我国的煤炭资源较丰富,目前的保有储量1100多亿t，且有48%的煤层属于高瓦斯和突出煤层,因此瓦斯储量丰富。埋深2000m以浅已探明煤层气资源约为31万亿m³,位列世界第三。但我国大规模的商业化瓦斯开采尚处于起步阶段,国家的相关产业政策出台较晚,或尚不明朗。这里有认识和技术问题,更有我国煤层的透气性差,抽放困难等原因。我国70%以上的煤层渗透率小于0.001μm²,属于低透气性煤层,其透气性比美国和澳大利亚低2--3个数量级,钻孔有效排放半径和钻孔瓦斯流量小,衰减快,透气性最好的抚顺煤层井下水平钻孔与美国同类条件相比,钻孔影响范围仅30--50m,而美国可达到100m以上。煤层气体压力也对瓦斯的抽放起着重要作用,有关资料表明,我国煤层压力普遍偏低,这对抽放瓦斯极为不利。中国的含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动,煤层内生裂隙系统遭到破坏,成为低透气性的高延性结构。目前,我国瓦斯勘探和开发的主要煤阶是中阶煤和高阶煤,具有很强的非均质性,导致井网的井间干扰效应降低,相互间不能形成有效的联系,水力压裂增产效果也不明显。
二、煤与瓦斯共采技术的理论基础
限制我国高瓦斯矿井井下瓦斯抽放的原因,主要是煤层的低渗透率和高可塑性,使得沿煤层打钻孔困难,煤层采前预抽效果较差。由于我国含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动,煤层内生裂隙系统遭到破坏,塑变性大大增强,因而成为低透气性的高可塑性结构,这使得地面钻孔完井后采气效果差,水力压裂增产效果不明显。而且煤层普遍具低渗透率,一般在0.0000001×0.000001μm²范围内,水城、丰城、霍岗、开滦、柳林等渗透率较好的矿区也仅为0.1×10ˉ³--1.8×10ˉ³μm²,这一特点决定了我国地面开发煤层气的难度很大。鉴于此,我国煤层气开发生产的重点应放在井下,利用井下的采掘巷道,并尽量利用煤层采动影响,通过打钻孔和其它各种有效技术强化煤层的瓦斯抽放。同时,应进一步研究和不断完善提高煤层渗透率的技术和钻孔技术,研究提高气体质量的技术,研究井下煤炭与瓦斯的协调开采配套技术以及煤矿瓦斯利用技术,使之与井下煤层气开发产业配套,实现煤与瓦斯的安全共采。现场测定和实验研究表明,不论原始渗透系数怎样低的煤层,在采动影响煤层卸压后,其渗透系数会急剧增加,煤层内瓦斯渗流速度大增,瓦斯涌出量也随之剧增。因此,只要合理布置钻孔位置和其它相关参数,完全能够高效地实现瓦斯抽放。
三、煤与瓦斯共采技术的研究现状
我国的煤层甲烷研究开始于50年代煤矿井下的瓦斯抽放,其中抚顺、阳泉是抽放量最大的矿区。目前,我国已有123个矿井建立了井下瓦斯抽放系统,年抽放量达6亿m³,抽放瓦斯利用率达80%,但井下瓦斯的抽放率很低,只有20%左右.60年代到70年代,一些高瓦斯矿区抽放的瓦斯气体即可投入民用和小规模的工业利用。70年代末期开始了矿井地面瓦斯抽放工作,主要集中于抚顺龙凤矿、阳泉矿、焦作中马村矿、湖南里王庙矿,并进行了压裂实验,但是效果不佳。80年代初期,国内开始进行煤层甲烷相关资源研究。“六五”期间,煤炭、石油以及地质等行业通过国家重点科技攻关项目对国内煤成气资源进行区域性评价和基础理论研究。随后,国家“七五”科技攻关项目设立了“我国煤层甲烷的富集条件及资源评价”专题,取得了对中国煤层气资源状况的初步认识。华北石油地质局1986年在唐山地区开展了煤层甲烷勘探开发实验和工艺技术研究,并进行了“煤层甲烷评价与开发利用状况”调研。1989年,第一次“开发煤层气研讨会”在沈阳召开,标志着煤层甲烷从“瓦斯灾害”到“优质能源”的认识转变、从“井下抽放”到“地面开发”的技术转移。“八五”期间,国家科技攻关项目设立了“有利区块煤层吸附气开发研究”专题。此后,煤层甲烷的研究重点转移到了开发工艺攻关上。1992年,联合国开发计划署通过全球环境基金资助我国开展了“中国煤层气资源开发”项目,1993年又资助了“中国深层煤层气勘探”项目,对中国煤层气的勘探开发起到了巨大的推动作用。1996年,一批有影响的研究项目和规划相继完成,如原煤炭部计划项目“全国煤层气资源评价”、国家计委Ⅰ类资源勘查项目“中国煤层气资源评价”、国土资源部地质调查项目“全国煤层气综合规划研究”、原石油天然气总公司“九五”科技攻关项目“煤层气选区评价与配套工艺技术”、国家“九五”科技攻关项目“新集浅层煤层气示范开发成套工艺技术及专用装备研究”等。到目前为止,对全国范围内的煤层气资源、分布、储层特征取得了基础性认识,基本明确了煤层气开发的有利地区。但是由于我国的煤层地质现状(地质条件复杂,构造煤发育,瓦斯含量高,瓦斯压力低,渗透率低等),煤层气的地面开发并不能很好解决井下瓦斯问题。现阶段,井下瓦斯抽放方法很多,例如,掘前预抽、边掘边抽、采后抽取、卸压瓦斯钻孔抽取、以及开采层、邻近层、采空区瓦斯抽取等等。因此,如何将井下瓦斯抽放与地面煤层气开发协调地结合起来,更好地实现煤与瓦斯共采,就成为一个值得深思的问题。总之,我国煤与瓦斯共采的研究开发取得了很大进步,但也存在许多有待于进一步研究和解决的问题。
四、煤与瓦斯共采需要解决的关键问题
（一）深入的理论研究
利用采动卸压场与裂隙场增加煤层瓦斯的解吸速度与煤岩的透气性,实现矿井煤与瓦斯双能源开采的思想提出来已经有几年了,按照这一技术思路,我国相关大学和企业进行了必要的研究和工程实践,取得了一定的成果,但是总体上,理论研究有落后于工程实践的趋势,今后在理论上需要解决的主要理论问题有：
1、采动裂隙场的透气规律研究
经过多年采矿学者和技术人员的研究,目前对于采动卸压场和裂隙场的范围已经有了相对成熟的成果和研究手段,研究的技术思路上也相对成熟,有经验的学者已经能够估算出采动卸压场和裂隙场的范围以及随采动影响的变化规律,这对于裂隙场卸压抽放瓦斯具有重要的指导作用。但是对于裂隙场内岩体的破裂情况及破裂分布尚没有相对成熟的研究成果,对于瓦斯气体在裂隙场内的解吸、扩散、渗流等规律以及裂隙场内的透气性等还有待进一步研究。
2、瓦斯浓度分布规律研究
进行煤与瓦斯抽放时的一个重要问题就是要掌握高浓度瓦斯的分布规律,为抽放工程设计提供理论指导。目前需要深入研究的有卸压带、采空区、上覆岩层裂隙场内等不同瓦斯浓度的分布规律,以及它们随着工作面推进以及风量变化等的动态变化规律。
3、瓦斯抽放时的流动规律
主要研究采空区和裂隙场内进行不同压力抽放时瓦斯流动规律、瓦斯气体与裂隙岩体的耦合相互作用规律,研究原始煤体、卸压带与裂隙带内瓦斯抽放过程中固体煤岩物理力学性质的变化,尤其是抽放过程中透气性变化规律等,这些工作需要大量的室内试验和研制专用的试验设备及大量的现场观测与试验研究。
（二）增加和稳定抽放的瓦斯浓度
在原始煤体中进行预抽放的瓦斯体积分数可以达到30%以上,但是由于原始煤岩的透气性低,抽放难度较大,且一般只能抽出煤层瓦斯的20%--30%,煤体中还残留大量瓦斯。在高位裂隙带内抽放的瓦斯体积分数可以达到20%以上,这两部分抽出的瓦斯浓度相对较高,具有利用的前景和可行性,而且目前大部分也进行了利用。在煤层卸压带内和采空区抽出的瓦斯体积分数一般均低于20%,大部分为13%--15%,这主要是由于卸压带内煤岩破裂、空气渗入,采空区顶板垮落,大量空气混入等原因,对于这些相对浓度较低的瓦斯输送、利用和安全保障技术等还需要进一步研究。
（三）低浓度瓦斯利用与提纯
除了原始煤层中预抽和高位裂隙带内抽出的瓦斯浓度相对较高外,采空区、卸压带内抽出的瓦斯浓度相对较低,巷道风排的瓦斯浓度更低,但是这些低浓度的瓦斯量很大,一般会占瓦斯总量的50%以上,如何安全利用这些低浓度瓦斯,一直是瓦斯作为能源开采时的最大障碍之一。目前,在这些方面进行了许多探讨和研究,但是核心问题,如输送与使用的安全问题、提纯的高成本问题等,依然没有解决。
五、煤与瓦斯共采技术原理
煤层的采动会引起其周围岩层产生“卸压增透”效应,即引起周围岩层地应力封闭的破坏(地应力降低-卸压、孔隙与裂缝增生张开)、层间岩层封闭的破坏(上覆煤岩层垮落、破裂、下沉、下位煤岩层破裂、上鼓)以及地质构造封闭的破坏(封闭的地质构造因采动而开放、松弛),3者综合导致围岩及其煤层的透气性系数大幅度增加,为卸压瓦斯高产高效抽采创造前提条件。煤层卸压瓦斯的流动是一个连续的两步过程:第1步,以扩散的形式,瓦斯从没有裂隙的煤体流到周围的裂隙中去;第2步,以渗流的形式,瓦斯沿裂隙流到抽采钻孔处。卸压瓦斯的运移与岩层移动及采动裂隙的动态分布特征有着紧密的关系。
（一）高抽钻孔组抽采技术原理
煤层开采将引起岩层移动与破断,并在岩层中形成采动裂隙。按采动裂隙性质可分为两类:一类为离层裂隙,是随岩层下沉在不同岩性地层之间出现的沿层裂隙,它可使煤层产生膨胀变形而使瓦斯卸压,并使卸压瓦斯沿离层裂隙流动;另一类为竖向破断裂隙,是随岩层下沉破断形成的穿层裂隙,它构成上下层间的瓦斯通道。当采空区顶板充分垮落后,采空区中部岩层和下方的矸石紧密接触,从而使得采空区中部顶板岩层裂隙基本被压实,结合采场空间特点,采空区四周形成了一个环形的采动裂隙发育区,文献称之为“O”形圈。在“O”形圈上方或者下方受采动影响的煤层瓦斯在含量梯度和压力梯度作用下以扩散和渗流的形式向“O”形圈内运移,使得“O”形圈成为卸压煤层瓦斯聚集和运移的主要通道。卸压瓦斯“O”形圈抽采理论表明,卸压瓦斯抽采钻孔的合理位置应打到离层裂隙的“O”形圈内。高抽钻孔组就是在沿工作面倾斜方向靠近回风巷侧布置一组千米大直径抽采钻孔,利用采动裂隙“O”形圈作为运移通道来抽采采空区瓦斯。高抽钻孔组布置靠近在“O”形圈的回风侧,改变了采空区瓦斯流场,有效解决上隅角瓦斯超限问题,且“O”形圈长期存在,抽采钻孔能够长时间、稳定的抽采出高含量瓦斯。
（二）顶板裂隙钻孔组抽采技术原理
采用全部垮落法管理顶板时,上覆岩层下沉稳定后,在采动区沿垂直方向由上至下形成了冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。研究表明,在回采过程中,靠近工作面一定范围内的采空区中部上覆岩层离层裂隙发育,结合采动裂隙“O”形圈,在采空区竖直方向上,形成了一个“∩”形拱采动裂隙区采空区不同瓦斯涌出源的瓦斯在浮力作用下沿采动裂隙带裂隙通道上升,上升中不断掺入周围气体,使涌出源瓦斯与环境气体的密度差逐渐减小直到密度差为零,混合气体则会聚集在裂隙带上部的离层裂隙内。涌入采空区的瓦斯,在其含量梯度作用下引起普通扩散,由于空气的重力产生方向向下的压强梯度,则其产生的扩散流方向,与压强梯度反向,即瓦斯气体具有向上扩散的趋势。因此,在瓦斯浮力、含量梯度及通风负压的作用下“∩”形拱采动裂隙区成为瓦斯聚集区,为采动裂隙带内钻孔抽采、巷道排放等治理瓦斯技术提供依据。由于沙曲矿近距离高瓦斯煤层群的赋存特性瓦斯涌出量大,仅靠高抽钻孔组不能完全解决沙曲矿的瓦斯治理难题,因此,基于上述理论分析,在采空区顶板裂隙区布置顶板裂隙抽采钻孔组,。顶板裂隙钻孔组加强了采空区瓦斯抽采,直接对上邻近层卸压瓦斯进行抽采,减弱了采空区瓦斯涌出强度,从根本上解决瓦斯超限难题。
（三）构建煤与瓦斯共采技术体系
依据以上分析研究,结合本煤层预抽法,构建沙曲矿近距离高瓦斯煤层群“煤与瓦斯共采”技术体系。
六、煤与瓦斯共采的研究方向
我国当今的爆破技术采用的多是硝化甘油、硝铵、水胶等爆炸方式，在引爆方面，运用的器材有导爆索、雷管等类型的起爆器。这些技术可以使爆炸物在瞬间产生大量的爆破力，使矿石的开采更为便利。但我国的技术水平尚处于发展阶段，工程中一旦控制失误，就容易引发一系列的事故，所以采矿业必须规范爆破技术的运用，提高爆破的效率和安全性。
2采矿工程中先进爆破技术的应用
在国际上，采矿工程已经运用了大量的新型爆破技术，而我国在这些先进技术的应用上还处在落后阶段，笔者对国内外的许多先进爆破技术做了一定的研究，总结了一些先进有效的爆破手段。
2．1等离子技术在爆破中的应用
传统的爆破技术多是火药类的爆破，对环境产生的影响很大，随着绿色理念的深入人心，这种传统的火药爆破方式已经不能适应时代的发展，而火药的爆炸规模和爆破力度难以准确控制。笔者发现，在以往的采矿工程爆破中，这种爆破方式很容易对工程中的其他岩体造成破坏，影响开采工程的进程。针对这种情况，国际上已经有了等离子的爆破技术，这种技术运用了电力爆炸的原理，将大量的电能通过可控的设备集中在一个点上，远程控制其爆破的能量和时间。经研究发现，等离子爆破方式产生的爆破力高达200MPa，是完全不逊于火药威力的，而且等离子爆破方式的可控性也弥补了火药爆破的不足，是值得采用的一种方式。
2．2妙用中深孔爆破技术
在采矿业当中，有很多工程是开展在小型基地或矿山之上的，对这种小型矿山的爆破，往往会浪费大量的爆破材料，而且对爆破范围和爆破点的把握也很不到位，而为采矿工程的顺利开展，我们也不能不使用爆破手段，因而我们在这种小型工程的开展上，必须改变爆破方式。笔者对一些先进的采矿企业进行研究，发现他们对小型矿山一般采取深孔爆破技术。这种深孔爆破方式是在一个相对小的平台上安放爆炸物，并设置后方的爆炸力度小于前方，这样就使得爆炸物的需求量更少，而爆炸造成的纵深也更大，对外侧岩体的伤害较小，从而也在一定程度上保证了工程的顺利开展。
2．3工程中探索精确爆破的手段
上文中已经提到过，我国的爆破技术与发达国家还存在有一定的差距，爆破中容易伤及附近的岩体，为工程的顺利开展构成障碍，这就要求采矿工程人员在实际中探索精确爆破的手段。笔者通过查阅资料和实际采访发现，多次爆破是精确爆破的有效手段。首先，爆破者要先用深孔爆破等方式将需破岩体和附近分开，然后再对需破岩体进行爆破，避免了爆破对附近岩体的伤害，从而保证了爆破的准确性。另外爆破人员还可以通过计算机预先判定爆炸物的威力，根据需要爆破的面积来控制爆炸物的数量，以保护工程内的其他岩体。采矿是一个具有一定安全隐患的产业，而爆破就更增加了采矿的危险性，精确爆破能够在一定程度上控制爆破的威力和范围，是提高采矿业安全系数的一个可行的手段。
2．4光学引爆的应用
光学引爆是利用激光和机器发出的光纤来引爆的，这种方式可以远程操控，而且不受周围磁场、电波以及噪音的影响，可靠性强;另外激光设备可以重复使用，不会增加成本，其安全性也相对更高，在采矿业的爆破环节中是值得推广的一种引爆方式;最后，这种利用激光进行引爆的方式，其效果与雷管引爆并没有什么不同，而激光的精确度和可控性甚至还高于雷管，因而在推广中无须担心在技术方面存在的问题，从这一层面来说，光学的引爆方式也应该被我们所认同和采用。
3采矿工程中爆破应用的建议
我国矿藏丰富，但分布不均，对于不同的地区和矿藏情况，要采取不同的爆破方法，以达到最佳效果。另外爆破本身就是一件极具危险性的工作，所以无论运用何种爆破方式，都要根据其特点来设置相关的安全措施，做到安全生产，比如爆破中所产生的飞石，一般会由爆破点向四周扩散，这就要求我们对爆破点的四周进行安全布置，防止意外发生。最后，笔者建议采矿工作和研究人员在爆破中多观察、多总结，努力发现和发明更优秀的爆破方式。
4结语
任何行业的作业生产都存在一定的安全隐患，有色采矿工程更是如此，在采矿作业各个环节中，危险系数较大，对于安全施工工艺的要求也较高。在工程开工之前，有色采矿工程安全管理人员，必须充分认识到加强安全管理的必要性，才能从根本上确保企业战略目标的实现。这是因为，在有色采矿工程建设过程中，不仅井下作业环境差，而且存在的不安全技术因素较多，这些不安全技术因素如果得不到及时的排除，极有可能导致安全事故的发生，甚至危及有色采矿人员的生命安全，因而在当前人性化的时代下，只有坚持以人为本，始终加强安全管理，才能最大化的确保企业的社会效益和经济效益，从而适应时展的需要。
2有色采矿工程中的不安全因素及对策
在有色采矿工程中，存在的不安全因素较多。针对有色采矿工程有可能发生的不安全因素进行研究分析，并采取行之有效的解决措施，对于降低安全事故发生率具有重要的意义。就从有色采矿工程井巷施工来看，要表现在以下几个方面：
2.1采区井巷设计中存在的不安全技术因素及对策
在弯道井巷施工的过程中，弯道井巷曲率半径如果选取不合当，势必会给有色采矿的运输造成安全影响。一般来说，在采矿井巷施工的过程中，巷道起坡方法有单道起坡和双道起坡两种。其中，采区中部车场采用单道起坡的方法，其拔口工程量相对较小，能够节省一付弹簧道岔，还能够降低一定的人力、财力。若是采区中部车场采用双道起坡的方法，其拔口工程量就相对较大，除了使用一付弹簧道岔，还应适应一付固定道岔，同时耗费的人力、财力更多。从安全问题出发，在采区中部车场采用双道起坡的方法最为适宜，虽然耗费了更多的人力、财力，但是，却能够为相关工作人员提供方便，避免了巷道堵塞，确保了巷道运输通畅，从而也在一定程度上确保了有色采矿生产安全。此外，进行弯道井巷的曲率半径设计时，若是通过弯道井巷的运输设备为七吨重的机车，通常弯道井巷的曲率半径为12~15m，若运输设备重量小于7t，则曲率半径为9m。若是井巷弯道幅度过大，耙矸机中的钢丝绳磨损就比较严重，极易出现钢丝绳因磨损断裂造成人员受伤的情况。若是井巷弯道幅度过大无法避免，从而采取急拐弯的方法，则巷道对面通过爆破后所掉落下的矸石无法耙彻底，就必然会造成巷道出现上坡现象，这将对巷道运输安全产生严重的威胁。
2.2采矿工作面的施工中存在的不安全技术因素及对策
在有色采矿工程施工中，一般是打通巷道进入计划开采面积的远处，正式开采时的工作面称回采工作面。进行巷道开拓工作时，采矿工作面的施工是否安全影响整个有色采矿工程的安全性，对于整个有色采矿工程来说，处理好采掘面施工方面的安全技术具有重要的意义。首先要在反眼头实施单向施工，留住反眼头矿柱，为下区段的回采正规推采营造有利的安全施工条件。这是由于许多矿井所采用的反眼头双向施工极易产生垮帮现象，并且不利于维护所决定的。与此同时，切眼的开口以及分斜坡的开口对于安全系数也有着很大的影响。相关长度的不足以及开口方向的不准确都会对具体的施工造成重大的影响，并产生垮帮的现象。因此，在施工切眼方向时要尽量保证切眼沿矿层的正斜方向，留有充分的长度。而且开口的方向也要严格按照相应的标准，使其垂直于主斜坡方向。此外，还要做好伪倾斜推采的超前开采距离的确定工作。许多有色采矿工程的事故都是由于这种距离的测量不够精准所造成，只有根据矿区的实际情况保证上部超前开采的距离小于回采的最大控顶距离才能保证有色采矿生产的安全性和稳定性。
2.3掘进施工中存在的不安全技术因素及对策
①掘进工作面运巷拔口位置的选择有正、反两种，在施工时要特别注意。从可采矿层来看，要想提高矿炭资源的回收率，就应该对局部地段进行有效地改造。在设计改造眼过程中，要根据矿层、地质条件进行设计，避免对改造眼的方位、位置及坡度的设计不当。在改造设计过程中，往往只考虑到经济效益，而没有从有色采矿质量方面进行注意，而随意将改造眼坡度设计为25°以上。因此，在设计时，应该将改造眼坡度设计为25°以下。②选择好运巷拔口的位置。因为对拔口的位置设计不到位，如果石门与矿层相通过，可以设计为正拔口和反拔口，会导致巷道跨度过大，从而导致安全事故的发生。③很多不安全问题大多都是人为因素造成的。因为有色采矿工人的安全意识缺乏，不遵守安全有色采矿的规章制度，容易出现盲目性、随意性的违章作业，就会导致安全事故频发。加上安全防范措施不到位，缺乏科学高效的安全应急机制，一旦出现严重的安全隐患，就难以及时有效地进行应对。因此，在进行有色采矿过程中，必须以安全设计规范和相关安全手册为指南，只有这样，才能够确保有色采矿作用安全有序地进行。
3严格按照安全要求做好有色采矿施工
3.1严格落实审批制度
严格按照国家安全标准对矿坑开采进行审批，按照不同的标准的进行开采。不能够对矿山矿坑的支撑结构产生破坏，切实做好保护工作。
3.2选择合适的开采仪器
必须严格按照有关标准选用合适的开采仪器，确保设备安全质量能够顺利接受验收。作为矿山企业，应该切实做好机电设备的维护，加强防护装置的检查，检修安全检测仪器，以确保安全。
3.3加强对空气质量的检测
只有确保其合格才能够进行开采，以防出现中毒、窒息等问题针对机械设备、排土场等可能存在的危害，采取积极有效的应对措施，才能够最大可能地提高其安全性。
3.4完善安全管理机制
采用事前安全控制、事中安全控制和事后安全控制相结合的方式，加强安全日常巡查，一旦发现问题，可以及时有效地处理。实行全员安全控制激励与约束机制，将安全控制与每个施工人员的绩效待遇联系起来，从内心提高施工人员参与有色采矿施工的积极性和主动性。
4结束语
矿产资源是我国进行社会主义建设和经济发展的物质基础，采矿工程直接关系到我国社会各项产业能否正常运行，对国民经济的重要性不言而喻。采矿工程是我国能源和工业原料正常供应的保障，据统计显示，我国近九成能源来自于采矿工程，工业生产所需要的原料中也有80%来自采矿工程，可见采矿工程对于国家经济发展和能源安全的重要作用和地位。21世纪是知识经济时代，各种高科技的产品应用而生，大幅度的改变了人们的生活方式和生活习惯。但是我们仍然应该认识到采矿工程在国家社会中的重要意义。采矿工程不同于高科技产品，却为高科技产品的生产提供必要的生产原料，大量电子产品的生产不仅需要科技的支持，更加需要采矿工程的原料基础支持，没有采矿工程的顺利进行，科技的进步和人民生活方式的提高步伐就会大幅度放缓。采矿工程是对储藏在地下、大海中、山体内的矿藏自然资源进行开采的工程，包括矿产资源的储量探测、矿藏定位，矿区建设和后期采矿实施吸纳了我国的大量劳动力，促进了国内生产总值的提高。而且随时世界不断发展，采矿工程的重要性日益提高，各国在国家发展规划中都涉及到了矿产资源的安全。我国作为正在快速发展的发展中国家，能源及工业生产原料的需要量极大，只有认识到采矿工程的重要性，科学合理进行采矿工程才能保证国家的可持续发展。
2、我国采矿工程的现状和面临的挑战
近年来我国采矿过程暴露出了许多问题，长时间的掠夺式采矿，造成了一些矿产资源的储量下降，甚至有枯竭的危险。另一方面由于采矿工程企业的管理不到位造成了一些采矿工程不能顺利进行。同时由于采矿工程的操作环境艰苦、安全隐患大，薪金待遇不高，造成了人们对于采矿工程这种职业的偏见，不能很好的吸引人才和留住人才。采矿工程一方面人才流失严重，另一方面还不能吸引高素质、高知识储备的专业人才进入行业，进行采矿工程的职工知识技能水平不高，在采矿工程中不能进行有效观察，不能对采矿机械进行合理操作，容易造成安全隐患，影响采矿的正常进行。采矿工程中的中小工程较多，没有进行有力整合，中小采矿工程在采矿设备和工人待遇方面投入能力有限，造成开采环节的科技含量低，人工密集型开采，对人力资源造成浪费。较低的待遇影响采矿职工队伍的稳定性。此外，有些采矿工程无法把握矿产资源的脉络，找矿、探矿能力不足，作业程序不规范、管理制度不健全，对整个采矿工程的可持续发展提出了挑战。我国采矿工程投入大量资金，多用于矿山设施建设和劳动力费用支出，而在采矿行业科技投入存在严重不足，机械化程度为35%左右，落后发达国家采矿工程装备水平十年左右。较低的科技投入和机械化水平导致了我国采矿工程的劳动密集型状态与发达国家采矿行业相比，劳动生产率很低。世界经济一体化的发展，伴随着矿产市场全球一体化的发展，我国劳动密集型的采矿工程，在世界高度机械化的水平下很难与世界采矿行业进行有力竞争。同时，我国经过改革开放以来的快速发展，采矿工程与环境的矛盾日益凸显。国家要保证生态文明的建设，矿产及生态环境的可持续发展是重要环节。长期的采矿工程对环境造成了大量的破坏，生态环境严重恶化。对环境的破坏成为采矿工程面临的重要挑战。以采煤业为例，山西采煤行业进行了长达40年的快速发展，大量煤炭资源产出的同时，生态环境问题也显现出来，露天开采煤炭资源后，没有进行矿坑的回填和绿化，形成荒山，水土流失严重，破坏地下水脉，造成地下水位变化和地下水污染。地下开采的矿区，开采后不进行处理，造成地表塌陷。采矿过程中产生的煤矸石等废物未经规划，随意堆积，形成大量采矿垃圾，影响生态环境的正常运行。因此，能否正视对环境的影响并采取相关措施成为采矿工程面临的重要挑战。
3、采矿工程面临的机遇
采矿工程目前正处在发展和调整阶段，一味追求利益的采矿工程已经不能适应生态文明建设的要求。采矿工程应该将可持续发展战略运用到采矿工程中的各个环节，进行采矿工程的管理创新和技术投入，保证采矿工程的可持续发展，促进采矿工程与社会和环境的和谐进步，这成为未来采矿工程发展的必然趋势，也是采矿工程转型、调整的一个重要契机。在不断进行自我管理，科技机械设备利用率提高的前提下，加之矿产市场世界一体化，各国矿产资源贸易增多，同时伴随着美欧经济复苏，印度、非洲经济快速发展对矿产资源的需求量大幅度提升，我国采矿工程即将迎来新的、更加健康的稳步发展。全球能源和矿产资源的市场调整接近尾声，对于采矿工程造成的不稳定影响也即将结束。我国采矿工程要清楚地认识到世界矿产市场与我国采矿工程的联系，在世界矿产资源调整导致的全球整体矿产行业低迷期内完善内部制度，强化管理机制，革新理念，时刻把握采矿工程可持续发展基本要求。加大采矿工程科技投入，提高机械化水平，保证我国采矿工程的竞争优势，促进我国采矿行业的规模化发展。进入新的阶段，国家对采矿工程的重视程度日益提高，国家对采矿工程的调整和发展提供了大量的技术和资金的支持，保证了采矿工程的发展。越来越多的专业人才投身到采矿工程，保证了行业人才的供应，促进了行业向科技技术丰富型方向发展。矿产市场调整时期的过渡给了我国采矿工程内部改善和调整的机遇。因此，我们要把握好采矿工程发展的机遇，促进我国采矿行业的发展。
4、结语
在规划时综合考量，整体分析施工过程中要运用到的技术和设备。例如施工工地土质较松，要事先准备加固设备和材料，如果施工区域土质硬，就要事先规划好要使用的钻孔设施和防断裂设备，避免施工过程中发生意外。未雨绸缪是解决技术不安全因素的最好办法，所以关注规划阶段，从工程的初始阶段就将不安全因素避免掉是极其必要的。
2具体施工方面操作不规范
在采矿的具体施工环节，技术操作不规范将严重影响工程的安全性，而施工中的安全事故会直接造成人员伤亡和经济损失。
2．1井巷设计不规范
现阶段，对井巷工程的巷道曲率半径是有一定要求的，若需要进入防爆机车，巷道曲率半径一般要求设置为12～15m，若采取其他方式，则需设置为±9m，一些施工者为节约人力、物力，一般会缩小这一半径，在施工中，也许不会影响人员或设备的进入，但如此的设置必然会对生产的安全造成很大的影响。因此，应对这一半径严格规范，只能对不同情况设置为＞9m或者＞12m，避免造成施工中的安全事故。另外，施工区域下部间隙的安全距离一般是1．3m，但笔者在调查中发现很多工地的这一间隙不足1．3m，为安全考虑，应适当拉大这一距离，避免车体相撞造成严重的损失。在井巷工程中，还有许多方面存在着设计不合理，这必须引起管理者的重视，规范这些工程的设计，为其安全提供技术的保障。收稿日期:2014－04－28作者简介:罗远林(1968－)，男，贵州六枝人，工程师，现在贵州浙商矿业集团有限公司工作。
2．2采掘工作面施工过程中存在的不安全技术因素
在采矿施工的过程中，切眼技术和分斜坡技术的实际操作也有很多不成熟。如开口时选址不明，造成切眼的作用不大;另外在分斜坡的过程中，没有准确的坡度要求，致使坡度不合理，对岩体造成一定的伤害。针对这些情况，在实际施工中应注意规划，在施工时准确计算开口位置及深度，规划分斜坡的位置和坡度。
3采矿的监督管环节待于提高
采矿工程中，技术操作难免会有疏漏。因此，必须加强技术管理监督的力度。
3．1策划安全监督
工程是开始于策划阶段的，工程策划是后期施工的指导。某些策划在形式上看起来令人叹服，但在实际施工中就会发现其中的很多细节都不合理，造成施工不可控，对工程安全造成影响。因此，必须组织专业人员在工程的策划阶段就进行监督，避免后期的麻烦。
3．2施工安全监督
施工是采矿工程的具体操作阶段，这一环节的技术一旦出现失误，将直接对施工人员以及财物的安全造成影响，这就需要对施工专业性、器材完好性以及施工材料的合格性等等进行监督，为工程的开展保驾护航。
3．3工程后期安全监督
很多企业在开采过后将开采基地弃置，造成一定的安全隐患。针对这种情况，企业应在工程完结之后一段时期内，对老工地进行监督，避免其出现塌方等事故，对附近人员造成伤害。
4爆破技术的安全应用
在爆破技术方面，要借鉴深孔爆破、等离子爆破等先进技术。另外爆破中产生的飞石一般从爆破点向外扩散，因此施工者还要设置防护措施，避免飞石造成安全事故。要积极招揽专业技术人才，学习先进的爆破技术，提高采矿爆破的安全性。还要注重自身爆破人员素质的提高，组织定期培训，不断提高从业人员专业水平，为爆破技术安全性提供更可靠的保障。
5结语
在对车场进行设计时，一般情况下技术人员只会对采区上山方位以及运输大巷方位进行研究分析，将下部车场设计在采矿区的弯道巷道内部，而这种设计则直接会增大电机车司机的视野盲区，对于前方以及周边的警示信号等不能及时发现，很大程度上影响了司机与信号挂钩人员之间的信息交流，经常会因为交流不及时而出现一系列的安全事故。为了避免此类情况的发生，在设计下部车场时，应该尽量将其设计在直线部位，以免设计不合理减小司机的视野范围而造成安全事故。
2开拓井巷工程施工不安全技术因素
开拓井巷的设计施工中，经常会存在下部车场轨道安全间隙过小等不安全因素，如果不能掌握巷道的所有信息，就会导致在巷道设计过程中出现高度过低的情况，并且在对巷道的腰线进行设定时也存在很明显的不安全因素。只要是其中有一个环节存在不安全因素，就会影响整个采矿工程的正常进行。
2.1下部车场轨道间安全间隙过小对于下部车场的设计，车场间隙一般确定为1.3m，但是在实际施工中很多矿井的安全间隙仅有1.3m。在这种施工的情况下，一旦车场运输任务重，并且运输车变形或者材料车过宽的情况下，很容易因为双轨之间的挤碰而威胁到工作人员的人身安全[3]。因此，在对下部车场进行设计时，必须要充分考虑超宽运输车可能通过的情况，增大间隙到1.4m左右，确保运输工作能够正常进行。
2.2巷道高度过低巷道掘进施工一般都是采用砌碹支护开拓作业的方式，半圆拱形断面首先的也是掘进方式，一般情况下会将墙的高度控制在1.2m上下。就采矿井巷实际施工情况来看，存在少数的矿区没有采取规定的方式来对巷道进行开拓，很多大断面积的巷道墙高为1.1m左右，这样在巷道进行架线时，高度不能达到架线以及施工的安全标准，在后期的施工过程中很容易就出现触电安全事故。因此，在对巷道进行开拓施工时，必须要严格结合当地实际情况来进行综合分析，确定最终的巷道墙高，保证其能够满足工程施工的安全需求。
2.3巷道腰线设计不合理中线与腰线主要对井下巷道进行施工控制的，其中中线的主要是对巷道的掘进方向进行指导，一般情况下应在巷道顶板位置或者是棚梁上设置3~4个中线点，选择用正中或者偏中线的形式来表示，而设备可以选择激光光束的方式来确定掘进迎头的尺寸是否合理。而腰线的作用主要是完成对标高与坡度的控制，以水平尺等施工工具延伸到掘进迎头的位置来探测腰线所在位置是否合理[4]。在实际施工过程中，一般都是在间隔30~50cm的位置用测量一起设置一个中腰线。并且针对煤层较厚的区域，为保证掘进的正确性，还需要对巷道进行分层，在开采难度降低的情况下，巷道的压力也会增加，而支架承受压力过大发生变形后就会对设置的中线点造成影响，使其不能够完全保证在同一水平线上，进而会造成巷道施工质量减低。并且，在实际的巷道施工过程中，受地质地形等因素影响比较大，往往会造成施工方位的变化，为了保证工程施工质量，需要将拐弯处的曲线巷道半径以及转角等转化为切线或者弦线。
3采掘面不安全技术因素
采矿工程采掘面的工程施工，也会存在一定的不安全技术因素，例如急倾斜煤层主斜坡设计中存在的坡度过小不安全技术因素，以及存在切眼与分斜坡开口的施工问题，还有改造眼拐弯处过多以及反眼坡度设计过大等问题等，都会对工程的安全施工造成不良影响。
3.1急倾斜煤层主斜坡坡度过小为满足工程安全施工的要求，在对采矿井巷采掘面进行设计时，必须要通过全面分析后做好对急倾斜每层主斜坡坡度的控制。但是在实际施工过程中，即便是有明确的倾斜角度作为参考，也会出现各种各样的施工问题，最终导致主斜坡坡度不能够满足工程建设要求，导致煤炭在受到自身重力影响后也不会出现下降，很大程度上影响了工作效率。
3.2切眼口及分斜坡开口矿井采掘面进行切眼开口设计时，如果没有按照每层正倾斜的方向进行设计，或者是沿着要求的方向设计但是最终确定的长度不够，形成的三角带切眼，很容易就会出现煤柱垮塌的现象。因此，在对采掘面切眼口进行时设计时，必须要严格按照相关要求来进行，以免因为设计不合理而出现各种质量问题。
3.3反眼双向施工从布置在巷道底层的煤层底板来看，如果采用反眼双向施工的方式，经常会因为放炮震动而对反眼头煤柱造成影响，甚至会因为空顶过大的原因，最终导致垮帮问题的出现，无法进行正常的维护工作。在对采掘面进行此项施工后，往往会在本区段回采完成后，无法保住煤柱，在二段回采过程中将会出现窜矸问题，进而会对工程的正常开采造成负面影响。因此，为保证工程的顺利施工，确保煤柱不会受到损伤，在反眼头施工时，应该选择单向施工的方式，以此种方式来保证回采与正规推采都能够顺利进行。
4提高采矿工程安全性改进策略
4.1井巷工程施工安全策略对于井巷工程施工时，在设计中部车场时应该选择单道起坡的施工的方式，可以确保采矿井巷工程中部车场设计与施工工作的顺利进行，并且可以降低施工成本，重要的可以避免空车在道岔行驶过程中发生倒掉，保证挂钩工作人员的生命安全。为保证采矿工程的安全施工，要求设计人员必须要对矿井进行全面分析，将巷道曲率半径控制在12m左右。并且下部车场的谁及应该尽量避免将其设计在弯曲巷道中，将其设计在直线巷道中，避免对电机车司机的视野造成影响而发生安全事故。
4.2开拓巷道施工安全策略在对下部车场轨道进行施工时，应加强对之间安全间隙的控制，为避免受运输车重量过大或者是运料车过宽等因素影响，造成挤压而产生安全事故，应该将间隙控制在1.3m以上，大概1.4m左右为佳。另外，采矿巷道施工一项的安全措施就是保证用电安全，为了确保线路的架设高度达到安全标准，必须要确保巷道墙高能够满足施工要求。另外，应该加强对中线以及腰线的控制，保证掘进工作面的正常。
4.3采矿工作面安全策略采矿工作面的安全技术策略，需要结合存在的不安全因素进行分析，在全面了解矿井工程实际情况后，以满足工程正常施工为根本目的，采取最有效的施工技术。例如针对三角带煤柱垮帮事故，在施工时应该严格按照规定对切眼的开口进行操作，保证施工中切眼开口长度、方向以及各项参数都能够符合施工要求。
5结束语
关键词：采矿系统工程，现状，展望
采矿系统工程为采矿工程学与系统工程学相结合的所形成的一个新的学科分支。论文参考网。采矿系统工程是根据采矿工程内在规律和基本原理，以系统论和现代数学方法研究和解决采矿工程综合优化问题的采矿工程学科分支[1]。采矿工程是一门由来已久的古老技术，很多问题都只能定性，而不能定量的解决，现场问题常常依赖经验判断，容易存在很大的主观差异性，借助采矿系统工程中的数字与计算技术，可以实现采矿技术问题的定量决策，大大提高了准确性和科学性。同时，采矿工程涉及面较广，影响因素较多，如何从总体上合理把握，综合协调，也需要利用系统工程的相关知识来解决。近年来，随着新技术，新方法不断引入到采矿系统工程中，为我国的高效安全采矿带来了新的活力和发展。
1.采矿系统工程的基础理论与技术
目前，采矿系统工程中常用的基础理论学科及相关技术，主要如下：
1） 应用数学或计算数学分支。如概率论与数理统计,随机过程及数值方法等。
2） 运筹学及其学科分支。如线性规划，整数规划，非线性规划，目标规划，动态规划，图论及网格分析，排队论及存储论等。
3） 现代应用数学的相关学科分支。如地质统计学，可靠性理论，模糊数学，灰色系统理论等。论文参考网。
4） 与计算机技术密切结合的交叉学科分支。如系统模拟，系统动态学，人工智能学，决策支持系统，管理信息系统及计算机辅助设计等。
2.采矿系统工程发展现状
经过几十年的发展，采矿系统工程得到长足发展，应用范围相当广泛，分述如下：
2.1 矿山地质系统
在采矿系统工程中，主要使用数据库来存放地测数据，早期主要使用dBASE、FoxBase、Foxpro，近年来则主要使用Access、Oracle等软件。而在处理数据方面，则主要使用统计学的方法，常使用Excel以及各种数据库软件从总体上把握矿产分布及其变化规律。
1） 矿产储量计算与地质作图
采矿系统工程广泛使用方块法，同时，为了满足矿山设计的需要，工程技术人员还常常使用为线框模型法来表达矿体，这种方法计算精度较高。然而如何由钻孔柱状图推出剖(平) 面图的地质作图问题，虽然专家学者使用了许多方法，但还没有很好的解决。另外，在三维实体模型表达矿体方面，国外的矿业设计软件都有这种功能。
2） 矿产资源评价
目前人们普遍采用模糊综合评判评价矿产资源，先建立评价指标体系及各因素的权值 , 然后采用模糊评判、灰色关联度分析等方法。近年来也有人探索用人工神经网络、遗传算法进行评判。至于矿物资产的评估，基本上以收益现值法为主。近年来，又引入探索期权估价法，案例估价等其它方法。
2.2 矿山规划与设计系统
1）地下开拓系统
对于煤矿开拓运输系统，常使用专家系统确定。或者从各项工程费用累积而成的数学模型中，使用解析法求极值，求解出最优开拓方案。同时，技术人员还常采用计算机模拟法比较各方案的优缺点。
2） 地下采矿方法
对于确定采矿方法，主要使用专家系统和模糊综合评判。对于煤矿此类特定层状矿床，采用解析法，而在具体布置采准巷道时，大多采用 CAD技术。鉴于地下工程是个空间概念，国外常采用三维立体图表示。
3） 采掘计划编制
人们主要使用线性规划和整数规划制定矿山采掘计划。论文参考网。另外还常使用计算机模拟予以辅助。如为了适应矿山环境的复杂多变，利用CAD技术编制采掘计划。
2.3 矿山生产工艺系统
1）开采工艺及设备选择
开采工艺及设备的选择主要是通过专家系统来确定，为了确保影响因素权值的正确确定，还可以使用人工神经网络方法。其他的选择方法还有解析法和计算机模拟等。
2） 开采工艺过程分析
主要是采用计算机模拟来研究开采工艺过程。近年来，现代控制理论也逐步引入到开采工过程分析过程中。
2.4 矿山管理系统
1）矿山管理信息系统
随着计算机及网络技术的普及，国内外许多矿山都建立了矿山管理信息系统，覆盖地测、设计、计划、设备、库存、营销、财会、人事等工作，内部各子系统用局域网相连，外部联系则通过Internet。
2）矿山生产过程监控
目前矿山还不能达到全过程自动控制，对于井下电机车的调度，主要是借用铁道运输的经验。对于井下一些重要却又危险的作业，主要采用工业电视来监控。对于少数大型的设备，都具有了自动控制的功能，但是距离自动化还有很长一段路要走。
3）通风安全
主要是使用专家系统来确定通风系统，使用解析法来优化通风井巷断面，使用CAD技术来绘制通风网格图，利用因果关系预测、时间序列预测、卡尔曼滤波预测等方法进行事故预测，以及采用故障决策树等技术分析事故发生的原因及概率等等。
3.采矿系统工程发展趋势
采矿系统工程是采矿工程与系统工程相结合的一门学科，既要遵循采矿工程的内在规律，又必须运用系统工程的观点和方法。目前情况下，采矿系统将有如下发展趋势：
1)多种研究方法的综合运用。采矿系统工程是一个复杂的动态过程，它的决策，如果只采用一种方法，效果难以理想，需要多种方法综合运用，并且正在朝这个方向发展。
2）多项内容的综合分析决策。采矿系统工程在系统结构上关系比较复杂，再加上各个矿区条件的差异性，因此，在处理和解决某一决策时，需要涉及到的内容较多，内容之间又容易相互影响，故今后将朝多项内容分析决策的方向发展。
3）计算机运算与可视化功能的密切配合。工程设计图是采矿工程的语言，随着计算机技术迅速发展，动画显示以及虚拟现实技术将会在采矿系统工程中得到广泛应用。
4）采矿系统工程理论与实践的进一步结合。随着采矿新技术，新方法的应用，采矿工程的实践活动也发生了巨大的变化，随着采矿实践的发展需要，兼收严格优化方法的优化功能与非严格优化方法的灵活使用性将会形成一种趋势。
5）严格优化技术正向实用要求逼近。在采矿系统工程的早期阶段，利用运筹学得出的采矿问题最优解常常偏离采矿的工艺技术要求。近年来，随着CAD 技术的出现，人们又将传统的设计方法转用计算机实现，却又忽视了优化的目标。今后，采矿系统工程将在人―机的交互方式下实现决策的优化，并尽可能提高作业的自动化程度。
6）新学科、新技术的应用继续发展。随着新兴学科，边缘交叉学科理论迅速发展，它们也将逐渐与传统领域结合，使采矿系统工程得到新的发展。
7）矿用软件开发日益规范化、商品化。采矿系统工程的软件将会一步发展，市场和价格也会逐渐规范化，价格上也会更加便宜，使用也会更加普遍，对外国软件的使用上也会更加熟练。
8）跨学科的联合研究。跨学科的研究工作随着系统研究对象的扩展，已经成为目前阶段必然发展趋势。
4. 结语
虽然采矿系统工程是一门新兴学科，但是随着我国经济高速发展，对能源需求量的急速增加，采矿工程迎来了新的发展机遇，再结合全球化的契机，以及新技术，新方法的引入，必将推动我国乃至全世界采矿系统工程学科发展的春天，为能源高效安全开采做出巨大的贡献。
参考文献
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[2] 张幼蒂，王玉俊. 采矿系统工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000
[3] 邵登陆，岳宗洪. 采矿系统工程的发展现状与新趋势[J].中国矿业，2008，17（9）：99-102
[4] 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，2004，13（2）：1-6
[5] 刘建华，岳宗洪. 采矿系统工程的发展与新趋势[J].现代矿业，2009，3（3）：7-10
[6] 云庆夏，陈永锋. 我国采矿系统工程的技术进展[J].中国矿业，2000（9）：40-43
关键词：采矿设计优化主要步骤
用最安全合理和经济的方法将埋藏在地底下的矿石开采出来是地下采矿设计优化。因为存在于复杂地层中的矿体赋并且有很复杂的地应力作用，在岩层矿体和地应力这方面的知识人类的认识都是非常少的。有着很多不能确定的因素存在而且会在采矿的过程当中是多步骤多次数的开挖，它在最后的力学效应和其稳定态都具有有多样性的发展。额外在选定采矿方法不仅仅是被地层和矿体自身问题有着显著，在安全经济和环境等多方面都有着约束，能够对采矿设计和决策有影响的原因是很多的。所以确定采矿方法以及优化设计不是仅仅一个原因和结果的问题将其影响的，也不是经过力学简单的计算或者经过经济的分析就能将其确定的。作为一个复杂的系统工程，采矿一定要通过系统论原则、不确定性和非线性研究方法、多重目标的理论的运用应用下才能够将采矿设计优化问题得到有效地解决方法。
根据系统论的原则进行采矿设计优化，首先要建立一个优化分析系统，该系统要包括上述影响采矿设计和施工的各种主要因素。同时要确定优化目标，目标不是单一的，而是多元化的，“安全、经济、高效和有利于环境保护”是采矿工程所追求的共同目标。单对每一个具体工程，要求的目标侧重可能不一样。然后，就是要采取计算机数值分析等现代技术手段，对众多的开采技术方案和工艺流程进行定量计算和分析，考虑多因素的影响进行多目标的评价，从中筛选出一种最适合具体工程条件的开采方案。因而进行设计优化必须从实际出发，进行系统的可行性研究。离开了具体的系统环境条件，包括工程地质条件、矿体赋存状况、开采技术条件和经济条件来研究开挖系统优化是没有实际意义的。根据上述的基本思路，进行采矿设计优化应包含下列六个步骤：
1.系统目标的确定
就是要根据采矿设计优化的目标和内容、影响采矿方法选择和设计的主要因素，确定地下开采所要选定的生产规模、生产能力技术指标以及环境保护的要求等。
2.系统信息的获取
就是对采矿工程基础资料的调查、实验，研究。这一步的工作量很大，是为建立采矿工程系统提供必需的原始数据。最重要的基础资料包括现场地应力状态，工程地质、水文地质条件和矿体赋存的状态，岩体结构和质量等。由于上述需要调查的基础资料中均存在大量的不确定性因素，因而在基础资料调查、分析过程中均需要借助模糊数学、灰色理论、神经网络等不确定性分析方法来进行处理。
3.系统结构的建立
就是开采设计“预选方案”的确定。地下采矿方法有很多种，而且同一种采矿方法其结构形式，包括采场结构参数、开采顺序、开挖步骤、支护方式、支护结构参数等都可以不相同。“预选方案的确定”就是根据工程地质、水文地质和矿体赋存条件，以及需要达到的开采目标，事先合理选择若干个较为可行的方案，然后进行详细的计算、分析、比较，以确定最终的开采方案
4.系统的功能分析
就是对开采设计“预选方案”的定量计算分析。最常用的分析方法为数值分析方法。其中有限元、离散元和有限差分法等是最基本的数值分析方法。对普通的岩体条件，采用弹塑性有限元分析是比较合适的，而当岩体比较松软破碎的时候，则需要用离散元和有限差分方法；对于具有流变性和膨胀性的岩体，则需要考虑时间因素，粘弹塑性有限元分析方法较为适用；在存在动载荷作用的情况下，则需要进行动态的数值模拟分析。
在采矿系统的功能分析中，第一位考虑的是稳定性，在保证一定的开采技术经济指标的前提下，如何减少开挖和支护量，如何减少生产成本，并同时保证开采系统的稳定性，就是我们所研究的内容。开采系统的稳定性通常有三类指标来判断。第一类是应力、位移、塑性区、破坏区综合指标分析，多数的有限元和有限差分数值分析都用这类判断指标；第二类是平衡状态分析，其中，一是能量分析，分析开采过程系统的能量变化、能量聚集和耗散规律，由此分析系统的平衡过程和状态；二是运动分析，分析运动过程、判断平衡点和稳定状态，离散元法属于这一种；第三类指标是破坏概率，通过可靠度分析，来确定系统的稳定性状态。
由于原始参数的不确定性和不完全性，对“预选方案”的计算和分析需要采用定量化、模糊化和经验化相结合的方法。灰色系统和神经网络为这类方法提供了理论基础。同时，由于岩体材料、地质环境和开挖过程的非线性，在计算分析过程中往往也要借助非线性理论和方法，这就为分岔论、突变论、混沌论等非线性理论的应用提供了广阔的天地。
5.现场监测和反分析——系统信息反馈
就是对开采系统的行为包括应力、位移状态和变形、破坏规律等，采取多种手段进行实时现场监测，将监测的结果与理论计算分析结果相比较，找出二者的差异。同时，根据监测的结果可以采用反分析方法，推求原始参数的相应值，从而为修正原始参数，修改原设计中的错误和不完善之处提供依据。如此循环往复，使得系统设计逐步符合工程实际。
参考文献
[1]张强.采矿方法发展方向.第2届全国青年采矿学术会议论文集，1996.
