浅析采矿工程中开采方法的有效选择
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摘要:采矿工程是一门古老的工艺,是一种教人如何在露天或井下等不同的矿区采矿的学问。矿业一直是我国国民经济中最重要的来源之一,矿产资源更是囊括煤矿、金属矿、水晶、钻石矿,等等,就当前的形势来看,怎样选择科学的采矿方法进行开采,既保护环境的可持续发展,又可以更好地保证井下工人的安全这是我们要解决的首项任务。
关键字:采矿工程 开采方法 选择
一、一般采矿方法选择的过程
(1)选择采矿方法时要考虑到以下要求:
1.生产安全
这是各行各业都要考虑的第一因素,它不仅包括工人在开采过程中的安全和发生坑内灾害时能及时撤离危险区,也要保证坑内和安全范围内的设施及建筑物不受破坏或受到最小危害。
2.高强度的开采
在安全范围允许内,高强度的开采有助于保证开采过程的安全和最大经济效益的获得。
3.可持续的生产过程――原材料消耗量少,劳动生产率高、生产成本低,这也是获得经济效益的保证。
4.矿石损失与贫化率低――另一个角度的矿产资源利用率及矿石质量高。
5.采矿方法简单、可靠且灵活
方法简单,则易于掌握,有利于快速的施工和生产;
方法可靠,则有利于进一步的生产,也是生产稳定的表现;
灵活性是指一旦开采条件有较大变化,能迅速改变作业与工序,相应成为其它可行的采矿方法。
(2)影响方法选择的因素
1.地质因素
地质因素主要是指矿床自身的条件,包括矿山和围岩的物理学性质,他们的稳定性决定着采场地压管理方法等,还有矿体产状,包括矿体倾角、厚度和形状,矿石的品味及价值,有用矿物在矿体和围岩中的分布,矿体赋存深度,矿石与围岩的自然性和结块性,这些因素对采场布置、构成要素、地压管理、矿石运搬方法和采矿方法的确定有决定性的影响。
2.技术因素
技术因素包括对矿体勘探的程度,矿山的开采规模,采装运机械化程度与装备水平、矿山技术操作水平和管理水平,加工部门对矿石的要求以及地表陷落的可能性等。
3.经济因素
采矿方法的选择方法一般有两种,其一是直接法,它根据矿山的地质及开采技术条件,在所有的采矿方法中直接选择几种采矿方法;其二是剔出法,它根据矿山地质及开采技术条件对所有的采矿方法进行考虑,剔出大多数不适应条件和要求的采矿方法,余下的几种即为可行的采矿方法。
第一,总结开采条件。通过对开采地的调研,将矿山的地质条件、开采的适合条件、不适合条件,开采的技术要求等相关调研结果列入采矿方法表格,然后再用直接法或剔出法初选出1―3种可行的采矿方法。
第二,对比优劣,筛选结果。对初选的l一3种采矿方法,结合矿山实际和技术上的分析,列出彼此的优缺点,从经济、技术、安全等方面进行分析比较,以确定出较好的l一2种采矿方法。
第三,综合论证,选出结果。倘若还没有选出最优的采矿方法,则必须进行详细的综合经济分析比较,以确定一个经济上合理的采矿方法。但经济评价,并非在任何情况下都是最后的准则,尤其是当评价的结果各采矿方法之间相差不大(10一15%以内)时,仍须结合技术论证,最终选出一个技术上可行,安全可靠,经济上合理的采矿方法。
(3)选择开采方法的同时,我们还要注意以下几点:
第一,选择采矿方法前,首先要熟悉地质和相关技术条件等,带着问题做调查研究;
第二,选择采矿方法时,要实事求是地测评各个采矿方法;
进行技术指标评比时,要留有余地,考虑多重因素;
要对矿房、矿柱的回采方法和采准系统做统一的考虑,不能只图方便。
选择采矿方法,不仅是选出一个技术经济合理的采矿方法,而且要求对选择的采矿方法做具体的分析,并绘出相应的设计图纸,写出说明书。
必要时可以进行采矿方法的试验。许多新建的矿厂对采矿方法试验研究工作做得不细。投产后采不出矿石,长期不能达产,从而影响生产任务的完成。所以想要一劳永逸,就必须严格选择开采方法,找出最适合本地的。
正确地选择采矿方法对于采矿工程的开展是十分重要的。采矿方法的选择正确与否,将直接影响到矿山的生产能力和经济效益。合理的采矿方法既能保证安全生产,有较高的采矿强度及优越的经济效果,又能充分利用资源等。
我国传统的对于采矿方法的选择过程一般包括初选,技术经济分析和综合分析三个阶段,再对比后选择最优方案。由于在考虑过程中涉及到的因素具有不确定性,一些经济技术指标没有统一规定,甚至某些技术因素不能定量比较,而设计者又具有个人主观性,使选得的最终方案未必是客观的。为了克服上述方法的不足,国内外相关学者积极探讨,他们从其他学科的不同角度,特别是近年来的电子计算机及其它软科学的发展。如模糊数学、价值工程、灰色理论等,对采矿方法选择给予了一定的技术支持,有效地解决了采矿方法方案中的完全定量化问题,较好综合了各评价指标的影响。
三、模糊层次分析法
层次分析法是美国运筹学家,匹兹堡大学的saaty教授于20世纪70年代提出的一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法。它通过明确问题,建立层次分析结构模型,构造判断矩阵,层次单排序和层次总排序5个步骤计算各层级构成要素对于总目标的组合权重。从而得出不同可行方案的综合评价值,为选择最优方案提供依据。
(一)实践的步骤:
1、建立层次分析结构模型;
根据待解决问题的目标,分析各要素之间的关系,建立此模型。
2、构造两两比较判断矩阵;(正互反矩阵)
首先,确定评价集V和因素集U,评价集是对评价对象的集合,若评价对象有n个,可表示为
V=[v1 ,v2 ,v3・・・vm]
因素集是评价对象的评价因素的集合,若因素有m个,则表示为
U= [u1 ,u2 ,u3・・・um]
3、针对某一个标准,计算各备选元素的权重;
主要步骤为:构建层次结构模型,构造判断矩阵,层次单排序,一致性检验,层次总排序.由于评价方法优劣的评价集V已确定,因此不需要构建层次模型和进行层次总排序.
4、计算当前一层元素关于总目标的排序权重。
5、进行一致性检验。
(二)注意事项
如果所选的要素不合理,或要素间的关系不正确,就会降低结果质量,甚至导致决策失败。因此需把握以下原则:
1、分解简化问题时把握主要因素,不漏不多;
2、注意相比较元素之间的强度关系,相差太悬殊的要素不能在同一层次比较。
四、突变评价理论
突变理论是20世纪70年展起来的一个新的数学分支。1972年数学家雷内・托姆在《结构稳定性和形态发生学》一书中,明确地阐明了突变理论,宣告了突变理论的诞生。突变理论主要以拓扑学为工具,以结构稳定性理论为基础,提出了一条新的判别突变、飞跃的原则:在严格控制条件下,如果质变中经历的中间过渡态是稳定的,那么它就是一个渐变过程。
参考文献:
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[2]安文龙,王青海. 运用模糊决策理论优化采矿方法[J]. 黄金科学技术,2005 (11)
[3]刘加冬,陆文,路洪斌. 浅谈采矿方法的优化选择[J].IM&P化工矿物与加工,2009(01)
[4]谷新建,柴红保. 应用突变评价理论选择采矿方法[J].中国安全科学学报,2004(07)