CAD技术在煤矿开采设计中的应用

任立武

摘要：随着科学和经济的发展，各行各业提高了生产效率。在我国煤矿开采过程中也加大了对新型科学技术的应用。CAD技术，众所周知是一个画图的技术。在煤矿开采设计的时候，也加大了对CAD技术的应用，提高了开采设计的质量。CAD技术是为了方便人们进行绘图和修改研发出来的，煤矿开采的工作也需要先画图，按照图进行开采。鉴于此，本文是对CAD技术在煤矿开采设计中的应用进行的研究，仅供参考。

关键词：CAD 技术 煤矿 设技 应用 研究

CAD技术在发展的过程中，规避了传统绘图的一些失误等，使得图纸更加精确。CAD技术的应用，加快了开采设计人员的设计速率，提高了工作效率。在实际应用的过程中依1日存在著一些问题，我们需要在发展的过程中解决问题。近几年，CAD技术在煤矿开采设计上得到了广泛应用，提高了设计效率。下面我们将对CAD技术在开采设计中的应用进行详细的分析：

1CAD技术的涵义

CAD技术，就是在计算机上有一个图形设备，通过键盘上的一些命令，完成画图。绘图者首先根据实际勘测的数据，在软件上进行基础绘图，然后根据矿井地质图绘制开采设计的图纸。在CAD软件中.绘图人员可以进行多次修改，并确定最后的设计方案。CAD技术不单是一种绘图的技术，它还能够进行图形的转换、进行曲面造型等等。

2CAD技术在煤矿开采设计中的应用

2.1开采方案的设计

煤矿的开采工作十分的复杂，为了保证开采的安全，需要在进行设计的时候，有一套详细的、符合现场实际的矿井地质图，特别是各开采煤层的底板等高线图作为设计的基础，但是根据各勘探地质钻孔柱状图，绘制各勘探线剖面图，再到绘制各开采煤层的底板等高线图，特别繁琐，也特别容易出错，如果用预先编制好的CAD绘图软件辅助制图，可成倍提高制图效率，并且准确性高不易出错。当然设计人员需要具备充足的设计经验，具备煤矿回采、掘进、机电、通风等方面的知识，根据煤矿实际地质情况结合最先进的采煤方法进行科学的矿井开采方案设计。设计合理就可以节省大量人力、物力和财力，特别是首采区设计合理则能加快矿井投产进度和使矿井提前达产，大大提高矿井经济效益。差之毫厘谬之千里，设计人员能否熟练掌握运用CAD绘图技术，关系到矿井方案设计的合理性和准确性，对矿井开采安全和经济意义重大。

2.2单项工程的设计

煤矿开采具体施工设计中有很多单项工程设计如平巷、斜巷交岔点设计.采区火药库设计等，如轨道上山片口交岔点设计，如按设计公式计算特别繁琐，如果用预先编制好的CAD绘图软件辅助绘图设计，只要输入几个重要参数，如轨道上山坡度、巷道规格，片口巷道规格，选择甩车和分车道岔，就可快速绘制出片口交岔点图，既准确又快速，大大提高了设计效率，再比如火药库设计、煤仓设计中好多部位的设计是通用的，好比建筑中的一个通用模块一样，我们可把这部分设计做成一个通用模块，在多个设计中可重复使用，既简化了设计工作又提高了设计准确性。

2.3煤矿各专业的设计

煤矿开采设计中有最基本的巷道布置设计，还有各专业的设计，如通风系统设计、供电系统设计、排水系统设计、煤矿安全避险六大系统设计等，每个专业设计中共用部分都较多，为实现快速准确设计，应把各专业中的共用部分编成模块，如同建筑模块一样，需要时直接复制粘贴即可，这样可大大提高设计制图效率和制图准确性。

设计人员需要熟练掌握CAD绘图技术，在煤矿开采设计中精益求精，尽可能减少设计时的误差，最后，开采设计的图纸需要具备相应的平面图以及剖面图等等。

3CAD技术在煤矿开采设计中的发展前景

在未来的发展过程中，我们需要在多个方面加大对CAD技术的应用，并在发展的过程中发现其中存在的问题。为了迎合市场的发展，我们需要加大对煤矿企业的分析。CAD设计人员在开展实际工作的时候，需要不断的而提升自己的设计能力。煤矿开采工作主要是加大对煤矿资源的了解，需要保证开采设计能够结合实际状况。煤矿开采设计的工作，需要做好信息的收集以及加大对数据的管理。煤矿企业在进行动态管理的时候，需要将计划和绘图融为一体，提高开采设计的质量和效率。在未来的发展过程中，社会经济和科学技术的结合会越来越好，为了提高煤矿开采设计的质量，CAD技术也需要不断的进行更新。4案例实际应用

1）在冀中能源峰峰集团邯郸宝峰矿业有限公司九龙矿《南二下部采区四片口中部车场及交岔点设计》中的应用。此设计为一单项工程设计，采用预先编制好的CAD辅助绘图软件，首先输入斜坡交岔点设计的几个重要参数，轨道上山坡度18°，轨道上山巷道规格净宽×净高= 4.2mx3.8m，片口巷道规格净宽×净高= 4.4m×3.8m，选择甩车和分车道岔均采用ZDK630 -4-12型单开道岔，片口车场巷道与轨道上山巷道夹角30°，利用CAD辅助绘图软件就可快速绘制出片口交岔点平面图，根据平面图再绘制交岔点支护断面图，完成整个《南二下部采区四片口中部车场及交岔点设计》，利用CAD技术辅助进行开采设计，既能提高设计效率又能提高设计的准确性，有很好的应用前景。

2）在冀中能源峰峰集团邯郸宝峰矿业有限公司九龙矿《北三采区方案设计》中的应用。

4.1设计采区所在区域总体开发设计的基本情况

九龙矿位于河北省邯郸市西南部峰峰矿区与磁县交界地带，九龙矿井井田位于鼓山背斜东翼，西高东低，平面呈菱形状，南北走向长8公里，东西倾斜宽约2.5公里，面积202平方公里。井田北部以F9、F9-1断层为界，与羊渠河矿相邻，南部以F26大断层为界与梧桐庄矿相邻，西部（浅部）以F8大断层为界与泉头矿、新三矿相邻，东部（深部）以2煤煤层-900米底板等高线为界，东部为技术边界，整个井田形成四周下降中间隆起的地垒构造。

九龙矿井于1991年4月29日投产，矿井设计生产能力为120万吨/年，矿井服务年限为52.5年。经过生产系统改造，2009年核定生产能力为150万吨/年。2010年9月和磁西一号矿联合成立了冀中能源峰峰集团邯郸宝峰矿业有限公司，2012年12月18日九龙矿依法正式更名为“冀中能源峰峰集团邯郸宝峰矿业有限公司九龙矿”。201 3年7月九龙矿技术改造产业升级项目通过河北省发展和改革委员会组织验收，并以冀发改能源

[2013]1488号文下发，九龙矿设计生产规模达到210万吨/年。2014年底全矿可采储量7319.6万吨。

九龙矿井田以焦煤为主，肥煤次之，少量为瘦煤，主采煤层为28煤。

矿井开拓方式为立井单水平南北翼分区开拓，水平标高为一600米。现有4个井口，包括一对主井、副井，两个风井即南、北风井。主副井筒位于井田中部。

矿井共分八个采区，即南一采区、南二采区、南二下部采区.南三采区、北一采区、北二采区、北三采区、北五采区。其中南一采區、南二采区、北一采区已开采完毕，北二采区、北五采区、南二下部采区、南三采区正在生产，北三采区处于准备阶段。

4.2采区主要开采煤层特征

2#煤：在北三采区全部为合并层，煤层厚度平均5.8m左右，煤层中，一般含两层0.04-0.05m厚的夹矸，夹矸赋存稳定。

2#煤直接顶板为平均2.6m左右的灰黑色砂质泥岩，老顶为一层平均厚度10m左右的细砂岩；直接底板为一层3.5m厚的灰黑色砂质泥岩，老底为一层平均厚8.2m左右的中细粒砂岩。

4#煤：4#煤平均厚度一般为1.4m左右，为单一煤层。4#煤直接顶板为一层厚1.8m左右的灰色石灰岩，直接底板为一层厚2.Om左右的砂泥岩，老底为一层厚4.Om左右的中细粒砂岩。

4.3设计采区地质构造

北三采区基本上为一个单斜构造，区内构造以断层为主，本采区边界与内部主要多条落差较大的大断层和影响较大的小断层，现分述如下：

DF4断层：为本采区西部边界断层，走向正断层，断层产状：145°～125°∠70°，落差H=30-52m。打钻探明，位置可靠。 DF2断层：位于北二采区北部，断层延伸至北二、北三采区边界附近，为斜交正断层，断层产状：145°∠70°落差H=5-15m。掘进中实际揭露，位置可靠。

F39断层，位于1 5235工作面切眼北部，该断层为新揭露断层。断层产状：160°∠75°落差H=15m。15235上巷揭露，位置可靠。

F9断层：为井田北部边界断层，亦为本采区北部边界断层。断层产状：0°∠65°，落差H=60m。

DF5断层：位于本采区西部，走向正断层，断层产状：95°～75°∠65°，落差H=10m。

DF6断层：位于本采区北部边界附近，靠近F9边界断层，为斜交正断层，断层产状：185°∠65°，落差H=8.Om。

F21断层：位于本采区中部，走向正断层，为一斜交断层，延展长度550m。2-2、2-1钻孔控制，二水平地震勘探有断点控制，断层较可靠。断层产状：104°～92°∠70。，落差H=4.Om.

F22断层：位于北二采区东北部，断层延伸至北二、北三采区边界附近，为走向正断层，为一斜交断层。断层产状：108°∠72°，落差H=8.Om。

F41断层：15421N工作面多次揭露该断层，断层延伸至北三采区尖灭，断层产状：318°∠60°，落差H=3.5m。

4.4 CAD技术在《北三采区方案设计》中的具体应用。

在绘制《北三采区2#煤、4#煤煤层底板等高线图》和《北三采区2#煤、4#煤储量计算图》时，采用了预先编制好的CAD辅助绘图软件制图，成倍提高了绘图速度，且准确性高不易出错。在绘制《北三采区通风系统图》、《北三采区监测监控图》、《北三采区供电系统图》等分专业设计图纸中，大量采用设计模块，直接复制粘贴，简化了各专业设计图纸中的共用部分设计，提高了设计制图效率和制图准确性。

5结语

综上所述，在未来的发展过程中，煤矿企业会不断加大对CAD技术的应用，开采设计工作是所有工作的前提，为了提高煤炭开采率，需要设计人员提高自身的设计能力和设计经验，尽可能的结合实际情况进行设计。

参考文献

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