张兴国
（同煤大唐塔山煤矿，山西 大同 037000）
【摘要】采矿系统工程是将采矿工程和系统工程相联系的一项综合工程。本研究首先介绍改系统工程的原理，然后从各种系统着手分析，最后针对当前的发展现状，预示未来采矿系统的发展趋势。
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关键词 采矿系统工程；发展；新趋势
通过调查研究笔者发现，以往的采矿工程无论从应用学科上还是开采方法上往往都是单一的，忽略了系统性和综合性。此外在知识的综合运用上也常出现脱节现象，因此需要运用系统工程的理念和方法，实现学科之间的渗透与交叉。
1 采矿系统工程的基本概况
1.1 国内的发展现状
21世纪以来，随着我国工业化进程的加快，人口规模的逐渐增大，对矿产资源的需求也越来越大。通过调查研究，笔者将现今我国的矿产资源状况总结为以下几点，第一是一些用量相对较少的矿产现存量较多，而需求量高的矿产则存量较少，这与现阶段人们生产生活的需求存在矛盾，需要适当调整。第二、我国矿产总资源丰富，但由于人口基数众多，使得人均矿产资源量相对不足。第三、很多地下资源难以开采，即使现存量丰富，但是没能找到合适的开采方法，便未能达到合理应用。最后我国矿产资源的分布区域不均匀。[1]近些年来采矿系统工程的理念被提出，采矿系统工程是在采矿工程原理的基础上，利用系统论、数学、统筹等方法进行分析的一门学科。采矿系统工程经过几十年的发展,已深入到采矿工程的各个领域。从国内外的角度来看，我国在采矿工业上起步较晚，在技术上仍存在着很多技术瓶颈。相比西方发达国家，仍然存在较大差距。对于我国当前的矿质开采，其研究范围则主要包括以下几个方面：矿床附加条件的分析与评价；矿山开采设计规划；矿山建设与项目评价；矿山生产工艺系统；矿山压力及边坡稳定等。
1.2 采矿系统工程的原理
我国已发现168种矿产，探明有储量的矿产157种，其中能源矿产9种，金属矿产54种，非金属矿产91种，水气矿产3种。已发现矿床、矿点20多万处。我国是世界上矿产资源总量丰富，矿种比较齐全的少数几个资源大国之一。但是经过很多年的开采，再加上很多采矿方法的不合理，我国的矿产资源已濒临枯竭，因此我们需要依据采矿系统工程的原理，科学开采。采矿系统工程是将系统工程的原理、理论和方法与采矿的方法、概况结合起来，最后运用数学、计算机等统筹学的方法进行处理。首先介绍采矿系统工程的应用学科，系统工程和采矿工程作为基础，目前也已广泛应用了统筹学的方法，如线性规划、整体规划、动态规划等规划理念，再结合计算机中的先进技术，如系统模拟、系统动态学、人工智能学、决策支持系统、人工智能、专家系统等。
2 采矿系统工程的基本理解
2.1 矿山地质系统
矿山地质系统包括以下几个方面，首先是从整体上进行地测数据的预处理，其中数据来源包括每年的地质勘探资源结果、各地的矿产资源记录等，然后对收集来的数据进行分类、汇总、整理。根据调查目的的不同采取不同的分类标准，将矿产数据进行分类，可以运用一些计算机软件协助整理，如Microsoft Excel，对收集来的数据进行预处理。预处理工作结束后，是矿产储量进行计算和资源评价。计算时，按照之前划分的分类标准，将调查样地分为各个领域，在此基础上针对矿产资源的数量、质量等不同评价因子进行分析。评价包括用软件处理和借助专家系统进行评定，常用的操作软件如如早期的dBASE/FoｘBase、Foｘpro以及近年的Access/Oracle。专家系统也是一个智能化的计算机操作系统，利用专家多年的经验和方法，对实践中的问题进行分析和评价。
2.2 矿山规划与设计系统
针对矿山规划与设计系统，首先需要对矿山产量与产品进行评价。上述提到我国矿产资源中存在的一个普遍问题，即很多矿产存在于地下，由于采矿方法的限制，尚未开采利用。矿山产量与产品的计算，大多利用线性规划的方法进行，当然有时也采用非线性规划、整体规划等方法。[2]以获得最大的经济社会收益为目的，限制条件则是开采方法与技术。对于地下开采，首先需要运用计算机模拟的方法，借助专家系统的辅助，进行矿山开采与运输管道的模拟建设，当然为了更好的再现地下矿山的地质环境，最好借用三维立体图形来展示。然后，根据实际地质环境的特点，考虑真实条件下的限制条件，实现虚拟设置的再现，最后针对开采结果，进行资源投资分析。并将每次的地质勘测结果作为日后实践的经验，在保证人们人身安全和实现最大经济社会收益的基础上，避免出现同样的失误。
2.3 矿山生产工艺系统
矿山生产工艺系统重在开采工艺与设备的选择，具体来讲，需要考虑影响矿质因素的权值,并用人工神经网络解算。还可以运用数学方法，针对当地的地质环境，建立合理的数学模型，借助模型来反映整个生产工艺流程。在建立模型时，除了应用型的处理之外，还要检验模型的合理性，从而选择最优的模型，也即模型的优化建设。对于工艺设备的选择，则要跟进市场或该领域的发展状况，尽量选用较新型的设备，这样可以实现更多的功能，在实践过程中，提高工作效率。工艺与设备选择后，便是开采工艺过程的分析，除了上述提到的检验模型的合理性之外，还要针对所开采得到的矿产的种类、质量、数量进行客观性的评价，同样借助计算机模拟、专家系统分析等方法进行。
2.4 矿山管理信息系统
上述笔者详细介绍了采矿系统工程的几种系统矿山地质系统、矿山规划与设计系统、矿山生产工艺系统，通过上述具体介绍，可以基本明确采矿工程的工作内容和技术要领。但，虽然采矿工程是一项工程性质的产业，但是随着现代科学技术的发展，采矿产业也需要加入现代科技的元素，在完成其基本工作内容的基础上，加快工作效率，保障工作效果。并且笔者通过调查发现，近年来,国内外已经有许多矿山都建立矿山管理信息系统,覆盖地测、设计、计划、设备、库存、营销、财会、人事等工作。
3 采矿系统工程的发展新趋势
依据现今的发展状况，笔者将采矿系统工程的发展趋势归结为以下几点：第一是多种研究方法的综合运用，该类工程作为一项综合性的工程存在，只采用一种方法是不能够实现的。第二是新学科、新技术的发展与应用。随着计算机技术的发展更新，为采矿系统工程也提供了更多的理念与方法。[3]第三是计算机运算与实际环境的有机结合，由于地质环境的复杂性，尤其是地下矿质资源则更难开发，针对这些现状，利用计算机甚至是开发性机器人进行矿质资源的首次勘探，并将这些操作过程与后台计算机管理记录结合在一起，这样不仅可以更大程度上保证采矿工人的安全，还可以减少劳动力的支出，仅仅需要很少的技术工人进行控制即可实现矿质的开采与利用。
4 结语
笔者上述主要对国内外采矿工程的发展现状，采矿工程应用的基本原理，以及从四个主要的矿山系统（矿山地质系统、矿山规划与设计系统、矿山生产工艺系统、矿山信息管理系统）进行论述，可以基本明确采矿工程的工作内容和发展概况。采矿系统工程在矿业系统工程中作为最重要的学科,占据着非常重要的位置。掌握好采矿工程的技术和发展要领，可以很大程度上提高采矿系统企事业单位的生产效率。
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参考文献
［1］邵登陆，岳宗洪，张宏文.采矿系统工程的发展现状与新趋势[J].中国矿业,2011,14(21):153-198.
［2］云庆夏，陈永锋，卢才武.采矿系统工程的现状与发展[J].中国矿业,2012,15(52):256-290.
［3］刘建华，邵传玲，岳宗洪.采矿系统工程的发展与新趋势[J].现代矿业,2013,34(11):453-548.
［责任编辑：薛俊歌］