采礦技術論文范例

1對爆破技術的認識

我國當今的爆破技術采用的多是硝化甘油、硝銨、水膠等爆炸方式，在引爆方面，運用的器材有導爆索、雷管等類型的起爆器。這些技術可以使爆炸物在瞬間產生大量的爆破力，使礦石的開采更為便利。但我國的技術水平尚處于發展階段，工程中一旦控制失誤，就容易引發一系列的事故，所以采礦業必須規范爆破技術的運用，提高爆破的效率和安全性。

2采礦工程中先進爆破技術的應用

在國際上，采礦工程已經運用了大量的新型爆破技術，而我國在這些先進技術的應用上還處在落后階段，筆者對國內外的許多先進爆破技術做了一定的研究，總結了一些先進有效的爆破手段。

2．1等離子技術在爆破中的應用

傳統的爆破技術多是火藥類的爆破，對環境產生的影響很大，隨著綠色理念的深入人心，這種傳統的火藥爆破方式已經不能適應時代的發展，而火藥的爆炸規模和爆破力度難以準確控制。筆者發現，在以往的采礦工程爆破中，這種爆破方式很容易對工程中的其他巖體造成破壞，影響開采工程的進程。針對這種情況，國際上已經有了等離子的爆破技術，這種技術運用了電力爆炸的原理，將大量的電能通過可控的設備集中在一個點上，遠程控制其爆破的能量和時間。經研究發現，等離子爆破方式產生的爆破力高達200MPa，是完全不遜于火藥威力的，而且等離子爆破方式的可控性也彌補了火藥爆破的不足，是值得采用的一種方式。

2．2妙用中深孔爆破技術

（一）

一、CAD的可視化技術在研究中的應用

1、CAD的可視化技術簡介

科學計算可視化是20世紀80年代后期提出并發展起來的，它是20世紀90年代計算機新技術的熱點。進入20世紀90年代，國外以三維礦床模型為代表的礦用軟件發展較快，涉及到地質資料處理、礦床建模、開采輔助設計等各個方面。目前CAO技術已經向三維實體、可視化和集成化發展，但對于礦業而言，還有相當長的路要走。是美國Autodesk公司研制開發的計算機輔助繪圖軟件，是目前國內使用最多的CAO軟件?？梢允褂密浖娜S建模技術繪制三維立體礦并巷道布置系統模型，達到可視化的目的，可以有效地解決采礦研究過程中遇到的一些問題。

2、使用CAD的可視化技術創建研究模型

采礦工程技術人員在分析現場問題過程中，要經常確定各個巷道之間的關系，從而才能進一步的分析各個巷道之間的礦山壓力的影響。多數工程技術人員在分析過程中，面對的是采掘工程平面圖，靠想象來確定其之間的空間位置關系。這種方法費時、費力，效率低。在分析研究采礦問題的過程中應要求首先學會三維知識，讓研究人員先把研究涉及巷道的三維空間關系繪制出來。這樣，工程技術人員在分析研究問題過程中，面對三維圖分析，會得到高效分析的效果。應鼓勵技術人員應用軟件的三維建模技術繪制三維立體礦并系統模型，把其所研究礦并的三維模型繪制出來。

(1)可以在繪制三維模型的過程中，更加深刻地了解礦并的三維空間結構，可能對所研究的問題有創新的想法。

1采礦井巷施工中的不安全技術因素及解決策略

采礦工程是一項大工程，其涉及到的環節非常多，每一個環節都有需要注意的事項，其中有三個環節最為重要，一是井巷采礦，二是開拓巷道；三是采掘工作面。這三個環節的技術水平直接關系到整個采礦工程的進度，但是目前我國在采礦期間這三個環節都存在著不安全技術因素，如果沒有預先采取解決對策，很有可能會危及到采礦工作人員的生命，而且也會影響到采礦的效率與質量，從而影響我國采礦行業的發展。在此，首先對采礦井巷施工中存在的不安全技術因素以及相應的解決對策進行分析，其主要涉及到如下要點：首先，彎道井巷施工期間，施工人員所選擇使用的曲率半徑存在著不安全因素，一般而言，彎道井巷施工人員會選擇使用12m，也有可能會選擇使用15m來作為巷道的曲率半徑，這兩種選擇都比較適合應用在自粘式電動車運輸中，但是如果運輸方式發生了變化，這兩個數值都需要相應的發生改變。通常實踐分析，選擇使用9m最為適合，但是很多施工人員所選取的數值卻沒有達到這一標準要求，通常情況下，都選擇使用的是6m曲率半徑，其導致的直接后果就是巷道拐彎的地方明顯增大，不僅會出現斷繩傷人的事故，而且也不方便運輸，因此，如果是彎道作業必須保證其曲率半徑合乎要求，最小9m，如果有特殊情況，也可以選擇12m。其次，中部車場所選擇使用的單道起坡存在著不安全因素，采礦區中部的車場是采礦工程中涉及到一個重點環節，在對其進行式設計時，應該多方面進行考慮，尤其是巷道起坡軌有所差異，該差異的不同也會影響設計方案的選擇，通常情況下，主要兩種起坡方式，一種是單道，另有一種是雙道。通常而言，單道與雙道相比，無論是設計，還是施工都相對要簡單一些，因為雙道起坡方式既需要設計固定道岔，也需要設計彈簧道岔，由此可見，如果沒有必要，一般都會選擇使用單道起坡方式，因為這種方式在節約成本的同時，也降低了工作人員的工作量，不過，如果打鉤人員稍不注意，助推不當，則非常容易造成生命危險，因此要求設計人員在進行中部車場設計時，應該選擇使用雙道起坡方式，這樣能夠有效的保證空重車以及材料車能夠安全通過，同時也不會威脅到相關人員的生命安全。最后，將車場設計到彎道巷道中存在著一定的不安全因素，一般而言，設計人員設計車場，不僅需要掌握采取上山方位，還需要掌握運輸大巷的具體位置，很多設計人員通過了解調查通常會在彎道巷道的位置上來設計下部車場，這種設計產生的直接的危害就是司機視線受阻，影響司機與其他工作人員的交流，進而引發安全事故，由此設計人員應該將車場設計到直線的位置上，從而防止事故出現。

2開拓巷道工程施工過程中存在的不安全技術因素及對策分析

首先，下部車場軌道間的安全間隙過小，在巷道施工的過程中，設計下部車場時，通常把1.3m作為車場雙規間的安全間隙，然而在實際施工過程中，很多礦井的安全間隙通常只有1.2m，這就導致當車場的運輸任務比較緊張，尤其是運輸車變形或材料車過寬時，車場雙規之間極易發生擠碰而對工作人員的生命安全構成威脅。所以，在施工時還要充分考慮到超寬運輸車可能通過的情況，盡量把安全間隙設置在1.4m左右，以此來確保施工工作的正常進行。其次，設計巷道時出現高度過低的情況，進行巷道開拓工作時，半圓拱形斷面是首選的掘進方式，一般墻高都被控制在1.2m左右。但是在實際的施工過程中，為數不少的礦區并沒有嚴格按照這一標準進行巷道的建設，很多大斷面積的巷道的墻高僅有1.1m，這就直接導致了在巷道里架線時，達不到架線的安全高度和施工的安全標準，極大的提高了觸電事故的發生率。所以，在設計巷道墻高時必須結合當地的實際情況詳細分析。最后，設定巷道的腰線時存在不合理的情況，中線和腰線是井下巷道進行施工時用以完成施工控制的，中線的主要作用是能夠對巷道的掘進方向進行指導，一般來說，需要在巷道的頂板位置或是棚梁上設置3到4個中線點，以正中或偏中線的形式展示，采用激光光束等方法檢查掘進迎頭的尺寸是否合理。所謂腰線其實是一種標示線，用以對巷道的標高和坡度進行合理的控制，可以用水平尺等施工工具延伸到掘進迎頭的位置來探測腰線所在的位置是否合理。

3采掘工作面施工過程中存在的不安全技術因素及解決策略

3.1切眼和分斜坡在開口過程中出現的問題。

對采掘工作面的實際作業過程中，技術人員在設計切眼時，開口的方向并沒有沿煤層的正傾斜方向，還有很多開口即使沿正傾斜方向，但是設計長度明顯不合理，這就造成三角帶煤柱容易發生跨幫問題。所以在施工過程中一定要嚴格按照設計標準進行切眼開口的設計，盡量避免出現質量問題。

1明確相關技術的管理任務

第一，建立健全采礦中的安全生產責任制及各項法律法規，并將其深入到采礦工人的思想中，認真貫徹與落實；第二，增設與完善采礦企業安全技術管理部門，嚴格控制管理人員的準入標準，選用專業性強、高素質的安全技術管理員對采礦工程中的各項安全問題，進行嚴格檢查與審核；第三，建立安全生產及技術管理資料檔案，對有關安全技術管理的各項資料進行整理、分析與保存；第四，按時組織相關人員學習安全生產的相關法律法規，及企業制定的安全生產政策與規章；第五，制定相關措施保障安全技術的落實與實施，提高生產環境的整體水平，引進先進設備與技術，從而更好的保障企業經濟效益的提升。

2加強采礦安全技術管理的實施

面對當今采礦工程中頻發的各種安全事故，做好安全技術管理是保障采礦安全及采礦工作順利開展的重要的內容，對于采礦企業經濟效益的提升具有重要作用，在具體的實施中，應注意以下幾點：

首先，樹立采礦安全責任意識。各方面人員應當高度重視安全管理責任意識的培養，上至領導，下到基層工作人員都要認清自己的工作職責，在自己的職責范圍內辦事，并在安全責任意識的指引下完成工作。因此，樹立樹立采礦安全職責意識，健全采礦安全責任制度，對于保障采礦工作的順利進行具有重要意義。采礦安全技術管理以責任到人為原則，以完善的采礦安全職責為基礎，高度重視采礦安全，提高采礦安全技術管理水平，提升采礦企業經營效益。

其次，做好安全檢查相關工作。采礦企業安全檢查的主要目的就是及時對采礦工作中的各種安全因素進行檢查，盡量消除或較少安全事故的發生，從而有效保證采礦安全。安全檢查通常都會采取有領導、有組織的檢查方式，并如實記錄檢查情況，并將檢查結果及采礦安全中的各種問題公布于眾，同時還要做到“四不推”，班組不推給工區，工區不推給礦部，礦部不推給主管部門，主管部門不推給當地政府，扎實做好采礦安全技術檢查與管理工作。關于安全檢查工作的具體內容，主要包含以下幾五點：一是要認真檢查安全技術管理的各項規章制度及法規的執行情況；二是要檢查對上級的安全生產政策、方針及決定的執行情況；三是要檢查采礦環境的安全情況，如井下巷道的支護狀況，空頂情況等；四是檢查采礦工具、設備及相關防護裝置與安全設施等是否符合安全技術管理的相關標準，檢查安全技術措施是否按照原計劃有效的落實；五是檢查預防自然災害的各項措施的執行情況，只有在采礦安全檢查過程中做好以上五點工作，才能保障采礦安全技術管理工作的切實有效。

第三，積極開展安全技術管理的培訓工作。從目前多起采礦安全事故的分析研究中我們發現，最根本的原因就是領導及員工都未接受過采礦安全技術上的相關培訓，不具備專業性的采礦安全理論與實踐基礎，從而會導致違章、違法等操作出現，因此，如何在采礦企安全技術管理過程中，做好技術和安全方面的教育培訓是實現采礦安全的重要途徑。培訓的主要內容應緊緊圍繞采礦企業安全、技術部門安全意識的提升來開展，經過專業的培訓之后，采礦技術人員及安全部門負責人應當樹立起較強的安全操作意識，并以榜樣的形象激勵基層員工遵守各項安全生產政策，從而通過“以點帶面”的方式增強全體采礦人員的安全意識。

一、井下無線電定位系統

（一）概述

由于井下采礦具有作業人員在井下流動性大、地面人員難以及時掌握井下人員分布和作業進展情況以及下井后就無法確切地知道他們所處位置等特點，礦井一旦發生透水、火災等事故時地面工作人員因不能實時了解井下情況，會給搶險救災工作帶來極大的困難。特別是在突發冒頂和人員被埋的緊急情況下，由于人工描述不清或不能及時精確、自動探測被埋人員的準確位置，在低效率的管理模式下喪失寶貴生命的有效搶救時間。井下定位系統的核心識別設備采用具有國際先進水平的SUPER-RFID技術，它能夠及時、準確地將井下各個區域人員及設備的動態情況反映到地面計算機系統，使管理人員能夠隨時掌握井下人員、設備的分布狀況和每個礦工的運動軌跡，以便于進行更加合理的調度管理。當事故發生時，救援人員也可根據井下人員及設備定位系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。

（二）無線射頻識別（RFID）技術

無線射頻識別（RFID）技術，是一種電子標簽或者無線標簽，利用無線射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID已經在日常生活中得到廣泛的應用，RFID的發展得益于芯片技術、無線技術、無線通信技術、數據交換與編碼技術、信息化處理技術和計算機技術等關鍵技術的綜合發展。RFID標簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。成本的節約和效率的提升，促使RFID技術成為各個行業實現信息化的重要切入點。近年來，隨著在物流、制造、公共信息服務等行業的廣泛應用，RFID技術自身的產業化也在穩步發展之中，在行業中的應用也日益廣泛和深入。同時，RFID技術開始與通信技術以及互聯網技術融合，朝著構建一個實現全球物品、人員信息實時共享的物聯網目標邁進，而這也正是RFID產業長遠發展的動力所在。

（三）將RFID應用在礦井中的優勢

隨著科技的不斷發展，將先進的科學技術應用到井下作業中，既能夠有效地避免重大事故的發生或者將損失減小到最低，又能夠提高生產效率。我國現已有多家礦山企業開始嘗試RFID技術，來實現井下作業管理，這就是在RFID射頻識別技術的基礎上搭建的一條地面上下溝通的橋梁，使地面人員能夠及時動態地了解井下人員、車輛、設備的身份、分布以及作業情況，一方面可以應用于井下安全管理，一旦有事故發生，地面人員可以準確、及時、快速地進行搶險救災、安全救護等等；另一方面還可以改善井下的生產調度，通過動態地獲取無軌運輸設備的方位信息等，同時，該系統還具備人員考勤功能，亦可對進出礦場的人員及車輛進行身份識別，以保障礦場的生產安全和財產安全。

1采區井巷工程施工不安全技術因素

1.1單道起坡不安全技術因素

針對采區中部車場進行設計時，必須要以滿足工程實際生產需求為基礎，選擇不同的措施來建設不同巷道的起坡軌，主要包括彈道與雙道兩種起坡方式。兩種方式相比較來說，單道起坡方式要相對簡單，并且工程量比較少，而雙道起坡的建設要求則比較嚴格，需要設置一定固定的道岔以及彈簧道岔等。就現在采礦井巷工程施工，單道起坡方式為首選，因為其具備需要資金少、工作量低等特點。在建設單道起坡時下放空重車與材料車時，為了能夠有效解決空重車在通過簡易岔道易倒掉進入中部車場的問題，需要打鉤人員在道岔位置給予一定的助推。但是如果選擇此種方式，會加大對掛鉤人員的安全威脅。為了能夠更好的解決這一技術問題，在對采區中部車場進行設計時，可以選擇用雙道起坡的方式，可以提高空重車與材料車運行的有效性與安全性，減少對工作人員造成的威脅。

1.2彎道井巷采取曲率半徑

對與采礦井巷的施工，對于巷道曲率半徑一般會采用12m或者是15m，其能夠更好的滿足井下七噸架線式防爆電機車運輸的數值。但是如果選擇的是其他運輸方式，還是設計此為曲率半徑的話就不能滿足工程施工的需求，而是應該選擇9m曲率半徑。在工程實際施工過程中，大部分的采礦井巷都是采取的6m曲率半徑，這樣設計的結果就會導致巷道拐彎處變大，在生產過程中就會容易出現使耙矸機鋼絲因為磨損加劇而斷裂傷人的事故。并且，如果井巷曲率半徑設計的過大，在進行爆破處理后落下的矸石耙不到底，會增加巷道的坡度，增加了工程的運輸難度。因此，在設計采礦井巷曲率半徑時，應該以滿足工程施工實際情況為基礎，將其確定為9m或者是12m為佳。

1.3車場設計在彎道巷道中

在對車場進行設計時，一般情況下技術人員只會對采區上山方位以及運輸大巷方位進行研究分析，將下部車場設計在采礦區的彎道巷道內部，而這種設計則直接會增大電機車司機的視野盲區，對于前方以及周邊的警示信號等不能及時發現，很大程度上影響了司機與信號掛鉤人員之間的信息交流，經常會因為交流不及時而出現一系列的安全事故。為了避免此類情況的發生，在設計下部車場時，應該盡量將其設計在直線部位，以免設計不合理減小司機的視野范圍而造成安全事故。

一、構建良好的通風網絡

（1）構建良好的通風布局。

在開采地下礦山時會受到地理位置的極大影響，在我國大部分礦體的礦產資源都埋藏較淺，而且各個礦區并不集中，這種問題會影響礦山通風，這就需要重視通風的布局，要構建風區式的通風系統，這樣才能有效緩解經濟上的巨大壓力，不斷提高技術水平。

（2）構建良好的通風網絡。

現在大部分礦山企業在地下礦產開采過程中通常運用的是網絡模式的通風系統，這種方式可以有效提高工作效率。通過優化通風網絡，就可以有效降低通風網絡的消耗。一般在實際工作中應用到的通風網絡有三種，即自然風網絡、控制型通風網絡以及一般型通風網絡。這幾種通風網絡可以通過了解各分支的已知風量和各風機在工作時的風壓，采取非線性規劃的方式來處理。這種方式就可以了解風機和設施的位置，平衡回路風壓。

（3）合理設計風道。

工作人員在設計風道時必須要全面考察，要合理規劃風道的半徑、斷面以及風阻之間的關系，合理規劃風道。在設計主干道過程中首先要考慮好風道斷面，要將其設計為圓形。之所以要選擇圓形的斷面是由于圓形相對半徑比較大，比較適合礦山發展。在設計風道時要采取相應的措施在表面進行襯砌，這樣才可以有效減少風道表面存在的摩擦力。但是在修建專用風道時要采取其他的方式，要考慮其他因素，主要包括以下幾個：一是拉格朗日乘數法。這種方式是通過尋找一種或者多個變量和限制條件來控制多元函數的極值。這種方法在計算時可以不考慮通風電費；二是平松良雄法。在應用這種方式時并沒有將巷道維護的費用考慮進去，所以這類方式更適合在修建單一井巷的斷面過程中；三是動態分析法。在這種方法下考察的是動態信息，要將不同時期風道的因素指數值進行全面的比較，并且計算出比率，并且通過對比得到相關的變化因素，此外在應用這種方式時還應該考慮風道的服務年限以及資金的時間價值；四是通路法。這類方式在應用過程中考慮了通風網絡中各種風路存在的阻力，通過這種方式可以有效提高工作效率，還可以合理控制經濟投入的費用，可以將工作成本控制到最低。

摘要：為了解國內采礦工程安全研究的整體概況并促進該領域的進一步發展，以2007—2020年間收錄于CNKI的503篇以采礦工程安全為主題的核心文獻為基礎數據，以文獻計量學和統計學方法為基礎，對論文產出、作者特征和機構進行了分析，并指出了該領域的研究熱點和趨勢。

關鍵詞：采礦工程；安全；知識圖譜；可視化分析；研究熱點

當今是經濟飛速發展的時代，由于城市規劃、人類生產生活等的需求，采礦工程在各國的發展尤為迅速，采礦業年產量、年產值呈現逐年增長趨勢[1]。由此可知，采礦工程的發展對于國家發展而言極其重要，但由于采礦工程屬于高危行業，采礦安全事故在全球各地區仍持續發生，特別是重大事故時有發生，安全成為該行業面臨的巨大挑戰[2]。因此，為了減少和避免安全事故的發生，國家在給予采礦工程安全方面極大重視的同時，還提供了大量的資助，因而采礦工程安全形勢一片好轉。為了使采礦工程有更好的發展前景，國內外許多學者逐漸對采礦工程安全領域展開科學研究，并提出了一系列可行、有效的與安全相關的方法和建議，并以文獻的方式進行發表，達到業界成果共享的目的，從而促進該領域的發展。這些研究文獻中包含的理論、信息能較為有效地從側面折射出采礦工程安全方面的狀態。但到目前為止，國內還少有學者對采礦工程安全研究領域進行系統而全面的分析，尤其缺乏對采礦工程安全領域熱點和趨勢分析方面的研究。自2012年5月以來，Google首次將知識圖譜應用到其搜索引擎。隨后，國內各行業先后興起運用科學知識圖譜方法來分析本行業學科研究前沿和知識發展動態的浪潮，并且先后取得了一定成果。在知識圖譜構建過程中需首要解決的是知識的建模及知識的表示方法。劉嶠等[3]對當前知識圖譜構建技術面臨的重大挑戰和關鍵問題進行了總結，李秀玲等[4]提出了一種基于工藝知識圖譜的異構CAM（計算機輔助制造）模型的結構化建模方法，孫小兵等[5]提出一種基于知識圖譜對bug問題進行探索性搜索的方法，王琪[6]利用知識圖譜將國內外大數據領域的研究情況進行可視化分析，對比國際和國內大數據研究熱點與趨勢上的異同?；谝陨峡偨Y分析，本文將采用文獻計量學的統計分析方法，借助知識圖譜分析工具，分析中國2007—2020年間收錄在CNKI（中國知網）上有關“采礦工程安全”主題的核心文獻。通過對研究領域的時間、作者、機構、關鍵詞等方面進行分析，可視化地展現這15a采礦工程安全研究領域的知識結構和研究現狀，并探討了該領域的發展趨勢、研究熱點和發展方向，以期為中國采礦工程安全領域的發展提供更直觀、清晰、可見的發展局勢圖，為相關學者后續的深入創新研究提供參考。

1數據來源和研究方法

1.1數據來源

研究選用CNKI為基礎數據源，以“采礦工程安全”為主題，對2007—2020年間的數據庫文獻進行了檢索。選取期刊來源均為SCI（美國《科學引文索引》）、EI（美國工程索引）和核心，將數據整理后共得到實用文獻503篇。該次文獻獲取方式均為人工剔除不符合條件的新聞、會議記錄、學術報告等形式后得到文獻數據，從而使獲得的數據更具有代表性、實用性和權威性。

1.2研究方法