陡边帮开采在露天矿的应用研究

按照露天设计规范的要求,为了保证露天矿的边坡的稳定,端帮和非工作帮都留有保安平台,其最终帮坡角都比较小,在神东几个露天矿采用爆破减震、改变工作线的局部推进方向、加大工作线的推进速度、及时实现内排压帮等技术措施,实现了陡边帮开采,保证了边坡的稳定,多采出煤炭,减少了剥离,提高了露天矿经济效益.     

基于协调开采技术的相邻露天矿开采程序优化

针对相邻露天矿实施协调开采带来的长期经济效益与开采程序变化影响短期经济效益之间存在矛盾的问题,运用露天采矿学的基本原理,研究相邻露天矿开采程序优化。分析协调开采技术的特点及采场贯通的影响因素,提出采区划分方案优化准则;建立采场、排土场形态优化模型,给出相邻采场贯通时间的计算方法,并提出贯通后采场、排土场形态优化方法。笔者结合工程实例对模型进行了验证,结果表明:通过优化采场、排土场形态,可有效减少剥离量,增加内排空间,提高贯通采场期间两矿经济效益。     

元宝山露天矿内排土场压脚挂帮并行建设方案

针对内排土场发展建设速度与收容量问题,以元宝山露天矿内排土场为工程背景,基于露天矿开拓开采设计理论和边坡稳定性分析理论相结合的方法,建立内排土场形态的动态控制思路及流程,分析元宝山露天煤矿内排土场边坡动态稳定性,优化设计内排土场发展过程中各工程位置的空间形态,提出一种有利于快速占据内排空间的内排土场压脚挂帮并行建设方案.研究结果表明:采场南帮到界边坡从局部到整体均能满足安全储备系数1.2的要求,可实行挂帮排土;南帮到界边坡挂帮排土至471水平,且平盘宽度为180 m时为挂帮内排的极限位置;内排土场压脚挂帮并行排土方案能够加快内排土场建设速度,且在排土初期时可排弃空间远远大于正常排土方案.     

倾斜煤层窄长露天矿分区开采分期境界优化

针对倾斜煤层窄长露天矿,经常采用纵采转横采内排的开采程序,基于其剥离物流向流量的变化对经济合理剥采比大小的影响,提出一种分区、分时期的优化开采境界方法。该方法依据首采区位置的不同可分为A模式(即首采区位于矿权一侧)和B模式(即首采区位于矿权中部)两种开采模式。此外,按照露天剥采工程发展过程中剥离物流向流量变化的情况,将其露天矿山开采过程归结为三个时期:全部外排期、部分内排期和全部内排期。通过构建剥、采、排工程位置模型,系统地研究了两种开采模式分时期境界优化的原则和适用条件,并提出境界优化模型。研究成果在准东露天煤矿开采实践中得到应用,结果表明:准东露天矿的经济合理剥采与其开采境界优化前相比,由原来的1.50m~3/t增加至1.62m~3/t,其经济合理开采深度增加了24.7m,顶帮外扩距离增加了45.65m,经济可采储量增加了85.27Mt。实现了露天开采经济效益的最大化。     

近水平复合煤层露天矿备采煤量留设位置与保有期优化

为了确定经济合理的露天矿备采煤量留设位置和保有期,运用露天开采基本原理与统计分析方法,分析新时期露天煤矿的发展变化特点及其对备采煤量留设位置和保有期的影响;以经济效益最优为判断准则,研究复合煤层露天矿备采煤量留设位置与内排运距的关系,建立备采煤量留设位置优化模型;研究季节性剥离露天矿备采煤量保有期与剥离成本、运输成本以及资金时间价值的关系,建立备采煤量保有期优化模型。以内蒙古东部地区某露天矿为研究实例,确定了该矿经济合理的备采煤量保有期为6.5个月,备采煤量应全部留在1号煤层。研究结果表明:该优化模型可用于指导露天矿生产,有效降低剥离成本,提高经济效益。     

露天矿非工作帮红黏土顺层边坡稳定控制对策

针对顺倾红黏土层严重影响露天矿端帮边坡稳定甚至引发边坡变形失稳的问题,采用数值分析与极限平衡分析相结合的方法,并以平朔东露天矿北帮滑坡灾害防治为背景,对边坡的变形破坏模式及稳定性进行分析计算,结合现场实际情况,提出坡脚反压、削方减载两种控制措施.研究结果表明:坡脚反压治理措施可以有效提高端帮边坡的稳定性,增大露天矿内排空间,缩短排土运距,社会效益与经济效益显著.研究结论为实际开采过程的安全高效生产提供参考.     

露天煤矿选采理论及方法研究

针对露天矿开采过程中因选采效果不好而造成的矿产资源损失及贫化问题,通过理论分析与计算,研究选采工艺、开采程序、台阶高度对选采效果的影响。分析不同采掘设备的选采效果,以根据不同煤岩选采类型的特点选择最优的选采工艺。以单个台阶推进模型为研究对象,计算分析露天矿开采过程中不同推进方向的选采技术指标,以矿山经济效益最大化为目标,建立了煤层最小选采厚度优化模型。通过建立数学模型推导出台阶高度与煤炭损失率、岩石混入率、最小可采厚度、最小剔除厚度的的函数关系,进而找出通过优化台阶高度来提高选采效果的方法。以白音华二号露天矿为实例进行了研究,结果表明:通过选择合理的选采工艺、推进方式,优化台阶高度,可以有效提升露天矿选采效果。     

露天矿增设剥离半连续系统可行性分析

为降低露天矿剥离成本,可通过增设剥离半连续系统的方法进行剥离工艺优化.针对剥离半连续系统增设时间的选择以及可行性问题,结合排土运距组成,采用灰色关联分析法分析露天矿生产成本,建立关联函数,确定卡车运输成本影响因素,通过曲线拟合方法确定卡车经济合理运距,根据单位成本最小法将剥离半连续系统的单位成本与卡车运输的单位成本做比较,确定增设剥离半连续系统的运距临界值.实例研究表明,增设剥离半连续系统经济可行.     

露天矿最优开采深度的确定——密执安工业大学采矿工程系

许多矿床在生产初期一般采用露天开采的方法,然而,随着开采深度的逐渐加大,剥离费用的增加以及最终边坡角的限制,使露天开采的经济收益受到局限。因此,为了采掘埋藏较深的矿体必须采用地下采矿的方法。由于矿山企业一般要经多年投资之后才能通过销售矿石得到收入,因此,在确定露天采场最终境界和开采深度时应考虑这样一个目标——即整个矿体的现行纯投资达到最大值时所确定的露天矿开采深度,它是依据采矿公司对矿山其它项目投资使用的利率来进行计算的。     

白音华一号露天煤矿合理帮坡角的确定及边坡稳定性评价

 为保证白英华一号露天煤矿开采过程的边坡安全,确定了白音华煤田一号露天煤矿各帮合理帮坡角,并对其边坡稳定性进行了分析与评价。根据白音华煤田一号露天煤矿边坡各剖面分层物料的物理力学性质,应用FLAC^3D数值模拟软件计算模拟了白音华煤田一号露天煤矿各帮边坡的稳定性,确定了各帮合理帮坡角。同时,对东端帮实施内排提高帮坡角进行了研究,模拟结果表明,内排的实现提高了所压边坡的稳定性,在保证内排跟踪距离的前提下适当提高帮坡角,进而提高煤炭的回收率在露天煤矿中是可行的。     

露天矿短期采剥计划CAD系统的开发

针对矿床地质模型的建立方法以及短期采剥计划CAD系统的开发方法，以Auto CAD2000为平台，开发了露天矿短期采剥计划CAD系统。该系统主要由矿床地质模型和采剥计划CAD两个主要部分构成。系统中采用的矿岩量计算方法对传统方法进行了改进，实现了计划开采范围内各分岩种工程量以及各种煤质指标计算的自动化。     

拉铲倒堆开采工艺推土机降段高度优化

针对我国露天煤矿地质赋存特点,提出露天煤矿上部剥离物和煤层采用某些开采工艺,最下部煤层上部的剥离物部分或者全部采用拉铲倒堆开采工艺.采用拉铲倒堆开采工艺时,倒堆剥离台阶采用抛掷爆破方式,将一部分剥离物直接抛掷到内排土场;然后配备大功率的推土机扩展平台,降低倒堆台阶高度;最后由拉铲将剩余的剥离物直接倒排至采空区.在抛掷爆破条件下,得到了推土机的推土距离与倒堆台阶宽度和推土机降段高度的近似关系.以年作业总费用最小为优化目标,提出了拉铲倒堆开采工艺推土机降段高度的优化模型.     

蒙东能源西二号露天煤矿采区转向方式研究

 大型煤田进行露天开采时,通常采用分区开采,故必须考虑相邻采区间转向过渡的问题。分析了5 种采区转向过渡方式,比较了各转向方式特点,结合蒙东能源西二号露天煤矿的实际生产现状,以矿山辅助设计软件SMCAD 为平台进行三维地质建模、实体算量、模拟开采,引入垂直权高差概念,对比了4 种连续式转向过渡方式的优劣,揭示了各转向方式条件下的剥采比、过渡时间、运距和总费用等变化规律,综合确定留沟直角转向为最优方案。     

煤田火区挥发燃烧机理分析及实验

根据煤田火区挥发燃烧的特点,建立了煤田火区挥发燃烧数学模型和物理模型,用解析方法对数学模型中的控制方程进行求解,得出了在相对静止高温环境中煤层挥发燃烧速度、挥发份组分含量、燃烧火焰温度等参数的解。根据解析的结果,煤田火区挥发燃烧火焰的温度是按挥发份的低热值计算的绝热燃烧温度。在实际的火区中,由于自然对流或强迫对流的作用,真实温度要比绝热燃烧温度低。实验研究发现,在外界加热过程中,不仅发现受热面受到外界的升温影响最大,而内部受到外界影响较小,而且发现在外界温度升高达到一定的程度后,受热面温度会超过外界温度持     

露天煤矿采区接续方案

 在大型近水平及缓倾斜煤田露天开采时,通常划分多个采区依次开采。在新旧采区接续时,存在采区转向过渡方式选择、采区接续位置确定、接续期间开拓运输系统布置、接续期间工程量搭配等技术难点。本文以蒙东能源控股有限责任公司西二号露天煤矿为例,分析了4种采区转向过渡方式,确定采用直角缓帮转向的过渡方式进行采区转向过渡。采用露天矿SMCAD软件进行三维地质建模,交互式设计工作帮,模拟工程位置,精确计算相应的工程量,提出了4种两个采区间的接续方案,揭示了4种方案的工程量搭配和过渡时间等变化规律,综合分析确定了合理的采区接续方案。     

临近水库浅埋煤层防水煤柱留设宽度数值模拟

留设防水煤柱是临近水库煤层保水开采最为有效的方法,而如何确定防水煤柱留设宽度是当前迫切需要解决的问题。本文分析保水开采问题的流固耦合机理,建立流固耦合作用的控制方程,以张家峁矿井常家沟水库周边4-2煤层开采为工程依托,采用数值模拟研究煤层采动对库岸边坡变形和孔隙水压力的影响规律,分析浅埋煤层开采覆岩采动破坏特性与岸坡失稳模式,进而提出防水煤柱的合理留设宽度。结果表明：当工作面临近库岸边坡时,库岸坡体先后出现向采空区侧倾倒转动和向水库方向滑移失稳的破坏模式;当坡面顶点产生反向水平位移且竖向位移急剧增加时,岸坡开始向水库方向滑移;当煤层顶底板孔隙水压力突变为0时,顶底板开始突水;取以上两种情况下较大煤柱宽度作为临界煤柱宽度,可以保证岸坡不出现失稳破坏且煤层顶底板不发生突水事故。在此基础上确定4-2煤层防水煤柱宽度为109 m,工程实践证明该宽度可以保证安全开采。本文研究成果可为确定临近水库煤层开采的防水煤柱宽度提供理论支撑和实践依据。     

砂卵石地层条件下台阶式基坑的地表变形特点及地层补偿法应用

台阶式基坑在基坑工程中应用较为普遍,其内坑开挖形态、位置的不同将使周围地层的应力场、位移场更为复杂,也给设计和施工带来一定的难度.以北京地区典型的砂卵石地层为研究背景,利用数值模型分析了台阶式基坑地表变形特点.通过地表沉降量比较了影响台阶式基坑工程地表变形的3个主要因素:内坑边距、深度和宽度.同时,进一步讨论了地层补偿法在北京地区砂卵石地层条件下的适应性,并对其他地域的相似工程提出了边墙侧移估算深度的方法.研究结果表明:造成台阶式基坑两侧地表变形差异的本质原因在于内、外坑之间土层形态的不同;地层补偿法可用于描述台阶式基坑地表变形与墙体侧移之间的相互关系.研究成果对北京地区及类似的砂卵石地层条件下台阶式基坑的监控量测与施工精细化控制提供了参考.