矿山地质论文范文

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1.1矿区地质环境概述淮南矿区是我国重要的煤炭基地，淮南矿业（集团）有限责任公司现有矿井9座，截止2004年9月累计产煤5.262亿吨，为国民经济的发展作出了重大贡献。淮南矿区位于淮河两岸，地跨淮南市的五区一县和阜阳市的颖上县。矿区处于淮河冲积平原之上，地形平坦，地面标高一般在20～26m之间。区域内水系均属淮河流域。天然河道流向一般沿区域地势由西向东，由北向南注入淮河。矿区内除淮河以外，主要河流有西淝河及其支流济河和港河、架河、泥河、黑河已经人工开挖的有高新河、永幸河、光辉河等。

矿区内淮河防洪与农田水利设施多，农田水系纵横交错，基本形成适宜农业耕作的水利网络。绝大多数耕地夏季种稻，冬季种小麦。

淮南煤田煤层赋存于淮河及其冲积平原之下，第四系松散层厚20～483.5m，由东南向西北逐渐增厚。属水体下开采的矿区。

矿区大气降水及地表水资源时空分布不均，年际分布不均，浅层地下水水质良好，水源充沛，补给条件较好，目前矿区利用地下水不致引起地面沉降。

矿区开发引起地表塌陷下沉，扰乱水系，损坏耕地、村庄、河道、提防及其它建筑物受到破坏。矿区开发对地质环境的影响主要为：地面塌陷、固体堆积占地与污染，农业生态环境变化等方面。

1.2地表塌陷淮南矿业集团所属9座矿井、工业和生活居住等地面设施占地2624.2公顷（39363亩）。

9座矿井矿区总面积为301.12km2，截止2004年9月底开采塌陷面积达62.10km2，占矿区总面积20.59%。其中又有约17.7%为积水区，即积水累计总面积达10.97km2。积水范围随降雨量大小而变化。

随着煤矿开采的延深和规模扩大，塌陷范围逐渐扩大，据1997年以来的统计，1997年1月至2004年9月塌陷区增加了24.8km2，年增长率为5.15%。

开采塌陷区尚有15个村庄正在或有待搬迁。

开采塌陷区内，地形、地貌改变破坏了水系，影响河堤长度为15.1km，灌溉渠道5.9km，影响铁路线长度7.41km。

1.3固体堆积物

1.3.1煤矿开采，每年要排放大量的煤矸石，选煤厂也有相当的矸石排放，电厂排放粉煤灰。造成固体堆积物占地和环境污染。

据初步统计，目前现存矸石山（场）23处，占地63.9公顷（906亩），固体堆积物总量为1898万m3。

1.3.2淮河以南的矿区，煤层倾角较大，多煤层联合开采，全部煤层开采后下沉量大，一般在10m以上，最大下沉量达18m。塌陷盆地积水深浅不一，农民进行粗放式养鱼。可耕地的质量下降，造成农业减产减收。

淮河以北广大矿区，煤层倾角平缓，基本属单一煤层方式开采，回采后形成碟形塌陷区盆地，最大下沉量达4.5m，地下水埋深较浅。因此，盆地中间积水，积水范围大小受降雨量控制，变化比较大，盆地的边缘下沉量小呈缓坡地仍可耕种，但不宜种水稻，造成农业减产，盆地的边缘带与积水区之间，地面坡度大，水土易流失，基本上为弃耕绝收地带。

1.4地质环境改变对工农业生产和生态环境的影响

1.4.1对大气的影响煤矿生产过程中释放出大量的瓦斯，瓦斯气是一种有强烈温室效应的气体，瓦斯气向大气牌坊会导致全球气候变暖，给空气造成污染。

1.4.2对农业生态环境的影响煤矿开采引起的地表塌陷和矸石堆积导致耕地减少，土地质量下降，农业减产，造成农村搬迁。

1.4.3对城市环境的影响煤矿开采造成地表塌陷，矸石成山，导致市容脏乱差，影响市民生活，制约城市发展。

1.4.4对煤矿企业的影响为了减少村庄和城镇搬迁，降低生产成本，煤矿企业不得不改变开拓布置方式，甚至放弃准备煤量，影响了煤炭资源合理开发利用，制约了企业自身发展。

2矿山地质环境治理原则

2.1以人为本、防灾减灾所有的地质灾害，直接或间接的对矿山职工和矿区居民的生命财产安全构成威胁，因此矿山环境治理首先要保证矿区免遭矿山开发诱发的各种地质灾害的危害，达到防灾减灾的目的。

2.2因害设防、综合治理针对矿山地质环境破坏的特点、方式、分布及危害程度，抓住重点和关键环节，因地制宜、因害设防，采取拦、排、护、整、填、植等方面的综合治理措施对矿山环境进行治理。

2.3注重效益、分期实施矿山地质环境治理工程应遵循生态社会效益优先的同时，争取最大的经济效益。区别不同的矿山地质环境问题，采取不同的治理措施。同时根据资金情况、矿山地质环境问题的危害大小、轻重缓急，分期、分阶段进行治理。

2.4工程措施与生物措施相结合矿山环境治理只有将工程措施与生物措施紧密结合，才能达到矿山环境治理的最终目标。各种工程措施只要配置合理，就能根治地质灾害。但其缺点是投资过大，而生物措施恰好弥补工程措施的缺点，其投资较小，能改善小气候的特点，使其广泛应用于矿山环境治理中。

3矿区地质环境治理的基本设想

淮南矿区地处华东，是富饶的淮河平原，是我国重要产粮基地，土地十分珍贵。国家可持续发展战略，对地质环境的保护、生态平衡提出了更高的要求和法规制约。因此，煤矿开采地质环境的恢复引起了各级部门和煤炭企业的重视。塌陷区回填复垦是煤炭企业、地方政府和矿区农民长期以来的共同愿望，不塌陷影响经济发展、环境保护的不良因素转变为积极因素。淮南矿业集团实施矿山地质环境恢复示范工程项目。

实施示范工程的指导思想：治理与开发相结合，变害为利，企业、地方政府和农村基层组织紧密合作，中和开发现代化生态企业，建设小康型农村。

“珍惜和合理利用土地，切实保护耕地”是基本国策。煤矿开采对地质环境的影响和土地的破坏十分严重，是一个长期以来未能解决的问题，是一个共同关注的问题。

《环境保护法》、《土地法》和《矿产资源法》等国家法规，都要求矿山开采保护地质环境，实现治理恢复“占补平衡”的最终目标，这也是可持续发展战略的组成部分。

我们将吸收有关兄弟单位回填复垦试验的成功经验，结合淮南矿区的具体地质环境，按照国家的有关法规和技术政策，实施示范工程项目。主要项目有：谢李示范工程，塌陷区回填后作为城市绿化地、改善生态和小气候；张集示范工程，结合农村搬迁、小城镇建设、改变农业结构相结合，由单纯的种植，变为种植和水产养殖、农鱼产品加工相结合的农业结构。

4结论

大部分采掘后遗留下来的废弃地(如废石场、尾矿坝等)通过治理与复垦，可再用于农业、林业或作其他护环境和保持自然生态平衡。土地整理和复垦。一方面使被破坏了的土地不要再增加。另一方面，对已经被破坏了的土地尽快地进行复垦造田、绿化植被、恢复生态平衡和保护自然环境，使已废弃的土地重新恢复利用，发挥出更大的社会经济效益。各个矿山由于矿石类型、赋存条件、开采方式、地质环境容量的不同，对矿山地质环境的破坏程度不同，因而治理方法、治理措施、治理思路应结合矿山实际情况确定。

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环境影响评估是加强环境破坏管理，提高环境保护的重要措施，环境影响评估是指根据某一项目的建设计划或者某地区经济发展的规律，科学、全面、客观的预测该项目或者经济发展对当地环境引起的变化，从而针对性的制定环境保护措施，避免环境受到严重的破坏。环境影响评估对协调环境保护与经济发展有十分重要的意义。在矿山开采中，通过地质环境影响评估，能有效地避免矿产资源开发造成的环境污染现象，矿山地质环境影响评估是根据矿山地质环境现状，对其存在的问题、危害程度、发展趋势进行评估，从而制定相应的矿山地质环境保护措施。由此可见，矿山地质环境评估工作对矿山资源开采有十分重要的作用。

2矿山地质环境影响评估的主要内容

矿山地质环境影响评估的主要内容有：评估采矿活动对水环境、水资源造成的影响，如地下水资源枯竭、水质污染、地表水漏失、水均衡破坏等；评估采矿活动引起的山体滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝和地面塌陷等地质灾害程度；评估采矿活动对土石环境、土地资源造成的影响，如土石污染、土地沙漠化、土地利用情况改变等；评估采矿活动对重要工程设施、自然环境等造成的影响；评估矿山工程及设施可能受到的地质灾害；根据各项评估结果，制定相应的环境治理措施及矿山土地恢复方案。

3矿山地质环境影响评估技术

3.1矿山地质环境现状评估

在进行矿山地质环境影响评估时，要对矿区存在的土地资源破坏、山体滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝、地面塌陷、地下水资源枯竭、水质污染、地表水漏失、水均衡破坏等各种地质问题进行详细的调查，分析这些地质问题的危害程度、发展趋势。在评估矿山地质环境现状时，要充分掌握当地的气象条件、地形地貌、水文环境、地质构造、地层岩性等相关资料，从而对矿区的地质环境问题种类、特征、规模、发展趋势进行评估，并分析相邻矿山在采矿过程中的相互影响情况。由于不同的地质因素在局部区域存在一定的差异性，为保证评估结果的精准度，可以将评估区域划分为几个子单元，相同的评价单元其地质环境一致，这样就能保证不同的评价单元之间具有对比性。根据各个评价区域的地质环境条件，赋予评价单元不同的属性，最后根据这些属性对各区域进行地质环境影响评估。为保证地质环境评价指标的权重，在选取评价指标时，要坚持简明性、针对性、普适性、指标量化性、数据易取性、动静结合性的原则。选取好评价指标后，建立相应的数学模型，评估当前矿山地质环境情况，并预测采矿活动对矿山地质环境的影响。

3.2矿山地质环境预测评估

在矿山地质环境现状的基础上，根据矿山的类型、开发方案等确定矿山的开采深度、开采范围、废弃物治理方案，并预测接下来的采矿活动可能引起或者加剧的地质环境问题，评估矿山建设造成的地质灾害危害对象、影响程度、发展趋势、治理难度。矿山地质环境影响评估主要包括：评估采矿活动造成的地质环境问题种类、原因、规模、危害程度；分析采矿活动引起的地质环境问题的恢复治理难度等。

4矿山地质环境治理措施

4.1矿山废弃物治理

矿山废弃物治理是矿山地质环境治理的基础，矿山废渣、弃土、废石等对矿山的地质环境有很大的影响，矿山废弃物的长期堆积很容易对矿山周围的植被、土地造成破坏，对矿山原来的地形地貌及水文环境造成影响。同时重金属的废弃物经过长期的雨林、曝晒，会逐渐析出重金属元素，从而对矿山周边环境造成影响，因此，加强矿山废弃物治理是十分重要的。在实际工作中，可以利用废弃物回填矿坑，同时还可以配制废气矿石和砂石混合物，进行矿坑回填，这样不仅能减少矿坑回填的成本，还能达到矿山废弃物治理的目的，对矿山地质的恢复有很大的帮助。

4.2矿山地质灾害治理

在以往的矿山开采中，很少对矿坑进行回填处理，极容易引起地质坍塌等现象，根据矿山地质灾害的发生快慢程度，可以将矿山地质灾害分为突变性地质灾害和缓变性地质灾害两种情况，突变性地质灾害包括地震、山体崩塌、泥石流、水土流失等，缓变性地质灾害包括地裂缝、地面塌陷、土地沙漠化等。在采矿过程中，地下岩石的应力会发生变化，岩石的应力平衡受到破坏，加上矿山废弃物的随意堆放，当外力诱发时，很容易发生泥石流、崩塌等灾害。对于矿山地质灾害的治理，首先应先查明该地质灾害的成因和发展趋势，科学合理地采取相对应的地质灾害防治措施。其次要加快矿山植被的恢复速度，可以采用移植树木的方式恢复矿山周围的植被，从而减少泥石流、水土流失等灾害的发生。土地沙漠化也是矿山地质环境问题的一种，引起土地沙漠化的主要原因是在采矿过程中，水资源逐渐减少，河流干枯，植被的生存环境受到破坏，植被逐渐减少，造成土地沙漠化，土地沙漠化的治理是一个长期的工程，需要缓慢恢复矿山周边的土壤水分和植被。为保证矿山环境治理工作的顺利进行，还要加快矿山环境保护与治理人才的培养，从而利用先进的科学技术进行矿山环境治理，这不仅能提高矿山环境治理效率，还能减少矿山环境治理过程中的资源浪费。

5总结

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1．1开采现状分析团结沟采矿场为露天开采方式，采用单一公路开拓、汽车运输，组合台阶陡帮剥离，缓帮采矿方法开采。采区分东、西两个露天采场，两采场封闭圈相距约80m。东采场从1976正式开采，2000年初开采到65m标高后暂停开采，采坑距地表深度达125m;从2008年7月开始对东采场南帮二期工程设计境界外资源进行边界扩境开采，现开采到100m标高，计划2015年底开采到70m标高后结束开采。西采场从1994年正式开采，2008年6月开采到10m标高结束开采，采坑距地表深度达180m。1996年9月西采场南帮139～129勘探线间的边坡岩体发生大面积的滑坡，滑坡量约为130万m3。虽然该滑体量大，但未形成一般滑体那样的破碎状;经过几年的削坡减载和近10余年的应力释放，目前处于较稳定状态。

1．2地质环境存在的问题团结沟采矿场已有30多年开采历史，形成了一定规模的矿业遗迹景观。2005年8月国土资源部批准了当地政府上报的《黑龙江嘉荫乌拉嘎国家矿山公园申报书》，2007年10月矿山公园揭牌开园。公园规划为矿山公园标志牌、矿业遗迹、地质遗迹、自然河流和生态、鄂伦春民族风情园等5个参观景观;其中，矿业遗迹景观包括采场两个露天采坑、选矿厂、冶炼厂、尾矿坝等。经专业机构评估，目前采区地质灾害危险性以及采矿工程对水资源环境影响程度均较小，但由于30多年的矿山建设及生产，已对矿区内林地资源和地质地貌景观产生了较大破坏。1)植被荒芜。采场内石漠化严重，没有可供植物生长的土壤;采场周围植被也受到破坏，许多地方都被废石、废渣掩埋。2)占用大量林地。采剥作业中产生大量的固体废弃物(岩石)，在排土场、废石堆堆放，占用了大量林地。截至2013年底，采矿场共计占用和破坏荒山及林地面积约1．92km。

2地质环境保护与恢复治理措施

2．1地质环境保护与恢复治理原则1)坚持“谁破坏谁治理、谁投资谁受益”的原则。2)坚持“预防为主，防治结合，在保护中开发，在开发中保护”的原则。3)坚持“边开采、边保护、边治理、边恢复”的原则。4)坚持社会效益、环境效益、经济效益的协调统一。

2．2地质环境保护与恢复治理目标针对团结沟露天采场地质环境与恢复治理项目存在的上述问题，拟定地质环境保护与恢复治理总体目标为:在矿山生产的同时，尽可能保护好现有的生态环境和地质环境，对生产中所造成的影响和破坏，一部分可以边生产、边保护与恢复，其余部分应在生产结束后及时进行恢复、治理，以实现保护和综合治理矿山环境为最终目标。

2．3地质环境防治工程鉴于目前团结沟露天采场及选矿厂、冶炼厂、尾矿坝等都已经获批为国家矿山公园，因此今后应以采坑边缘治理、废石堆地质环境治理恢复、排土场地质环境治理恢复为重点开展有关防治工程，使矿山公园更具有观赏及研究价值。

2．3．1矿山公园保护乌拉嘎国家矿山公园是当地政府在乌拉嘎镇区域设立的旅游参观景点，因此应采取围栏、警示牌、避让、加固等措施保护现有的矿山公园。该项工作以地方为主，企业予以配合。

2．3．2采坑边缘治理及绿化工程在采坑周边15m处设置绿篱带，绿篱宽0．9m;根据当地气候条件可种植灌木，规格为0．2m×0．3m，每处种植两株，总长度约为4．5km，共计种植灌木180000株，需客土约35830m3。在采坑边缘4～5m处与绿篱围栏之间覆土植树，恢复植被，树坑规格为0．3m×0．3m×0．4m，需覆土约17000m3。根据当地气候条件可种植生长快、易成活的杨树，植树规格为3m×3m，约种植8200株。种植时，采用“三埋两踩一提苗”的方法。

2．3．3废石堆地质环境治理恢复工程废石堆位于东采场北部和南部，占地面积约为82000m2。环境治理恢复措施为平整、削坡，平整厚度约为0．2m，平整量约为16000m3;平整后进行客土植树，树坑规格为0．3m×0．3m×0．4m，需客土约940m3。可种植杨树，植树规格为3m×3m，约种植9200株。

2．3．4排土场地质环境治理恢复工程排土场位于东采场西南，占地面积约为1050000m2。环境治理恢复措施为平整、削坡，使其与周边地形坡度基本一致，平整厚度约为0．2m，平整量约为210000m3;平整后场地进行植被恢复，可种植杨树，树坑规格为0．3m×0．3m×0．4m，共需客土约3960m3。植树规格为3m×3m，约植树116700株。

2．4地质环境监测工程

2．4．1露天边坡滑体监测露天边坡滑体是采剥作业中最大的地质灾害隐患，因此应对东、西采坑滑移情况进行定期监测，尤其在雪融时节和雨季更要加强监测。

2．4．2水质监测由于废石经长期日晒雨淋及气候影响，一些有害元素进入地下水，可能引起水质污染，因此应对地下水水质进行定期监测，每季度至少监测1次。

3保障措施与效益分析

3．1保障措施

3．1．1组织保障为保证地质环境恢复治理工程项目的顺利实施，企业应以公司法人为项目总指挥，主管领导为副总指挥，主抓项目施工及安全工作，生产部和采矿场负责项目的具体实施，安环部、企管部、纪委等部门负责项目日常监督。

3．1．2技术保障在施工过程中应严格按照地质环境恢复治理方案要求进行操作，并定期或不定期聘请有关专家对地质环境恢复治理工程进行专业咨询，对不当之处及时进行调整，使地质环境恢复治理工程切实有效。

3．1．3资金保障截至2013年底，企业从法律规定上已缴纳地质环境恢复治理保证金上千万元。在以后施工过程中，企业还应按规定定期提取地质环境恢复治理保证金，做到专款专用。

3．2效益分析

3．2．1社会效益地质环境恢复治理工程项目实施后，可以大幅度减少矿区附近的地质环境问题，使矿区的周边环境得以保护，生态环境得以恢复，使矿区及附近居民能够安居乐业，从而维护社会的稳定、和谐发展。

3．2．2环境效益地质环境恢复治理工程项目实施后，矿区内的地质环境问题可以得到抑制，基本改善了矿区内不良地质环境和生态环境，并提高了矿区及附近居民的生态环境质量，降低了地质灾害和环境污染，使矿区的生态环境发生明显改变。

3．2．3经济效益地质环境恢复治理工程虽然不直接产生经济效益，但项目竣工且通过地方政府主管部门验收后，可使缴纳的地质环境恢复治理保证金得到返还，从而缓解企业资金紧张状况。该项目实施后，可以最大限度地降低矿山地质环境问题和地质灾害发生几率，其减灾增值效益十分明显。

4结论

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[关键词]露采矿山 地质环境 恢复治理

[中图分类号]TD1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-12-146-1

0前言

矿产是社会经济发展重要战略资源，我国90%以上的能源，80%以上的工业原材料和70%以上的农业生产资料源自资源开采。矿业和矿产资源在我国国民经济中起着十分重要的基础性地位和作用。

由于广东省矿产资源分布不均，中小型矿山开采技术落后、矿业权管理尚未完善，长期轻视可持续性发展，造成了目前省内矿山地质环境保护相对滞后和地质环境的日益恶化问题。现对广东省露采矿山地质环境问题及地质环境恢复治理论述如下：

1露采矿山矿业开发中环境地质问题

根据广东省露采矿山引发的地质环境问题主要有：占用破坏土地资源；地形地貌景观破坏；地质灾害和地下水均衡破坏。其中分布广、影响大、最突出是地质灾害问题，其次为占有破坏资源。

首先，露采矿山在矿业活动中极大的改变了原始地形地貌，严重影响矿区的自然景观，同时还易形成各类地质灾害。广东省2005年以前，矿山占用和破坏各类土地13107.44公顷[2]，土地占用和破坏严重。

其次，露采矿山矿业活动常引发各类地质灾害。数据显示[2]，露采矿山发生各类地质灾害32宗，17人死亡，直接经济损失812万元。多发生于小型矿山，主要是由于人为因素主导，降雨及爆破等下诱发，其规模多为小型～中型。

再次，采矿活动中矿坑积水常采用强排方式排放，破坏了地表水、地下水均衡，甚至造成大面积的疏干漏斗和周边区域水资源枯竭，沿海地区或可引发海水入侵。同时废矿、矸石和尾砂中大量有害物经侵蚀和淋滤渗出并排入水体可造成水体污染。

2露采矿山环境地质问题特征及主导因素

矿山地质环境问题类型众多，表现形式多样，其主要特征有：

（1）矿山某类地质环境问题可以由不同的工程活动造成，并且具有多期性。如地质灾害，可由基础建设和各矿业主导，在外部因素下诱发。

（2）矿石地质环境问题主要是由人类工程活动引发的，由于不同地质环境条件及开采矿产类型和开发方式的不同，引发的地质环境问题也明显不同。地质环境问题具复杂性特征。

（3）地质环境问题还具有相互关联性，通常一类地质环境问题是另外一类或多类地质环境问题的诱因。

（4）地质环境问题具“区内相似，区间相异”性。在不同的地质环境背景和自然地理条件下，所产生的地质环境问题不同，在相同的地质环境背景和地理条件下，出现地质环境问题多相似且具有同生性。

3矿山地质环境的恢复治理

为应对日益加剧的地质环境问题，需对露天开采矿山开展因地制宜的、生态景观和谐的恢复治理工作。

3.1土地整理

土地整理时应充分考虑地形地貌条件，土壤条件，与治污和周边景观相结合的方式进行整理。土地整理应优先利用废石土，对矿坑可改变为尾矿库或蓄水池；对边坡做好分级工作，采用因地制宜、随坡就势的平整方法进行植被恢复。

3.2排水、蓄水系统建设

矿山排水系统的建设直接影响矿山运营期的开采安全和矿山后期及闭坑后地质环境恢复治理工作。在排水系统建设时应根据矿区的地形地貌条件、土壤植被条件以及水文气象条件合理布置，充分利用天然沟道，其规格应经过校核验算，能形成系统并与蓄水系统结合，实现水的综合利用。

3.3边坡防护及植被恢复

矿山基建和开采中形成的边坡常常是地质灾害防治和生态恢复的重点区，应根据坡体的地质、工程特征以及当地气象水文条件结合生态复绿进行坡面防护和生态恢复工作。

常用的坡面生态防护技术[2]有钢筋混凝土框架坡面防护、预应力锚索框架地梁坡面防护、混凝土预制空心砖坡面防护、浆砌石框架坡面防护。常用的坡面生态恢复技术[2]有生态植被毯坡面恢复技术、生态植被袋坡面恢复技术、坡面垂直绿化技术、生态灌浆坡面植被恢复技术、土工格室坡面植被恢复技术、三维网坡面植被恢复技术以及植生基材喷付植被恢复技术。

4露采矿山地质环境恢复治理的发展及问题

我国对矿山地质环境恢复治理工作起步的较晚，最早开始于20世纪50年代末，直至本世纪初国家相继颁发了各项矿山地质环境相关的法律法规从制度、机构和资金上保障了矿山地质环境恢复治理工作的有效开展，同时对矿山地质环境恢复工作做出了相关规划目标，我国矿山地质环境恢复治理工作才初见成效。

广东省于本世纪初开始全方位对矿山开展土地复垦、生态恢复工作并取得了一定成绩。但在露采矿区地质环境恢复治理工作仍存在一些问题：

4.1矿种多、分布散

广东省露天开采矿山种类多，空间分布凌乱，水源和土壤条件差异大，岩石，植被恢复困难，治理难度大。

4.2治理手段单一、效果不和谐

露采矿山地质环境恢复治理的目的主要是治理防范地质灾害以及生态复绿，治理技术多为植被生态的恢复，人类活动迹象明显与周边景观的不协调。

4.3对矿山废石、矸石、尾矿及废水的无害化研究程度低，对如何减少地质环境的影响没有进行理论综合研究。

4.4缺少专业人员

露采矿山的地质环境恢复目前仅靠地质系统原有成员培训后取得相关资质后持证上岗，同时还缺乏相关的施工队伍，导致了恢复治理项目效果较差。

4.5法律法规不完善，环保教育相对滞后

对露采矿山地质环境问题相关规范、法规均提出了原则性要求，但经常操作性差。此外，人们的环保意识还有待提高，没有充分认识环境保护和可持续发展问题的意义，多数仍从既得利益角度看问题、办事情。

参考文献

[1]张进德、张作辰等.我国矿山地质环境调查研究.北京： 地质出版社， 2009.

[2]赵方莹、孙保平等.矿山生态植被恢复技术.中国林业出版社.2009.

[3]金洪涛、贾伟光等.东北地区矿业开发态势与矿山环境地质问题综合研究.华南地质与矿产.2005.

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关键词：环境地质；废弃矿山；灾害类型；环境灾害则

现代工业的快速发展使得废弃矿山产生的环境地质问题日益凸显出来，这不仅是国内现状，而且具有全球性特点。对于废弃矿山造成各种环境地质灾害，应当加强重视，及时采取有效的措施进行防治，只有这样才能实现可持续发展之目的。

1、废弃矿山造成的环境地质灾害分析

1.1环境灾害

（1）水污染对于废弃矿山而言，其引起的环境污染中最严重的一种就是水污染。在开采矿山过程中，或多或少地会改变地质环境，而且在开采过程中会利用地表水以及地下水。然而，如果矿山废弃，废弃矿山引起的环境地质灾害类型分析及防治措施浙江省第一地质大队倪晓辉摘要关键词近年来，社会经济的发展使得生产生活中对矿产资源的客观需求量大幅度增大，新矿山大量开发意味着废弃矿山增多。实践中可以看到，大量废弃矿山的出现，对本地环境条件以及地质状况等造成了严重的影响。本文主要分析了废弃矿山对环境地质造成的主要灾害类型进行分析，并在此基础上就如何进行防治进行探讨。环境地质；废弃矿山；灾害类型；环境灾害则水位必然会随之回升；在此过程中，水资源与废弃矿山中的矿渣、垃圾等接触，造成地表水和地下水受到严重的污染。此外，在水流场影响下，被污染的水会影响更大范围、更为深层的水源，因此产生的连锁反应及其影响是非常严重的。比如，上世纪陕西黄陵沮河岸，超过40个废弃煤窑因出现沿河塌陷等问题，沿河道的地下水受到严重的污染，以致于下游水位明显升高，而且污染地下水从地表大量溢出，该地区形成了沼泽地，部分农田受灾，土壤受到了不同程度的污染，水污染严重。

（2）空气污染在矿山生产过程中，产生了大量废气、污染气体以及粉尘等，废弃的矿山没有采取有效的措施进行处理，因环境发生改变而导致地下气体会逐渐进入大气之中，地表开采后矿体在环境中逐渐被风化，而且出现了严重的空气污染。对于空气污染而言，并非仅有空气粉尘增加，一些有害、有毒气体也随之释放到大气之中，对周边的环境以及群众生命健康产生的威胁。

1.2地面下沉

在矿产开采过程中，难免会对地质结构产生破坏。矿山开采，会对矿山地质结构造成破坏，然矿山废弃以后可能会形成二次破坏。矿山地下开采会产生采空区，上覆的岩层比较脆弱，而且覆盖的厚度也不够，在难以支撑地表时会出现地面塌陷问题。当矿山废弃以后，地下水水位回升，很多地层结构被淹没在水中，地表结构被破坏以后就会浸泡起来，变得非常的软，此时若遇到地震等较大范围的地质变化，可能会出现地层塌陷，该地区均会产生地表沉降问题。

2、加强废弃矿山环境地质灾害预防与整治的有效策略

2.1环境地质灾害治理原则

（1）坚持人本原则。对于废弃矿山而言，其环境地质灾害控制过程中，应当将人的生命健康和安全放在首位，并且将受地质灾害严重影响的村镇、交通干线等地作为重点整治环节，减少环境地质问题造成的影响。

（2）因地制宜。实践中应当综合考虑整个矿山废弃土地的利用价植，宜地则地、适林则林，使其与环境统一起来，从而促进矿山事业以及整个地区的社会经济和环境之间的相互协调和可持续发展。

（3）科学规划。结合本地城市规划以及土地利用现状和要求，综合考虑矿山地质条件，提出针对性的整治方案，从而使矿山规划建设能够最大限度地满足规划要求。

（4）利益协调。在废弃矿山环境地质灾害防治以及政治设计过程中，应对兼顾多方利益诉求，在确保人员人身安全的基础上，尽可能减少矿山防治过程中的占地、损毁耕地现象出现几率。同时，还要认真做好矿山整治过程中的大量占用土地以及赔偿工作，从而确保矿山整治工作能够顺利进行。

总之，在废弃矿山环境地质灾害整治过程中，应当因地制宜的采取有效的保护与治理措施，最大限度地消除因矿山废弃而造成的地质灾害和影响；如果条件允许，还应当尽可能地杜绝一切矿山地质灾害的发生、减小影响，从而使矿山一直处于稳定状态。同时，还要将已经被破坏的土地进行复垦，最大限度地改善和改进该地区的地质环境；积极开展各种类型的植被恢复以及重建工作，从而提高废弃矿区内的植被覆盖率。

2.2加强废弃矿山环境地质灾害防治的有效策略

（1）建立环境地质灾害监测以及预警体系

实践中，为了能够有效预防和整治废弃矿山造成的环境地质灾害影响，查明废弃矿山环境问题，然后对其变化情况进行监测，建立预警预报体系。同时，还要构建废弃矿山环境地质灾害监测以及灾害预报系统，改进技术，比如矿井地下水流、动态动力学预报与评价，同时还包括对流体动力进行观测、介质参数渗透试验等，通过监测废弃矿山水质、水位等变化情况。目前国内并未建立完善、健全的矿山地质环境监测系统，在废弃矿山地质环境条件进行监测以及预报时，还应当按规定严格落实责任。

（2）构建完善的地质灾害评估系统对于各种类型和级别的地质灾害而言，应当采用不同的方法进行应对。就废弃矿山造成的环境地质灾害而言，需对其灾害级别进行准确评估。同时，还要针对废弃矿山地质灾害的威胁进行积极应对，即人文因素、环境因素。从这两方面来讲，最大的危害就是废弃矿山造成的环境地质灾害，同时还要充分考虑社会因素，比如舆论评价等。实践中，还要对灾害级别进行正确评估，只有这样才能更快地对救急方案进行指定和实施，以免破坏和影响扩大化。

（3）对废弃矿山加强整治在废弃矿山造成的环境地质灾害控制过程中，除了要采用有效的监测和预报方法对灾害进行防治，还应当采用主动行为进行废弃矿山造成的灾害可能性进行控制。在废弃矿山整治过程中，需要技术和资金。对于所需的资金而言，应当建立完善的整治基金，确保有效充足的资金。从技术层面来讲，目前现有的整治技术，主要有矿井内填充净化材料、打造水平孔预排污水以及建立水力坝隔断污水扩散和将废弃煤窑与国营大井沟通以截断污水与洁净水的渗透等。同时，还要结合废弃矿山情况，优选环境问题解决方案，逐渐改善被影响环境地质状况，减少灾害影响。

3、结束语

综述，废弃矿山环境地质灾害不仅会影响周围的环境条件，而且还会影响周围居民的身体健康和安全，因此应当加强重视。通过对废弃矿山进行政治，生态环境条件的改善，会造成整治区以及周边环境土地获益，改善人文环境、居民的居住环境条件，优化投资环境，实现了间接的经济效益。就矿山开采而言，应当坚持三原则，即“谁开发谁保护，谁闭坑谁复垦，谁破坏谁治理”，对矿山地质环境条件加强管理。从本质上来讲，矿山地质环境灾害整治，是一项非常专业的、技术性非常强的工作，其涉及面非常的广泛，强化矿山环境保护以及地址灾害整治，各部门之间应当加强协作，立足实际情况，结合废弃矿山的地质环境特点，才能有效整治矿山环境地质灾害。

参考文献：

[1]王燕.矿山地质灾害类型与防治措施浅议[J].科技展望，2015(01)：246-246.

[2]王新杰，王新然.废弃矿山环境地质灾害治理探讨[J].科技创新与应用，2015（10）：168-169.

篇6

关键词：恢复治理；治理保证金；测算方法；征收标准

中图分类号：F423文献标识码：A

截至2008年初，国内已有20多个省（市、区）建立了保证金制度，但没有形成统一的保证金计算标准或计算方法。与国外的保证金核算方法相比，我国统一的保证金征收标准很难满足实际的治理需要。长此以往，不仅不利于恢复治理工程的实施，还可能引发行政主管部门和矿山企业互相推诿责任的现象。因此，建立一套合理可行的保证金测算方法势在必行。本文从矿山地质环境恢复治理成本的角度提出保证金的测算方法，并构建了测算模型，最后通过实证研究证实了保证金测算方法与模型的可操作性。

一、基本概念剖析

（一）地质环境恢复治理的内涵。土地复垦是指通过综合整治措施使被破坏的土地恢复到可供利用状态的活动。《土地复垦技术标准》要求土地复垦方向的建设必须符合相应的行业技术标准，重点强调的是土地的可利用能力的恢复。矿山地质环境恢复治理是在土地可利用能力恢复的基础上，注重地质环境保护，强调为生物群落创建一个安全稳定的地质环境，所以地质环境恢复治理应是土地复垦的最终目标。而地质环境恢复治理的主要内容是农业活动或者社会经济活动所需要的土地问题和环境问题，所以土地复垦应是地质环境恢复治理的核心部分。

（二）保证金征收标准。实施保证金制度的目的是为了约束企业恢复治理因资源开采而破坏的地质环境，保证金只是为实现这一目的而实施的经济担保手段。所以，合理的保证金征收标准应是恰好可以约束企业完成地质环境恢复治理任务。

《矿山地质环境保护规定》（国土资源部令44号）规定，缴纳保证金的数额不得低于恢复治理所需的费用。陈琳琳和李丽英利用福利经济学理论，探究保证金的缴纳标准，她们认为合理的保证金征收标准在数额上应该等于恢复治理成本。

笔者认为，如果保证金高于治理成本，企业为了经济利益会治理，但会加重企业负担，造成经济资源浪费；如果保证金等于治理成本，企业治理会提高声誉，增加隐形资本，企业不治理，隐形资本受损，所以企业会治理；如果保证金低于治理成本，企业为了经济利益可能不履行治理义务。因此，在理论上保证金应该等于治理成本，所以以治理成本测算保证金具有合理性和可行性。

二、保证金的影响因素分析

（一）治理标准。确定合理的地质环境恢复治理标准是测算保证金额度的前提，是确定治理目标、考核治理质量的参照标准。所以，明确矿山地质环境恢复治理标准是实施保证金制度的基础。

保证金制定的目的不仅包括矿山地质环境恢复治理，还包括矿山地质环境保护，所以可以将矿山地质环境恢复治理的目标分为基本目标和发展目标，即基本目标是通过恢复治理使地质环境破坏降低到最低，发展目标是通过恢复治理使破坏后的土地恢复其生产能力，满足人们物质文化生活需要。结合这两个治理目标，笔者在参照有关标准的基础上，将地质环境恢复治理标准概括如下：（1）恢复治理后的地质环境安全稳定，防止滑坡、泥右流等灾害发生；（2）水土保持与侵蚀控制，场地应有排水措施；（3）景观地貌与周围地区相协调一致；（4）具有可供植物生长的表土层和水生动植物生长的无污染水源；（5）动植物及微生物的种类和数量应达到开采前或周围地区的中等水平；（6）土壤质量和生产力水平应达到开采前或周围地区的中等水平；（7）不同用途土地的治理，都要符合相应的行业技术标准。

（二）治理模式。治理模式直接影响治理效果和治理成本，从而影响保证金数额。笔者依据《采挖废弃土地复垦技术标准》中对不同用途土地的治理要求，在借鉴安徽省等成功地质环境恢复治理经验的基础上，对地质环境恢复治理模式进行总结分类。（表1）

三、保证金的测算方法与模型构建

（一）保证金测算方法。一般情况下，恢复治理矿山地质环境的基本程序是：首先将治理范围根据地面塌陷状况、积水状况、社会经济条件等因素划分为不同利用分区，然后按照其规划利用方式和相应的治理标准进行恢复治理。但对于相同的治理区域，如果划分的利用分区不同或者规划利用方式不同，其最后的治理成本就不同。笔者认为：矿山地质环境恢复治理的成本可通过计算各利用分区的治理成本等计算得到，从而得到保证金征收标准。

（二）保证金测算模型构建。通过以上分析，保证金的测算模型构建如下：

C＝C1＋C2（1）

式中：C―总治理成本；S―治理区面积；C1―总的治理费用；C2―其他费用；Pi―第i种治理模式的单位治理费用；Si―第i种治理模式的治理面积；N―治理模式总数。

各种治理模式的单位治理费用可通过对我国典型煤矿区进行实地调研，统计分析其恢复治理到上述治理标准所需的单位治理费用。治理的面积可根据规划直接量算。

其他费用是指没有发生在恢复治理阶段的费用。根据《土地开发整理项目预算定额标准》，其他费用的各项除拆迁补偿费之外都可通过工程费用得到，工程费用一般占到治理总支出的95%，由此说明其他费用可通过工程费用和治理费用间接得到。而拆迁补偿是企业与户主之间的经济关系，在测算治理成本时可不考虑。

通过以上分析，公式（1）可改进为以下形式：

式中：r1―工程费用占治理总费用的百分比；r2―其他费用占工程费用的百分比；其余参数同上。

工程费用占治理总费用的比例和其他费用占工程费用的比例随技术改进、社会经济发展等变化，所以需要根据实际情况及时调整r1和r2。

四、实证研究：以安徽省A煤矿为例

（一）A煤矿地质环境破坏状况。根据《安徽省采煤塌陷区调查与预测》报告，A煤矿开采结束后，造成地质环境破坏总面积2，198.23hm2，其中1.5米以下非常年积水区1，272.13hm2，1.5米以上或1.5米以下的常年积水区926.1hm2。

（二）矿山地质环境恢复治理模式选择。通过土地适宜性评价，1.5米以下非常年积水区属于二级耕地，积水区水质无污染。根据环境恢复治理基本模式，确定治理耕地756.56hm2、防护林带515.57hm2、水产养殖836.3hm2和湿地公园89.8hm2。

（三）矿山地质环境恢复治理保证金测算。根据宋蕾在其博士论文中的研究结果，经过数据处理得到治理费用，水产养殖17.65万元/hm2、防护林带20.17万元/hm2、耕地50.38万元/hm2、湿地公园8.64万元/hm2。根据《土地开发整理项目预算定额标准》中，其他费用中各项费用与工程费直接的数值关系，转换得到其他费用占工程费用的13.92%，工程费用占治理总费用的95%。根据公式（2）计算得到A煤矿应缴纳保证金72，522.56万元。

五、结论

本文明确了保证金的征收标准，地质环境恢复治理标准，总结了基本的治理模式；初步构建了保证金的测算模型，并通过实证研究，证实了模型的可操作性。

（作者单位：1.中国矿业大学；2.江苏省资源环境信息工程重点实验室）

主要参考文献：

[1]于左.美国矿地复垦法律的经验及对中国的启示[J].煤炭经济研究，2005.5.

[2]张涛.北京市矿山环境恢复治理保证金缴存标准研究[D].北京：中国地质大学，2008.

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关键词：智慧矿山 发展 特征 体系

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0096-02

我国作为一个矿业大国，金属矿业的整体水平落后于矿业发达国家，还大量存在开采方式落后导致的资源浪费、环境极大破坏等问题，矿业技术水平提升缓慢，装备研发能力不强等。有效提升科技含量、集约资源开发、减少环境污染，促进人和自然和谐可持续发展，是我国矿山企业至关重要的迫切课题，是矿业智慧发展的未来方向。

1 智慧矿山的发展

矿山生产模式大致经历了四个阶段：一是原始阶段，即主要通过手工和简单挖掘工具进行矿产采掘活动，无规划、效率低、资源浪费极大。二是机械化阶段，即大量采用机械设备进行矿产生产活动，机械化程度较高，但仍无规划、生产较粗放、资源浪费比较严重。三是数字化矿山阶段，采用自动化生产设备进行作业生产，采用信息化系统作为经营管理的工具，实现数字化整合、数据共享和互操作，但仍面临诸多系统集成、信息融合、数据存储与分析等复杂问题，而且核心仍围绕扩大开采量，对绿色开采、人文关怀、可持续发展等方面仍不够重视。四是智慧矿山阶段，通过智能信息技术的应用，使矿山具有人类般的思考、反应和行动能力，实现物物、物人、人人的全面信息集成和响应能力，主动感知、分析、并快速做出正确处理的矿山系统，人为的因素将降低最低程度，矿山企业的人财物产销存等能协同、自动运作，实现矿山企业的集约、高效、可持续发展。新一代互联网、云计算、智能传感、通信、遥感、卫星定位、地理信息系统等各项技术的成熟与融合，实现数字化、智能化的管理与反馈机制，为智慧矿山发展提供了技术基础。在芬兰、加拿大、瑞典等发达国家已为此目标发展了20多年，我国正处于起步阶段。

2 智慧矿山的特征

与以前各阶段相比，智慧矿山具有如下特征。

（1）可持续。前三个阶段的矿山生产模式都重在矿产生产的管理，呈现出从单一提高矿产生产效率到综合提高矿产生产与经营管理的整体效率提升的发展趋势。到了智慧矿山阶段，不仅关注矿山生产，更综合考虑了生产与经营管理的协调、企业与人的协调、资源开采与环境的协调，关注企业的稳定、可持续发展，从而使矿山具有更持久的生命周期。

（2）自动。矿山生产模式的发展历程实际上是生产工具的发展过程，智慧矿山利用遥感技术、智能技术实现对矿山运作的自动、实时感知；并能将历史数据进行存储和归类处理，形成基于特定场景的响应处理，形成接收、分析、响应的闭环过程，具备了生物智能。人工参与的程度反映其智慧发展的程度，有学者称“无人”是智慧矿山的终极标志。

（3）整体协同。强调各系统的开放、信息的整合、运作的协同，发挥矿山管理的整体功能。具体体现如：自动采集矿井中的特定气体指标、实时进行分析，并根据历史数据和设定阀值在超量指标时及时发出警告甚至启动紧急救生装置等；根据经营管理电子商务平台收到的订单数量、产品规格指标等，定期分析并反馈到生产部门，根据历史产销关系、产品指标与生产配方关系等数据，相应控制生产数量和生产冶炼配方等，实现产销平衡等等。

（4）随时随地。原始阶段的生产地点局限于生产作业现场的单点，局限于生产作业现场的特定环境条件；机械化阶段的生产地点可扩展到生产作业面，并拟补了特定环境条件的局限性；数字化矿山则通过信息化手段实现远程操作，生产操作地点可以扩展到信息化所能达到地方；智慧矿山则通过卫星地理定位技术、遥感技术、移动互联、大数据处理等新一代信息技术实现无处不在、无时不在的随身智能融合服务。

3 智慧矿山的顶层体系

智慧矿山总体上体现为三大体系，就是智慧生产体系、智慧人文体系、智慧管理体系。智慧生产体系，主要基于数字化矿山，采用新型信息技术实现远程遥控、无人值守、自动机械化的采选等生产过程，降低作业成本，提高开采效率；智慧人文体系是关注矿山员工的职业健康和安全，通过信息化技术实现生产安全监测、人员定位、工作时长管理、自动化安全及健康预警响应，降低安全事故，提高员工健康保障；智慧管理体系是关注矿山生产经营管理，根据市场需求和矿山资源情况，动态平衡产供销关系，实现资源的合理开采，提高矿山的服务期限和价值。

3.1 智慧生产体系

智慧生产体系主要包括：矿山地质管理系统、生产执行系统、数字化的生产设备系统。

（1）矿山地质管理系统主要采用矿山地测采三维系统，关注矿山地质勘探、矿石储量、矿石质量情况的掌握，并建立平顺的采剥和采掘计划，实现优化开采设计，降低开采损失贫化率，降低采矿成本。以矿山三维建模为核心的矿山测量、矿山模型、矿山资源管理、采矿设计的矿山全生命过程管理，对应着地质资源信息从产生、加工、统计分析、指导生产这一地质资源信息的生存期间内的各个环节，通过真三维模型构建矿区工程的结构、形态特征以及空间展布，使矿山工作者可以直观、清楚地观察目标，通过平移、旋转、缩放、虚拟漫游、剖面显示、融合显示、动画显示等可视化操作，动态研究其内部细节，并与地测空间信息数据库、地质编录智能分析系统集成，支持各类地测平面图件绘制、地矿三维建模、品位及储量计算等工作，实现地质资源信息在地测采环节间的无缝流转。

（2）生产执行系统主要管理现场生产过程，覆盖矿山现场生产、质量、设备、仓库、检验、计量等多个环节，强化职能部室、矿、选厂、冶炼厂之间的信息共享和业务协同，支持管理人员根据人财物各种资源的状况和产供销各个环节的信息，合理组织生产，协调开展生产经营活动。在生产管理方面，主要满足生产业务单元生产计划、现场调度、现场作业管理、生产数据收集的需要，通过系统的建立，强化现场生产制造的业务执行，实现自动下达生产计划，自动收集现场生产数据。在计质量管理方面，强化了全过程质量管理原则，集称重、采样、制样、化验等工作流于一体，支持质量标准及检测规则制定、各生产阶段的质量检查、产成品的质量合格信息等质量过程，实现全公司质量信息共享及产品生产质量数据全程可追溯。在设备管理方面，支持建立责、权、利和谐统一的设备管理体系，突出设备管理工作的制度化、规范化、标准化，实现设备信息共享。在标准管理体系上，以设备编码、人员岗位管理为主线，设备管理四大标准为核心，实现设备安装、点检、检修、报废全生命周期管理。

（3）数字化的生产设备系统主要实现生产现场的数字化、自动化机械作业，一方面，要能通过数字指令实现对矿区采选冶过程的机械作业；另一方面，还要能通过数字信号与后台控制系统、生产执行系统进行信息集成，及时获知生产状况，控制生产过程。主要包括：智慧无人机械开采工作面系统、智慧充填开采工作面系统、智慧炮掘无人工作面、智慧运输系统、智慧提升系统、智慧供电系统等。

3.2 智慧人文体系

一是通过生产过程的自动化，大量减少矿区艰苦环境下的现场作业人员，提高生产过程的技术要素，从体力型到技术型过渡，从职业上提高职工素质，大大改善队伍结构和员工待遇水平。二是持续关注现场生产的职业健康，改变艰苦行业、高危行业的环境条件，提供健康、安全的生产环境，保障人身健康。在矿山生产企业中，职业健康与安全包含了：环境、防火、防水等多个方面，主要包含如下子系统：智慧职业健康安全环境系统、智慧环境监测系统、智慧防灭火系统、智慧爆破监控系统、智慧冲击地压监控系统、智慧人员监控系统、智慧压风系统、智慧通风系统、智慧排水系统、智慧水害监控系统、智慧视频监控系统，智慧应急救援系统，智慧污水处理系统等等。这些子系统提供安全生产的各类条件，通过各种仪器设备对各类环境指标数据进行实时的自动监测，并能对超出预警界限的指标发出自动预警，特殊情况下还能启动人身应急救援系统，从而构筑起一套完整的人文保障体系。

3.3 智慧管理体系

智慧管理体系是运用信息技术，有效集成矿山的资金流、物流和信息流，对人、财、物、产、供、销进行综合管理，全面整合生产经营各类信息，提供管理决策支持。从管理运营角度有效整合矿山企业的内外部资源，协同上下游关系，优化配置内部资源，实现从资源的合理开采、节约消耗、有效销售，提高企业的经营业绩。智慧管理体系主要包括：以ERP系统所覆盖的人力、财务、供应链、设备、项目、供应商、客户关系等方面管理等，以及办公自动化、造价管理、知识管理、审计监控、科技项目等职能化管理方面，还有，基于各个方面的经营数据基础上通过经营分析模型构建的决策支持系统，形成各层级管理人员开展经营管理的综合体系。

纵观矿业发展的大趋势，我国金属矿业面临着绿色开发、深部开采、智慧采矿这三大发展主题。智慧采矿是矿业科技创新的重要方向，是矿业向知识经济过渡的产业形态，是新世纪矿业发展的前瞻性目标，还有一系列的技术难题有待解决，需要在持续探讨和应用实践中逐步创新求解。

参考文献

[1] 王李管，刘晓明，黎常青，等.数字矿山技术平台总体规划[C]//王李管.数字矿山技术发展与应用高层论坛论文集长沙：中南大学出版社，2013：3-9.

[2] 吴立新，汪云甲，丁恩杰，等.三论数字矿山-借力物联网保障矿山安全与智能采矿[J].煤炭学报，2012，37（3）：357-365.

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论文摘要：建设项目压覆矿产资源评估是对工程建设项目用地范围内是否压覆矿产资源进行统计估算，以便为政府部门决策、理矿产资源储量登记及为施工单位工作设计提供依据。以某建设项目压覆矿产资源评估为例，对其进行相应探讨。

1、地质环境条件

（1）评估区概况

拟建工程项目为一般性民用建筑，工程拟建楼2栋，层数为6层，属一般建设项目。

评估区位于黑山县八道壕镇商住用地。地理座标： 东经 121°59′28″～ 121°59′30″，北纬 41°48′32″～ 41°48′35″。地形平缓地段，占地3729.20m2（5.5938亩）。地貌类型为冲积平原。西北较高，东南较低，地势较平坦，海拔标高82～87m，地貌类型简单，地形条件简单。（见照片）

评估区地貌

（2）评估区地层

评估区地层为白垩系阜新组（K1f），被第四系（Q）所覆盖。

a、白垩系阜新组（K1f）

分布全区，分为上、下两段。

下段：有两部分组成，下部为细砂岩、泥岩、砾岩互层。砂岩灰白色成分以凝灰质为主，含少量石英及其他碎屑。泥岩为黑色块状。砾岩为灰白色，砾石成分为安山岩、石英岩、花岗岩砾。上部以灰色、灰黑色泥岩为主夹细砂岩、粉砂岩具缓波状层理，水平层理，见有黄铁矿结核、钙质结核和钙质鲕粒，裂隙内含油迹，油斑及沥青质。本次评估的建设项目评估区在此层段上。

上段：分为三部分。下部为含砾粗砂岩～粉砂岩夹砂质泥岩，风化后呈黄色以石英为主，成分以石英为主，含火成岩碎屑及安山岩砾石，砂岩含钙质或泥质，胶结坚硬。中部含煤段岩性为灰白色砾岩，砂砾岩，粗～粉砂岩；灰色、灰黑色砂质泥岩，黑色泥岩及煤层组成。自上而下含有八个煤组，三、八煤组局部可采。上部灰绿色粗～细砂岩、砂砾岩及薄层砾岩，夹薄层砂质泥岩。地层产状：走向近南北，倾向西，倾角8～15°。

b、第四系残坡积物（Q3el—dl）

第四系冲洪积物（Q4al—pl），广泛分布在八道壕镇。成因类型复杂，岩性为上部亚砂土、亚粘土，下部砂砾石亚粘土互层，结构松散，厚度为2～10m。

评估区地层岩性条件较简单。

2、地质构造与地震

（1）、构造：评估区地层为南北走向，倾向西，倾角为8～15°的单斜构造。无断裂、褶皱，构造较简单，稳定性好。

（2）、地震：根据国家质量技术监督局的1/400万《中国地震动参数区划图》（GB1836—2001）划分确定黑山地区地震基本烈度为Ⅵ度，属于轻微地震破坏区。

3、水文及工程地质情况

评估区内含水层有第四系孔隙潜水与基岩风化裂隙潜水。

(1)、第四系孔隙潜水：

冲洪积物（Q4al—pl），成因类型复杂，岩性为上部亚砂土、亚粘土，下部砂砾石亚粘土互层，结构松散，厚度为2～10m。地下水类型为上层滞水，水位埋深在1.4～3.5m，富水性差。单井出水量一般小于100m3/d。地下水的主要补给来源为大气降水。排泄方式主要有地面蒸发、人工开采和地下径流。

(2)、基岩风化裂隙水：含水层为细砂岩、泥岩、砾岩互层构造裂隙不发育，浅部风化裂隙发育，接受降雨入渗补给。富水性较弱，且不均匀。

(3)、工程地质情况

砂岩、粉砂岩、页岩抗压强度＞80 MPa， 适宜各类工程。

较硬亚粘土夹砂砾石，松散状，抗压强度0.18—0.25MPa(承载力)，有条件适宜各类工程。

评估区工程及水文地质条件简单。

4、建设用地矿权设置情况

评估区建设用地附近有阜新矿务局八道壕煤矿、黑山县八道壕振兴井、黑山县水泉露天煤矿，矿业权设置情况见评估区工程建设项目地质及矿产图及剖面图：

5、项目压覆矿产资源情况

该项目选址范围为黑山县八道壕镇商住用地。拟建设项目区内尚未发现较重要及其它矿产资源分布，且无探矿和采矿权设置。

6、结论

拟建工程位于黑山县八道壕镇商住用地

评估区不压覆任何周边矿产

该项目用地范围无任何新的矿业权设置

参考文献

[1]《关于规范建设项目压覆矿产资源审批工作的通知》（国土资发〔2000〕386号）

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【关键词】金属矿山；上行开采技术；围岩移动变形

中图分类号： C35 文献标识码： A

近几年，我国矿石需求量不断增加，自然资源需求无限性与实际供给的有限性之间的矛盾随之凸显出来；同时，随着我国各地下矿山开采强度不断增加，金属矿山资源逐渐减少，开采难度增大，进而带来成本增加、技术难度增加等一系列实际问题。在传统矿山开采过程中，大部分开采单位存在“边开采、边管理、边回采”的错误思想，这种错误的管理思想虽在生产初期收到良好效益，但在矿山开采中后期，这种开采管理模式而衍生出来的开采技术的弊端逐渐显现，造成环境恶化、资源浪费等问题，加强对开采技术的讨论更具有实际意义。

一、金属矿山上行开采环境分析

本文以我国湖南某地区A铜矿矿山开采为例，对开采工艺做进一步分析。

1.A矿矿山简介

A矿矿山为铜矿，成于花岗闪长岩体与大理岩接触带附近，断裂构造有NE向、近SN向与NN向，形成正长斑岩、闪长岩等。该地区水文条件较为复杂，其中，大理岩为丰水岩层；矿体顶盘存在河流，流量为（0.6±0.2）m?/s，最多时达（7.3±2.1）m?/s。

2.矿体开采技术

A矿矿山主矿于花岗岩长岩体与石灰岩接触带上。矿体顶部标高为-150m，岩体沿走向长789.4m，平均厚度为（23±2）m，垂直深度为403.5m，倾角为（80±5）°。统计A矿矿山地质质量特征，具体结果见表1。

表1 A矿矿山地质质量特征

二、金属矿山上行开采技术研究

结合上文所分析的基本开采环境与上行开采技术的实际开采特点，本文认为，由于上行开采技术可以不留顶柱，而填充体作为上部开采平台，基本处于时刻受压状态，所受到的强度也会逐渐增加。同时，考虑矿山生产初期投入成本较多，因此，根据矿体开拓与赋存条件，提出深孔充填采矿法。

1. 深孔充填采矿法基本施工工艺分析

在相同原岩中布置出矿底部结构的房柱式中深孔充填采矿法，其基本开采工艺为：根据矿体走向，沿走向划分多个间隔布置的矿柱、矿房，多个矿柱、矿房共同构筑盘区。矿柱、矿房内被划分为多个分段，并且其内部布置分段凿岩巷，壁沟受矿，阶段出矿。对各个分段实施同时回采，上分段超出下分段的距离可控制在（2.5±1.3）m。盘区房柱的基本回采顺序为先矿房、后矿柱。在矿房回采过程中预留第一分段，从第二分段开始开采。首先采用凿岩台车打眼；其次，用微差爆破方法，从矿房靠矿体的上盘一端后退式逐排回；最后，矿房崩矿结束后，依靠铲运机将矿房内崩落的矿石铲出。

在上述矿山开采技术中，矿房出矿后，先采用水泥尾砂配合高灰砂，填充第一分段；再采用水泥尾砂配合低灰砂填充接顶。从开采效果来看，该技术更适用于矿体厚度为中厚、厚大的矿体开采中。

2.采准切割

使用脉外无轨采准系统，采用分段布设的方式将分段凿岩巷布置在房柱各分段底部中央。在布设过程中要注意：（1）阶段性运输巷道与脉外分段平均分布在矿体下盘，并沿矿体下盘分布；（2）运输巷道分别通过溜井、斜坡道；（3）凿岩巷道与出矿路呈垂直走向布置；（4）泄水井主要布置于下盘围岩中，负责联通各阶段运输巷道与分段平巷，也是较为重要的采准切割工序。本文统计切割顺序，具体资料见图1。

图1 切割顺序统计

3.回采工艺

盘区房柱回的基本顺序是先采矿房，后采矿柱，直至盘区房柱采充结束后，再回采顶柱。在回采过程中，可以中段运输巷为回采起点，将不同阶段内的房柱垂高划分为分段，上分段超前下分段的距离为（2.5±1.3）m。

每分段始终沿垂直矿体走向布设凿岩巷，确保在房柱靠矿体上盘位置能合理布置切割天井，并结合切割天井为自由面，形成一个（或数个）切割槽，每个切割槽为自由空间。采用YGZ-90中深孔凿岩机制造深孔，孔径为（65±2.5）mm，孔深为（12±2.3）m。扇形中深孔逐次爆破（可以排为单位），采用粒状铵油炸药与BQF-100型风动装药器装药。采用CY-2型柴油铲运机产出矿石，其出矿顺序为：矿房回采，预留第一分段，由第二分段开始，以此进行回采。铲运机以相矿柱凿岩巷为出矿巷，依靠出矿进路，将崩落矿石分批量产出。矿柱回采时由第一分段开始，并利用回采矿房方法完成矿柱回；矿柱回采的基本流程、基本要求与矿房回采要求、流程保持一致。

4.通风系统分析

通风系统是金属矿山上行开采过程中的重要组成部分，其功能供给一定程度上影响矿石开采能力，因此，必须进行通风系统讨论，确保开采能力不断提高。

抽出式通风系统是较为常见的抽风系统，由于该系统的基本构成较为简单，并且管理方便，具有投资少等优点，是一种值得推广的通风系统。但在应用该系统过程中，要注意该系统的缺点，就是网压差较大，易出现漏风等现象，且能耗较高，因此在实际应用过程中，可进行适当改进，以获得更好的通风效果。

三、金属矿山上行开采技术围岩移动变形规律分析

金属矿山上行开次技术闻言移动变形规律分析是提升金属矿山矿石开采能力的关键，结合上文分析结果，对围岩移动变形规律做一下几点分析。

1.数据模拟基础

结合A矿矿山地质条件，对矿山内部具有代表性的岩石进行分析，并通过岩石力学实验，计算出岩石力学参数，统计相关资料，具体结果见表2。

表2 A矿矿山岩石力学参数统计

组别 容量 内聚力 抗压强度 内部摩擦角 抗拉强度 体积模量 剪切模量

上盘

矿石

下盘 闪长岩 26.3 6.03 18.87 23 0.79 4.3 2.3

大理岩 26.1 5.47 20.3 32 0.45 2.86 2.7

填充体 12.9 0.28 0.7 22 0 0.013 0.006

矿体 28.3 4.33 8.078 32 0.71 3.4 1.44

2.开采过程中的应力分布于分布规律分析

分别记录下行开采与上行开采的模拟结果，对应力情况进行比较，可从以下几点判定开采过程的应力分布及分布规律：（1）矿柱应力分析与比较；（2）填充体应力分析与比较；（2）顶板应力分析与比较。对矿柱而言，在金属开采过程中，其时刻受到压力作用，当压力持续升高并长时间作用在矿柱上时，矿柱会产生压裂破坏，因此，在矿柱分析与比较过程中，应将矿柱可能受到的应压力作为研究重点。对填充体而言，由于填充体抗拉强度很低，因此，在整个金属开采过程中，填充体主要受到压应力的影响，因此，在填充体分析与比较过程中，应将以压力研究作为重点。对顶板而言，顶板主要受到拉力应力二产生破坏，因此，顶板分析与比较的重点应该是拉应力分布情况。

结束语：

金属开采能力一定程度上影响着国家经济的发展，随着自然资源需求无限性与实际供给的有限性之间的矛盾进一步凸显，提升金属开采能力已成为当前环境资源管理的重点。现阶段，国内主要采用下行式开采技术，并带来一系列环境、资源问题。本文所研究的上行开采技术，有效避免了上述资源、环境问题，具有较好的实用性。从上文分析来看，在上行开采技术应用过程中，应做好工艺分析，并结合具体施工方案，进一步优化各个资源开采环节，以进一步提高金属开采的经济价值与社会价值。

参考文献：

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[2]仲丛明.垮落法残区上行开层间岩层移动变形规律数值模拟研究[D].太原：太原理工大学硕士生论文，2011（6）：19-23.

[3]李文秀.急倾斜厚大矿体地下与露天联合开岩体移动分析的模糊数学模型[J].岩石力学与工程学报，2014，23（04）：572-575.

[4]邓建，李夕兵，古德生.无间柱连续矿法矿段回的地压规律与控制技术[J].中国有色金属学报，2011，11（04）：666-670.

篇10

论文摘要：矿业软件已经成为矿山循环过程中的四个必备条件之一，是实现矿山信息化，提高勘探、设计、生产、管理效率的必由之路。结合对国内外矿业软件的甄选和试用，了解到国外软件具有的功能性，但不能适合我国矿山技术人员的使用特点。为了真正实现提高工作效率、满足技术人员的应用和技术需求，选择自主研发的3DMine软件实现了这些目标。它更具实用性、兼容性和前瞻性，是一套具有中国特色的矿业软件。

1矿业软件发展现状

矿业软件起步于20世纪70年代，早期的矿业领域应用计算机落后于其他产业，基本上都是某个功能的计算机应用，或是基于专业技术一测量、图形、可视化、地质数据计算等需求。

在西方发达国家，经过20多年的发展，矿业软件已经成为矿山循环过程中的四个必备条件之一——资源、设备、技术、软件。矿业软件在地质数据分析中的应用，在提高矿山生产效率和管理效率、提高矿山开采的技术水平等方面，取得了实质性的成果。近年来，随着国家对外开放和矿业市场环境的变化，很多外国矿业企业进入中国，他们直接带来了国外软件产品。目前，在国内矿业企业所应用的矿业软件，有英国的Datamine、美国的Minesight和AutoCAD、澳大利亚的Vulcan、Surpac、Micromine、加拿大的Gemcom等国内熟知的产品。

在国内，2o世纪8o年代，一些有志之士一直在寻求发展国产软件；一些矿山企业与科研院所、大专院校开始合作，探索计算机技术在矿山设计和生产中的应用，并开发了一些应用系统软件，如：矿山资源储量计算软件、矿井通风系统软件等等，这些软件产品主要是基于CAD技术开发的二维平面系统，为推动我国矿业软件的发展起到了积极的作用。

目前，这些国外的软件产品在国内的企业应用或者是设立了处，提供的产品与研发同步，也就是说，在软件产品技术应用与国际是同步的。虽然软件的开发平台和语言各不相同，但基本思路是一致的，这些矿业软件的共同特点，是三维可视化，立体建模、地质统计学、品位估值、资源储量的计算、采矿设计、境界优化理论以及绘图等功能应用于矿业领域。结合计算机技术的发展，拓展地质勘查工作对矿床分析的思路；为形象准确地展示矿山实际场景、矿床规模、生产过程和矿床量化，提供实用性的工具。

2鞍矿对矿业软件的选择与思考

鞍山矿业公司在2005年提出“数字矿山”项目的建设，将使鞍山矿业公司实现资源优化配置、工艺布局合理、设备运行高效，达到“资源清晰、精准采矿、智能配矿、优化控制”的目的，对打造“百年矿山”，建设具有国际一流的钢铁精品原料基地具有重大意义。

近年来，随着我国矿业经济的繁荣以及信息技术的发展，我国矿山企业对信息化软件产品的认识发生了根本性的变化。矿业行业的特殊性决定了矿业企业信息化的不同之处，它不是简单的信息叠加或传递，而是在不断变化的生产数据和资源数据的基础上，通过软件系统将这些信息集成共享后，使管理者全面、及时、准确地掌握企业生产的资源、产品、成本、安全和市场需求等信息，实现生产经营决策的科学性、及时性。选择合适的矿业软件，成为我们的首要任务。

基于上述的要求，我们首先分析了矿山技术的现状：①传统的地质勘探、矿山生产管理流程已经根深蒂固，不可能随时改变。②多年来遗留下来的大量数据，特别对于象我们这样的老矿山，想要处理好过去的数据，需要做大量的“还债”工作。③矿山技术人员计算机应用水平参差不齐。④软件的操作性、功能性和本地化。⑤软件的技术支持、售后服务水平和质量等等。

第二步是考虑矿山企业的劳动对象是自然物一矿床，对其数字化，首先要建立地质模型，有了地质模型，我们才能按工艺要求实现精细开采，达到对劳动对象自如掌控的目的，以改变旧有的粗放开采模式。因此，2005年公司立项开展矿山工程软件应用研究；课题组着手调研了当时在国内有商和用户的软件产品，并结合实际数据进行了一些对照工作，2006年引进了Datamine矿山工程软件，在该软件基础上，建立了鞍钢矿业公司下属的几个铁矿的地质数据库、实体模型、块体模型、构造模型、采场现状模型和最终境界模型。并希望借助其开发工具，开展应用研究。

我们通过收集整理四个矿山，前后七个不同阶段、数百个勘探钻孔和一年来的爆区炮孔化验数据，建立了矿区勘探数据库；通过数字化仪，将纸质的水平分层平面图和勘探线剖面图转换成真实三维图形；分别建立了矿体的实体模型、品位模型、采场现状线框模型和最终境界模型。

通过一年来的工作，我们总结出以下几点：

(1)完整的矿山地质模型，体现了结果与实际的一致性；

(2)软件采用算法、原始数据检查，保证了数据的准确性；

(3)生产数据的动态管理，可以实现动态查询、动态多方案圈定矿体、任意平／剖面切割浏览分析；

(4)实现了地质工程师、采矿工程师，测量工程师和生产部门之间的信息共享，方便形成地质界线图，设计开采线、实际现状线和炮孔位置的结合；

(5)为矿山经济技术评价，提供快速准确可靠的数据。

然而，在进行矿山应用推广的进程中，遇到了一些无法解决的问题：

(1)模型的维护和更新：主要体现在更新手段和方法上比较繁琐，操作步骤多，特别是矿岩界线发生改变后的更新，必然影响到品位模型的改变，在现有软件中，没有更简单快捷的方式来完成。

(2)测量验收线的导入和编辑：这是涉及到不同测量方法所得到露天现状的实测数据的导入，采掘带的验收和计划执行率的计算等。

(3)利用软件编制采掘计划：Datamine软件中，有一套适用于中长期的进度计划软件(NPVS)，但日常需要的是通过软件在建立的模型下，快速圈定采掘带；自动生成计划线；自动报出矿岩量、品位和矿石类型等，完成短期计划功能。虽然在现有功能的前提下，能够得到相关的工作，但实际上，操作十分复杂，没有达到提高效率的作用。

3研发具有中国特色的矿业软件势在必行通过对软件应用方面的研究表明，Datamine软件很好的完成了地质建模、储量计算和快速形成不同需求的图纸，特别是在复杂的建模功能上，具有独特的功能和方法。然而，矿业软件的最终目的是服务于矿山的技术部门，多功能的满足矿山生产、设计和生产管理的需要，更加智能的优化设计的系统。但实际上，由于我们在采矿方法、工作习惯和管理结构上的千差万别，没有一个矿山是相同的，没有一套国外软件能够满足这些不同的需求；虽然这些软件通过二次开发可以实现某些功能，但事实是他们的二次开发接口或函数是通过打包的，不能进行修改，同时这些软件的源代码还是掌握在国外公司手中，受到保护，真正实现客户化的功能是不现实的，也十分困难。

在国内，我们也一直在寻求具有这些特点的国产软件。一些矿山企业与科研院所、大专院校合作，探索计算机技术在矿山设计和生产中的应用，并开发了一些应用系统软件，如大家熟悉的Mapgis、SD以及其他一些专业软件包。但总体上讲，这些软件以二维多三维少、运算速度慢、不能实现与其它软件的兼容和互用，多数与院校所合作的软件开发项目，只注重解决单一的技术问题而不能成为系统，有的实用性不是很强，也没有形成商品化的产品。

北京东澳达科技有限公司自主研究开发了3DMine软件，是一款为中国矿业“量身定做”、引进国际通用的地质建模方法，重点解决日常采矿生产中遇到的问题的软件系统。对于相对较老的矿山来讲，充分利用计算机特点，开发出具有不同于其他三维软件的新产品是十分有效的。其特点是：

(1)三维可视化：系统采用先进的三维引擎，在三维显示和渲染上，采取一系列优化算法，系统在数值计算和关键算法上精心考虑，保证其健壮性和高效率，同时对计算机配置要求不高。

(2)易学易用：符合中国人的思维方式，界面亲切友好，容易掌握。

(3)CAD风格：AutoCAD操作习惯，选择集、图元捕捉、鼠标交互等达到同类CAD软件水平。

(4)开放性：可导人导出AutoCAD、Map Gis Datamine Surpac M icrom ine Excel Text等文件格式，支持CAD、Wold、Excel、Tex与3DMIne之间剪贴板复制粘贴数据，支持多种数据库产品。

(5)模块化：系统分成6大基本模块：辅助设计(Cad)系统、地质建模系统(开发中)、露天采矿、地下采矿、通风和安全、测量和文件导人／出。

(6)二次开发：系统支持脚本语言级二次开发(TCL)，同时支持VC二次开发。

(7)实用性：在测量和采矿设计方面，充分考虑了矿山一线工程师的实际要求，有针对性的开发，具有许多优化和自动功能，使其在日常工作中能成为技术人员的有力工具，被称为矿业Office工具系统。

4应用实践

根据我们的分析和比较，决定提出软件应用开发课题，利用在Datamine软件完成建模工作的基础上，通过3DMine软件的无缝衔接数据技术，在此平台上，开发出解决日常生产中测量数据的处理、露天现状的更新和测量验收与计划执行率评价；改变采矿设计手段和方式，实现参数化进行采矿设计；通过不同的方式，生成采掘带、快速报告、实现短期计划编制的智能化和可视化的应用系统。

(1)切割采掘带算量

采用“试探一调整一确定”的思路，给定的矿岩总量，通过调整得到所要设计采的区域。系统首先生成采掘带实体(假象的开挖体)，计算其体积，再结合块体模型(地质建模的关键数据)计算矿岩量及品位，为短期计划编排方案快速对比、筛选，从而得出最佳的计划方案，其速度和精度是手工无法比拟的，同时与传统的CAD在二维上做计划，功能强大了许多。

在块体模型算量时，采用的动态剖分块体的技术，使块体与实体的边界尽量拟合，从而保证计算的准确度。圈采掘带时，采用多边形选择集技术，自动捕获与设计线相交的现状线，再通过Delaunay三角网技术，快速生成回采假想的开挖体，不用担心开挖体的自相交和开放边，保证结果的正确性。

(2)斜坡道设计及算量

结合实际需要，将繁琐的公路设计变成十分简单的操作。斜坡道理论上分为4大类(如图1)，通过鼠标点击生成斜坡道模板，再与坡顶坡底结合，生成实体及算量，解决了露天斜坡道设计的难题。

由于斜坡道算量采用实体的方法，大大增加其准确性，特别在采掘计划中，吃斜坡道后再挖斜坡道，以及地形不平坦时，优为突出。

(3)测量验收及更新算量

在3DMine平台上，开发出了一套全新的数据转换功能，这样任何格式的测量数据，通过快速的粘贴方式，均可实现数据一图形一计算的完美结合。采用带约束的Delaunay三角网技术，生成本月初和本月末的现状图，用开挖线来投影计算开挖和填方量，从而解决了用散点生成面而带来的误差，大大提高精度。同时，可以用两个现状面，来求出开挖线和填方线，可运用在大量的工程量计算中。在实际工作中，往往在更新露天现状线时比较困难，通过3DMine下的几组快速编辑工具，使这项工作变得非常容易。

(4)GPS接口

GPS是目前很多矿山企业实现数字化的重要项目之一，其数据特点是更新速度快，相对比较精确，而且与设备的关联十分紧密。利用这些特点，在3DMine下开发出相应的功能：

摆放设备：通过给定指标或在屏幕上指定位置，摆放各种设备，直观了解采场内设备分布情况。

查询／定位地质信息：在采坑现状图上任意位置，点击可查询地质信息，如品位、矿岩类型、地质构造等。

卡车行走及动画模拟：通过实时读取GPS定位点信息，在屏幕上显示设备移动动画，为生产调度提供直观的界面。