產整頓拒不執行停產整改指令擅自生產、私挖濫采、以采代探、超層越界開采等非法違法生產行為。

二、加強領導，完善機制，聯合執法，形成監管工作合力

要建立非煤礦山安全生產監管工作聯席會議制度，不定期召開會議，研究非煤礦山安全生產監管工作，解決存在的問題，協調推進非煤礦山專項整頓治理工作。各區市政府要建立相應的協調機構，負責協調推進本行政區域內非煤礦山安全生產監管工作，健全制度，明確責任，將安全生產監管任務逐級分解到基層和具體礦山企業，并安排專項經費，加強安全監督檢查，確保落實到位。非煤礦山安全生產監管實行政府統一領導、相關部門共同參與的聯合執法、合力監管的工作機制。

三、嚴格要求，規范程序，確保嚴格礦山項目建設監管到位

各區市、各有關部門要加大非煤礦山安全設施運行安全監管，特別是提升、通風、電氣等系統的安全運行，具備技改條件的礦山必須在規定期限內改造到位。礦山技改項目必須經非煤礦山行業管理部門核準備案后，才能組織實施。不能如期完成整頓治理任務的礦山，在規定期限屆滿后一律實施關閉。礦山建設項目（含新建、改擴建）必須按照相關法律法規和行業準入條件履行相關手續，項目建設必須按管理權限經非煤礦山行業管理部門核準備案后，由具備相應資質的設計單位編制安全設施專項設計及工程設計，并經非煤礦山行業管理部門審查批準后，方可開工建設。建設項目竣工后，應依次通過國土、安監等專項驗收和項目竣工驗收，并依法取得相關證照后，方可投產。無正規設計的正在基建礦山必須立即停止建設，應委托具備相應資質的設計單位補做工程設計，并經非煤礦山行業管理部門審查批準后，嚴格按批準的工程設計施工或整改。

四、注重整治手段，強化屬地監管責任

要深刻吸取近期發生的礦山事故教訓，認真貫徹落實屬地監管原則，所有地下開采礦山和坑探工程項目由所在區市政府及其各有關部門實施監督管理，要將責任逐礦、逐工程落實到部門、到責任人，實行名單制管理。各單位要突出檢查和整治重點，明確檢查頻次、內容和效果。每年至少開展2次安全生產大排查大整治大執法專項行動，督促礦山企業依法履行安全生產主體責任，強化企業落實現場安全管理措施。國土、安監等部門要進一步落實安全生產監管責任，每半年至少對地下開采礦山、坑探項目進行1次檢查，嚴查企業超層越界開采、以探代采、以建代采情況，嚴查企業管理系統和證照資質等是否符合安全生產法規規定的情況。檢查方案和檢查情況要及時報同級政府安委辦和上級業務主管部門，報告時間應分別在5月30日之前和11月15日之前。市有關部門要重點加強指導和綜合監督管理，檢查發現的重要問題或隱患應采取督辦、執法查處、綜合整治等措施，檢查結果應歸類存檔。

五、立即開展地下礦山和坑探項目檢查

相關區市政府要立即組織開展一次檢查行動，進一步核實地下開采礦山和坑探工程情況，并在相關媒體予以公布，讓全社會監督。嚴厲打擊企業存在超層越界開采、邊設計邊建設、邊設計邊探礦、以探代采、以建代采情況，落實坑探工程施工設計以及設計與礦產資源勘查實施方案的符合情況，各主要管理系統和證照資質等是否符合安全生產條件，各有關部門要落實行政執法措施。

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1、進一步加強我市礦山企業安全生產工作，嚴防各類生產安全事故的發生。

2、有效防治地質災害，確保汛期廣大人民群眾的生命財產安全。

二、檢查時間

年4月15日至5月31日。

三、重點范圍

1、重點鎮辦：鎮、鎮。

2、重點礦山：地下開采、勘查的礦山企業，特別是具有采空區和尾礦庫的礦山企業。

四、工作步驟

（一）礦山企業違法違規行為檢查和隱患點排查階段

1、扎實開展“打非”工作,推進安全生產執法行動,進一步加強基層安全監管，規范安全生產經營秩序。對下列行為依法進行打擊或查處：

（1）無勘查許可證進行礦產資源勘查的；

（2）無采礦許可證進行礦產資源開采的；

（3）有采礦許可證但其他證照不全（主要指安全生產合格證、營業執照等）從事礦產資源開采的；

（4）已整合關閉礦山企業或采礦許可證到期后未延續，現仍在進行礦產資源開采的；

（5）亂采濫挖、超層越界開采的；

（6）瞞報事故的；

（7）重大隱患隱瞞不報或不按規定期限予以整治的；

（8）其他非法違法開采礦產資源的。

2、認真開展“治違”工作,我局將聘請有資質的單位對有井下生產施工的礦山企業進行礦區范圍核查，并以這次核查為契機，重點解決安全生產中存在的以下薄弱環節和突出問題：

（1）加強開采環節的監管和治理，對不按照開采設計方案組織生產，開采現狀與設計技術資料和圖紙不相符的堅決予以治理。

（2）所有地下開采的礦山企業，其井下工程設計必須通過安監部門的審查批準，并嚴格按照批準的設計進行施工，同時實行機械通風。對作業地點的風量、風質等要定期檢測，確保符合安全規程要求。

（3）地下開采礦山要重點治理影響安全生產的大面積采空區隱患,凡是能夠充填的要充填處理,能夠放頂的要放頂處理,一時不能充填或放頂的,要采取專門措施,嚴密監控;治理透水事故隱患,落實礦井各項防治水措施,排查治理可能引發事故災難的地表水患。

（4）地下礦山要落實《金屬非金屬礦山安全規程》有關防排水的規定，制訂和落實防洪、防透水及排水措施及應急預案。

（5）露天礦山要按設計方案自上而下分臺階開采，排土場要按照設計要求進行排土作業，同時，要落實截洪、防洪和排水設施及防止泥石流措施。

（6）尾礦庫要針對去年整治中發現的問題，抓好督辦工作。對沒有安全生產許可證、沒有辦理設計審查和竣工驗收手續仍在使用的尾礦庫，各所要及時上報所在地的鎮政府（辦事處）和安監部門，并積極配合有關部門做好關停工作。

（7）有井探、坑探工程的探礦權人必須憑勘查設計進行坑探工程設計，到市安監局辦理安全批復備案手續，然后到市公安局辦理爆炸物品使用許可手續，方可進行勘查工程施工，施工現場應設置安全標志和信號，以防意外發生。對未按勘查設計或勘查工作施工方案進行勘查施工的，特別是擅自實施坑探工程的，各所要及時下達整改通知，并上報局執法隊依法進行查處。

對在探礦過程中遺留的鉆孔、探槽、探井、巷道或者形成的危巖、危坡，探礦權人應及時進行回填、封閉，或者采取其他消除地質災害隱患的措施。避免造成地質環境破壞和安全事故的發生。否則，按國務院安全責任追究制度追究責任。

3、切實開展地質隱患排查工作，消除地質災害隱患。6～9月期間是我市的主汛期。汛后一定時間內，在臺風和強降雨等突發氣象條件下，發生地質災害的可能性也很大。汛期特別是臺風期間，當降雨達到一定強度時，可能發生以風化殘坡積巖土山體和人工邊坡崩塌滑坡為主的地質災害，一些崩塌滑坡和礦山的尾砂、廢渣在山洪作用下易形成泥石流。個別地區在降雨、排灌水或加載振動等外力作用下可能發生地面塌陷。各國土所和礦山企業應加強重點區段、重要災害點的防范，必要時應采取臨時緊急避讓措施，避免人員傷亡。（可能發生地質災害的重點區域見附頁）

各國土所要協調當地鎮辦，對轄區內的地質災害易發區域進行全面排查，對新增的地質災害隱患點，要比照已有的“兩卡”確定責任人，確定撤離路線和撤離方案，確保發生地質災害時能夠及時安全地組織人員撤離。要嚴格執行地質災害“三查”制度、“兩卡”發放制度、汛期值班制度、地質災害險情巡查制度、地質災害應急調查制度和災情報告制度，把地質災害防治各項工作落到實處。

（二）集中整改階段

1、各礦山企業要按照本方案要求，對安全生產的有關情況認真進行自查，對自查中發現的問題及時制定整改措施，限期整改，并于5月10日前將自查情況及時報送當地國土所。

2、各國土所對排查出的違法違規采礦的問題，要逐一登記、匯總，并及時上報局執法大隊。

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關鍵詞：采礦工程；計算機輔助設計；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G42 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 10-0000-02

計算機輔助設計(Computer Aided Design，簡稱CAD)是利用計算機的計算功能和高效的圖形處理能力，對產品進行輔助設計、分析、修改和優化。礦圖是礦井設計、施工和生產過程中得重要工程資料，礦山生產中越來越多的礦圖使用CAD技術繪制，它已廣泛應用于礦床開采設計的各個工藝環節。如繪制開拓系統圖，井巷斷面圖，采礦方法圖，爆破回采設計圖，露天地下采區平面布置圖，提升運輸系統圖，地質剖面圖，地質地形圖等等。使得采礦CAD技術逐漸成為礦山工程技術人員的必備技能。采礦工程專業學生畢業后如何勝任礦山采采過程中各個生產工序圖紙的設計，計算機輔助設計的繪圖能力的培養就顯得尤為重要。

在全國采礦工程專業各大院校的課程設置中，很多課程與計算機輔助設計相關聯，比如露天開采課程設計、地下開采課程設計、礦井通風課程設計和畢業設計。但在實踐的教學過程中計算機輔助設計的實驗教學普遍存在與工程實際應用存在一定差距以及成績評定只注重結果的問題，因此在采礦計算機輔助設計實驗教學過程中如何提高實踐教學的效果，培養學生創新能力和工程應用能力，為培養卓越工程師奠定堅實基礎的意義重大。

一、我校采礦工程專業CAD實驗教學現狀

目前我校環資學院《采礦計算機輔助設計》課程是依據“計算機輔助設計與采礦工程專業”中的礦床開采設計工作領域設置的。但在課程設置上，《采礦計算機輔助設計》是專業基礎選修課，并且此課程是在《采礦學Ⅰ》、《采礦學Ⅱ》、《井巷工程》和《礦井通風與除塵》等專業課之前設置的，這樣直接導致了《采礦計算機輔助設計》課程與采礦工程專業知識脫節。而在教學過程中，計算機輔助設計采用“先學后用”的教學方式，大部分教學時間是授課教師進行軟件操作命令的演示性講解，學生學習知識脫離專業背景，僅僅是觀看很難發揮好的教學效果，導致學生對課程失去興趣，進而影響教學效果。

在現有的計算機輔助設計教材中，關于CAD技術應用學習的教程和書籍已經很多，但關于采礦工程圖紙和CAD技術在采礦工程中的應用方面的教材和資料非常有限。同時，在現實的計算機輔助設計實驗教學過程中沒有相應的采礦工程CAD技術的實驗指導書，學生就表現出對實驗實踐課沒有興趣和逃課，或者在考勤的壓力下進行實驗，但對著計算機又不知道該做什么的，也不知道通過這樣的實驗能培養自己什么樣的能力[3]。因此在這種教學模式下，直接影響學生上機實驗效果，大部分學生無法真正結合專業背景學會軟件的使用，也影響采礦工程專業的畢業設計。與此同時，很多老師和用人單位反映，學生在做畢業設計和參加工作后，不能很快勝任采礦工程專業制圖工作。

二、采礦CAD實驗教學改革

2010年出版的《金屬非金屬礦山采礦制圖標準》打破了采礦工程制圖長期處于無規范狀態，實現了采礦計算機輔助設計制圖標準化，提高制圖效率，保證圖面質量，不用或少用文字說明便能表達設計意圖，使設計、施工和生產之間有簡捷共同語言。

鑒于目前本課程設置和教學過程中存在的問題，結合《金屬非金屬礦山采礦制圖標準》，如何更好的利用《采礦計算機輔助設計》教學中8個學時的上機實驗，讓學生有濃厚的興趣掌握CAD各中常用命令，同時又能掌握采礦工程制圖方法和規范，為今后培養卓越工程師奠定扎實的基礎。

（一）能力訓練項目設計

在采礦工程專業的畢業設計任務中，對學生CAD應用能力的要求越來越高，采礦工程工程專業的畢業生必須熟練掌握露天開采設計、礦井設計、礦圖和采礦CAD的相關知識。圍繞采礦工程設計中礦圖的繪制，以實際項目為載體，以學生為主體，配合老師講解，以《金屬非金屬礦山采礦制圖標準》為依據，結合學生感興趣的工程設計實例進行基本操作命令的實驗。根據采礦工程專業知識特點，選取了實際工程項目中主要礦圖為能力訓練項目的載體，分別為露天開采終了平面圖設計、地下開采開拓系統圖設計、無底柱分段崩落采礦方法圖設計、井巷斷面設計。

學生可以通過這樣定時的實驗可以極大程度的調動了學生學習的積極性，可以掌握計算機輔助設計的基本功能和《金屬非金屬礦山采礦制圖標準》的制圖規則，能讓采礦工程專業學生具備扎實的礦圖知識和CAD應用技術，使學生增強利用計算機繪圖平臺和采礦知識解決課程設計、畢業設計和工程現場的繪圖設計問題的能力。

（二）《采礦計算機輔助設計實驗指導書》的研究

主要以項目為主題制作實驗指導書，融入相關CAD命令的應用和采礦制圖的規范要求，制定實驗內容、目的、要求和能力培養的目標及作圖步驟[2]。

以其中礦井開拓系統圖繪制實驗項目為例，介紹制定實驗指導書的內容，包括實驗內容、目的要求和能力培養的實驗步驟。

1.實驗內容

（1）在圖書館或相關專業資料中選擇開拓系統圖，選取相應的開拓方案和相關參數，對照資料進行開拓系統圖的繪制。

（2）練習基本繪圖命令（直線、多段線、圓、圓弧、樣條曲線、塊）、修改命令（復制、刪除、鏡像、偏移、修剪、延伸、打斷）、對象捕捉、對象跟蹤、文字、圖層和掌握《金屬非金屬礦山采礦制圖標準》中一般規定、圖紙規格、圖紙標題欄、比例、文字與數字和圖線的規定等。

2.目的要求

通過繪制開拓系統投影圖，掌握各種常用的繪圖和編輯命令的使用方法和技巧，熟悉各種采礦工程設計圖紙中采礦圖樣。綜合應用多種繪圖和編輯命令，掌握二維工程圖樣的繪制。掌握采礦工程圖的繪制方法和表達內容。要求圖面布置合理，尺寸、符號標注完整清晰，線型、字體符合采礦制圖標準。

3.作圖步驟

（1）收集專業資料，確定繪圖對象；（2）分析圖形的組成部分，確定在CAD中繪圖比例，設計出合理的圖層、線型、線寬及顏色方案；（3）分析巷道的相對位置關系；（4）打開CAD，設置圖形界限，設置單位，保持版本類型，打開柵格，建立圖層，設置相應圖層的線型、線寬及顏色。（5）畫出圖框和標題欄；（6）分析平面圖和縱投影圖的關系；（7）繪制經緯網、地形線和礦體的縱投影圖；（8）繪制井筒和巷道的關系；（9）繪制其他部分，比如文字、專業符號等；（10）標注圖形；（11）進行CAD圖形的布局設置，確定好紙張圖幅、方向、打印區域和打印比例。

（三）學生實驗過程評價

在采礦工程計算機輔助設計實驗教學中，通過記錄平時每次實驗中學生進行實際操作的情況來評價和確定學生的成績，注重過程培養而不是以最后考試來決定成績，設計制定實驗過程評價的內容，整個實驗成績的評分結構的具體內容包括：實驗操作占50%，報告書寫占30%，出勤和課堂紀律占10%，實驗提問占10%。以下為實驗結果分析及反饋記錄表1。

三、結語

針對礦山開采過程中實際工程設計的要求，以Auto CAD軟件為基礎，將計算機輔助設計與采礦工程專業工程制圖相結合，以能力訓練項目為依托，制定出適合采礦工程專業工程設計繪圖的實驗指導書，切實架起理論講解和專業圖形繪制的橋梁，彌補現有教學手段的不足，提高學生對理論講解的興趣，注重實驗教學的過程考核評價，達到理論與實驗教學相互結合的目的。

參考文獻：

[1]王振玉,楊斌,鄭才國,等.計算機輔助設計實踐教學研究與改革[J].科教到刊,2011(9):131-132

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1.1方案研討與論證早在2006年，以銅鋅礦生產技術相關人員為主的“深部開拓方案研究小組”在充分論證、比較、完善各種方案的基礎上，經過反復研究討論，綜合技術經濟指標比較，最終形成主導的設計思路：a．系統分為地表明豎井和井下盲豎井兩部分，兩段豎井構成完整的通風提升運輸系統，并與現有生產系統實現科學對接。b．井下盲豎井部分，采用在礦體的東部新建獨立豎井系統方案（簡稱新建系統方案）。

1.2設計方案本次開拓設計的基本原則是：在穩定現有產量的基礎上，為增產創造有利條件。目前的礦山生產能力為60萬t／a，并呈現減產的趨勢，因此新開拓深部區域，即－827m中段以下生產規模設計為20萬～30萬t／a，約占總產量的1／3，此工程達產后，礦山的礦石年產量將達到約80萬t，銅精礦金屬含量將達到10000t。為了適應深部礦體的特征，本次開拓設計，將原礦床開采的標高由60m降低到50m，因此，本次設計－827m中段以下新開拓中段為：－877m，－927m、－977m，－1027m、－1077m、－1127m和－1177m中段。

1.2.1開拓系統主要工程：本次深部開采接續開拓系統的工程設計，既立足于對深部礦體的開采，也著眼于同步解決目前開采遇到的安全技術難題。主要的工程包括上下兩段接力豎井（共計4條），即：明罐籠井（簡稱1＃罐籠井）、東翼明風井、2＃東翼盲罐籠井（簡稱2＃罐籠井）、東翼盲箕斗井，分述如下。1＃罐籠井：運送人員、設備及材料；輔助提升礦石或廢石；兼作為深部（－827m以下）回采作業區域的入風井；需要時，可以作為礦床開采東翼的另一個補充安全出口。與該罐籠井配套的設施和設備為：井塔式JKM－2．8×4（I）E多繩摩擦提升機，配560kW電機。提升機位于該井井口，設計在312m標高與新設工業場地通過平硐相連通。人員和材料及提升的礦石或廢石通過平硐進出豎井。采用單罐籠配平衡錘提升系統。東翼明風井：作為礦山礦床開采東翼的主回風井。2＃東翼盲罐籠井：作為深部開采時的副井，負責人員、設備材料的運輸；輔助提升廢石及部分礦石；兼作深部開采的入風井。與該罐籠井配套的設施和設備為：井塔式JK㎡．25×4（I）E多繩摩擦提升機，配450kW電動機。東翼盲箕斗井：主提升豎井，承擔大部分深部開采礦石的提升。與該箕斗井配套的設施和設備為：選用井塔式JK㎡．25／4多繩摩擦提升機，配560kW電動機。

1.2.2其他系統及輔助設施a．井下排水、供水系統系統－827m以上各中段沿用原7個泵站接力排水；－827m標高以下設計采用集中排水方式。在－1177m中段設永久水倉（有效容積為430m3）。－1177m泵站排出的水經－827m中段巷道水溝排到礦山原有－887m中段水倉，再經原系統（7段接力）排至地表。－827m標高以下各生產中段的供水由設在－767m中段的水池供給。b．供風系統由于新建－827m以下礦體開拓距地表很深（地表標高在300m左右），因此在－827m中段新設計坑內空壓機站，負責盲豎井以下各中段的采掘供風。c．充填系統紅透山目前主要采用尾砂充填法采礦，充填站位于近地表253m平硐內，充填材料經充填站混合后通過充填管路下放至各生產中段。由于－827m以下各中段距原充填站太遠，管路承受的壓力較大。為了滿足深部采空區接續充填的需要，在項目建設期間或工程投入使用初期即著手研究在合適中段配套建設接力充填站的必要性和可行性，適當時機實施相關工程。以服務于上部生產中段東部生產區域和－827m以下各中段。d．供電系統在原紅透山銅鋅礦變電所設升壓變壓器兩臺S11－2000／3（電壓變比為3／6kV，互為備用），在變壓器二次側采用兩條6kV架空線路至新建坑口變配電所，給新建坑口設配電所（6kV）供電。

2工程設計方案的創新

篇6

關鍵詞 露天采石場；水土流失；影響；水土保持；原則；措施

中圖分類號 S157 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）17-0267-02

近些年來，隨著城鄉建設的飛速發展，房地產與城鎮基礎設施建設規模的不斷擴大，石材的需求量急劇增加，并且在冶金、化工、輕工、農業及其他特殊工業部門礦石也成為越來越重要的工業原料，采石場數量呈激增之勢。露天采石場的特點是規模小、數量多、距城市近、破壞環境的范圍大[1-3]。眾多采石場正面臨著十分嚴重的生態環境退化問題，環境惡化、水土流失、生物多樣性銳減等向采石場生態恢復的理論與技術提出了嚴峻挑戰。這樣的現狀已經引起了政府部門的高度重視[4-7]。

1 露天采石場水土流失的影響

露天采石場開采工程對周邊居民生活、農業生長、河流水域及周邊生態環境造成一定的不利影響。

1.1 增加河道淤積，影響河道排洪

如果施工過程中不采取土方合理調運及有效臨時防治措施，在降雨徑流作用下，大量的泥沙將隨著地表徑流直接進入附近的池塘和溝道中。不僅增加了河（溝）水流的含沙量，造成河道淤積，降低河道排洪能力，也不利于下游沿岸地區的防洪除澇。

1.2 加速土地肥力流失，降低地力

工程建設征用、占用土地，破壞原有地貌，損壞植被，土地耕作層和植被生長層被挖損、剝離或壓埋，工程建設將使工程區植被面積減少，裸地面積增加，導致水土流失加劇，造成土壤有機質流失、結構破壞，土壤中的氮、磷和有機物及無機鹽含量迅速下降，同時土壤中生物、微生物及它們的衍生物數量也大大降低，從而使立地條件惡化，給植被恢復和土地復墾工作增加了難度。

1.3 降低水域功能

伴隨著水土流失現象的發生，地表徑流夾帶進入水體的懸浮物及其他有機污染物數量增加，有利于藻類生長且使水中含氧量減少，從而使該水域水體自身凈化、調節等功能下降，對局部生態環境有一定不利影響。

1.4 植被恢復難度加大

由于采石場開采結束后大多未進行復墾綠化，從遠處看像一塊塊凌亂的“補丁”，嚴重破壞周圍自然景觀，同時會造成水土流失、泥石流、滑坡、河道堵塞等生態問題。在開發過程中未注意表土剝離與保護，未考慮到采石場開采平臺的位置、角度、坡向和走向，為減少投入采用垂直開采方式遺留的高低不等的直立石質開采面，也未考慮廢土和廢渣的保留和堆放問題，一旦要進行復墾綠化，土方工作量太大，耗資也大，使綠化工作難以開展。有專家估算，被破壞的植被靠天然恢復至少要100年時間。

2 露天采石場水土保持布局及設計的原則

2.1 “誰開發誰保護、誰造成水土流失誰負責治理”的原則

凡在生產建設過程中造成水土流失的，都必須采取相應的防治措施對水土流失進行治理。針對項目區的自然條件和工程建設的特點，合理確定水土流失責任范圍，全面進行治理，最大限度地恢復地表植被，有效地控制人為水土流失。

2.2 “預防為主、綜合防治”的原則

合理安排施工進度和施工工序，嚴格控制并盡可能減少施工過程中對地表的擾動、對植被的破壞，盡量避免由于施工不當造成新的水土流失；按照工程建設時序、工程布局，因地制宜、因害設防，合理配置各種防治措施。

2.3 “三同時”的原則

水土保持設施的設計與主體工程設計相協調，設計深度與主體工程設計深度相一致，實施進度與主體工程進度相協調，水土保持設施與主體工程同時驗收。

2.4 “分區防治”的原則

根據工程特點，防治分區一般劃分為露天采場區、工業場地區、開拓運輸道路區、排土場區，采取必要的工程措施，盡可能采取植物措施，堅持生態優先和環境美化相結合，做到與周邊環境相協調。

3 露天采石場水土保持設計措施

由于其工業場地、開拓道路的修建，露天采場的剝離與開采，排土場棄土棄渣等人為擾動，極易造成水土流失。根據防治結合、因害設防、因地制宜、統籌考慮的原則，針對礦山建設和生產造成的水土流失特點，采取工程措施、植物措施和臨時措施相結合的方式，修建擋墻、溝道、護坡以及覆土栽植等，在整個礦區形成水土流失綜合防治體系。

3.1 露天開采區

礦山開采過程中，大量的粉礦和碎石會沿著山坡灑落到低處的山溝中，最后在水流的沖刷下進入池塘或水庫，對當地的水環境影響很大，在較大的山澗沖溝中可設計谷坊，來攔蓄和沉淀水流中的碎石和粉礦。

露天開采區采場上方布設截水天溝，每個開采平臺均設截水溝。周邊排水溝根據露天開采區的來水面積及防御標準，確定排水溝斷面尺寸。坡面流量與截洪溝的位置、地形、土壤、植被及設計降雨強度等因素有關，按QB=0.278kiF計算，其中QB表示最大設計洪峰量（m3/s）；k為徑流系數；i平均1 h降雨強度（mm/h）；F為山坡集水面積（km2）。設計標準可為防御10年一遇24 h最大降雨量，由Q=A·C■試算，選用最優經濟斷面，其中Q為設計過水流量（m3/s）；A為設計過水斷面（m2）；C為謝才系數，C=R1/6/n；R為水力半徑，R=A/X，X為濕周（m）；n為溝渠糙率，取0.014；i為溝底坡降，根據地形而定，一般取10%。

按礦山安全生產有關規定，礦體上下盤和端幫的最終邊坡角參照類似礦山的實際資料及有關設計規范選取為54°～60°。露天采場開采破壞面積大，植被全被破壞，開采臺階最終巖石，完全沒有表土，植物不易生長，一般在終了石質臺階上用耕植土進行覆蓋，覆土厚度不低于0.4 m，根據礦山開采進度逐級實施，必要時采用混凝土框格輔以種草方式加以防護。因露天采場覆蓋土層較薄，宜選擇速生能力強、根系發達、網絡性好的當地草本植物和攀援植物恢復植被。

3.2 排土場區

由于棄土棄渣結構松散，表面無植被防護，遇暴雨或上游洪水下泄時，易造成嚴重的水土流失，因此必須遵循“先擋后棄”的原則，采取攔擋措施。可就地取材，選擇漿砌石重力式擋渣墻。按照擋渣墻的建筑物級別，確定基本荷載組合下土基上允許抗滑穩定安全系數和允許抗傾覆穩定安全系數，選定墻背、墻面邊坡比。為了使基底壓應力不超過地基的容許承載應力，可加設墻趾和墻踵，以增加擋渣墻的抗傾覆和抗滑能力。

排土場上方坡面來水需設截水溝攔截，并通過排洪溝引向沉沙池，流入河道。在行車段，排洪溝采用暗涵，其過流斷面計算方法與露天采場排洪溝相同。

為加快地面綠化速度，提高水土保持功能，棄土棄渣場土地整治后，植被恢復采用水土保持混交林。表層覆表土0.5 m，可選擇深根性與淺根性相結合的喬灌混交方式，并選用速生、固土功能強、耐旱、耐瘠薄、當地常見的樹種。

3.3 開拓運輸道路區

運輸道路以破碎站回車場為起點，沿山坡折返式向上延伸到采準工作面，防護措施按半挖半填段、填方段和挖方段3種類型進行設計，道路內側開挖排水溝，溝底和溝幫用砂漿抹面，與道路交叉處設涵洞，其設計流量與斷面計算與露天采場排洪溝相同。為了節約投資，可以在填方路段下側邊坡植草防護，對于石質邊坡路段可采取擋墻的措施進行防護。

3.4 工業場地區

為了防止生產過程中的廢渣、廢水對周圍耕地的污染和影響，在工業場地區內部和周邊設置明溝排水系統，并沿著排水溝修筑若干個沉沙池，在經過沉沙池沉淀后流入場區周邊的河道或坑搪內。如果場地四周存在邊坡，應設置擋墻或護坡措施，護坡應盡可能考慮植物措施，避免純粹的工程硬化措施。

工業場地區在具體綠化設計中，對容易產生粉塵的破碎站、篩粉分站等附近設置一些阻塵性強的樹種，在發生強噪音的破碎機站、篩分站等栽種樹冠矮、分枝低、枝葉茂盛的喬木、灌木等，并高低搭配形成多層隔音帶，以降低噪聲強度。通過多種形式的綠化手段，形成點、線、面相結合的綠化方式，并注意與周圍環境的綠化相協調。

4 結語

因所在地區的氣候條件、地形地貌、土壤類型、石料材質不同，露天采石場水土保持措施布局會有所差異，針對采石場容易發生水土流失的各個部位及環節，采取合理、有效、可行和經濟的措施設計，盡量減少對周邊環境的影響范圍及程度。在采礦結束后，及時進行植被恢復，在發展經濟的同時注重生態保護，使礦山開采向著生態良性循環的方向發展。

5 參考文獻

[1] 中華人民共和國水利部.GB 50433-2008開發建設項目水土保持技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[2] SL 379-2007水工擋土墻設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，2007.

[3] 國家技術監督局.GB 16423-1996金屬非金屬礦山安全規程[S].北京：中國標準出版社，1996.

[4] 小型露天采石場安全生產暫行規定[S].北京：國家安全生產監督管理局，2004.

[5] 年.水力學[M].武漢：武漢大學出版社，2000.

篇7

第二條石油天然氣的勘探、開發、生產、儲運（除城鎮燃氣外）屬于非煤礦山企業，并實行安全許可制度，監管主體為當地安全生產監督管理部門，負責全旗范圍內非煤礦山企業的日常監督檢查，并承擔相應的監管責任。非煤礦礦山企業取得安全生產許可證后，應當加強日常安全生產管理，不得降低安全生產條件，并接受安全生產監督管理部門的監督檢查。石油天然氣辦是協調服務機構，引導、協調企業嚴格履行安全生產“三同時”手續，并將相關手續、資料到安監部門備案。

第三條石油天然氣開采經營和使用單位是安全生產的責任主體。石油天然氣開采經營和使用單位的主要負責人是安全生產的第一責任人，應負全面的安全生產責任，落實安全生產基礎工作、基層安全生產責任制和隱患排查治理責任制。建立健全安全生產管理體制和機制，提高安全生產意識和職工操作技術水平，嚴格規范操作流程，確保石油天然氣勘探、開發、利用的規范化、標準化、制度化、長效化。

第四條石油天然氣勘探開發利用企業要建立健全安全生產管理機構，設置專、兼職安全生產管理人員；主要負責人和安全生產管理人員應具備與本單位所從事的生產經營活動相應的安全生產知識和管理能力，主要負責人和安全生產管理人員需經過安監部門考核合格，并取得安全資格證書。

第五條石油天然氣勘探開發利用企業特種作業人員、高危險崗位、重要設備和設施的作業人員應經過專門安全生產教育和技能培訓，經考核合格后，方準上崗。人員培訓、考核、發證、復審工作應符合國家有關規定。

第六條石油天然氣勘探開發利用企業在編制年度生產建設計劃和長遠發展規劃時應同時編制安全生產計劃，并按有關規定提取安全技術措施專項費用，費用的提取比例為當年銷售收入的2％，專項用于安全生產，企業的主要負責人應對安全生產所需的資金投入不足而導致的后果負責。

第七條石油天然氣勘探開發利用企業應當進行安全培訓的從業人員包括主要負責人、安全生產管理人員、特種作業人員和其他從業人員。未經安全生產培訓合格的從業人員，不得上崗作業。安全生產監督管理部門指導全旗安全培訓工作，依法對全旗安全培訓工作實施監督管理。

第八條石油天然氣勘探開發利用企業未按照本辦法對從業人員進行安全培訓，主要負責人和安全管理人員未按本辦法規定經考核合格的，由安全生產監管監察部門責令其限期改正，逾期未改正的，責令停產停業整頓，并處相應罰款。

第九條石油天然氣開采、經營使用單位應制定健全安全生產責任制度、安全培訓教育制度、安全檢查制度、隱患排查整改制度以及劇毒化學品安全管理制度等安全生產規章制度，并發放到有關工作崗位；規范從業人員的安全行為，并于每月28日前將隱患排查情況報送當地安全生產監督管理部門。

第十條石油天然氣新建、改建、擴建工程項目要依法進行安全評價，安全設施需經安全生產監督管理部門驗收合格。石油天然氣開采經營使用單位應確保生產設施建設中的安全設施符合國家有關的法律法規和相關標準和技術規范，嚴格履行安全生產“三同時”手續，按規定取得行政許可，并組織開展安全生產標準化工作。對未履行“三同時”手續和未進行安全生產標準化評定或評定不達標的企業一律不得投入生產、經營及使用。石油天然氣勘探開發利用企業新建、改建、擴建項目（工程）的安全設施必須與主體工程同時設計、同時施工、同時投入生產和使用。凡未按規定實施安全預評價、設計審查和竣工驗收的，由安全生產監督管理部門責令限期改正；逾期未改正的，責令停止建設或者停產整頓，并依法給予經濟處罰。石油天然氣勘探開發企業對所有的井都要進行鉆井設計，基本內容包括地質設計、工程設計、進度設計和費用預算四個部分。鉆井地質設計和工程設計要嚴格執行審批手續；在生產過程中，如果發現新的情況需要更改設計時，也要嚴格按照相應的審批程序和制度來執行。

第十一條根據《市非煤礦山、危險化學品、煙花爆竹、交通運輸、建筑施工企業安全生產風險抵押金管理辦法》的規定，石油天然氣開采企業應繳納安全生產風險抵押金，不繳納風險抵押金的企業一律不予投入生產。

第十二條確立“專家查隱患、政府搞督察、部門抓監管、企業抓落實”的安全生產檢查工作機構，建立石油天然氣安全生產專家庫。專家庫組成人員分別由具有化工工藝、化工機械自動化、壓力容器及消防專業知識的人員組成。專家組在旗安全監管部門的統一領導下，對企業進行會診，開展隱患排查和安全監督檢查，制定整改方案，并進行安全技術指導。

第十三條對石油天然氣開采經營使用企業實行嚴格的審批手續。石油天然氣開采企業每開采一口井，必須在開采之前到當地安監部門備案，備案手續包括：安全生產“三同時”手續、相應的發改委手續、可行性研究報告、井隊的資質、特種作業人員操作證、工傷勞動保險、勞保發放清單、所提取的安全技措經費、收繳的安全生產風險抵押金等，不備案或者資料提供不齊全，不予批準開采天然氣。石油天然氣經營使用企業儲存，及改建、擴建應當符合國家規定的條件，并向當地安全生產監督管理部門辦理審批手續。

第十四條石油天然氣開采結束后，各集氣站、分輸站以及處理廠要加大對管道的巡查力度，并按要求做安全現狀評價。

第十五條石油天然氣勘探開發利用企業要按有關規定制定應急救援預案，配備應急救援人員和相關的器材、設備，開展應急演練并將事故應急救援預案報送當地安監部門備案，包括對施工相關方人員的通知、疏散和撤離的演練，并對落實情況進行專項檢查。由于未按要求制訂應急預案、未實施應急演練或應急設施不能正常運轉而造成事故擴大的，要嚴肅追究有關人員的責任。

第十六條石油天然氣開采企業在開采過程中要嚴防井噴失控，碳化氫中毒等事故，對基礎設施的防火、防爆嚴密監測，并做好直接作業環節的安全防范，石油天然氣勘探開發利用的特種設備應按國家規定進行檢測、檢驗和標定。生產場所要嚴格煙火管理，重要、重點位置的安全警示標志、標語及防護設施要到位，配備防火防爆工具；油氣儲罐應按國家有關規定設置防雷裝置；作業人員應使用防爆工具，穿戴防靜電防護用品。

第十七條石油天然氣勘探開發企業井場定位必須符合鉆井設計的要求，并充分考慮水源、道路、鉆井液池井場施工條件等因素。井場布置應以井架為中心，對鉆井設備、設施和輔助設施按照施工的要求，進行合理布局。

第十八條石油天然氣勘探開發企業安裝鉆機、井架應有制造廠或者修理廠的出廠質量合格證等技術文件，并符合鉆井工程設計對鉆井主要設備選用的要求。安裝鉆機的井場和基礎應符合按照規定程序批準的圖樣及技術文件的要求，安裝所使用的各類工具或設備應齊備并有良好的使用性能，在用計量器具應檢定合格。鉆井設備安裝完畢并經整機運行試驗合格后，由質量檢驗部門和安全監督部門組織人員，按照安裝質量標準、設備說明書和安全檢查驗收規定，進行嚴細認真的檢查檢驗。鉆機安裝質量和安全使用條件經檢查驗收合格后，方可準許開鉆。對發生事故的單位，由安監部門牽頭聯合有關部門組成調查組，查明事故性質和責任，并嚴格按照《生產安全事故報告和調查處理條例》規定，對事故的責任人提出處理意見。

第十九條石油天然氣勘探開發利用企業要對有害作業場所進行分級和監測，定期開展職業病危害因素監測。對接觸職業病危害因素的員工定期組織職業病體檢，建立職業健康監護檔案。石油天然氣勘探開發利用建設項目應按國家規定進行職業衛生評價。

第二十條石油天然氣勘探開發利用企業要為從業人員繳納工傷保險費，因特殊情況不能辦理工傷保險的，可以出具辦理安全生產責任保險或者雇主責任保險的證明材料。石油天然氣勘探開發利用企業應按規定向員工發放合格的勞動防護用品，員工上崗時應按規定穿戴和使用勞動防護用品。

第二十一條石油天然氣開采企業每鉆一口井，應繳納一萬元的安全生產保證金，管道鋪設企業每鋪設一公里天然氣管線應繳納二千元安全生產保證金，安全生產保證金統一繳納到當地安監部門并統一管理，開采及鋪設項目結束后，如不發生安全事故，將所交安全生產保證金及所產生的利息一并退還給企業。不繳納安全生產保證金的石油天然氣開采及管道鋪設企業不得在我旗境內從事石油天然氣的開采及石油天然氣管道的鋪設。

篇8

關鍵詞：巖體；露天開采

Abstract: along with our country most open pit mine deep concave mining end, more and more will be transferred to the underground mining mine. Transition from open pit to underground mining under the conditions of rock mass deformation and easy movement induced by open pit slope stability problem. Some open pit to underground mining occurred landslide, ground collapse and other accidents, so the open pit slope stability analysis for underground mining safety production has very important significance.

Key words: rock; open pit mining

中圖分類號：TD8文獻標識碼：A文章編號：

1、巖體基本質量的分級

巖體基本質量由巖石堅硬程度和巖體完整程度兩個因素確定。其劃分采用定性和定量兩種指標方法確定。顧名思義，定性劃分是根據巖石的性質，巖石堅硬程度定性劃分一般采用敲擊、浸水等方法對巖石進行確定，一般分為堅硬巖、較堅硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖，風化程度可由巖石的顏色、狀態、構造破壞程度進行確定，一般分為未風化、微風化、弱風化、強風化、全風化；巖體完整程度定性劃分一般根據主要結構面的發育程度、結合程度、結構面類型、相應的結構類型來確定，一般分為完整、較完整、較破碎、破碎、及破碎。所以定性確定方法一般是采用肉眼觀察、手觸等方式對巖體進行判斷，比較直觀。定量劃分是根據公式計算對巖體質量分級進行確定，精確度高，理論追溯性強。巖體堅硬性定量指標采用巖石單軸飽和抗壓強度RC，RC可由試驗測得，也可由計算得出；巖石完整程度定量指標采用巖石完整性指數KV確定，KV由試驗測得，當無法取得試驗數據時，可采用巖體體積節理數JV進行確定。巖體基本質量的分級應根據巖體基本質量的定性特征和巖體基本質量指標（BQ）兩者相結合進行確定，巖體基本質量的定性特征根據前述方法即可確定巖石的堅硬程度和巖體的完整程度，巖體質量指標（BQ）應根據分級因素的定量指標RC和KV,按公式BQ=90+3RC+250KV進行確定，在使用此公式時應注意以下兩個條件a、當RC＞90KV+30時，應以RC=90KV+30和KV帶入計算BQ值b、當KV＞0.04RC+0. 4時，應以KV=0.04RC+0.4和RC帶入計算BQ值。正確確定巖體的質量分級對采礦作業選擇設備、作業工法、安全防護有著指導性的作用，準確確定巖體基本質量的分級，做好邊坡穩定性和支護工作在采礦中勢在必行。

2、主礦體基本穩定，但礦體夾石層和礦體頂底板圍巖局部有軟化特征，位于上下盤20m范圍內存在一個近礦圍巖不穩定帶，是影響礦山開采的主要工程地質問題。因此，合理選取采場結構參數是保證吳集鐵礦地下開采地表不塌陷、井下不突水的關鍵。在地下礦山采場結構參數的選擇過程中，經驗類比法占有重要的地位。隨著巖石力學理論及計算技術的不斷發展，數值模擬為巖石力學研究和工程設計提供了重要的依據。 拉格朗日模擬是把每次拉格朗日計算作為一次試驗，拉格朗日計算的結果（如采場頂板的下沉量）與采礦方法、采場跨度、礦柱尺寸、圍巖的物理力學性質等多個因素密切相關，各因素或多或少地對峒室頂板的下沉產生影響，到底哪個因素是關鍵因素，各因素以什么樣的組合更合理，都是要高度重視的問題。正交拉格朗日分析是按照正交實驗原理，考慮了巖石的塑性、不抗拉、節理的非線性以及層狀巖體的正交異性、模擬回采順序、開挖效應及圍巖、錨桿、噴射砼的相互作用，具有較好的適應性。本次吳集采場結構參數優化，用正交拉格朗日試驗分析方法評價各設計參數與穩定性指標間的關系，并在此基礎上提出了合理的采場結構參數取值。

3、拉格朗日法的基本原理

拉格朗日法是研究流體質點隨時間而變化的情況，即某一質點在任意一段時間內走出的軌跡、所具有的速度、壓力等。將此法植入固體力學中，將研究的區域劃分成網絡，網絡的節點就相當于流體的質點，然后按時步用拉格朗日法來研究網絡節點的運動稱拉格朗日法。這種方法最適用于求解非線性的大變形問題。它使用差分方法求解，先將求解的區域劃分成四邊形網絡，見圖1（在邊界不規則的地方也可以用三角形網絡來擬合）。其計算循環見圖2。

4、采礦方法概述

4.1在礦體和圍巖中以一定的布置方式和程序，掘進一系列的準備坑道和切割巷道，并按一定的生產工藝過程，進行回采的方法，叫做采礦方法（mining method）。根據礦體的開采技術條件，設計的采礦方法為：階段礦房分段鑿巖嗣后充填采礦法，其結構參數見圖3。

1－沿脈運輸巷道；2－穿脈運輸巷道；3－礦石溜井；4－拉底巷道；5－裝礦巷道；6－

鏟運機出礦巷道；7－回風平巷；8－回風天井；9－進風天井；10－分段鑿巖巷道；11－

切割天井

4.2采礦方法構成要素:人工裝礦的淺孔留礦法礦塊長50m,沿礦體走向布置,中段高度60m,頂柱高度6m,不設底柱,間柱寬度8m,礦塊寬同礦體厚度。回采工藝為礦房自下而上分層回采,分層高度1.8～2m,采用7655型鑿巖機鉆鑿上向傾斜孔,孔徑38mm,孔深1.8～2m,炮孔采用平行排列或交錯排列,網度為0.8～1.8m,每次爆破兩排孔。落礦后先28局部放礦,出礦在裝礦巷道中人工向礦車裝礦,人工推車至運輸巷,由電機車運至主井溜井口。

4.3礦床聯合開采的特點：無論是露天開采和地下開采都覺有其獨特的工藝特點，當礦床適用于采用露天和地下聯合開采時，就應該充分利用這一特點，以提高露天和地下開采的技術經濟指標。聯合開采工藝系統的核心是在開采工作中按一定順序進行時，必須盡量考慮礦床的特點，選擇露天和地下相互聯系的開采工藝系統，公用地面輔助生產設施和生活福利設施，以提高礦山的經濟效益。露天和地下聯合開拓的主要特點是最大限度的賦予地下巷道多種用途。深部露天礦開采的趨勢是廣泛利用地下巷道進行運輸。

礦床聯合開采技術上可行性的開采工藝系統：

露天與地下聯合使用地下巷道系統

露天礦利用地下巷道系統

地下礦石經露天運出

露天廢石排入地下開采崩落區

各自獨立的運輸系統

用露天鉆機回采露天坑底和邊邦的礦石等。

5、近幾十年來，露天轉地下開采在國內外礦山得到了廣泛的使用，對于這類礦山為了保持礦山產量的平衡，當露天開采向地下開采過渡時，在一段時間內露天與地下開采需要同時進行作業，這是這類開采方法最復雜與最核心的技術問題，這與露天與地下聯合開采的基本條件是大致相同的，地下轉露天開采只是在特殊條件下偶然使用的。對于急傾斜中厚以上的礦體，當礦體延深較大而覆蓋層較薄時，礦體的上部通常首先采用露天開采，然后對礦床的下部采用地下開采，整個開采稱為露天轉地下開采，當露天開采轉為地下開采的過渡期，礦山由單一的露天開采轉為露天與地下開采同時作業，必須充分采用各種技術與組織措施，減小過渡期對生產效率（15%-25%）的影響，當露天礦生產進入減產器后，地下開采系統應基本形成，并逐步承擔露天礦減產部分的生產能力，使礦山生產產量基本保持穩定。因為露天開拓系統以先天已先期形成，露天轉地下開采的開拓系統主要指地下開拓系統，應當強調的是，在設計地下開拓系統時，應盡可能的利用或結合露天開拓系統，以減少投資。

根據露天和地下采礦工藝聯系緊密程度不同，露天轉地下開拓系統可分為：

露天和地下獨立開拓系統

局部聯合開拓系統

聯合開拓系統

在深部礦體儲藏量大、服務時間長，或在露天開采深度大，露天采場地平面狹窄，采場邊坡穩定性差，難以保證井巷工程出口安全的情況下，地下開拓工程一般布置在露天采場之外，稱為獨立的開拓系統，它具有兩套生產系統，相互干擾小，露天開采后無須維護邊坡等優點，缺點是兩套開拓系統的基建投資大，基建時間長。

傾斜或急傾斜礦床殘留礦體的開采，通常利用地下開拓系統運至地面，露天開采到設計境界后，下部礦體的儲量不多，服務年限較短，通常自露天坑底的非工作幫掘進豎井、斜井形成地下礦體的開拓系統。礦石經露天開拓系統運到選廠，具有井巷工程量和基建投資少，投資快，可充分利用已建的露天開拓運輸系統的優點，缺點是井巷施工與露天生產同步進行，干擾大。

在露天坑較低的臺階有足夠空間的情況下，可以在坑內布置斜坡道或風井等輔助井巷，而把主井和主要運輸巷道布置在坑外，優點是可以減少開拓量，達到提前見礦，保持礦石產量穩定。

露天邊緣礦的開采也經常會涉及到露天轉地下的開采技術， 露天邊緣礦體是邊坡礦、端幫殘礦、頂底盤三角礦樣、永久路塹下礦體和露天底礦段的總稱，它們具有相當大的礦量，大部分可以回收，由于其存在地點的不同，回收邊緣礦體時將會對露天礦邊坡的穩定性和地下開采的安全生產等帶來直接影響，為此應根據具體的礦巖條件及所處位置，選用各種不同的露天或地下方法進行回采，根據不同的礦巖特性，選擇相應的開拓系統對節約成本保證生產安全是非常必要的。

[1 ] 楊威,蔡嗣經,李有臣.南芬鐵礦露天轉地下開采邊坡穩定性數值模擬[J]. 有色金屬(礦山部分). 2012(03)

篇9

關鍵詞：計算機；輔助設計；采礦工程；應用

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X（2012）08-0-01

近年來，計算機輔助設計(Computer Aided Design，簡稱CAD)在世界各國得到了廣泛使用，它是利用計算機的計算功能和圖形處理能力，對產品進行輔助設計、分析、修改與優化，綜合了計算機和工程制圖知識，并且隨著計算機硬件性能和軟件功能的不斷提高而逐漸完善。

計算機輔助設計是由美國公司開發的通用計算機輔助設計軟件包，具有體系結構開放、使用方便、便于掌握等優點，并能夠繪制平面與三維圖形、渲染圖形、標注尺寸以及打印和輸出圖紙。

從上世紀80年代至今的有關文獻資料來看，計算機輔助技術在國內外礦山開采設計中的應用日益廣泛。作為一種精確、高速的新型設計工具，已被廣大工程技術人員所接受，并對傳統的設計方法與手段提出了挑戰。目前，它已被礦床開采設計的各個分支和側面廣泛應用，并取得了很好的效果。

一、計算機輔助系統組成及采礦設計理念

計算機輔助系統一般以有著圖形功能的交互計算機系統為基礎，包括：計算機主機、圖形輸入板、圖形顯示終端、掃描儀、繪圖儀、磁帶機、打印機以及其他各種軟件。利用交互系統開展采礦設計，可以邊設計，邊構思，邊畫樣，邊修改，隨時可以從終端屏幕看到每一步操作的顯示結果。典型的設計包括：(1)設計者接受任務，了解甲方對礦山的功能、經濟、制造技術、生產環節等方面的要求。(2)方案設計。一方面來自設計方的要求，另一方面來自工程師的知識、理念，包括功能的滿足，技術的可行以及其他需要等。(3)驗證、修改、定型。將設計對象表達出來，并根據功能、技術、經濟、審美等方面的詳細要求和數據，對其進一步修改，適之處予以完善，細節予以補充，最后定型。(4)將設計果制作成技術文件，一般包括三視圖、部件圖、剖面以及各種說明等。

二、如何使用計算機輔助設計

每個人都知道，礦山開采的目標是要開采出礦石，而礦山工程設計，是工程師、設計人員應用技術手段改變礦山環境。滿足政府、企業以及特定人群要求的一種高智能勞動。因此，采礦設計的任務：一是必須開采出高質量的礦石；二是有效地保護工程結構，使其能夠承受自然界與人工開采的壓力，長期而可持續地發展；三是必須保證以盡可能低的代價和成本，獲取最大的經濟效益與社會效益，保證工程建設的安全和后續作業的開展。

實踐證明，采用CAD進行采礦可以提高采礦設計水平與設計質量，不但能夠使常規設計效率得到有效地成千上百倍的提高，還能夠在手工設計時代根本無法想象的設計空間展開自由翱翔的翅膀。由于設計工程師思想、理念、習慣、表達方式的不同，在設計環節使用計算機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，設計工程師在開展設計之前，要對每一個項目進行深入的了解。比如，礦山所處的地質地貌、水文環境、開采方式、巷道走向、設備選型、提升機械甚至礦山復綠等，都要胸有成竹，才能“知己知彼，百戰百勝。”在設計過程中，設計工程師要做好一周就以下幾個方面的工作：

1.認真做好設計方案。接受設計任務后，首先要運用自己的設計經驗和知識進行設計構思。在這個過程中要進行技術決策，確定設計原則，同時對今后設計過程和要完成的設計有個整體認識。包括：一是下大力氣廣泛收集有關采礦的背景資料與工程信息，認真開展調查研究，了解與掌握地質勘探、技術經濟、礦產利用指標、礦床儲量、礦山生產力等等信息；二是分析研究已經取得成功并在實踐中得到證明的同類設計資料以及相關知識，取人之長，補己之短，學習和參考成功的經驗，開展設計工作，進行構思。才能厚積而薄發，最后確定設計方案。

2.對每一個工程結構參數進行分析。其目的是要確定設計方案中有關工程結構的應力載荷、約束條件等，這是采礦設計中很重要的一個方面，不能有半點馬虎。

3.掌握設計采礦圖的全過程。在實際工作中，具體方案的設計往往與繪制同步進行，因此，必須對設計采礦圖的全過程嚴格掌握，不得有一絲的大意。

4.繪制施工圖。這是采礦設計的具體表現，要以詳盡體現設計意圖為目的。工程師長期的實踐采礦設已形成了行業的圖樣表達習慣和約定，因此對施工圖的繪制要能體現這一特點。

5.進行全面的經濟分析，這是設計的重中之重，根據設計階段的不同對概算和預算進行分析。概算是確定項目投資、編制和安排建設計劃的依據；預算是施工圖設計文件的組成部分，是確定工程造價、考核工程成本和經濟性的重要組成因素。

總之，此系統研究的目的是輔助設計者完成工程方案的設計，模擬設計領域專家的思維進行工作。因此，從這一意義上來說，采礦CAD系統是對采礦設計專家的思維模擬。

三、采礦CAD技術特點分析

系統結構是軟件開發的基礎。系統結構的選擇，一要考慮行業特點；二要考慮技術發展水平。盡管21世紀新的技術已經向三維實體、可視化和集成化發展，但對礦山行業而言，還有很長的路要走。所以，系統的定位必須重視企業的特點和現狀。一般來講，CAD技術在國內外礦山的應用有以下特點：

一是提高設計質量，縮短設計周期。主要通過使用CAD系統，使設計過程更加客觀、、準確、高效和規范。所以，采礦CAD的設計一定要考慮礦山設計規范和工程師的設計習慣。

二是富有實效與連續性。無論是地質、采礦、測量，還是選礦之間的信息處理、傳輸更富于時效性和可連續性，更加強調系統的集成化和數據的共享。

三是加強采礦CAD系統的通用性和可移植性。由于行業差異與體差異，以及在生產過程中需處理的瞬息萬變的信息差異，使得這種D技術在礦山行業的應用研究中具有較強針對性，可移植性相對較差。所以，必須采用圖形處理方法、圖形環境以及數據接口技術研究。

四是從實際出發進行研究。由于二維方式下的礦山CAD軟件的應用研究有利于與傳統設計方式銜接，也符合目前礦山計算機技術水平。所以，要擯棄過分追求“三維實體設計”的思想，從礦山的實際需要出發進行開發和研究。

五是與時俱進，積極研究。目前CAD軟件開發正處在一個由二維平面的設計模式向三維空間的設計模式過渡。由于存在技術上的障礙，一時間還難以完成。但是筆者認為，只要我們與時俱進，努力學習，認真研究三維實體構模技術、基于GIS的礦山空間工程數據技術等，就一定能夠使礦山設計的水平大大提高。

從目前文獻調研和實際應用情況來看，采礦CAD軟件的開發和應用還存在著許多問題，比如，基礎研究較少，尤其是很少從理論、技術和方法上展開研究。對圖形數據的規范化及其表示方法研究不夠，沒有相應的標準可以遵循，等等，這些都是CAD技術在采礦技術應用中遇到的問題與障礙。

“大江東去浪淘盡，千古風流人物”。時代在發展，科技在進步。綜上所述，目前CAD技術正朝著開放、集成、智能和標準化的方向發展。作為CAD系統的支撐環境，開放的操作系統，如：WINDOWS、UNIX將是今后CAD系統的主流；實用性更強的編程與數據庫技術將為該系統的發展作出新貢獻。我們期待著計算機輔助系統為礦山建設發揮更大的作用。

參考文獻：

[1]陳建宏.可視化集成采礦CAD系統研究[D].中南大學博士論文,2002,3.

[2]楊義輝.采礦CAD可視化集成系統研究[D].西安科技大學碩士論文,2006,4.

[3]馬江平.露天礦地質CAD軟件系統的開發[D].遼寧工程技術大學碩士論文,2005,5.

[4]張善心.填采礦法計算機輔助設計技術研究.2010,5.

[5]吳奉亮.集成化采礦法CADd的知識協同性研究.2009,4.

篇10

關鍵字：現代設計理論；方法；冶金機械；設計；應用；

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

前言

隨著我國工業發展速度的加快，礦產資源的消耗量不斷增加，這就對冶金機械設備提出了更高的要求。在礦山開采過程中，機械設備具有極為重要的作用，不僅與礦產開采的安全息息相關，而且直接關系到礦山開采的效率，因此冶金機械的設計至關重要。在當前礦產資源消耗量不斷增加的情況下，更應該充分的利用現代化的設計方法，在確保安全的基礎上，努力提高設計質量，加快對老舊冶金機械的改造，遵循低碳環保的理念，降低設計成本，以最小的投入，確保設計出來的冶金機械設備性能的最優化。

一、加強冶金機械設計和改進的必要性分析

隨著現代工業事業不斷的發展，越來越多的礦產資源得到了有效的開發和利用，為了促進礦山企業的可持續發展，作為新時期背景下的礦山企業，就必須加強對礦山資源的開發和利用，而為了確保礦山資源開采的有效性和開采的效率，尤其是注意到開采的安全性，就必須加強對現有設備的改造，在確保安全的前提下，采取科學的設計方法，在促進設計質量提升的同時降低設計的成本，礦山開采的低碳環保以及礦山企業的可持續發展。由此可見，加強對冶金機械的設計和改進具有十分強烈的必要性。

二、現代設計方法概述

從傳統設計方法與現代設計方法相比較來講，傳統設計方法更注重于直覺和大量實踐經驗，而現代設計方法則是以現論和相應的邏輯分析等學科知識為主，實現了充分的利用計算機等先進技術來進行具體的規劃和設計，確保所設計出來的產品具有較好的質量和經濟性，能夠更好的滿足社會和經濟發展的需求。目前設計方法在科學技術及學科理論、技術等不斷發展的基礎上得以不斷優化。隨著計算機技術的發展，在設計中充分的利用計算機技術，不僅設計效率得以大幅度的提升，而且設計技術和設計質量也得以提升。同時在當前多門學科理論的融合下，無論是設計技術、設計方法等都取得了較快的發展，使設計方法更具有現代化的特點，其不僅具有先進性和智能性的特點，而且還開始向動態性、系統性和綜合性的方向發展，已開始逐漸取代傳統的設計方法，這些現代化設計方法的應用，有效的提高了冶金機械設計的水平，確保了冶金機械設備水平的提升，對加快推動礦山行業的發展發揮了極為關鍵的作用。

三、現代設計方法在冶金機械設計中的應用

1、可靠性設計

在進行冶金機械設計時，衡量產品質量的最重要一項指標是可靠性。要想做到可靠性設計，則需要通過試驗及統計分析對冶金機械的載荷、工況、長度及材料機械性能等數據進行計算，并作為可靠性的重要依據。根據具體的分析和計算，建立可靠性模型，確定設備的使用壽命，對其可靠性進行全面的掌握，對于一些可靠性較為薄弱的環節則可以加以進一步改進，以便于更好的提高冶金機械設備的質量，提升設備的安全可靠性，以便于確保冶金機械設備在生產過程中的安全能夠得到較好的保障。

2、CAD 技術

目前在設計人員進行冶金機械設計時，必不可少的會使用到CAD 技術。這是充分的利用計算機軟、硬件來實現對產品進行設計的一種技術，利用CAD 技術可以實現進行設計、工程分析、繪畫及文檔制作，為設計帶來了很大的便利。不僅可以確保模塊和一體化設計的實現，而且直接導入計算機內的產品模型，在加工中心直接利用傳入的加工代碼進行機械的加工。應用CAD 技術，有效的將設計和制造兩個環節更好的銜接起來，對冶金機械產品的設計效率和

加工效率都有較明顯的改善。

3、有限元法

礦山作業時環境較為復雜，機械作業時受力情況也無法進行準確的計算和分析，在結構和載荷上都具有復雜性。在傳統設計中通常都是通過幾個截面來進行簡化計算，這不僅無論確保計算結果的準確性，而且僅僅通過對幾個截面的設計校核，無法對每個部件的應力分布情況進行準確的確定。所以在現代設計方法，往往利用有限元法，通過計算機來對每個部件的應力情況及薄弱點進行分析，這樣能夠更好的對設計產品進行改進，確保設計出來的產品質量能夠更好的滿足礦山開采的要求。

4、優化設計

目前數學專業也隨著時代前進而向前發展，比如最優化設計數學模型。冶金機械設計中的優化設計就是將設計中遇到的問題轉化為數學模型，然后應用數學優化技術和計算機計算技術，從可行域中找出最優解。在設計過程中，設計問題越復雜，越能體現出優化設計對產品設計的優勢，它大大減輕了設計工作者的負擔。優化設計技術在推進計算機輔助設計、改進產品質量和提高產品設計水平等方面都具有重要作用。

5、綠色設計

隨著當今世界對環境保護的重視，大家也開始呼喚設計界的綠色環保。綠色設計，不僅是指在設計過程中整個機械設備要經濟環保，做到可回收、可維護、可拆卸、可重復利用等，而且在機械施工過程中，要做到減少噪聲污染，提高工作效率，最大限度地節約能源。在滿足使用性能和安全性能的同時，設計的產品也要具有良好的環境屬性，這是現代設計中必要的一個環節。

6、人機工程設計技術

冶金機械運行的環境比較惡劣，操作機器人員需要集中精神進行細心操作，一個簡單的失誤有可能造成安全事故。所以在設計中有了人機工程設計技術，它的目標就在考慮施工環境的前提下，怎么樣將機械產品最合乎人的操作習慣，盡量滿足人的舒適度，減少人的勞動強度，保證生產安全。比如合理的檔位高度和位置設計可以減少操作人員的強度以及避免操作失誤，保證操作人員的安全。

四、冶金機械設計過程中應注意的幾個方面

1、要強調以人為本的設計理念。以人為本是現代機械設計理念中很重要的一個方面。以人為本涉及到很多方面，例如噪音的消除、機械形態的柔和型、操作控制系統的安全性和操作起來的簡便性和舒適度。消除噪音是一個非常重要的方面，工作人員在一個充滿噪聲的環境里，不可能保持一個良好的工作狀態。操作工人極易出現錯誤操作而導致事故發生。因此在機械設計過程中，必須找到最合適的工作頻率，降低噪聲對工作人員的影響。除此之外，我國機械設計自動化程度比較低，很多都需要人工操作，因此有一個方便舒適的的操作系統很重要。

2、現代機械設計方法集先進性、智能性、系統性、動態性和綜合性等特點于一身。冶金機械的設計人員一定要清楚的掌握幾個數據，例如人體的一些生理指標，各個部位的尺寸等，還要了解礦山的一些基本知識等情況，設計出來的工作界面要簡潔大方，讓工作人員很好的操作，又能保持一種良好的情緒和工作狀態。

結束語

總之，對現代設計方法在冶金機械設計中的應用進行探討，具有十分重要的意義。作為新時期背景下的冶金機械設計人員，必須緊密結合時展的需要，致力于自身專業技術水平的提升，對加強冶金機械設計和改進的必要性和現代設計方法特點有一定的認識，并在設計過程中切實加強現代設計方法的應用，最大化的確保冶金機械設計的有效性，從而更好地滿足冶金機械生產的需要，實現礦山企業的可持續發展。

參考文獻：

[1]伍偉. 現代設計理論和方法在冶金機械設計中的應用[J]. 科技信息,2013,03:429.

[2]殷國富,干靜,胡曉兵,徐雷,成爾京,陳珂,汪永超. 面向信息時代的機械產品現代設計理論與方法研究進展[J]. 四川大學學報(工程科學版),2006,05:38-47.