露天煤矿采区转向接续期间剥采工程优化

 近水平煤层露天煤矿划分成多个采区按顺序开采,上一个采区开采即将结束转向下一个采区开采时,需要做好两个采区在转向过渡期间的剥采工程优化安排,以保证转向过渡顺利.本文以平朔安家岭露天煤矿首采区向二采区转向开采期间剥采工程为例,提出了缓帮L型转向方案、缓帮扇形转向方案、重新拉沟开采转向方案,采用方案比较法分析比较了3个转向方案的生产剥采比、转向过渡时间、剥采运距及经济效益等,确定采用L型转向方案.在采区接续工程位置确定研究中,提出了多种两个采区V-P曲线接续方案,分析不同接续方案的生产剥采比、过渡时间等的变化规律,综合分析确定合理的转向过渡方案,并对两个采区的逐年剥采工程量进行优化.     

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。     

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。     

武家塔露天煤矿露天-井工联合开采方案

为了改善露天矿经济效果,发挥规模效益,根据地质条件、煤炭市场需求等条件,确定该矿合理的生产能力应扩大为300万t／a,因此,需要对该矿后续开采方案进行研究,针对该矿1-2^#和2-2^#两个可采煤层,为提高煤炭资源回收率,减少基建工程量和外排量,采用多种可行方案优选法,提出了在露天矿坑的坑底打斜,用井工开采2—2^#煤层的开采方案,并对井工开采工艺、井巷掘进工程量、工作面布置、坑下斜井合理移动步距进行了确定。论述了在武家塔露天煤矿采用露天与井工开采并存的可行性、必要性和理论意义。联合开采方案在技术上是可行的、经济上是合理的。     

大型露天矿规模化开采新工艺研究

露天矿区采用采坑数量和规模化开采下的开采工艺成为我国露天煤矿发展的关键问题,综合运用露天采矿学原理、可靠性理论和技术经济学,通过现场调查研究、理论分析和现场工程实践,以资源储量、生产技术和经济最优原则,建立了露天矿区单坑和多坑的生产规模优化模型。分析了影响矿山工艺选择的因素,基于各单一开采工艺的适用条件,根据单一开采工艺的空间分布、严格限制工艺与非严格限制工艺对综合工艺进行了分类,总结了各种综合工艺的特点,提出了不同综合工艺的适用条件,基于模糊数学和层次分析法,建立了开采工艺选择的综合评价模型,提出了确定综合工艺开采参数的方法,提出了露天煤矿综合开采工艺中各单一工艺生产能力匹配原则及措施;基于各单一开采系统能力匹配原则,提出了综合开采工艺的动态调整方法,考虑各单一开采工艺相互关系,绘制了综合开采工艺的典型关系图,建立了综合工艺可靠性模型,提出了提高综合工艺开采矿山的可靠性的途径。煤炭是我国主要的能源产品和能源消费品。露天开采是煤炭的主要开采方式之一。研究露天煤矿的碳排放核算及碳减排途径对我国露天煤矿的低碳发展具有重要的意义。在深入研究国内外碳排放核算方法、露天煤矿生产过程、生产工艺的基础上,得出露天煤矿正常生产年的碳排放源构成,主要包括直接碳排放源和间接碳排放源;并在此基础上,运用露天煤矿碳排放初步估算法构建了露天煤矿碳排放初步核算模型。以能源消耗和露天开采生产环节为主线,构建了露天煤矿碳排放初步核算模型和基于生产环节的露天煤矿碳排放核算模型。露天煤矿碳排放初步核算模型按照碳排放源的5个部分构建。基于生产环节的露天煤矿碳排放核算模型则以生产环节为主,初步核算模型为辅为原则,将露天煤矿的生产环节分成穿孔、爆破、采装、破碎、运输、排土、辅助7个环节,并结合露天煤矿的碳排放源加入溢散、自燃源,共9个部分完成模型构建。基于安家岭、黑岱沟、伊敏河等国内具有代表性的典型露天煤矿的统计数据,分别按工艺环节进行露天煤矿的碳排放核算,得出了这几座露天矿近10年左右的碳排放水平,并分析了它们所代表工艺的碳排放水平的优劣。不同半连续工艺的碳排放对比得到自移式破碎机工艺优于端帮半固定破碎站工艺优于地面固定破碎站工艺。     

露天煤矿过正断层动态剥采比时空优化控制

针对露天煤矿开采过程中遇到断层时,煤层顶底板起伏,造成剥采比剧烈变化,煤量接续困难等一系列问题.在保证过断层期间矿山剥采工程过渡接续及剥采比均衡控制的基础上,根据不同断层落差,建立生产剥采比与煤层厚度、倾角、断层落差、台阶坡面角的关系模型.研究薄煤层、中厚煤层、厚煤层在不同断层落差区间下,过断层期间控制生产剥采比的开采方法.以接续工程费用最小为目标函数,优化确定产量接续的时空位置关系.结合胜利东二号露天煤矿首采区出现正断层采用此方法进行实例分析.结果表明:过断层工程接续和剥采比均衡控制技术对露天矿持续生产具有理论指导意义和实用价值.     

海州露天煤矿滑坡综合整治

本文介绍海州露天煤矿非工作帮一次巨大滑坡的整治工程实践,结合岩体的完整程度、滑坡的推力大小、以及软弱岩层等特点,确定以抗滑桩为主,疏干排水措施为辅的综合整治方案,文中论述了以工程造价最低为目标函数,对大型钢筋混凝土抗滑桩的主要设计参数进行优化的方法,由于综合整治,获得了明显的技术和经济效果.     

准东露天煤矿首采区提前转向边坡稳定性

为解决露天煤矿采区转向时的合理边坡工程位置、超前降深水平及合理边坡形态问题.结合准东露天煤矿首采区提前转向工程实例,运用刚体极限平衡法及数值模拟,探讨边坡降深水平与合理边坡角的关系,提出超前降深水平位置,并分析了边坡的破坏形式及其塑性贯通区形状,为确定转向境界,提前实现横采内排提供有力依据.结果表明:边坡降深到286水平后合理边坡角变化不大.建议西帮北部边坡超前降深到350水平处.边坡岩体的破坏方式为张拉-剪切复合型破坏,边坡开挖后在坡脚形成的应力集中造成的局部岩体破坏是滑坡发生的诱因.     

基于层次分析法的复合煤层露天矿初始拉沟位置确定

 露天矿合理拉沟位置的确定对露天矿生产接续、剥采比控制具有重要影响.本文应用层次分析的基本决策理论,建立露天矿拉沟位置方案综合评价分析模型,结合内蒙古宝日希勒露天煤矿煤层赋存情况及开采现状,分析了三采区上部煤层采空区重新拉沟、开采下部煤层的可行性及必要性.依据露天矿拉沟位置的选择原则以及该矿的特殊地质地形条件,设计两个拉沟位置方案,分别分析各因素对下部煤层拉沟位置选择的影响.利用层次分析法,分析比较各方案的优缺点,最终确定出最合理的拉沟位置方案.结果表明,层次分析法的评价结果符合实际情况,且计算简单,具有较强的实用性.     

技术经济比较在速度目标值比选中的作用及方法

速度目标值的确定是铁路项目决策的重要因素,应结合项目定位,从经济性、路网协调性、开行方案等方面进行综合比选和考虑。结合东北某项目,仅从技术经济方面提出了平坦地区速度目标值方案比选中的建设标准和经济比较的重点和方法。研究结论：对于平坦地区而言,不同速度目标值方案对线路长度、桥梁结构工程方面影响不大,但对桥梁比例、路基工程、站后工程及轨道工程方面影响较大。     

安家岭露天煤矿采空区上覆岩层安全厚度研究

针对安家岭露天煤矿井工采空区上覆岩层不稳定给露天开采带来的安全问题,采用数值模拟、数值计算、相似材料模拟等方法,研究了4#煤、9#煤采空区顶板安全厚度.结果表明:在露天采矿设备作用下,采空区顶板转角区域和中心围岩处发生剪切破坏;在汽车满载作用下,4#煤采空区跨度为3.5 m,顶板厚度为11 m时产生剪切破坏,9#煤采空区跨度为5 m,顶板厚度为14 m时产生剪切破坏.将数值计算、相似材料模拟结果与采空区特性结合,确定了安家岭露天煤矿采空区域4#煤、9#煤不同采空区跨度应预留的顶板安全厚度.     

铁路运输露天矿陡帮开采工艺研究荣获1987年国家科技进步二等奖

我院采矿系与马鞍山矿山研究院,鞍钢大孤山铁矿和鞍钢矿山研究所等合作,以大孤山铁矿作为试验点,开展了铁路运输露天矿陡帮开采的可行性研究,对陡帮和缓帮开采两个方案进行了技术经济比较,得出铁路运输开拓时期(至1994年),陡帮开采比缓帮开采推迟剥岩量4300万吨,可多获利润净现值5900万元。     

挂帮矿充填法开采对高陡边坡及采场围岩稳定性的影响

以大冶铁矿高陡边坡下2#挂帮矿回采为工程背景,首先采用GEO--SLOPE软件对挂帮矿开采中边坡稳定性进行了分析;然后通过现场监测及模型相似实验相结合的手段,研究矿柱及围岩的应力及位移变化规律,探讨了挂帮矿充填法开采对采场围岩稳定性的影响.研究表明挂帮矿所在露天初始边坡经过扩帮及内部开采后,安全系数平均值由1.274下降至1.005,边坡稳定性较差;目前空区采场矿柱及围岩稳定性较好,但必须对现有采空区进行充填,改变空区及矿柱应力集中状态,才能进行矿柱及顶底板矿石回采.     

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.     

关于黑岱沟露天煤矿并段台阶工艺接续研究

针对黑岱沟露天煤矿的特点、现有开采工艺等,具体研究该矿在扩大生产能力方案实施过程中由单斗铲汽车工艺向吊斗铲倒堆工艺过渡中所存在的问题以及合理的矿山工程衔接方案,以达到吊斗铲开采工艺设计台阶要求。在此过程中,黑岱沟露天煤矿通过分区分段开采、多通道布置等方案,克服了并段台阶工艺接续过程中出现的问题,最大限度的增加现有设备生产能力,减少运距,创造了巨大的经济效益。     

含弱层的复合边坡稳定性研究及应用

针对露天开采所形成的复合边坡的稳定性问题,结合白音华二号露天煤矿采场北帮-北外排土场南帮复合高边坡,创造性地采用分段局部控制反向验算复合边坡稳定性的方法,并依据其采、剥工程实际,通过SMCAD时时地创建三维仿真开采边坡,逆向思考,反向验算在不同安全距离下理想排弃标高为1 200 m的二号矿含弱层顺倾复合边坡的稳定性;然后采用FLAC3D数值模拟方法验证分段局部控制反向验算复合边坡稳定性方法的可信度.研究结果表明:二号矿安全距离为100 m、排弃标高为1 200 m复合边坡是满足稳定性要求的;用该反向验算方法来确定复合边坡参数及形态是合理的.     

逐孔起爆技术在露天煤矿深孔爆破中的应用

为研究逐孔起爆技术在露天煤矿深孔爆破中的应用,以神华北电胜利露天矿为研究对象,在理论分析的基础上,设计出合理的爆破方案,得出具体爆破参数.利用Ansys对逐孔起爆过程进行数值模拟,分析逐孔起爆作用原理;对神华北电胜利露天矿的爆破方案进行数值模拟,验证爆破方案的合理性;分析不同堵塞长度下,岩石所受应力的变化,分析得到使爆破效果更好的堵塞长度.     

条带开采沉陷预测分析与工程应用

为了合理确定条带开采留宽长度,模拟条带开采引起的地表变形,开挖环境的工程措施要求、保护对象的空间位置和开采岩层的情况,选用相应的条带开采沉陷机理、计算模型和计算方法,用以预测设计开采区的地表变形以及采后数据整理.全部工作是在自行研发的软件包的基础上完成,实现了地表变形计算的可视化分析系统.依据马蹄沟煤矿地面观测资料及采区的地质开采条件为基础,应用该系统,指导该矿成功的在河流及建筑物下开采,做到了准确预测预报.     

露天煤矿三维边坡开挖变形控制对策及工程应用

以安太堡露天矿西端帮73200地质剖面为工程背景,构建三维长直边坡地质模型和数值模型,应用FLAC3D对边坡工程在分步开挖过程中表现出来的三维变形效应进行了研究,发现随着边坡开挖长度的不同,边坡向临空侧的最大位移呈现出显著的非线性变形响应特征,即在非线性变形曲线中出现一个重要特征点和由该点可以界定的两个差异明显的变形阶段.基于上述研究和对西端帮进行时空步序控制开采技术的优化分析,采用缩短采煤长度,分段开挖,跟进回填,反压护坡,监测反馈,再进行回采的开采模式,不仅缩短了西端帮的暴露时间,而且充分利用边坡开挖的三维变形效应和边坡岩体强度不断衰减的时间效应,达到了改善边坡受力状态、控制边坡变形、提高开挖边坡稳定程度的效果.