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篇(1)

【關鍵詞】 高瓦斯礦井 解放層開采 瓦斯抽放技術 數值模擬

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，同時也嚴重威脅著礦井的安全生產。據統計[1]，當前我國正在生產的井工煤礦當中，約有一半面臨高瓦斯或煤與瓦斯突出威脅，因此預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，孟戰成[2]、杜庫實[3]等人對保護層（也稱解放層）開采的影響范圍進行了研究，田坤云[4，5]、朱勝利[6]等人則對保護層開采的影響效果進行了分析，孟賢正[7]等人則側重于瓦斯抽采及應用效果。本文以安徽省淮北礦區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進行研究，并在實際生產中得到了應用，取得了很好的應用效果。

1 工程背景

青東煤礦位于安徽省濉溪縣境內，年設計生產能力180萬噸，設計生產年限69年，礦井于2010年開始生產，是淮北礦業集團的主力生產礦井。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。為了實現高瓦斯煤層8號煤層的安全開采，降低煤層中的瓦斯濃度和氣體壓力，將首先開采7號煤層（解放層），并通過7號煤層對8號煤層進行瓦斯抽放作業。

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號煤層的圍巖應力分布情況以及抽采過程中的瓦斯濃度變化情況。因此，通過FLAC數值模擬軟件，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推進至160m以遠。其中當工作面推進60m時的采場圍巖應力分布情況如圖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，打破了圍巖應力原來的平衡狀態，8號煤層的壓力得到了釋放，從而有利于瓦斯氣體的排出，降低煤層瓦斯濃度。

3 工程實踐

實際開采過程中，8號煤層的瓦斯賦存壓力得到釋放以后，利用7號煤層已經開采的工作面向8號煤層施工抽取瓦斯的長鉆孔，并持續不間斷地抽放8號煤層中賦存的瓦斯。通過對鉆孔抽取的瓦斯量進行統計，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，鉆孔瓦斯抽取量也在逐步攀升，并達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作用，解放層開采取得了預期效果。

4 結語

（1）通過數值模擬分析得到，高瓦斯煤層開采過程中，可以通過開采解放層對目標煤層的采場圍巖進行卸壓，降低圍巖應力。

（2）工程實踐結果表明，解放層工作面的開采可以促進目標煤層的瓦斯抽排，降低瓦斯濃度，為進一步開采打好安全基礎。

參考文獻：

[1]黃光利.硯石臺煤礦急傾斜俯偽斜上保護層開采保護范圍研究[D].重慶大學碩士學位論文，2014.

[2]孟戰成，魏風清，史廣山，等.近距離上保護層開采保護范圍研究[J].煤炭工程，2013（3）：51-53+56.

[3]杜庫實.上保護層開采下伏煤巖層卸壓范圍研究[J].煤炭科學技術，2013，41（S2）：176-178+181.

[4]田坤云，孫文標，魏二劍.上保護層開采保護范圍確定及數值模擬[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2013，32（1）：7-13.

[5]田坤云，唐現奇，劉志源，等.上保護層開采的保護效果及裂隙帶分析[J].煤炭工程，2014，46（4）：71-73.

[6]朱勝利.上保護層開采的保護效果及裂隙帶分析[J].科技風，2014（8）：213.

篇(2)

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(3)

關鍵詞：煤礦；掘進技術；巷道；過斷層

中圖分類號：TD792 文獻標識碼：A

煤礦掘進行業中，在礦藏區域遇到斷層結構是非常常見的。由于斷層區域在礦藏的分布上存在著復雜性，也會因此導致安全事故的。近年來的露天煤炭資源開采工作中，開采作業量增加，但是，資源量逐漸減少。為了增加開采量，就需要實施深度開采，煤礦開采環境區域復雜。當遇到斷層結構的時候，就必然會在開采作業中存在諸多的安全隱患。這就需要采用合適的掘進技術通過斷層區，不僅可以提高開采效率，避免礦藏資源浪費，而且還要提高巷道掘進的安全系數，對促進中國企業的發展意義重大。

一、產生斷層的原因

在地層中產生斷層是較為常見的。不同的地質環境，地層的結構是有所不同的。當地殼變動中，土層結構就會相應地發生變化，斷層也是一種土層結構。在地質環境中，煤炭層是其中的一個重要組成部分，當然也會存在斷層的問題。在地質結構變動的過程中，土層經過擠壓運動之后看煤炭層就會產生斷裂的現象。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討論的問題。

二、產生斷層的征兆

在開采煤礦的過程中，掘進作業得到很深之處，能夠遇到斷層是較為常見的。任何事物都有其產生的規律，斷層的產生亦是如此，必然會存在產生的征兆。

其一，當有斷層產生的時候，在巷頂板底板就會存在節理化的現象，而且非常明顯。這種現象越是顯著，就越可以證明距離斷層已經非常近了。

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行斷定。如果頂板和底板的標高有很大的變化的時候，就意味著煤層有斷層產生。

其三，如果煤體逐漸柔軟而且有破碎的現象，伴隨有滑面，就說明距離斷層已經很近了。

其四，通常煤礦出現斷層的時候，在其附近的底踴嵊旭拗濉O锏讕蚪工作人員如果發現這種現象，就要注意距離斷層已經非常近了。

三、通過斷層的技術

（一）通過小型的斷層結構的技術

巷道掘進作業中所遇到的斷層結構，如果超過35m則屬于是大型的斷層結構，沒有超過35m則屬于是小型的斷層結構。對于小型的斷層結構，如果采用斷層作業方法就會消耗大量的資金，得不償失。如果不采用斷層作業技術，就會使煤礦掘進無法通過。對于小型的斷層結構，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，以使支護結構保持穩定。之后就可以繼續掘進了。

所謂的“后退臥底法”，就是當掘進挖掘到斷層之下的時候，需要向下延伸巷道，使底板延伸到煤層的上層，對巷道進行穩固處理，之后就可以繼續掘進了。

（二）通過大型的斷層結構的技術

煤礦掘進中，如果巷道掘進已經超過了35m，即為大型的斷層結構。要順利地通過大型的斷層結構，就需要采取相應的技術處理措施，即先導硐，之后進行注漿處理。對于斷面的輪廓線進行設計，可以參考巷道成型之后的1.5m距離進行設計。采用這種設計方式，可以使得巷道內的距離超過2m。當所有的這些工作完成之后，就可以采用鉆孔注漿技術進行加固處理。

當施工完成之后，就可以進行混凝土止漿墊安裝了。通常混凝土止漿墊需要安裝在距離斷層大約10m的位置。在巷道內還要在10m以內采用噴漿技術做好封閉工作。當所有的這些工作完成后，就要進行打孔注漿作業，對于噴漿的密度以及深度都需要根據斷層結構的堅固程度精心處理。

四、煤礦巷道掘進的過程中通過過斷層所采用的技術

（一）做好前期準備工作

其一，做好作業現場的勘察工作，將工作方案制定出來。對于專業技術人員和作業人員合理安排，專業技術人員針對勘察中所獲得的信息將具體的作業方案制定出來，交由審核部門，經過審核確認之后，就可以組織施工，并做好施工監督工作。

其二，當巷道掘進作業的位置距離斷層大約20m的時候，掘進的速度就要降低，并在掘進的過程中還要對作業環境進行勘察，根據勘察所獲得的結果對作業的技術細節進行調節，還要將所獲得的數據信息傳輸給有關部門，使部門的工作人員對斷層的情況做出分析，以調整作業方案，對施工進度做出新的要求，保證作業安全。

其三，掘進作業中，要對斷層的厚度予以關注。如果發現斷層的厚度存在異常，要立即停止掘進作業，對作業現場進行勘察，特別要考察瓦斯情況以及地下水的情況，根據考察所獲得的結果將解決方案制定出來。

其四，掘進巷道之前要開展探孔和卸壓孔工作，由經驗豐富的專業技術人員對整個的工作過程都要進行檢查并詳細記錄檢查中所獲得的數據信息，特別要對巷道的變化詳細記錄。對于礦石層所具備的特性以及煤層的特性都要上報給有關部門，同時還要做好通風工作，防治突發性事件發生。進行鉆孔挖掘中，要嚴格按照技術要求執行，以防止由于質量問題導致風險。鉆孔作業中如果有水產生，就要記錄好出水的部位，將詳細的信息向有關部門報告，以采取有效的技術措施。

（二）掘進作業中需要采取的技術措施

其一，在斷層面進行巷道掘進作業中，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面前面的2m以外。如果所探測到的煤層的厚度已經超過2m，就要將掘進作業停止，采用鉆孔的方式卸壓。如果在作業所在位置與斷層之間的距離不超過5m，鉆孔作業就要立即停止，采用通過斷層的技術措施。

其二，對于超過煤層厚度一半的斷層，而沒有達到斷層的一倍厚度，需要進行卸壓鉆孔。鉆孔的方法是在煤層頂板的0.5m之處向另一個煤層鉆孔。鉆孔的深度為20m，鉆孔的數量為8個，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。

其三，如果斷層的落差非常大，已經達到煤層厚度的一倍，就要在鉆孔卸壓的過程中改變作業的傾斜角。卸壓鉆孔的位置要與斷層面的距離超過3m以上，當然還要根據鉆孔的實際對其數量加以確定。

結語

綜上所述，煤礦企業要增加煤炭資源的供應量，以滿足各方面需求，就要進行深入開采。這不僅對掘進技術水平的要求很高，而且開采的速度也要增加，作業的危險系數也會相應地增加。特別是在煤礦掘進過程中遇到斷層的時候，就更需要采用科學的方法通過斷層，不僅可以提高煤炭資源的開采量，還可以確保作業安全。

參考文獻

[1]申家志.巷道掘進過斷層方法及技術措施研究[J].內蒙古煤炭經濟，2014（9）：129-130.

[2]胡永，童輝.實現煤礦巷道快速掘進技術措施分析[J].科技創新與應用，2015（27）：12.

[3]楊琳，李躍平.快速掘進技術在煤礦施工中的應用研究[J].河南科技，2014（7）：47-47.

篇(4)

關鍵詞：導水裂隙帶，高度異常，覆巖結構

中圖分類號：TV661W文獻標識碼： A

1礦井地質概況

23101和43115工作面同屬一塊井田，四周煤體均未開采，工作面長度均在300m左右，煤厚2.0~3.0m左右，煤層傾角0~3°，采用走向長壁后退式全部垮落綜合機械化采煤法，煤層結構簡單，節理裂隙較發育，有0.2~0.8m夾矸，工作面煤層圍巖穩定性較差。煤層埋深320m，老頂以粉、細砂巖為主，部分地段為砂質泥巖；直接頂以砂質泥巖，中粒砂巖為主；直接底以砂質泥巖為主，局部相變為泥巖。

2覆巖破壞理論分析及實測研究

2.1導水裂隙帶發育規律及覆巖“三帶”理論預計

根據“三下開采規程”和“地質勘探規范”相關公式結合某礦實際情況得某礦冒落帶及裂隙帶高度值，具體數值見表1所示。

表1 按理論公式預計的回采工作面覆巖破壞高度

Table1The overburden failure’s height estimated by the formula

2.2現場實測

2.2.1實測方法

采用鉆孔沖洗液法進行工作面覆巖破壞的現場實測。該方法的原理是通過觀察鉆孔鉆進過程中鉆孔沖洗液消耗量、鉆孔水位、鉆進速度、卡鉆、掉鉆、鉆孔吸風等現象并結合巖芯觀察、地質描述等來綜合判定垮落帶和導水裂縫帶高度及其破壞特征。通過分析消耗量變化和鉆孔水位變化等得出導水裂隙帶高度及其破壞特征。

2.2.2方案設計

1）某礦43115工作面共布置鉆孔3個，其中1、2號鉆孔為采前孔，3號孔為采后孔。鉆孔平面位置如圖3.1。

2）某礦23101工作面布置采后孔1個。鉆孔平面位置如圖3.2。

圖3.1 43115工作面鉆孔平面位置示意圖圖3.223101工作面鉆孔平面位置示意圖

Figure3.1the schematic diagram of Figure3.2the schematic diagram of

drilling plane location of 43115 facedrilling plane location of 23101 face

3.1冒落帶高度確定

1）某礦43115工作面：根據寸探03號鉆孔，當鉆孔鉆進至孔深90.5m處時，鉆孔出現塌陷夾鉆，根據此情況初步確定某礦3-1煤層采動后上覆巖層的冒落帶深度在90.5m以下，根據鉆孔所在工作面埋深101.6m，所以冒落帶的高度是11.1m，厚度為采高的5倍。

2）某礦23101工作面：根據寸探01號鉆孔，當鉆孔鉆進至孔深314.5m處時，鉆孔出現掉鉆，由鋼絲繩吊著打，鉆孔內不通水，初步確定某礦3-1煤層采動后上覆巖層的冒落帶深度在314.5m以下，根據鉆孔所在工作面埋深為327m，所以冒落帶的高度是9.5m，厚度為采高的3.17倍。

3.4 導水裂隙帶高度確定

1）某礦43115工作面：當鉆孔鉆進至孔深74.1m處時，鉆孔水位埋深明顯增大，鉆孔出現漏孔，沖洗液消耗量從0.2m3?h-1迅速增加到4.0m3?h-1，以后一直保持漏孔。當鉆孔繼續鉆進至孔深90.5m處時，鉆孔出現塌陷夾鉆。可以確定某礦3-1煤層采動后上覆巖層的彎曲沉降帶深度為0.00~74.1m，導水裂隙帶深度為74.1~90.5m。

2）某礦23101工作面：當鉆孔鉆進至孔深178.0m時，鉆孔水位埋深迅速增大，測不到水位，同時鉆孔出現漏孔，從0.48m3?h-1迅速增加到5.0m3?h-1，以后一直保持漏孔。當鉆孔繼續鉆進至孔深314.5m處時，鉆孔出現掉鉆，鉆頭由鋼絲繩吊著繼續打鉆，但是鉆孔內不返水。

初步確定某礦3-1煤層采動后上覆巖層的彎曲沉降帶深度為0.0~178.0m，導水裂隙帶深度為178.0~314.5m。

3.5覆巖破壞特征分析

某礦43115工作面裂采比達10.3，符合軟弱~中硬條件下裂采比為9~18，冒采比達3.8，屬正常范圍。按照上述2個規程中硬覆巖條件計算的導水裂隙帶高度，裂采比屬正常情況。

某礦23101工作面。裂采比達48.7，遠超出中硬頂板條件下裂采比12~18的范圍，甚至遠超出堅硬頂板條件下的裂采比18~28的范圍。

5主要結論

論文采用理論分析、現場實測相結合的方法，對某礦超高導水裂隙帶高度影響因素進行探討，得到結論如下：

（1）超高導水裂隙帶的主要影響因素為覆巖力學結構和巖體結構的差異。某礦43115工作面基巖強度大，覆巖運動特征為薄巖層、多階段、快發展，小范圍巖石的多次垮落，巖石容易碎脹發育，及時充填采空區，緩解覆巖的破壞發育。

（2）基巖的強度也是超高導水裂隙帶形成的主要原因之一。某礦23101工作面基巖強度相對小，僅為43115工作面的一半，基巖中下部巖層原生裂隙發育，改變了巖體的完整形態，使之結構發生質的變化，極易垮落。覆巖運動特征為厚巖層，多階段、慢發展，多個巖層的同步垮落，導致離層空間大，覆巖破壞高度相對較大，溝通原生裂隙發育空間，導致裂隙帶發育超高。

參考文獻

[1] 劉天泉等，煤礦地表移動與覆巖破壞規律及其應用[M]，北京:煤炭工業出版社，1981.

[2] 沈光寒，李白英等.礦井特殊開采的理論與實踐[M]，北京:煤炭工業出版社，1992.

[3] 張俊云等，淺埋采場礦壓及覆巖破斷規律[J]，礦山壓力與頂板管理，1998 No.3

[4] 何國清等.礦山開采沉陷學[M].江蘇徐州:中國礦業大學出版社,1991. 327~329.

篇(5)

關鍵詞：礦產資源；管理現狀；存在問題；完善措施

曾經，我國是世界上有名的礦產資源大國，礦產種類齊全，蘊藏量豐富，但自從我國進入工業化發展階段之后，工業化，城市化進程不斷加快，經濟高速發展，人們生活需求日益多樣化，對各種礦產資源的需求量驟然增加，于是很長一段時間，對各種礦產資源進行了毫無節制的開發利用，既造成了對地表的破壞，又由于不合理的開采方式，造成了很多礦產資源的浪費，加上對礦產資源的提煉方式，提煉技術難以達到要求，各種礦產資源的綜合利用率低在，在新時期下，我國的礦產安全已經敲醒了警鐘，礦產資源的需求增大，能源壓力驟增，礦產的安全開始限制著我國經濟的持續增長，開始威脅到我國的社會穩定和經濟安全，對礦產資源進行科學的管理了，已經勢在必行。

1　我國礦產資源的現狀

1.1　我國的各種礦產資源種類齊全，鐵礦，煤礦，石油，天然氣，地熱等各種礦產分布廣泛，總的蘊藏量很大，在世界上總體而言，具有很大的種類優勢和總量優勢，資源總量較大，礦種比較齊全。但是人均占有量很小，　由于我國的人口基數大，雖然有著很大的礦產資源總量，但人均占有量要遠遠地區世界平均水平，很多種礦產資源依然需要從國外進口。

1.2　我國的成礦情況比較好，礦產的潛在挖掘力很不錯，很多深山處偏遠地區各種礦產蘊藏量豐富，需找礦脈的前景很不錯。但是，我過的礦產資源分布嚴重不均，中西部偏遠地區，礦產種類齊全，蘊藏量豐富，但是由于經濟落后，交通不便，勘探開發程度低，生態環境脆弱，難以承受大規模的開發。

1.3　我國的礦產資源總量大，種類齊全，但是伴生礦和貧礦量很大，富礦和大規模的礦脈比較少，總體的開發難度大，總體而言，我國的礦產資源品質不高。同時，由于新的開采技術難以采用，新的設備采用率低，對各種礦石的提煉程度不夠，難以達到綜合利用的標準，總體礦產資源綜合多次利用程度較低，造成的浪費比較多。

2　我國礦產資源管理中存在的問題

2.1　對各種礦產的證件處理管理不夠嚴格系統，很多礦主都是無證件就可以開工勘探，實施越界開發，甚至是為了搶奪礦源而使得爆發沖突，不僅造成嚴重的人員傷亡，更有甚者破壞采礦系統，造成礦區坍塌，嚴重破壞著周邊的生態環境，嚴重威脅著礦區人們的生產生存安全。國家對黑礦，非法開采等一系列問題管理不力，法律漏洞很多。

2.2　國家有關部門對各種礦源的開采資格相關的證件管理不夠嚴格，有些部門和黑戶礦主勾結，實施違規發放證件，甚至是越級跨區域進行審批，有些礦主未經過有關部門的正是審核批準，擅自進行礦脈開采，沒有依照法律規定辦事，開礦主和政府相關部門的一些人員的勾結，違章批準，擅自發證，這是目前我國礦產資源管理中存在的一個惡性根源，嚴重阻礙著我國礦產資源管理的規范化。

2.3　采礦施工缺乏合理科學的開采計劃，缺乏嚴謹的勘察設計，無論是非法的勘探開采，還會有著開采證件的的采礦主，都缺乏一定的規范性。開礦時候，都實行亂采亂挖，不合理的開采方式，不依照國家相關的法律規定來嚴格開采，粗放型的開采方式，不僅造成了對礦脈的破壞，更會嚴重的破壞地表或地下的生態平衡。

2.4　對各種礦產資源的綜合開采程度低，綜合利用效率低下。由于我國的很多礦產都有著伴生礦，貧礦比較多，很多開礦方多是注重對那些富礦和高品質的礦脈實施開采，但由于冶煉技術和提純技術落后，難以達到相關標準，造成了多種礦產資源的嚴重浪費。

3　加強我國礦產資源管理的解決措施

3.1　加強礦產資源的綜合利用

礦產資源的綜合利用是指在開發前對礦產資源進行綜合勘查，對采出的礦物進行分析與評價，最大限度地利用礦產資源為目的的開發利用。應加強礦產資源循環利用。要在礦山生產源頭減少固體廢棄物的產生，生產過程中盡量提高礦石中主要元素的回收率，同時對于共、伴生組分要考慮采用可行的技術綜合回收利用。對于長期開發的老礦山，我們應利用其現有的生產要素和條件，引進先進技術和資本，開發剩余廢棄礦產資源，從這些資源中分選回收有用的組分。

3.2　采用先進的科學技術和設備，實施科學采礦。

科學技術是促進礦業發展的重要因素。有計劃地列礦產資源管理和利用方面的重點和難點問題進行集中攻關，提高我國礦產資源的科學管理水平，提高探、栗、選，冶的科學技術水平，推廣新技術，新方法的應用，對落后的開發與提煉方式加以限制并實行強制改造；鼓勵對國家緊缺礦廣誠礦理論和找礦方法的研究，鼓勵礦產綜合開發、綜合爭利用：通過管理體制改革，促進生產與科研的結合，促進科學技術不斷轉化為生產力，使科學技術真正成為促進我國礦產管理發展的一種原動力。

4　結語

礦產資源是我國最重要的資源之一，關系到我國的經濟安全和社會穩定，因此，針對我國現階段的礦產管理中的問題，制定相關的法律法規，并嚴格執行，促進我國的礦產管理完善，是促進我國礦產管理規范化，緩解我國能源壓力，實施可持續發展的重要舉措之一，必須大力推進。

參考文獻：

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關鍵詞：GNSS；GIS；變形監測；系統設計

引言

GNSS 和GIS技術日漸成熟，現代社會各個行業紛紛利用二者研究出具有智能化、精確化的變形監測系統，本文以礦產行業為例，利用GNSS和GIS技術設計出一套適用于露天礦高邊坡的變形監測系統，對礦產開發過程中的問題進行監測，提升礦產的開采安全性。

1 利用GNSS和GIS技術進行變形監測系統設計的必要性

現階段，露天礦開采面臨諸多威脅，例如自然災害的侵襲，開采礦產過程中爆破的影響以及開采過程中出現的坡體滑動問題，無論是哪種因素都會影響露天礦開采的安全和進度，對此，開展關于GNSS和GIS技術的變形監測系統設計研究是十分必要的。以往，露天礦開采的監測方式主要應用的是全站儀和攝影監測，這兩種方法的結合使用雖然可以在一定程度上滿足監測需求，但是隨著露天礦開采工作量的日益增長已經漸漸失去作用。傳統的監測方法無法保證露天礦開采過程中的人員開采安全，也不具備智能化的數據分析和處理功能，相比GNSS和GIS技術，傳統的監測系統亟待得到基于GNSS和GIS技術的變形監測系統的替代[1]。

進入21世紀之后，全球衛星導航系統（GNSS）和地理信息系統（GIS）的開發和應用已經推廣到許多領域，為各個領域的發展提供了技術支持，所以利用GNSS和GIS技術研究露天礦高邊坡變形監測技術成為未來發展趨勢。當前，國內露天礦開采深度值不斷擴大，這使得露天礦開采對監測系統的要求越來越高，因而需要根據露天礦高邊坡實際需求，進行基于GNSS/GIS的變形監測系統設計研究。

2 監測系統硬件設計與分析

露天礦高邊坡作業需要實現全天候的監測，只有這樣才能全面的監測到礦產開采過程中的方方面面，對此，變形監測系統的硬件設計首要達到的就是實時智能化監測標準，完善24h全面候監測的功能體系。在設計監測系統硬件的過程中，選擇以GNSS技術中的接收機作為變形監測系統的硬件核心部分，這一部分包括了變形監測系統的傳感器子系統、數據傳輸子系統和數據處理子系統，每一個部分都承載了變形監測系統的重要監測功能，因此需要不斷完善變形監測系統的設計。變形監測系統中的傳感器子系統功能是負責采集，這部分利用GNSS接收機，防雷設備為主要硬件構成，該硬件構成除了GNSS接收機和防雷設備，還會涉及到一些輔助設備，有了這些設備的支持和幫助，系統會控制這些硬件系統隨時采集衛星定位數據。數據傳輸子系統是變形監測系統的傳輸結構，其硬件構成部分為光纖，采用光纖技術可以實現最快的信息數據傳輸，而且對質量也有所保證，光纖傳輸方式能夠提供充足的帶寬，確保變形監測系統獲得質量優質的信息和數據，不會遺漏信息和數據。數據處理子系統是將傳輸上來的信息和數據進行顯示、分析、處理和保存，變形監測系統下的監測站和參考站會將GNSS技術捕捉到的信息和數據傳送到數據處理子系統中，此時在經過分析和處理后，數據處理子系統會根據結果進行匹配，如果出現危險數據，會及時向工作人員發出警報，由工作人員采取措施進行補救，如果數據與運行情況相匹配，系統會繼續運行，并且將所獲得的處理結果發送到變形監測系統共享網絡上，為人們提供借鑒[2]。

3 GNSS技術為基礎的變形監測預測點計算分析

以GNSS技術為基礎的變形監測系統可以實現三種監測模式，分別是周期性重復監測、固定連續性監測與實時動態監測，在露天礦高邊坡作業環境下，主要采用的是固定連續性監測工作模式，再配合其他兩種工作模式，這是考慮到露天礦高邊坡開采工作具有不定性的性質，因此需要連續性的智能化監測。固定連續性檢測主要以GNSS技術為支撐，在設計過程中根據GNSS相對定位原理，計算數據的整周模糊度，再根據求出的整周模糊度數據求出監測點的具體坐標。變形監測系統可以將前期求出的數據進行儲存，為日后的監測和計算提供歷史參考數據。

4 監測系統軟件設計與分析

4.1 軟件功能介紹

礦產高邊坡的監測系統設計以“安全、實時、顯形”為原則，這就要求在軟件設計上著重研發安全評價模塊、實時監測模塊、圖形顯示模塊，以這三方面為主要設計方面，可以達到變形監測系統設計的要求。該變形監測系統的軟件設計功能針對的是露天礦高邊坡的實際情況，因此其安全模塊、實時監測模塊、圖形顯示模塊都是在實踐監測中重點應用的技術。安全模塊主要功能是對露天礦高邊坡進行安全評價，具體過程是利用監測系統采集到的信息和數據進行分析，將得到的結果與安全系數進行比對，在此基礎上實現對高邊坡全方位的安全評價，綜合監測高邊坡實時數據，計算其歷史監測到的數據，根據得到的數據計算預測部位的位移趨勢，將其涉及到的各個數據都及時進行數據采集和分析，包括坡高、坡度、內聚力、內摩擦角等，安全評價模塊快速根據采集到的信息和數據進行計算，為礦產決策人員提供真實可靠數據[3]。實時監測模塊顧名思義就是對露天礦產高邊坡進行實時的監測，監測過程中會一直采集高邊坡的信息，包括對單點位移監測、設備安全檢測等，實時監測過程中采集到的數據是為了使實時監測模塊根據及時補充的數據信息對比歷史監測數據信息，一旦發現當前的露天礦高邊坡坡移情況和歷史初始數據發生出入，就要采取措施判斷當前坡體的位移情況，進而解決問題。圖形顯示功能最大的依靠是GNSS技術，由GNSS技術采集到露天礦高邊坡圖像會經由圖形顯示模塊軟件呈現出二維或者三維圖像，直觀的將露天礦高邊坡的數據展現出來。

4.2 軟件開發的設計

關于高邊坡變形監測系統的軟件設計，首要是根據實際情況進行靈活設計，軟件的靈活性是系統開發的關鍵。露天礦產高邊坡的監測需要達到安全、實時、顯形的效果，針對此可以選擇應用二次開發模式。二次開發模式利用的是GIS技術中的ArcGIS Engine，這一技術可以適應多種開發環境，也具有較為良好的兼容性，根據這一技術設計軟件，能夠采用COM技術實現可嵌入式的設計功能，這種功能最大的作用是將GIS技術與監測系統進行兼并，可以將GIS技術嵌入到軟件設計系統中。

5 結束語

基于GNSS/GIS的變形監測系統設計結合了全球衛星導航系統的高精度空間信息攝取功能和地理信息系統的分析處理功能，實現了對露天礦高邊坡開采作業的實時監測，能夠為露天礦開采提供精準、及時的信息，有利于管理者進行決策，保障了礦產開采過程中的安全生產和經濟效益。

參考文獻

[1]吳浩，黃創，張建華，等.GNSS/GIS集成的露天礦高邊坡變形監測系統研究與應用[J].武漢大學學報（信息科學版），2015，05：706-710.

[2]楊久東，王濤，宋如飛，等.基于GNSS和GIS的變形監測系統設計[A].第四屆“測繪科學前沿技術論壇”論文精選[C].測繪出版社：2012.

篇(7)

我校是率先開設煤層氣抽采技術專業的高職院校之一，該專業于2010年申報成功，2011年開始招生，現在校學生共174人，第一屆畢業生已全部就業。我校煤層氣抽采技術專業是礦井通風與安全專業群中專業之一，也是礦井通風技術，安全技術管理專業向礦井瓦斯防治方向的一次延展和深入，側重點在于煤礦井下煤層氣抽采技術和管理。該專業立足于實際能力培養，主要涵蓋煤礦井下開采、通風、監控、抽采、安全管理等方面學科，構建以煤層氣開發與利用的設計、施工管理等工程技術為主線，兼顧相關知識、素質教育，培養出綜合素質高、適應市場能力強的應用型高端技能專門人才的課程體系。

2目前存在問題

2．1課程定位的局限性

我院該專業畢業生主要面向煤層氣開發企業和礦山企業，但現課程設置中較少涉及煤層氣地面開采與利用，學生畢業后尚不具備到煤層氣、頁巖氣相關企業進行地面開發、設計、施工及管理所需的技能、知識和專業素質，學生無法到地面開采的相關企業工作，尚不能擴展學生就業的需要。

2．2課程設置不盡合理，教學內容有待調整

該專業的課程設置是在我校煤礦開采技術、礦井通風與安全的相關課程較簡單綜合，造成部分教學內容不足。如地質課程，僅開設了普通地質、瓦斯地質，但該專業的地質課程應涵蓋的礦床學中的煤地質學、石油天然氣地質學，煤層氣地質的基礎理論和基礎知識較少涉及，這些在《瓦斯地質課程教學內容探討》中有詳細論述。如瓦斯防治和煤層氣抽采技術的課程設置部分內容重復，在瓦斯防治中已涉及了瓦斯抽采的部分內容，且深度較淺。

2．3教材體系建設薄弱，教材空缺現象突出

該專業的許多課程多來自于相關專業，因專業差異以及教材編者知識結構局限性，國家規劃教材很少，所用教材只是編者專著或別的專業的適用教材，通識性差，對該專業并不完全適用，造成學生知識的掌握與實踐脫鉤或者實用性不強。很多課程還沒有教材，授課教師只能根據自己的學識，在眾多教材、專著內選擇認為適合的內容進行授課，授課內容零散，涉及學科理論深淺不一，缺乏系統性、通識性和科學性。如煤層氣勘探與開發，包括了煤層氣地質、煤層氣開發、煤層氣利用等眾多課程的教學內容，針對性不足。

3煤層氣抽采技術專業課程設計與構建

3．1煤層氣抽采技術體系分析

煤層氣賦存狀態、控氣地質因素、產出機理、開采方式、產出特征的不同導致其賦存與產出均有其顯著的特殊性，鑒于此，煤層氣勘探開發技術既有常規天然氣勘探開發技術的來源、借鑒甚至直接移植，又有自己的獨特性，還有與采煤技術交叉融合的耦合特性，是一個與常規天然氣和煤炭開發技術既有聯系又有區別的復雜技術系統。煤層氣勘探與開發技術主要包括勘探技術、開采技術以及協同開采三大技術體系，勘探技術包括地球物理、地球化學、鉆探3類方法，以及地質分析與選區的綜合技術;地面開采的程序主要包括鉆井、固井、完井和地面井增產技術及排采技術;礦井井下抽采技術中的模塊化區域遞進式抽采技術、分源雙系統抽采技術、保護層抽采技術、卸壓層抽采技術和采空區抽采技術等;在煤氣共采技術形成了煤與煤層氣協調開發的時間順序、空間銜接和開發技術途徑，形成了煤層氣立體抽采工藝與配套技術;地面集輸工藝較簡單，一般為“井場一采氣管道一集氣站一集氣管道一處理廠一輸氣管網”的工藝流程。

3．2根據所需技術體系分析課程設置

煤層氣地面抽采技術是一項復雜的系統工程，涉及地質資源與地質工程、石油天然氣工程、礦業工程等眾多學科，煤層氣藏的特殊性決定了我國的煤層氣開采必須要具有針對性措施，需要煤田地質學與天然氣地質學緊密結合、煤儲層理論與常規天然氣藏工程技術緊密結合、煤層氣排采技術與鉆完井緊密結合。因此，煤層氣抽采技術專業要求掌握或熟悉地質學、煤層氣及煤炭資源地質勘探與開發、煤礦安全生產和安全減災、井下煤礦瓦斯抽采、地面煤層氣(瓦斯)開采、儲運與輸送等多方面的技術，分析各院校煤層氣相關專業課程開設情況，主要開設了包括涉及地質、力學、勘探、煤礦開采與安全、地面抽采技術、地面集輸配技術、鉆井與抽采設備、煤層氣綜合利用、管理等多方面的課程。

3．3專業課程設計

根據煤層氣勘探與開發技術的特點，結合我校該專業主要是基于云貴川渝等煤炭行業及煤層氣、頁巖氣開發企業的實際情況，在學校地質、煤礦開采技術、礦井通風與安全等專業的基礎上設計該專業課程。課程設置主要考慮知識與所需能力相適應;崗位技能和應用型人才培養的要求相適應;與行業需求、企業需求相適應;與專業學習的需要相適應，使學生的知識、能力、素質協調發展等原則，主要設置有以下幾大類專業課程，以滿足學生在畢業后可在煤礦、煤層氣、頁巖氣等相關企業單位的基本知識和技能要求，并為后續成長打下較好的基礎。地質類課程:普通地質、煤礦地質、瓦斯地質、煤層氣地質。力學類:礦山工程力學、流體力學、巖石力學。煤礦開采類:礦井開采與掘進、礦井通風、煤礦安全技術。井下抽采類:煤層氣抽采技術、安全檢測與監控、防突規范與管理。地面開采類:煤層氣開采技術、鉆井與完井技術、測井監測技術、煤層氣輸配技術、煤層氣抽采設備及維護。其他:工程制圖、AUTOCAD、流體機械、現代企業管理、安全評價技術、環保概論與煤層氣綜合利用、事故應急救援。

3．4專業課程構建

為更好地達到該專業人才培養目標，將課程構建分成了公共課程、專業必修課、實踐課程、專業選修課四大方面。在完成大學基本素質教育即(公共課程)的前提下，對應未來就業崗位(群)所需的專門技能設置了專業基礎課和專業課，并結合我校特點開設了一般的實習實訓課程和增設了技能鑒定這一教學和考核實踐教學內容，還為擴大學生的知識面和職業素質設置了一組專業選修課。公共課程主要包括了思想政治、英語、數學、計算機、體育、應用文寫作等。專業必修課:工程制圖與CAD、普通地質與煤礦地質、瓦斯地質、煤層氣地質、礦山工程力學、流體力學與流體機械、礦井開采與掘進、礦井通風、礦井災害防治、安全檢測與監控、煤層氣抽采技術、煤層氣開采技術、鉆井與完井技術、煤層氣輸配技術、煤層氣抽采設備及維護、測井監測技術、現代企業管理。實踐教學課程貫穿與整個教學活動當中，分為課程實訓和集中實習兩大部分，除了一般工科專業的入學教育、軍訓、公益勞動、畢業實習及畢業論文(設計)等實踐課程外，針對本專業的特點，特設置了地質認識實習、煤礦(煤層氣)認識實習，瓦斯災害防治、抽采工程頂崗實習及其設計、安全檢測與控制課程設計等實踐教學活動。實踐教學中增設了瓦斯檢查工、煤礦抽采工、鉆井工、煤礦防突工等技能鑒定實訓內容。專業選修課:環保概論與煤層氣綜合利用、防突規范與管理、事故應急救援、安全評價技術、工程項目管理。

4結語

(1)我校在辦該專業之初，將專業定位于地面開采與井下抽采兩個方面，面臨煤炭行業困難時期，生源不足以開設兩個方面，急需整合此兩個方向一并教學，經過教學實踐，該課程設置能夠較好的融合地面開采與煤礦井下瓦斯抽采兩個方向，課程設置中體現了“適專業，寬口徑”的目標，能夠基本滿足行業人才的需求，也擴展了學生就業的需要。