【导语】“小花要努力呀”通过精心收集，向本站投稿了13篇采矿工程中数值模拟技术探讨论文，下面是小编为大家整理后的采矿工程中数值模拟技术探讨论文，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
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篇1：采矿工程中数值模拟技术探讨论文
采矿工程中数值模拟技术探讨论文
在采矿工程中，不仅仅要重视其开采问题，同时还应该重视围岩稳定性以及岩层的控制，因在开采过程中，其围岩自身具有很多不明确因素，以往所采用的传统分析方法在解决这些问题的时候，容易出现很多的弊端。文章就针对这些问题，就采矿工程中数值模拟技术进行详细地探讨，结合采矿工程的特点，对数值模拟技术进行分析。
随着信息技术的不断发展，在采矿工程中开始逐渐应用数值模拟技术，这在很大程度上推动了我国采矿工程事业的发展。数值模拟技术不仅可以模拟岩体结构特性与复杂力学，同时还便于对各种边值问题的分析以及施工过程对巷道围岩稳定性的影响进行分析，预测工程岩体的稳定性。目前，随着这种数值模拟技术的大力发展，已经逐渐成为了解决采矿工程问题以及其他岩土工程问题的主要研究手段之一。下面文章就采矿工程模拟技术来进行探讨。
一、采矿工程中存在的问题
在采矿工程中，因涉及到的内容非常的广泛，导致其存在着很多的问题，其中尤为突出的就是岩土工程问题。不管是采场顶板垮落、深部开采的地温与地压，还是覆岩移动以及采动所引起的高应力软岩巷道围岩的控制均需要进一步进行研究。在采矿工程中，其存在的问题主要分为以下两种：
(一)采场围岩控制
采场围岩控制问题的表现主要如下：岩体结构是怎样被破断的，破断以后的岩块是否处于一种稳定状态以及结构失稳以后其形态的变化等。采动应力场主要是指矿体被采出以后，围岩内应力场的重新分布，它是岩体变形破裂运动的源泉，但是因原岩应力自身的状态以及其在开采以后，难以测定应力场，再加上其现场测定与相关的理论描述都不是很成熟，因受采动应力场的影响，其采动岩体就会发生一定的变形，一直到破裂，这些破裂后的块状围岩体就会形成一种堆砌结构，由于其自身失稳导致岩体运动，一直到再形成稳定的块状堆砌结构为止。
(二)巷道围岩控制
巷道围岩控制问题是指开采以后覆岩的移动、变形以及破坏导致围岩应力场发生变化，即开采对于工程附近巷道围岩自身稳定性的影响，以及在采动影响下，巷道围岩的控制机理与技术。若受相邻工作面开采的影响，应该根据支承压力对于道围岩稳定性所产生的影响，结合围岩的实际状况与巷道周围岩石移动变形的特征来选用合理的参数以及支护方式，合理布置巷道。随着矿体的不断采出，在采场的两侧与前后方的围岩内，都要形成一种集中采动应力，其中垂直方向上的集中支承压力，其峰值应该达到3―5γH，其中γ是岩体体积力。在采矿工程中，这种数值模拟技术不仅可以模拟岩体结构特征以及其复杂的力学，同时还便于解决在现场检测过程中所需的大量人力与物力不能完成的问题，以及现有的力学理论不可求解的一些复杂形体问题等，并且还可预测和预报矿山岩体的稳定性。
二、采矿工程数值模拟技术的分析
(一)数值模拟技术的概述
数值模拟又称为计算机模拟，通过电子计算机，利用数值计算与图像显示方法，研究工程问题、自然界各类问题以及物理问题。
数值模拟技术实施的步骤主要为：第一，构建反映问题本质的数学模型，简而言之就是构建反映问题的各量间微方程以及其相应的定解条件。这一步骤为数值模拟技术的出发点，若无完善且正确的数学模型，其数值模型技术就无法进行;第二，在构建数学模型以后，采取相应的数值计算方式，其计算方式不仅包含了微分方程离散化方法以及求解方式，同时还包括建立贴体坐标和处理边界条件等;第三，明确坐标系与计算方式以后，开始编制程序和计算，最后待完成计算工作以后，将这些数据通过图像的`方式显示出来。
(二)采矿工程数值模拟技术
采矿工程数值模拟涉及到设计基本原理与一些特殊情况方面的内容，必须要用很少的现场特定数据，来分析和设计岩土内或者岩土上其结构与开挖。由于岩土自身的强度特性以及变形存在着较大的变化，要想获得岩土现场所有数据根本是不可能的，只能部分了解。因用于分析与设计的数据比较有限，岩土力学中的数值模型主要是用来对影响整个系统力学行为主导机理的理解。其步骤主要如下：
第一，明确模型分析的目的。模型详细程度往往主要依赖于分析目的，如其目的明确，只需构建一个粗糙的模型，使其能够产生出解释系统力学行为的机理即由于采矿工程问题涉及到很多复杂影响因素，在明确其目的的时候，应该从其全局观点出发，如果有必要可以再进行细化。
第二，物理系统概念图的构建。在给定的相应条件下，必须要具备相应的问题概念图，以此对系统预期行为进行初步估计。在创建该图的时候，应该综合考虑系统的稳定性、主导力学所反映的内容是属于线性还是为非线性、系统是否被物理结构所限定、其边界是否延伸至无线等，基于这些问题来明确数值模型的特征。
第三，简单且理想化模型的构建和运行。在构建数据模型之前，应该先进行简单且理想化模型的构建以及运行，通过该模型来产生一些初步结果，通过这些结果，促使人们能够对系统概念图进行深入的理解，待简单模型运行以后，可能还需重复上述的步骤二。
第四，相关数据的收集。在模型分析中所需数据类型主要包括以下几种：几何特征，比如地下巷道的断面、岩体的结构等;地质构造的位置，比如断层、节理系和层面等;材料的特性，比如弹塑性和后破坏性;初始条件，比如现场应力状态、饱和度和空隙压力等;外部荷载。由于其存在着大量不明确的因素，在研究和分析的时候，其参数范围必须要合理，通过大量模拟结果显示，运行简单模型便于参数范围的明确，同时还能对所需数据的获取所实施的现场试验提供相应的指导。
第五，准备一系列详细的模型来进行运行。一般数值模拟分析会涉及到一系列计算机模拟，因此在构建数值模型的时候，应该着重考虑以下几个方面的内容：完成模型计算所需的时间，参数变化的影响，模型运行中间状态的保存，物理数据的比较，监测位置的设置等。
第六，模型计算的完成以及结果的提出。在运算过程中应该不时停下，对其进行检测，以此保证其响应是预期的。当确信模型为正确运行的时候，可按照顺序一起来计算几个模型的数据，在顺序运行的任何一个时间段内，均可中断计算，对其结果进行仔细地审查，接着再继续进行运行或者适当修改模型。最后通过图形的方式将结果显示出来，其图形结果应该以某一种格式显示为主，确保其能够直接和现场的测试结果进行比较。
结束语
综上所述，由于在采矿工程中，其采矿领域大部分的围岩稳定性问题均会涉及到开采所引起的强烈影响，造成围岩应力重新分布，以此引发高应力作用和围岩大范围移动以及严重的破裂。针对这些问题，在采矿工程中应用数值模拟技术的时候，必须要事先充分了解工程项目自身所具备的特殊性，收集相关的数据和资料，正确应用数值模拟软件，结合数值模拟以及现场监测，采取相应的措施，以此确保采矿工程的开采工作顺利进行，实现最大化的经济效益以及社会效益。
篇2：采矿工程中的充填技术论文
采矿工程中的充填技术论文
一、充填技术的选择原则
在选择充填技术过程中，要以煤矿自然条件为基础，结合充填技术的不同特点合理选择，选择过程中要符合以下六个原则：
一是确保安全生产。在选择充填技术上，要控制以最大限度实现将地压，尽可能避免发生岩爆事故，所以，应综合考虑地压与采矿方法等因素，科学选择充填技术，充填技术首选为胶结充填技术。
二是确保充填量符合开采实际需要。煤矿开采前，要根据煤矿设计好的矿量确定充填量，充填方法按照不同充填量进行合理选择。通常情况下，水力充填法在各种充填方法中的充填能力最强。若充填量难以保证煤矿开采过程中的采充平衡，就容易产生采充失调情况，极易造成事故。
三是充填技术选择过程中，操作方法要求简单便捷，以便于控制物料配比及操作人员使用。
四是有效降低各项费用成本。建设相关充填系统过程中，一些项目的基建费用较低，但具有较高的经营费用，而一些项目基建费用较高，但具有较低的经营费用。所以在选择充填系统过程中，要合理分析各项技术，以实现搭配的最优化。若煤矿中具有较多的废弃砂石，可选择废弃砂石作为原料实施胶结充填。
五是确保系统运行正常。充填系统在工作过程中，要尽可能降低故障发生率，使系统运行稳定。如系统发生故障时，就要及时进行修复。煤矿开采过程中通常使用国产设备，与选择国外设备相比，在人员培训和设备维修方面会节省不小的成本。而且，为实现系统运行不间断，一般需要一套系统作为备用，要求操作人员详细了解系统使用及相关维修技术，以保证充填系统运行的稳定。
六是符合环境保护原则。设计选择充填系统过程中，要对环境产生污染问题进行必要的考虑，充分回收利用尾砂、煤灰等废弃物，同时在降低充填费用成本时，还可以有效降低环境污染，促进经济社会的协调可持续发展。
二、充填技术的发展趋势
结合我国煤矿过去十年的产矿量及采用的充填技术等有关统计数据，可对充填技术的未来发展趋势分析如下。随着煤矿的不断开采，采煤过程中导致的土地塌陷赔偿费用逐渐增加，并呈现不断上升趋势，未来将会越来越高。以煤矿采用充填技术开采分析所增加的成本可知，约在近几年出现充填采空区增加的吨煤开采成本约等于采煤导致的塌陷土地赔偿所增加的.吨煤成本，即在煤矿采用采空区充填技术对开采沉陷进行控制，对地面土地进行保护需要在几年后才明显体现出优越的可行性。我国作为矿产资源储备量最大，而且也是资源消耗量最大的一个国家，在煤矿开采过程中，难免会破坏煤矿周边环境和地表，这在使矿产开采成本增加时，也在一定程度上污染周围环境，极易引起安全隐患。所以，据此提出一种矸石充填技术，即通常谈到的一种绿色充填技术。采空区充填技术可使破坏地表环境情况有效减少，废料排放率降低。在煤矿开采的同时，容易出现大量采空区，甚至造成采空区顶板和矿柱产生变形或移动，极易产生安全隐患。使用矸石充填采空区，矸石不需要再上井，有效解决矸石污染耕地和环境的不利后果，而且对于留设煤柱的减少，资源回收率的明显提高都具有重要意义。该技术在不远的将来将是煤矿开采企业采用较为广泛的一种充填技术，并会得到广泛推广应用。
三、结论
综上所述，通过对我国煤矿生产中常用的各种充填技术的研究，充填技术的未来发展主要集中在以下几方面，一是不断研发自动化的高效充填设备，使充填作业机械化程度明显提高，有利于促进充填技术快速发展的需要，进而实现自动化充填系统；二是对膏体充填技术的研究要更加深入，有效解决盘区进路机械化充填采矿法中的进路充填接顶问题，使采矿效率得到有效提高；三是研发胶结充填材料，采用废料实现充填，同时也使充填成本明显降低，实现保护环境的目标；四是胶结充填技术由于对环境的污染程度较小，未来一段时间内将是一种主流充填技术，并逐渐得到广泛应用。
篇3：采矿工程中绿色开采技术的研究论文
采矿工程中绿色开采技术的研究论文
摘要：通过分析传统采矿工程对环境的不利影响，阐述了绿色开采在采矿作业过程中的重要意义，研究分析了矿产与瓦斯共采技术、绿色处理矸石的技术、保水开采技术组成的绿色开采技术体系。
关键词：绿色环保;采矿技术;工程技术
引言
由于矿产开采会对周边环境造成一定程度的破坏，政府环保部门和矿产相关企业要及时对采矿施工方法进行改善，对已经开采的矿区制定后期修复方案。矿产开采过程中绿色开采技术的运用，减少对周边环境的破坏，有助于人与自然和谐相处的可持续发展。
1传统采矿工程对环境的不利影响
1.1采矿工程对水资源的破坏
在采矿作业过程中，由于破坏了地层结构造成大量地下水排至地表，导致地下水水位大幅下降。同时，由于开采造成的地表破坏，周边地下河流或地上河流干涸，导致人们日常生活和农业种植严重缺水。周边地表植被也因缺水而干枯，进而形成沙漠化。据不完全统计，我国每年由于采矿工程而受破坏的水资源有24亿m3；而在西部地区，人们日常生活用水受到破坏程度比较严重[1]。
1.2采矿工程对土地资源的破坏
采矿工程对土地资源的破坏形式有多种，主要有：水土流失、土地沙漠化和地表塌陷等。据国土资源管理局的调查显示，目前我国因采矿工程导致的地表塌陷面积已经超过40万公顷，这相当于每开采1万t的原煤，就有0.3公顷的土地塌陷，这一数据正在以每年0.05%的速度在增长。在煤矿的开采过程中，一般都会有矸石，其含量约为煤炭总量的20%，不进行及时的处理，矸石积累量会越来越多。目前我国存放矸石所占用的土地面积远超1万公顷，政府相关环保部门要督促相关矿产企业合理处理矸石闲置问题。
1.3采矿工程对大气的破坏
在采矿过程中由于环境的变化，会产生大量有毒有害的气体，如CO2、CH4、SO2等。这些气体不但会增加开采的难度，也会污染大气环境，其中CO2等气体是导致全球性变暖的主要成分。由上述可见，我国矿产开采过程中所导致的大气问题，且矿区环境容量不能承受如此巨大的污染量，而矿产又是国家发展必不可少的资源。因此，我国环保部门要积极敦促矿产企业，及时研发绿色开采机械设备，采取绿色采矿措施，最大限度的降低采矿工程对周边环境的破坏。
2应用绿色开采技术的必要性和重要意义
2.1矿井中资源的再利用
在矿产开采过程中，要尽量避免对周边土地资源的破坏。广义上的矿区资源主要包括煤层内存在的瓦斯、矸石、地下水及周边矿床等。对于矿区资源要做到物尽其用，在保证矿区周边环境不被破坏的情况下，对矿区资源进行合理开采、利用[2]。以往矿产企业在开采过程中，只专注对瓦斯进行防治，保证在矿产开采过程中不出现安全事故。但在这过程中，却忽略了瓦斯的益处。矿井水和地址类型，通常是根据矿井的涌水量、地质水文条件等相关参数来进行划分。在开采过程中，矿井水通常被当做水害来处理，这是对水资源的浪费行为。因此，矿产企业在对地下水进行防治时，要对其他资源进行合理的利用，这不仅可以为公司节约采矿成本，还可为公司带来巨大的副产值。
2.2绿色开采技术的相关理论问题
矿产开采过程导致的一系列环境问题，是对地层破坏带来的结果。如果地层被破坏导致岩层运动，不仅增加了矿产开采的难度，还会形成裂隙岩体。矿产绿色开采技术的.主要理论基础是：对开采过程中出现的各类岩层变化规律进行总结分析，从防护的角度总体开展工作，进而利用先进设备或措施对矿区资源进行科学、合理的处理，使得物尽其用，以减少因采矿工程而产生的一系列环境问题。
3绿色开采技术的相关技术体系
3.1矿产与瓦斯共采技术
瓦斯是导致全球变暖的一种气体，同时也是绿色环保的清洁能源。在矿区由于存在大量瓦斯气体，采矿过程中稍不注意便会引发重大安全事故。因此，要尽量将瓦斯气体合理进行资源化，建议采取以下措施、技术进行开采：一是开采前的瓦斯抽采技术，在全面开采工程开始之前，对矿井内、煤层内的瓦斯气体抽出，这很大程度上降低了矿井安全事故的发生机率。但由于我国矿井内透气性普遍不高，针对这种情况，瓦斯抽采技术需要更进一步的改进。二是矿产、瓦斯共采技术，在开采完矿产之后，采空区会产生压力差释放大量瓦斯气体，此时再进行瓦斯的抽采。三是对开采完的废弃矿井抽采瓦斯，废弃的矿井煤层蕴含大量瓦斯气体，针对这种情况，可以利用岩层内部的裂隙，科学地进行瓦斯抽采。
3.2绿色处理矸石技术
我国采矿过程中，每年都至少有5亿t的矸石废弃。大量的矸石闲置没有及时进行处理，对地形地貌有严重的影响。同时由于矸石在40~50℃时会发生自燃，这不仅对大气造成污染，还增加了火灾等事故的发生概率。如果政府环保部门不督促矿产企业对矸石及时进行处理，就会增加事故的发生几率，造成环境污染[3]。因此，各地政府环保部门要建立完善的监督管理制度，以敦促相关矿产企业及时采取合理的措施，或是开发减少采矿工程中矸石排出的绿色开采技术。减少矸石排出量还可以从优化巷道布置结构入手，但相关挖掘技术又涉及到对巷道的维护技术上，而随着采矿的不断深入开展，就不得挖掘岩石巷道。因此，要避免安全事故和污染的产生，就要对现行采矿措施或技术及时进行更新，同时根据不同矿层情况，采取不同的采矿措施，尽可能减少矸石的排出量。
3.3保水开采技术
保水开采技术和防止溃水开采技术有很大的不同，防止溃水开采技术要求开采工作严格按照规章进行的预防措施；而保水开采技术是在进行矿产开采的同时，保证周边地质水文不受很大影响。在某些地区，在矿产开采完之后岩层还会发生间断性运动形成地下漏斗，随着降雨的增加会逐渐消失；但在一些地区，由于地质或开采方式的区别，矿产开采完之后会形成水洼，这对当地环境造成一定的影响。所以，矿产企业要严格按照政府环保部门的要求，采取合理的开采措施，不能为了利益就肆意破坏当地生态环境，始终要坚持科学、可持续的发展观念。
4结语
开采过程中出现的一系列环境问题，需要各级政府环保部门和相关矿产企业积极落实绿色发展观，针对各地不同的地质条件，制定科学的开采措施，同时需要矿产企业加大对先进开采设备的研发投入和加大对先进绿色开采技术的研究投入力度，尽最大可能降低采矿工程对矿区周边环境的影响。对已经进行矿产开采的地区，要及时制定综合性治理方案。
参考文献
[1]张西锋.采矿工程中绿色开采的应用分析[J].黑龙江科技信息，2014（15）：35.
[2]田张杰.采矿工程中绿色开采的应用浅述.山东煤炭科技[J]，2016（2）：185-187.
[3]丁雪民.采矿工程现状分析及环境友好型开采技术应用[J].黑龙江科学，2015（4）:84-85.
篇4：论可视化技术在采矿工程中的运用论文
论可视化技术在采矿工程中的运用论文
一、地质测量队采矿工作的影响
在现在这个信息快速发展的时代,我们在进行采矿工程工作前,必须对这个某个地区进行地质测量,确保矿物质的质量。在各种动力作用下,氡、地下水、气体等流体主要沿各种岩石孔隙和裂隙运动。如果地下地质体的分布是均匀的、连续的,那么在地表所测的氧值应符合一定的规律性,不存在异常区,当地下发生地质变化时,地质体的连续性受到破坏,这时岩石中氡的聚集条件和运移条件发生变化,这种变化所产生的结果就是在地表形成氧异常。地测工作标准化是质量标准化的一个重要组成部分,地测工作标准化必须以为生产服务为目的,提高经济效益为中心,减少安全隐患为宗旨。另一个是指标准化必须着眼于生产,决不能搞形式上的标准化或脱离生产的标准化。这就要求地质测量人员必须树立人人上标准岗、干标准活的良好习惯,必须摒弃应付检查或检查前突击的工作作风,坚持日常自检自查,对检查出的问题,当即对照标准进行整改。对重复发生的同一性质的问题,要追查原因,组织讨论,严肃处理责任者。这一制约机制从根本上消除或减少了标准化方面的漏洞,提高了标准化工作的水平。
二、可视化技术对采矿工程的重要影响
2.1目前采矿业仍存在的问题
当我们对煤矿进行开采的时候,一般都是在地面表层下面进行工作,可想而知,地下的环境是相当恶劣的。目前,由于我国采矿技术的相对匮乏,地下的基础设施、周围环境还是比较落后的。首先就是采矿技术人员长时间处于黑暗之中,眼睛看不到光,当接触到阳光的时候,难免会对我们的眼睛产生一定的刺激作用;其次就是地下环境问题,下面大多数都是排下的污水,这对采矿人员的身体健康也是不利的。
2.2可视化技术的.发展
科学计算可视化是20世纪80年代后期提出并发展起来的,它是20世纪90年代计算机新技术的热点。进入20世纪90年代,国外以三维矿床模型为代表的矿用软件发展较快,涉及到地质资料处理、矿床建模、开采辅助设计等各个方面。目前CAD技术已经向三维实体、可视化和集成化发展,但对于矿业而言,还有相当长的路要走。
2.3如何有效利用可视化技术
采矿工程技术人员在分析现场问题过程中,要经常确定各个巷道之间的关系,从而才能进一步的分析各个巷道之间的矿山压力的影响。多数工程技术人员在分析过程中,面对的是采掘工程平面图,靠想象来确定其之间的空间位置关系。这种方法费时、费力,效率低。在分析研究采矿问题的过程中应要求首先学会三维知识,让研究人员先把研究涉及巷道的三维空间关系绘制出来。1)可以在绘制三维模型的过程中,更加深刻地了解矿井的三维空间结构,可能对所研究的问题有创新的想法。2)能够使初涉采矿的工程技术人员,建立起三维矿山系统的概念。3)当一个采矿项目结题后,要向领导汇报,当汇报人员将平面图转换为三维矿井立体模型,结合这些模型汇报,会达到高效的效果。
三、可视化技术的具体要求
课程可视化在可视化技术中有着重要的意义。即使工程技术人员到矿井现场实习,看到的仅仅是静态的局部现象,如巷道的支护物破坏或失效、巷道的明显变形、采场顶板的冒顶、煤壁的片帮等,而对产生矿压显现现象的矿山压力及变形破坏过程没有直观的认识。因此只有通过观测得到矿山开采过程中围岩内任何一点的力,实际是非常困难的。因而数值计算方法的发展引起采矿界的重视,并逐步引入作为计算矿山压力的方法,在矿山压力及其控制中发挥越来越重要的作用。
四、结束语
为了提高采矿技术的应用,对于煤矿开采的方法的研究需要加强更多的精力,创新出更多的新技术,这样才能够提高人们的生产生活质量,减轻劳动力的付出,加快作业效率与工程进度,这样采矿工作才能够更广泛更深入的进行。采矿同样要求务职人员工作细致认真,做到标准、全面、零失误。本文中可视化技术的应用对采矿技术无疑是增添了动力,新型的设计、数值化模拟程序、通过绘制三维模型来了解矿井的三维空间结构,这些都是在采矿业中的新技术的开发,希望在不久的将来,我国的采矿业可以发展的越来越好。
篇5：采矿工程中的采矿技术与施工安全论文
采矿工程中的采矿技术与施工安全论文
由于井下环境复杂多变，可能发生的问题比较多，有不少地方小矿仍采用较落后的炮采工艺，极容易引发各种生产安全问题。在“黄金十年”期间，煤炭行业得到了很大的发展，有大量的矿井进行了相关的基础设施建设。以山西省煤炭企业为例，经过了资源整合、机械化采煤升级改造、资源兼并重组整合等一系列调整，大量的矿井转为基建矿井，进行了矿井施工建设，提高了矿井机械化程度，取消了炮采等落后的采煤工艺，基本普及了综合机械化采煤工艺。在全面提升产能、释放生产潜力的同时，造成了生产的相对过剩，也遗留了一些问题。主要集中在过去小窑开采造成的大量的采空区，开采随意，分布不规则，图纸资料位置不准确，采空区残留煤柱较多，积水积气及自燃发火情况不明，严重缺少相关资料等。这些都对矿井的生产带来极大的安全隐患，提高了生产及安全成本。随着浅部煤层的开采完毕，较多矿井转入深部煤层。由此带来的瓦斯含量增高、煤与瓦斯突出、奥灰突水、矿压等问题也逐步显现。另外，不少地区下组煤层煤质较上组煤层差。特别是含硫量、灰分的增加、发热量的下降等，在有的地区较为明显。受煤炭形势下挫影响，很多矿井通过配采改造，以优劣搭配方式，提高产品煤质;一井两面甚至多面生产，增加了井下生产系统的复杂度和管理难度;或者通过洗选提高煤质，才能达到市场需求，提高了生产成本。以后，伴随着煤炭行业的“黄金十年”逐渐走远，煤炭生产行业的效益有所低迷，但是其生产技术方面已经有了十足的发展，告别了以前的陈旧落后生产工艺。下面针对煤矿开采中的采矿技术和施工安全管理进行分析说明。
1采矿工程及采矿技术特点
1．1井下生产环境多变
由于我国地域辽阔，所以开采历史久远，在井下开采中，多为已开采的深层煤，煤质质量高，但技术需求更高，在生产中需要对技术进行改进。而由于煤层赋存情况又各不相同，就需要不同的技术来进行挖掘生产［1］。例如，河南省登封市地区的煤矿和三门峡义马地区的煤矿所属地质年代相同，而焦作市地区的煤田地质却和山西地区的煤矿属于同一时期的地质年代。且由于地层构造不同，埋深和地质结构有很大的差别，在采煤技术方面还有很大的区别。而在南方地区的部分煤田，鸡窝煤分布严重，导致投资过大、没有收益，从而不得不放弃了这些地区的开采计划。我国煤炭开采的主要特点是:①开拓方式多样，以主、副井井筒划分，有立井、斜井、平硐、综合四种开拓方式。②不同大小井型的矿井与露天开采并存。③各地结合本区煤层赋存特点，采取了各种特殊开采工艺，形成了独具特色的开拓开采系统。
1．2井下采矿工艺复杂
井下环境复杂，开采时，不仅要应对瓦斯爆炸、煤层自燃发火和井下水患等灾害，同时还要应付各种复杂的地质环境及构造，所以在开采中工艺更加复杂［2］。井下生产系统有回采、掘进等主要生产环节，以及提升、运输、通风、排水、压风、供电、监控等一系列辅助生产环节。各环节相互紧密联系，共同构成煤矿井下生产系统。在进行开采的过程中，根据不同的地质情况采用不同的支护和开采工艺，所以复杂程度比较高，需要针对不同的开采条件进行工艺选择，同时在不同的地质情况下针对不同的结构还需要在开采设计方面进行精细筹划，只有这样才能够确保开采的安全有序进行［3］。
1．3井下开采技术管理逐步精细化
正如上面所说，随着市场经济的到来，在井下开采技术的更新换代方面，也需要不断地迎合市场经济才能够有序发展［4］。自煤炭经济整体下滑开始，我国不少煤矿生产处于亏损状态。由于大量产能释放，同时在技术管理上相对落后粗放，煤炭生产成本居高不下，这就导致了大批煤矿产业出现效益问题，不少矿井通过提高产能来降低相对成本，进一步加剧了煤炭形势的恶化。通过近两年的'深化改造，不少矿井开始进行配采生产，减少优质煤炭资源的消耗，合理开发煤炭资源，以逐步适应市场对煤炭产品的需求，以需求定生产，大力发展煤炭深加工，提高生产效益。目前，煤炭市场情况略有好转，但前景依然艰巨，需要煤炭生产企业在开采技术管理上逐步精细化，降低成产成本，提高产品附加值，改善企业生存空间。只有不断改良，才能够顺应市场的发展。
2采矿工程的采矿技术类型及发展
2．1采矿类型
在煤矿开采中，由于不同的开采技术所带来的开采形式会有本质上的区别，所以在开采中就需要针对当地的煤层赋予情况进行规划开采。根据埋深则主要分为两大类。露天开采:这种开采主要针对埋深浅的煤层，在剥离地表岩层后，即可进行开采，其开采的形式则以挖掘为主，开采速度快、效益高。不过由于埋深比较浅，煤炭质量不高，通常作为电煤进行处理［5］。露天采煤的落煤工艺种类较多。其开采的地区主要分布在新疆和内蒙两地，在20世纪的山西地区，由于当地的煤炭资源丰富，也采用过这种形式，但是由于近年来的煤炭开采规划导致了煤炭过度开采，浅层煤保有资源储量急剧减少。井工开采:这是我国的主要开采形式，根据不同地区的地质结构也出现了不同的开采方法［6］，如炮采、普通机械化采煤、综合机械化采煤等。在采煤的过程中，由于地下瓦斯等有毒有害气体也导致了大量的安全生产事故，需要格外注意。在回采后需要对采空区上部地表塌陷区进行回填处理、植被恢复等。我国在这一采煤技术的应用上比较普及，远在新疆地区，近在山西地区，其生产的主要结构仍旧依靠地下开采来保证我国的煤炭资源利用。在进行开采中根据机械的结构来确定我国井下生产技术的革新，在应对不同的结构生产中，针对不断更新的技术来进行确定，其落煤和工作面支护的工艺也需要不断加强才能够保证工作的安全有序。
2．2采矿技术的发展趋势
伴随着现代信息技术的发展，煤矿生产也在实现数字化发展，在一些国家规范矿，已经实现了采煤数字化生产，仅在特殊地段和维护工作上进行定期的维护和管理，就能够保证稳定的生产。部分煤矿企业已实现无人值守回采工作面，极大地提高了矿井的信息化水平。另一方面，矿井在系统化方面也在近年得到了发展。国家安全监督管理总局、国家煤矿安监局在明确提出了安全避险“六大系统”的概念，至目前已基本实现。在矿井的数字化发展中，煤矿调度室通过工作定位器来确定井下工作人员的位置信息，通过井下人员定位系统来确保每一位工人的位置。这一技术自施行开始，就极大地保证了煤矿生产的效率，同时也保证了井下安全管理制度，降低了安全事故的发生率。井上调度室一键操作井下调度，可以观察井下人员的实时工作状态［7］;同时，也有利于事故发生时，及时确定井下受灾人员位置，快速抢救。特别是煤矿井下紧急避险系统的建设与完善，将我国煤矿安全提高到了一个全新的高度，很大程度上提高了矿井的全面抗灾能力。与此同时，在副产品及伴生资源的开发方面，也取得了长足的进步。以煤层气开发为例，目前，拥有自主知识产权的煤层气勘探开发技术已基本形成体系，煤层气勘探开发常规技术已基本被掌握，并取得了一系列的突破性成果［8］。
3采矿工程的施工安全管理
3．1根据实际情况进行安全生产规划
1)在根据巷道生产需要进行生产设计的同时，针对巷道所在围岩的地质情况来进行安全生产规划，针对矿井具体灾害类型，规划相应的灾害防治措施。特别是井下采空区积水的防治。
2)以安全促生产，以科学促生产，以发展促生产。通过引进先进的安全生产技术，在提高矿井安全性的前提下提高生产效率;吸取过去发生矿难的惨痛教训，认识不安全生产的重大危害;开拓眼界，跳出生产与安全相争的狭窄局面，以科学发展促进安全与生产的共同提高。
3)在安全生产培训中，一定要贯彻员工的安全生产意识，只有不断强调，才能够唤起员工在井下工作的安全意识。在安全培训的过程中，拟定安全事故逃生演练和求生演练，通过日常模拟来保证井下安全事故发生后，能够进行有序的急救处理［9］。
3．2构建合理的安全责任制度
在进行施工管理的过程中，针对工种和岗位的操作流程来进行管理制度上的安全施工，根据具体的应用措施来实现分层管理，通过井下监控系统来对作业工作面进行24小时监管。针对工作人员在工作中的操作规范化，实施安全责任制度来保障井下工作的安全有序进行。
3．3加大力度进行安全职责的认证
在井下采矿实施中，对安全隐患进行彻查，合理地利用专业监测来实现大规模的检测管理，通过安全隐患的检测管理来实现安全责任认证。
3．4加强通风管理措施
矿井通风是井下生产作业的命脉所在，良好可靠的通风系统是保障矿井安全生产的根本。构建安全合理的矿井通风管理制度，普及通风安全知识，能够更好地保障安全生产。在构建井下通风制度的过程中，应根据矿井通风系统具体分析，按照相关的通风要求来进行人员配备，要以岗定员。只有重视安全通风环境，真正把安全放在第一位，才能够确保井下安全生产。
3．5积极参加社会保险
保险是现代社会一种对抗风险的商业机制，可以很大程度上提高企业及员工的抗风险能力。在矿产企业生产中，根据生产需要进行事业投保，投入人身、生产、事业等方面的保险，为其生活解决后顾之忧。
4结语
只有不断的发展生产技术，提高生产效率以及安全生产措施，才能保障企业的安全合理发展。通过安全技术管理，保障井下的安全生产，为广大工作人员人身及财产安全提供保障。
篇6：海面溢油数值模拟及其可视化实现技术
海面溢油数值模拟及其可视化实现技术
摘要：由于石油工业和石油运输业的迅猛发展,油井井喷和油轮溢油事故频繁发生.积极探索溢油在水环境中的'运动规律,才能为溢油的清理提供强有力的指导.海上溢油数值模拟研究能定量地分析、评估溢油的演变,文章结合采用椭圆扩展模型和油粒子模型对溢油扩散漂移过程进行模拟,为相应的决策提供科学依据.而溢油的可视化技术基于GIS组件COM技术,将溢油数值模型的模拟计算结果以图形的方式,实时、动态地显示在电子海图上,从而实现了溢油漂移扩散过程的可视化.作 者：庄学强 陈坚 孙倩 ZHUANG Xue-qiang CHEN Jian SUN Qian 作者单位：武汉理工大学,湖北,武汉,430062 期 刊：中国航海 ISTICPKU Journal：NAVIGATION OF CHINA 年，卷(期)：2007, (1) 分类号：X5 关键词：环境工程学 溢油 数值模拟 可视化 技术篇7：反应塔冷却系统设计中数值模拟的应用论文
反应塔冷却系统设计中数值模拟的应用论文
0引言
闪速炉是一种冶炼设备，能够高效处理一些粉状硫化矿物。这种设备主要由精矿喷嘴、反应塔、沉淀池以及上升烟道四个部分组成。反应塔主要位于沉淀池的上方，其中进行熔炼反应。反应塔的长期环境都是高温，受到烟气与熔体的双重冲涮，会受到比较严重的腐蚀。工作人员为了减少反应塔受到的损害，使用冷却系统对反应塔进行降温。现对反应塔冷却系统设计中的数值模拟情况进行分析，并总结如下。
1数值模拟的建立
反应塔中的反应过程非常复杂，尤其是高温烟气与炉外空气之间的热传递，其中发生的反应是高温烟气与炉体内壁的对流，内部温度的平衡，以及辐射换热等。反应塔中这种反应，需要热量的相互传递，还会受到内部材料热量的影响。冷却系统的作用，能够实现冷却水与冷却元件之间的热量置换[1]。这个过程具有结构和传热机理方面的对称性，从实际上分析冷却单元之间，并没有热量的转换。工作人员要通过炉体冷却单元进行建模，其三维模型要采用fluent软件进行计算。在本次研究中，主要应用的模型是热传导模型，选取控制容积法进行运算。该模型的'研究对象是反应塔炉体，要深入分析其对称性，然后选取一半冷却单元作为研究对象，分析需要求解的集合模型，对几何模型网格划分进行分析。
2计算结果与分析
工作人员要在实际生产中，选取常用的工艺参数冷却水量2.5t/h(对应进水速度为1.5m/s)，进水温度为25℃。基于此，要进行分析和计算，建立冷却单元三维数值模型，分析求得Z=0面的温度场分布。从计算结果进行分析，冷却单元的冷却效果良好，工作人员不仅能对冷却元件进行局部设置，还能够控制冷却元件周围的耐火材料区域温度。针对冷却元件和烟气接触面的温度，冷却元件具有较好的降温效果，能够促进内壁挂渣的形成。这是冷却元件常使用的功能之一。在实践中，低温区域能够延长耐火材料的寿命，并促进反应塔挂渣的形成，确保反应塔得到更好的保护。工作人员在数值的模拟计算中，还能得出冷却水的出水温度为31.4℃，温升为6.4℃。根据这个冷却水热量，其释放了8876W，冷却单位损失的热量为8900，冷却水带出热量占总的热损失量的99.73%。根据此，冷却单元的热量主要是被冷却水带走，很少会通过外壁散热，所以在冷却系统设计中，冷却水带出热量的计算非常重要。在这个过程中，要促使钢板维持在较高的温度，不会影响反应塔的使用性能。冷却水带出的热量，会因为冷却水的进水速度的增大而增大。但是这种增加的情况比较微小，很难分辨。尤其在冷却水进水速度将至0.525m/s以下，冷却水带出热量一直恒定。由此可以得知，冷却强度会随着冷却水量的变化保持不变，从Q=cmΔt可知，冷却水的出水与进水温差与冷却水的进水量成反比。上图的曲线，符合这种比例关系。工作人员在冷却水的进水速度减少的情况下，要把握冷却水进水温差和出水温差，避免水温过高。所以在冷却系统的设计中，不能将冷却水量设计的太小[3]。冷却水带出热量与冷却水进水温度的关系，工作人员能够推测出，冷却水进水温度的增加，会降低冷却水带出热量减小。如果减小的幅度比较小，或是温度没有变化，那么冷却单元的冷却强度会随着冷却水温度的变化保持不变。
3结语
数值模拟在反应塔冷却系统设计中，要进行建模计算，更加准确研究冷却系统，主要的结果是冷却单元的效果较好，能够促进反应塔内壁挂渣的形成。冷却水会带走冷却系统的散热损失，关键是设计与计算冷却单元冷却水温升带出热量。工作人员针对冷却系统的总循环水量与温升，以及冷却单元的冷却强度与冷却水的进水温度，都需要深入的分析，找准关系，增加冷却强度。在本次研究中模型忽略了反应塔内壁挂渣的影响，挂渣的形成机理以及挂渣对反应塔冷却系统的影响，所以在反应塔的冷却系统研究中，要将其当作下一步工作。
篇8：采矿工程中的采矿工艺技术论文
采矿工程中的采矿工艺技术论文
摘要：为了提高煤炭开采过程中的经济效益及开采煤矿的质量，叙述了煤矿开采的现状及存在的问题，分析了煤矿开采工艺与方法及煤矿开采技术，对煤矿开采工艺技术进行了展望。
关键词：煤矿采矿；采矿工艺；技术
0引言
随着经济技术的不断发展，中国对煤矿资源的消耗量呈逐年上升趋势。为了减少中国煤炭资源的浪费，提高经济效益，促进中国工业产业的可持续发展，需要不断优化监控流程，及时对煤炭开采各项数据进行测定，当出现故障时，应减少采矿工程的困扰，解决煤矿采矿中的实际问题，提高采矿工艺技术和煤矿产量，保障中国能源安全及人身安全。
1煤矿开采现状及问题
中国煤炭开采形式多、分布广、类型复杂。目前，缓斜煤层占80%，倾斜煤层占9%，极斜煤层占3%。中国煤炭开采方法将近60种，目前主要采用的方式有柱式或长臂式采煤法。由于矿山地质条件的不同，可将采煤系统与采煤技术联合起来，通过一定的顺序完成各项工序。如今，中国的采煤技术越来越成熟，在理论与应用方面的技术越来越高，但也存在一系列问题。如今，中国煤矿开采方面存在的主要问题有安全问题和环境问题，其中安全问题是首要问题，如果安全问题做不好，采矿过程中的各项步骤就难以进行，也就难以提高采矿效率，进而影响经济效益。中国煤矿开采安全事故多，主要与不健全的管理制度及落后的开采技术相关。由于煤矿的开采，煤炭上方的土层就会不断松散，岩石层不断位移，地下水位不断发生变化，地下水流经方向不断改变，如果不采取有效措施，很有可能发生矿难，危及开采人员的人生安全[1]。
2煤矿开采工艺与方法
完善煤矿开采的工艺和方法有利于提高煤矿的运营和发展。当前，随着科学技术的发展，中国煤矿开采方法也不断地发展和完善。为了让采煤工艺更加安全可靠，提高采煤效益，需采取智能化的采煤手段，通过开采设备与监控系统的相互配合，不断完善采煤工艺和技术，从而使采煤系统更加完善。
2.1露天开采
露天开采是中国煤矿开采过程中最常见的方法之一。露天开采受环境限制比较少，它是一种较稳妥的采矿方法，通过从上而下进行挖掘，成本相对较少，效率相对较高，它的应用促进了中国采矿业的发展。露天开采之前，开采人员应对矿井周边环境进行探测分析，首先找好开采位点，然后利用专业设备对煤矿上层的岩石进行破坏，再利用采矿机器把煤炭从上而下挖掘出来，最后利用开采出来的煤矿通过各种运输工具运送到相应加工点进行处理。由于露天开采需要大面积的工作地，因此，排放到空气中的污染也相对较多，影响了采矿的周边环境，不符合当前倡导的环境友好型的经济模式。
2.2井下开采
井下开采具有一定的发展历史，它对中国采矿企业的发展帮助极大。相比较而言，井下开采对环境污染相对较低、生产效率较高，当需要挖煤矿时，在煤层中寻找一个倾斜的路口，然后开采人员对采矿层进行划分。一般情况下，将采矿层分成几个不同的小区域，然后根据不同区域的特点采取不同的开采方法。一般是根据所在区域含水量来确定开采方式，通常采用水采或旱采的方式。然而，由于井下开采的`煤炭回收利用率及人员安全性较低，需要开采部门及时做好安全措施，避免人员伤亡及其他不必要的麻烦。
2.3急倾斜煤层开采
急倾斜煤层开采方式使用较少，通常情况下是为了使煤炭开采更加充分而进行的第二次挖掘，从而使煤炭开采更具彻底性和充分性。因此对开采人员的专业素质要求更高。当煤炭开采时，必须对煤炭开采区域进行科学划分，根据地形及煤层特质采用不同的开采工艺，充分保障开采人员的安全性，使开采工作能及时顺利进行。
3煤矿开采技术
3.1填充开采技术
填充开采技术在中国煤炭开采方式中较常使用，一般是由水沙为填充材料。由于其工艺制作的流程方式比较复杂，在现实运用中并不是很理想，它阻碍了施工过程中减沉方面的工作，因此，必须使用其他新的填充材料来解决这一问题。实践证明，膏体和矸石在这方面具有良好的特质，能有效解决压煤或堆存煤石的问题，有利于煤炭开采及符合环境友好型经济模式[2]。
3.2煤与瓦斯共存煤矿开采技术
煤和瓦斯共存的煤炭开采技术攻克和研究了高低压与透气性方面的技术问题，通过创新和改革，除去了通风降温和采掘方法的交换过程，使高低压、地温和冲击地压等问题得以解决。在煤炭开采时，对覆岩层的矿压进行有效利用，利用抽采工艺，精准有效地对煤层进行卸压时间控制。这样一来就能对煤炭进行有效开采，也确保了煤炭开采时的安全性，进而使经济效益和安全效益得到了保障。
3.3壁式体系方面的煤炭开采技术
很久以前，壁式体系方面的煤炭开采技术是由美国为首的一些发达国家采用，此方法在一定程度上促进了发达国家的煤炭开采。如今，该技术在全球范围内广泛使用，在中国也一样，在煤炭开采过程中使用这一技术能使功率达到150kW左右，从而提高了中国煤炭开采速率。但由于中国煤炭层中的复杂性和多样性，在缓斜性煤层中通常使用分层倾斜式的长壁开采技术，这一技术促进了中国煤炭开采业的发展。
3.4高效集约化生产技术
在煤炭开采过程中，为了提高工作效率，必须采用高效性和集约化的方式，所以要对采煤设备及采煤工艺进行创新。在开采煤炭前，对开采步骤及生产系统进行简单布置。在开采煤炭时，必须严格监控和采取有效设备，通过设备层和管理层的有效把握来提高煤矿企业的经营效果。
3.5硬顶板的控制技术
这一技术是通过岩层中的定向水力压及倾斜深口破裂技术来将煤矿进行开采，这样能提高煤炭的回收率用率，且可将顶煤破碎，保障煤炭开采工作的顺利进行。这一方式要利用浅埋等方式对硬顶板进行有效控制。
3.6近距离煤层开采技术
近距离煤层开采是指在薄煤层上作为开采点，这一技术需解决机面高度和主电机之间的矛盾。在煤炭开采时，需利用一个体积小、功率大的主电机。目前，中国已研制出了多种薄煤层液压架型，大大提高了煤炭开采效率，为煤炭开采作出了较大贡献。
3.7采煤设备的保障系统
为了在开采煤炭的过程中能高产高效地进行，就需要建立完善的支架监控系统和围岩系统。而支架支撑位态、检测液压系统信息和优化顶板状态都需通过电液控制阀系统来进行改进，这样一来能有效监控采煤机的磨损情况、搁板输送机的工作情况及工作温度等，这样有利于提高开机总效率。
4煤矿开采工艺技术的展望
4.1提高采场围岩控制技术
如今，中国使用的围岩技术复杂且成本高，主要是用高压注水、化学加固等方式。因此，寻找新的材料和开发新技术尤为必要。当前，中国进行了一系列的相关研究，从研究成果看，可通过现代先进的数值法和解析法对煤炭开采层的地质条件进行科学研究，在顶煤方面的规律可使用散元方法进行分析，以便使优化放煤和顶煤回收率问题得以解决。此外，通过煤炭开采时的平衡机制及规律进一步完善采场围岩控制技术，根据采矿成本和效率保证开采工作的顺利进行[3]。
4.2提高煤炭地下气技术
目前，中国发明的煤炭地下气技术虽然还存在许多不合理之处，但发展空间巨大。地下煤炭的燃烧情况需通过热化学作用来进行控制，从而获得可燃气体等能源。这一技术人工需求小、成本低、效率高、污染少，从而可降低生态环境的污染，特别是对于中国劣质煤炭多、地形复杂的区域来说，这一技术尤为重要。
4.3改善顶板状态及支护质量的监测工作
在煤炭开采时，应对缓倾斜中的顶板破坏及坚固工作进行适时监测，这样才能保障采矿人员的人身安全及保证采矿工作的顺利进行。然而，中国在煤炭开采方面的监控技术存在诸多问题，监控方法仍有很大的提升空间，监测仪器也需要及时改进，积极开发小型化直观型的监测仪器并广泛使用，努力朝着智能化监控发展。
5结语
近年来，中国煤炭开采技术发展迅速，优越的技术是煤炭开采工业发展的有效保障。但在现实运用中，应根据矿区具体情况选择适合的开采工艺，在保证高产高效的前提下实现经济与生态的和谐发展。在煤层开采监测方面，通过智能化仪器对煤层中的参数进行监测，从而防止安全事故的发生，不断创新开采方式才能保证开采工作的顺利进行。
参考文献：
［1］杨涛.煤体瓦斯吸附解吸过程温度变化实验研究及机理分析［D］.徐州：中国矿业大学，2014.
［2］刘传安，张勇，杨凤林，等.矿深埋厚煤层群上进行开采数值模拟研究［J］.煤炭工程，2012，54(33)：18-20.
［3］朱涛.软煤层大采高综采采场围岩控制理论及技术研究［D］.太原：太原理工大学，2010.
篇9：采矿工程的技术价值及教学实践论文
采矿工程的技术价值及教学实践论文
摘要:通过分析岩石力学数值模拟方法在采矿工程中的应用现状，从技术层面、经济价值层面以及教学实践，即人才培养层面三个层面对岩石力学数值模拟方法的具体选择与应用进行细致的讨论。由于采矿工程在造价和稳定性程度等方面区别于其他工程，因此选择一个对的方法是极其重要的，这种方法要求达到岩石力学中数值计算的精准度下限，同时又因为数值模拟方法本身存在着误差，因此选择一个在上限与下限之间的方法是我们的目标。数值模拟的精准度与技术投入、经济投入和人才投入都有一定的关系，因此我们从这三方面来具体探讨岩石力学方法的选择与应用。
关键词:岩石力学;数值模拟方法;采矿工程
由于技术的进步，数值模拟方法得到广泛运用，成为采矿工程得以进行的必要工具和手段，岩石力学模拟数值方法就是采矿应用中非常重要的一种方法。本文从岩石力学模拟方法在采矿工程中的应用现状入手，结合采矿工程的特点，从技术、经济价值与教学实践中的人才培养具体探讨岩石力学模拟数值的优缺点，为采矿工程中对方发的选取提供相关的参考。
1数值模拟方法在采矿工程中的应用现状
数值模拟方法不仅能够分析施工过程中各种因素对工程稳定性的影响，还能够通过具体数值的带入模拟出复杂的结构和力学原理。常用的数值模拟方法有刚体元法、离散元法、流行元法、无界元法、边界元法和有限元法等等很多方法，通过这些数值模拟方法的分析来指导具体的工程进展已经是必不可少的了［1］。现阶段岩石力学在采矿工程中的应用主要包括四个方面:煤层底板突水、地应力问题、巷道和建筑物维护以及岩层的控制与移动［2］。
2采矿工程的特点
采矿工程是不断寻找新的平衡点的工程，主要操作原理就是打破原有的平衡，建立新的平衡。不同于建筑桥梁的设计要求长期稳定，采矿只追求短期稳定，工程在采矿完毕之后可以破坏，而且不同于一般工程追求社会效益，采矿工程主要是追求价值，是在安全性的基础上追求企业经济效益的最大化，这些特点要求采矿工程一定要在安全性的基础上降低成本。
3数值模拟方法的简单介绍
采矿工程中运用数值模拟方法主要解决的是岩层的短期稳定性评估、采矿方法的选择与优化以及地质灾害的防范和治理等问题，数值模拟的收稿日期:2017－04－25作者简介:孙若飞(1994－)，男，山东烟台市人，西安科技大学本科在读。具体应用步骤一般是先进行矿山地质调查，同时进行物理力学试验，通过运用现场检测到的数据，确定岩体力学参数，建立具体模型，进行数值模拟，确定结果，得出结论［3］。
4采用岩石力学数值模拟分析的原因分析
岩石力学数值模拟是较为复杂的整套分析，矿山企业通常是通过与高校或者科研机构来合作而实现该项技术的应用。矿山企业的本质目标是盈利，因此，开采就要在保证安全的基础上，做到成本最小化，利益最大化。现在尽管数值模拟技术得到应用，但是一般的企业会考虑成本问题，只有在经验不足或者情况十分复杂的时候才会采用数值模拟方法。
5技术分析
数值模拟尽管相比经验判断有很大优势，但是仍然存在较大局限:①数值模拟方法是根据具体数据来建立模型计算，尽管在模型中会引入误差值来提高模型的准确度，但是岩石力学的实际情况要复杂得多，自然灾害，人为因素等很多不可控的因素并不能完全考虑到，因此数值模拟存在误差;②即便是在模型完全准确的情况下，有可能出现参数的引入偏差问题，通常来说，模型越复杂，需要引入的参数越多就越容易出现偏差;③尽管采用精准度较高的数值模拟分析，但是其中数值以及模型运算仍然需要认为的操作与经验判断，因此不可能呈现完美的结果，一定会存在偏差正是由于这些问题的存在，模拟数值方法的精准度存在着一个上限，但是实际工程中我们对精准度又有要求，有一个下限，即保证工程安全和相对精确，这样的要求下，选择的方法在上限与下限之间即是好的方法。
6成本分析
是否采用数值模拟分析方法主要基于以下两层考虑:一是需要考虑机会成本，机会成本就是指在选择一种决策时放弃的另外一种机会所带来的最大效益。通常来说，在企业面临岩石力学问题时，会有两种解决方案，一种是凭借开采工程队伍中或者企业中有能力的人靠着以往开采经验来判断以解决问题，另一种是通过技术外包的方式，企业支付一定费用，将岩石力学问题交由高校实验室或者科研机构来解决。虽然第二种方案会得到更精准的数据，但是企业基于成本考虑，通常会选择第一种方案，只有在选用数值模拟方法时利润远高于凭借经验判断时，企业才会选用第二种方案。另一层是风险控制问题，一般而言，矿石开采工程中都会涉及安全问题，在工人凭借经验进行判断时，通常风险会特别高，一旦出现人员伤亡或者其他安全事故，一方面会影响工程的进展，另一方面会对企业信誉造成一定影响。这就使企业在工程进行中不得不将安全放在第一位，这也是选择数值模拟方法的'重要原因。
7教学实践分析
7．1岩石力学模拟方法对教学质量的提高有重要作用
在采矿工程中，力学问题是不可避免的，在采矿工程教学中，力学也是教学的一个重点，尽管很多学校将力学设置为基础课程，但是力学教学和采矿教学是分割开来的，这样会导致学生对对采矿工程中力学的重要性意识不到位，岩石力学数值模拟方法可以很好地改善这种情况，让学生认识到力学的作用，将理论与实践相结合，可以在以后工作中更好的发挥理论的作用。
7．2岩石力学模拟数值方法是采矿人员所必须掌握的技能
岩石力学数值模拟的成本之所以高是包含了知识技术，这其中最主要的影响因素就是人才的因素，要想提高工程的准确度又降低成本，加强技术人员的素质的主要因素，这一方法的培养也是采矿人才的必修课程。纵观教育历史，高等院校在培育人才方面一直起引领作用，与采矿工程有关的院校一面可以完成相关的研究任务，一面可以加强人才培养，这样的教育方式让人才的培养更专业全面，也让岩石力学数值模拟方法得到更广泛的运用。
8结论
采矿工程与其他工程有着明显的不同之处，要在保证安全的前提下实现利润的最大化，这是选择岩石力学模拟数值法的前提条件，模拟数值方法尽管在技术上存在一定的局限性，但是相比依靠人为经验判断能很好地提高准确性。由于企业需要控制成本，而模拟数值方法的主要成本来源于人力，因此高校在教学中改善传统教育方式，加强岩石力学模拟数值方法的实践教学，向企业输送高素质人才是重点，这也是未来企业进一步发展的关键。
参考文献:
［1］刘溪鸽，等．岩石力学数值模拟方法用于采矿工程的技术经济探讨与教学实践［J］．中国矿业，2016，(1):155－160．
［2］牛贯非，等．基于数值模拟的储层岩石力学参数预测模型分析及应用［J］．油气地质与采收率，2017，(1):1－7．
［3］曾亚武，等．岩石矿物细胞元模型的精细模拟试验验证［J］．武汉大学学报(工学版)，2014，(12):217－221，259．
篇10：煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析论文
煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析论文
摘 要：现阶段中国主要利用的是煤矿资源，采煤已经在我国起步有了较长的时间。在新时期节能减排要求下，绿色开采全面贯彻到采煤工艺中，同时在开采的过程中，对环境的保护意识也渐渐深入到采矿企业中。根据实际采矿工作，浅要谈论煤矿采矿作业的工艺与技术。
关键词：煤矿采矿;工艺技术;开采方法
引言
通过大量的调查和研究，在煤矿采矿作业的实践中会遇到很多突发状况。因此，需要在掌握科学的采矿技术的基础上不断对工作内容进行优化，将采矿工艺进行协调，保证运行的高效性。另外，根据煤矿采集工作中所遇到的众多负面因素，需要采取切实可行的措施来对其进行解决和克服，这样才能够提升采矿作业的高效性。另外，还也是促进采矿企业自身发展的经济性和稳定性的重要方式。
一、使用煤矿采矿新技术的必要性
煤炭资源是不可再生资源当中的一种，这种资源都在地下深埋，同时该资源还存在着非常多的瓦斯气体，所以它在开采的过程中会产生一定的安全风险，而对于采矿企业而言，要想更好的提高经济效益，就必须要在实际的工作中采取有效的措施来提升煤炭资源的利用率，尽量减轻资源的浪费。但是在我国的很多小型企业当中，煤矿开采工作都存在着非常大的危险，而其在开采的过程中所采用的安全措施也无法很好的保证作业的'安全，特别是在对那些地质构造十分复杂，同时煤层厚度也比较小的区域进行开采的时候，其自身存在着更多的不确定性因素，如果在这一过程中继续使用原来的方法，一方面无法提高采矿的效率，在我国的很多小型企业当中，煤矿开采工作都存在着非常大的危险，而其在开采的过程中所采用的安全措施也无法很好的保证作业的安全，特别是在对那些地质构造十分复杂，同时煤层厚度也比较小的区域进行开采的时候，其自身存在着更多的不确定性因素，如果在这一过程中继续使用原来的方法一方面无法提高采矿的效率，而另一方面也无法提高采矿的安全性。
二、煤矿采矿的几种新技术
2.1 炮采放顶煤采煤技术
这种在采矿的过程中有着比较普遍的应用。大体上其可以分成两类。首先是滑移支架放顶采煤法。滑移顶梁由两个部分组成，一个是顶梁，一个是支柱。前梁和后梁在作业的过程中主要是通过顶梁或者是导向槽实现相互连接的，支架的支柱是液压单体柱，在数量上并不完全一致。通常情况下二型度超过5 米的时候就可以应用这种方法进行开采作业。这种方法在支护的过程中采用的是二型钢梁的结构，工作面使用的是放炮落，在作业中如果其条件并不是很好或者是技术达不到较高的水平就可以使用这种方式进行开采。
2.2 伪倾斜柔性掩护支架采煤法
这种方法在使用的过程中会体现出工作面长度大，倾角小的特征。在开采的过程中所使用的生产系统复杂性低，同时掘进的效果也比较好。这种方式把作业区和采空区分成两个独立的部分，这样就为管理工作提供了诸多的便利，同时其还具备非常强的安全性，工人的工作量大大减少，其通常使用斜角煤层的开采工作中。这种方法可以对埋藏深度没有非常明显的变化以及煤层厚度均匀的地区比较适用。
2.3 小阶段爆破落煤采煤法
在应用这种方法的过程中，一个非常重要的工作就是要首先将煤层分成多个区段，同时工作面上不需要施工人员，这种方法实际上比较适合使用在开采倾角在40°以上的工作面当中，同时如果煤层的厚度在3.5到7.5 米之间，也可以使用这种方式。这种方法在使用的过程中具有非常好的安全性，同时工作的效率也非常高，但是需要注意的是这种方式会降低煤矿回收的效率，通风系统的构造相对也较为复杂。
2.4 刨煤机采煤方法
该技术最先在中等和薄煤层开采中得到了运用，适应了开采的实际，大大的提高了开采的效率。目前，在实际工作中，采用智能驱动系统来驱动刨煤机，并采用可靠的支架控制系统，从而有利于实现采煤的自动化。此外，支架的前移也能够实现自动化，从而增加了支架的可靠性，也提升了整个系统的自动化。在适用范围上，刨煤机可以适用于特薄煤层的开采，最小的开采厚度可以达到0.6m。为了提高稳定性，便于实际操作和维修，采空区一侧的刨煤机导轨和附件需要焊接在输送机上面。为了减少粉尘的产生、防止部件过分磨损，还有必要安装刨煤机水平控制系统。
三、煤矿采矿的常用开采方法
在长期的生产实践中，煤矿采矿企业逐渐总结了很多开采方法，用来应对各种各样的煤矿分布形式。但总体来讲，一般较为常用的开采方法则主要是井下采煤、露天采煤和急倾斜层采煤。
3.1 井下采煤
这种开采方法是应用最多，也是应用最广泛的煤矿开采方法。一般来讲，井下采煤主要有旱采和水采两种形式。其中旱采是最为常用的，水采的使用次数相对较少。旱采又能分为壁式和柱式两种形式，采用壁式开采方法能够实现大产量的采煤效益，开采效率较高。而柱式开采方法的优势则是支护设施需要的较少，因而成本较低，但是其回采率较低。具体来讲，采用井下采煤的开采方法，是要根据煤层的倾角来选择开采方法。一般倾角超过10°，就可以采用水平开采。水平开采时可以将矿区分为几个采区，依次从第一水平、第二水平、第三水平进行开采。若倾角较小，则可以将煤区划分为几个盘区，先开采中间盘区，再开采较远的盘区。若煤矿矿区的煤层分为好几层，则需要从上至下依此开采。
3.2 露天开采
露天开采主要是应用在煤层分布在地表的煤矿区中。在开采时同样需要将煤矿区划分为几个水平层，然后再依此从上到下进行逐层开采。开采时首先用机械将岩煤打破，再用挖掘设备将煤块挖出，之后再利用运输机械将其运送至场外。露天采煤的开采方式无需进行过多的支护，且作业面积较为宽广，可以采用机械化开采和运输，开采效率较高，成本也相对较低。另外，其回采率和资源利用率较高，安全隐患少。然而这种开采方式需要占用很大面积的土地，还会对当地环境造成污染。
3.3 急倾斜煤层开采
运用该方法采煤的时候，首先应当对采区进行合理的划分，尽可能的加大采区的尺寸和煤炭储量，在进行采区划分的时候，应该考虑生产设备和回采工艺的要求，进行合理的划分。为了使开采顺利进行，适当的加大采区的走向长度和阶段的垂直高度。在施工中，还要改进巷道的布置，优化生产系统。
四、未来煤矿采矿工艺和技术的发展方向
4.1 智能化
随着计算机信息技术的应用更加广泛和发展更加完善，各种计算机通讯技术、GPS 定位技术、自动化技术、遥控采矿技术等新技术手段不断应用到现代化的煤矿采矿作业中去，促进现代煤矿开采的智能化发展、未来可实现矿区井下无人开采模式，与传统的采矿技术相比，节约了人工生产成本，提高了采矿的工作效率，更好地保障了采矿工人的安全，为煤矿企业创造了更高的经济效益。
4.2 生念化
目前，人们始终追求经济的资源节约型和环境友好型发展，未来经济发展将更加注重低碳经济发展、众所周知，煤矿采矿过程中，会产生大量的废水、废气以及固体废弃物等，对矿区周围的空气、水以及农田等造成了严重的污染给人们的健康生活和人们赖以生存的环境带来了极大的威胁因此，未来要实现生态化的煤矿开采，减少对环境的危害，保护人类赖以生存的家园。
五、结束语
采煤工作对我国至关重要，采用好的采煤工艺，能加大煤的年产值，缓解现有的能源紧张问题。现有的煤矿企业应该坚持可持续发展的原则，采用绿色开采工艺，在实际生产过程中不断改进现有的生产工艺，保证采矿工作的质量和生产效率。
参考文献
[1]薛涛.谈谈煤矿采矿作业中的采矿工艺与技术分析[J].科技与创新.2014(17)
[2]李季.对采矿作业中采矿工艺技术的应用探究[J].黑龙江科学.2014(07)
篇11：绿色开采技术在采矿工程中的作用研究论文
绿色开采技术在采矿工程中的作用研究论文
摘要：随着经济的高效发展，采矿工程规模逐渐扩大，开采范围也不断增加，由此造成的环境问题也不断加深。据了解，传统开采矿业工程的技术手段，对大气、土地以及水资源存在很大的负面影响。而绿色开采是践行可持续性发展理念的一种先进的技术方法，开采单位应重视这一方法的合理应用，优化开采环境，提高矿产资源开采效率。现就绿色开采技术展开分析，从而为优化采矿工程体系提供依据。
关键词：采矿工程；绿色开采技术；应用
目前，为提升国力，国家开始重视经济建设，同时也加强矿产资源开发。但在矿产开发规模不断扩大之后，因开采不合理所造成的环境问题，也逐渐成为我国关注的社会热点问题。如何在促进经济的发展的同时，保证生态环境平衡，是当前矿产行业需要重点思考的问题。对此，采矿单位应合理引进绿色开采理念，落实绿色环保技术，从而促进矿产资源开发与自然生态和谐发展。
1采矿工程面临的环境现状分析
据了解，在矿产资源开发领域，因开采技术手段滞后，矿产的工程所处环境现状并不理想，具体体现在土地资源、水资源以及大气环境破坏严重[1]。首先，矿产资源与土地资源存在紧密的联系，对矿产资源进行开采，必定会在一定程度上破坏土地资源。而传统开采技术比较滞后。导致土地资源破坏面积和程度增加，甚至还会出现沙漠化以及水土流失等不良问题。其次，众所周知，矿产资源开发过程中，需要对地下水文环境做出处理。但是如果开采技术不符合新时期施工标准，那么将导致矿产工程地下水环境造成破坏，严重影响水环境生态平衡，甚至造成大面积水体污染，严重阻碍工、农等行业发展。
2采矿工程中的绿色开采技术分析
2.1采空区的充填技术。在矿产资源开采领域，采空区充填技术手段，与环境保护息息相关。传统工艺存在的污染性的较强，不仅会对采矿工程现场环境造成污染，同时所产生的开采成本较高，不适合长期使用。而为了提高充填技术效果，国家重视采矿区技术手段创新，并提出了绿色的填充技术，与传统技术相比，所呈现的作业效果十分显著，不仅污染性低，且作业成本也得到了合理控制。关于绿色充填技术，主要包括空隙注浆胶结充填，和交替胶结充填方法。前者具体根据冒落带特征，对采矿工程内部结构空隙处进行填充处理。而后者则需要作业人员对矿采材料进行混合配比，调制成膏状，并进行填充处理。
2.2共采技术。为了控制开采污染现象，相关单位必须在开采工艺上加以完善和更新，合理控制瓦斯泄漏，降低大气污染指数。为此，重点加强共采技术研发与创新，将瓦斯和矿产资源共同作为开采资源，进行统一开采，从而有效防止瓦斯泄漏于大气当中。最重要的是，利用共采技术，能够实现瓦斯能源的合理开发与储备，全面提高瓦斯能源利用效率，这对于矿产资源利用价值具有重要意义。同时，共采技术的研发和应用具备一定难度，相关科研人员应合理处理岩石移动，以及瓦斯抽放问题，从而为共采技术提供良好的实施条件。
2.3巷道支柱填充技术。在矿产资源开采过程中，巷道支柱填充情况，是决定环境污染程度的重要因素。因此，开采单位在进行矿产工程开发时，应对巷道进行科学、合理的设计。为了避免矿产工程围堰设计不合理而出现变形，相关单位应就处理方式进行改良。首先，对巷道进行完善，强化支护强度，降低变形风险。同时，开采单位还应该选择绿色、环保的材料对巷道进行填充，合理安排矿产工程产物堆放布局，最大限度节省土地资源，从而保证矿产工程向着绿色、环保方向发展。
2.4保水技术。保水技术是矿产工程开采重要技术手段，相关单位应重视保水技术创新，在遵循绿色、环保理念的基础上，合理研发保水技术。首先，作业人员在具体操作之前，需要对矿产工程周边水环境进行全面勘探，掌握水资源分布情况，并根据调查数据对开采位置进行准确定位。其次，针对含水或者隔水层部分，工作人员应深入分析低下水位以及覆岩层具体变化情况。同时，作业人员需要根据调查数据结果，合理选择保水操作方法，通过合理实施保水技术，完成矿产资源有效开发。
3采矿工程中绿色开采技术应用探究
3.1保水开采技术应用。为了促进矿产资源实现绿色、节能开发，开采单位应该将保水开采技术合理应用到工程施工当中。通过保水、开采，降低采矿工程对地下水体环境的污染，从而有效保护水环境，提高水环境的生态平衡效果。最重要的是，通过保水开采技术应用，能够合理控制地下岩石结构和水质环境破坏程度。3.2填充支护。填充支护技术的'应用，在很大程度上提高了采矿工程开采作业效率和开采质量。因此，相关单位应重视这一技术的合理应用，通过实施空隙填充和交替填充等方法，降低工程产生资源所占据的土地空间，全面提高采矿工程周边土地资源利用率。同时，采用这一技术手段还能有效控制污染物排放，降低土地资源破坏效率。在进行具体操作时，作业人员需要将相关工程产物运送到传输带，之后利用浇筑工艺与混凝土材料进行混合填充，从而强化支护作用，实现矿产工程绿色、节能、高效开发。3.3矿产资源高效开采。在矿产工程开采领域，矿产资源开采效率，与环境保护存在紧密的联系。为了保证矿产资源开采效率更加高效，作业人员应该合理处理危险能源。合理利用共采技术，对矿产资源和危险资源进行合理处理，降低危险气体排放含量，进而从根本上控制因为危险气体大面积排放造成的环境污染问题。
4结论
综上，随着国家对矿产资源需求量的增多，矿产单位有必要对开采技术进行更新，进而降低矿产开发所造成的环境污染程度。因此，矿产开发领域应重点推出绿色开采技术，包括采空区的充填技术、共采技术、围堰支柱优化设计、保水技术和地下气化技术，并将上述技术手段合理应用到矿产资源开采领域，全面促进矿产开发领域向着绿色、环保、节能方向发展。
参考文献：
[1]张金钟.浅谈采矿工程中绿色开采技术的相关应用[J].西部资源,2018(01):202-203.
[2]杨栋.采矿工程中绿色开采的应用浅述[J].能源与节能,2017(03):157-158.
篇12：采矿工程中的采矿技术与施工安全探析论文
采矿工程中的采矿技术与施工安全探析论文
随着煤炭资源开采程度的加深，采矿工程采矿技术和施工安全成为了煤矿企业关注的焦点。致使很多煤矿单位在追求利益最大化的同时必须要加强施工安全管理工作，为实现采矿工程的发展奠定坚实的基础。
1采矿工程常用的采矿技术
1.1硬顶板与硬顶煤的开采技术
硬顶板是一种控制技术，操作人员利用埋深以及低压原理，借助水力压裂技术，可以对倾斜的顶板进行及时处理。硬顶板技术一般会与步距垮落技术结合在一起，二者共同使用可以保证施工的安全性，这两项技术可以使顶煤破损，提高回收利用率。硬顶煤技术属于综合型开采技术，既包括高压注水压裂技术，也包括爆破技术。硬顶煤技术的冒放性稍差，在开采的过程中，开采出的煤炭块也比较大，在利用硬顶煤技术时，技术人员需要做好顶板控制以及顶煤破裂技术。
1.2露天煤矿技术
露天煤矿技术实现了对矿体的剥离，在开采的过程中，其一般是按照从上到下的顺序进行开采，而且需要利用大型的机械设备，利用这项技术可以增加煤炭的产量，而且可以加快建矿的速度。露天煤矿技术在施工时安全性比较高，而且可以减小煤炭的损失量，在煤矿开采行业中应用比较广。
1.3地下采矿技术
地下采矿技术在我国金属矿山的开采中应用比较多，地下采矿技术主要包括填充开采技术、矿井深层开采技术等，地下采矿具有一定的危险性，如果操作不当，则可能造成矿井坍塌等安全事故。
1.4缓倾斜煤层的开采技术
缓倾斜煤层开采技术有两种，一种是薄煤层开采，另一种是厚煤层开采。薄煤层开采是利用刨煤机完成开采作业的。刨煤机的体积小，功率大，不仅开采效率高，而且开采过程更加安全、可靠。为了保证煤矿开采工程的有序进行，还需要施工单位研制出符合薄煤层开发技术要求的煤机综采液压支架及其他配套设备。对于厚煤层的开采，一般开采单位都会采用一次性开采技术。因为既要避免顶梁焊接缝开裂，防止四连杆变形，还要防止出现滑倒的情况，所以，这种开采技术对支架结构强度有较高的要求。
1.5填充开采技术
填充开采是使用水砂、矸石、膏体等充填材料全部或部分充填采空区的技术，它有利于缓解作业面的压力，减少由开采造成的地表沉陷和变形问题，在很大程度上控制了围岩的崩落，适用于高应力集中的矿山区段。由于我国地形多样、地质构造复杂，所以，填充开采技术在不同矿山开采作业中的使用还需进一步研究，技术水平还有待进一步提高。
2采矿工程的施工安全管理措施
2.1确定安全与效益的关系，做好预防工作
煤矿企业想要提高经济效益，不能忽视采矿工程的施工安全，企业的经济利益和社会效益是采矿工程工作的目标，安全施工是实现企业经济利益和社会效益目标的前提和保证，效益是目的，安全是手段，二者相辅相成、相互依存。只有保证了安全生产，才可以不断提高企业的经济效益。要保证采矿工程的施工安全，还需要企业在施工前预测出可能出现的问题，并拟定相关解决措施，将预防工作贯穿、落实到企业生产的各个环节中，以确保煤矿开采工作安全、顺利地进行。
2.2切实加强基层安全体系建设
当前，个别企业一味追求经济发展而忽视对安全施工的重视，存在重速度轻安全和重产量轻安全的现象。为了避免这种现象出现，要提高对安全生产理念的.宣传，加强对基层班组的安全生产意识道德教育培训，彻底消除安全隐患。建立完善的基层安全体系及奖惩办法，确保安全管理体系的有效落实。
2.3提高管理水平，加强施工安全管理
企业要不断提高施工安全的管理水平，立足本企业经济、技术、设备和经验等方面的发展状况，汲取国内外相关企业的先进管理经验和管理技术，取他人之长，补己之短。另外，企业还要加大对采矿工程安全生产的研究力度，积极引用先进的科技成果，加快管理方式的革新，结合科学的煤炭工程管理体系，采取有效的防治措施。2.4加强安全检查制度研究以往的安全事故发现，一些重大的事故其实是可以杜绝的，只是因为企业的安全检查工作未切实到位才发生了那些惨剧。所以企业必须要建立完善的安全检查制度，提供信息资源服务和安全学习场所，切实的把安全检查工作做到位，提高工人的安全意识，进而做到安全管理。
2.5提高安全科技水平
科技技术是第一生产力，这是各行各业都会提及的一句话，煤矿企业想要生存发展，管理者必须对采矿安全生产进行研究，积极地推广应用相关安全科技成果，还要对生产工作环境做进一步的优化，从根源杜绝安全事故的发生。还有就是对生产技术的投资额有所增加，实现现代化生产的高产高效。
2.6重视施工人员的安全教育工作
煤矿企业的安全生产监督管理工作要求企业的全体作业人员共同参与。所以要求企业管理人员积极开展安全生产教育培训活动，提高全体工作人员的安全生产意识，不断提升作业人员的安全水平，打造一支综合素质水平高、安全生产意识强的作业人员队伍，有力保障煤矿企业的安全生产管理。
3结语
采矿工程采矿技术和安全管理是一项复杂而艰巨的工作，任何采矿企业都要高度重视。要想确保煤矿企业能够更好更快的发展，就要高度重视技术水平和安全管理问题，采用先进的开采技术和管理模式，加速安全基础设备建设，提高工作人员的技术水平和管理能力，做到先进思想与先进技术的“软硬件结合”，从而实现企业的经济效益和社会效益，推动企业的可持续发展。
篇13：大学物理数值计算与模拟教学研究论文
大学物理数值计算与模拟教学研究论文
1大学物理教学中融入数值计算与模拟技术的必要性
随着计算机技术的发展，在大学物理教学中引入数值计算与模拟技术是计算机辅助大学物理教学的一种新形式，不失为一种比较好的教学手段。这种教学手段的优点在于:一方面它可以对物理问题进行数值计算求解，使得许多没有解析解的物理问题通过计算机求数值解而得到解决［1］;另一方面，它还可以对物理问题进行模拟仿真，输出的仿真图像直观、清晰、形象、生动和真实，既可以帮助教师节约板书绘图时间，而且学生看过之后对物理知识的理解更加深刻，这种仿真还可以随意更改仿真参数，输出不同条件下的仿真图像，帮助学生全面理解所学物理知识。当前，计算机数值计算和模拟技术已日益广泛地应用于设计规划、生产制造和科学研究等各个方面，这就使得高校在校学生尤其是理工科专业学生需要具备一定的数值计算与模拟能力，以便更好地适应社会的需求。国内就有专家建议将数值计算与模拟能力写进理工科各专业培养计划中［2］，以便引起高校对理工科本科生数值计算与模拟能力培养的重视。在大学物理教学中，教师可以指导学生对物理问题进行数值计算与模拟，培养学生利用计算机解决实际物理问题的能力，使学生在大学低年级就受到这方面的教育，为学生在高年级专业课学习以及大四进行毕业设计打下良好数值计算与模拟基础。教育部曾多次发文强调加强实践教学，切实提高大学生的实践与创新能力，学生的数值计算与模拟能力无疑是其中重要一环。
2大学物理教学中融入数值计算与模拟技术的可行性
首先，教学硬件上有保障。高校一般都建设了一大批多媒体教室，教室电脑里一般都安装了各种数值计算与模拟软件，教师在大学物理教学中应用数值计算与模拟技术来辅助教学是没有问题的。同时高校一般都建设了全校性的计算机中心，理工科各专业还都建设了各自的电脑机房，学生可以在全校计算机中心或专业机房里应用计算机对研究的问题进行数值计算与模拟。此外，很多学生在大学低年级就配备了电脑，他们在宿舍里就可以运用计算机对相关问题进行数值计算与模拟。其次，教学软件上也有保障。许多大学物理教师越来越意识到计算机辅助大学物理教学的重要性，因此不断提高自己的计算机操作技能，不断学习和掌握各种办公软件，一般都熟练掌握了一、两门数值计算软件。学生在上大学物理课前，一般都学习了《计算机基础》这样的全校性基础课程，具备了一定的计算机操作能力，学习了一些常用的办公软件和数值计算软件。
3大学物理教学中融入数值计算与模拟技术的实施途径探索
3．1选择比较复杂的物理问题进行数值求解
大学物理中有些问题是比较复杂的，用简单的工具(如计算器)求解不仅耗时间，而且不一定能解出来，比如描绘麦克斯韦气体速率分布曲线，其公式f(v)=4π(m2πkT)32v2e－mv22kT非常复杂，用传统方法来描绘曲线，一般先用计算器计算出各点的值(v，f(v))，然后在作图纸上描出各点，最后将各点连成曲线，由于计算量大，花费的时间长，并且因为所取的样点不多，连成的曲线不光滑，失真度高。但是借助于计算机的数值计算，这个问题就迎刃而解了。笔者运用数值计算软件matalb［3］，先编写求解该问题的程序，程序中对自变量的步长取得很小，这样获得的样点数就很多，然后在计算机上运行程序，最后计算机输出麦克斯韦气体速率分布曲线，因为所取的样点数很多，所以计算机生成的曲线非常光滑，而且由于现在的计算机运算速度都比较快，生成曲线的时间都很短。此外，公式中的参量、也会影响曲线的分布，如果是用传统的方法，又需要重新计算，而采用计算机数值求解，只需在程序中改变参量的值即可，如图1所示。
3．2对需要可视化的.物理问题进行模拟仿真
大学物理中有些教学内容是需要可视化的，比如波动光学问题。一般教师在讲授光学内容时，有的老师直接在黑板上画图，费时又费力，画出的图像很难表现出光的明暗变化，有的老师借助于课件来展示，但是课件里的光学图像一般都是普通的画图软件制作的，跟真实的光学图像有很大距离。但是借助于数值计算与模拟软件，教师很容易对光学问题进行模拟仿真，仿真出的图像清晰、逼真。例如，采用数值计算与模拟软件matlab，笔者模拟了大学物理中的杨氏双缝干涉［4］，如图2所示，可以看出，模拟的双缝干涉图像清晰、逼真，同时还给出了光强分布曲线进行对照，学生很容易从仿真图像理解双缝干涉的特点，加深学生对双缝干涉知识的理解，这是传统的教师板书和一般的计算机辅助教学所不可比拟的。再例如，光学中的透射光干涉，实验上一般很难观察到［5］，原因是参与干涉的两束透射光光强相差较大，导致透射光干涉可见度小，这样就导致学生理解透射光干涉特征困难，为解决这个问题，笔者模拟了牛顿环透射光干涉［4］，如图3所示，仿真图像清晰、逼真，很容易看出透射光干涉条纹和反射光干涉条纹明暗互补，有助于学生全面了解牛顿环干涉。笔者模拟的牛顿环透射光干涉图片被教材《大学物理学》所选用［6］，该教材由华中科技大学出版社出版，面向全国发行。
3．3选择一些简单物理问题供学生进行数值计算与模拟作为课后作业
学习大学物理，给学生布置必要的作业是必不可少的，传统的作业基本就是要求学生做书本上的习题，这固然有助于学生理解和掌握物理学的基本概念、基本规律和基本方法，但对培养学生运用计算机解决问题的能力没什么帮助。为此，笔者在教学实践中，每学期都会布置几个简单的物理问题，要求学生运用计算机来进行数值计算和模拟。例如在讲完“真空中的静电场”这一章后，笔者要求学生模拟真空中一对点电荷的电场分布及等势线分布，学生通过数值计算与模拟软件，不仅圆满完成了任务，而且得到了锻炼，图4就是学生模拟的一对点电荷的电场分布及等势线分布，效果不错。
3．4指导学生参加数值计算与模拟方面的科技创新
为了能更进一步锻炼培养学生的数值计算与模拟能力，笔者一般会在所任教的班级中选择若干个学生组成若干个课外科技小组，参加全校每年举行的大学生科技创新活动，笔者要求这些科技小组以模拟物理问题作为课题研究方向，这样的课题研究往往是综合性的，需要学生全面理解和掌握数值计算与模拟技术。笔者一般在课后对学生进行指导，科技小组经过努力，完成了这方面的科技创新，有的科技小组带着科技作品参加科技创新答辩，得到了评委的肯定并获奖，图5、图6分别是笔者指导的2010届科技创新作品《基于matlab的光学仿真平台》主界面、2011届科技创新作品《电磁学仿真平台的设计与实现》主界面，这两项作品分别获得全校科技创新大赛三等奖和二等奖。
4结束语
大学物理教学中融入数值计算与模拟技术，不仅表现在物理教师运用计算机，对大学物理教学内容进行数值计算和模拟，同时也表现在教师引导学生积极参与对物理问题的数值计算与模拟，培养学生的数值计算与模拟能力。数值计算与模拟技术可以更好地辅助教师的大学物理教学，也有助于学生深刻理解和掌握大学物理知识，更重要的是还能培养学生的数值计算与模拟能力，培养学生的创新能力。计算机数值计算与模拟技术辅助大学物理教学必将受到更多有识之士的重视。
★ 情景模拟教学论文
采矿工程中数值模拟技术探讨论文（精选13篇）
