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。     

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.     

露天矿深部境界陡帮开采最终帮坡角的确定

为了确定深部开采境界最终边坡角,在系统的边坡工程地质勘查、岩体结构、水文地质调查与渗流场分析、矿区地应力场测量和矿岩物理力学特性测试的基础上,采用RFPA2D进行岩体破坏过程模拟、FLAC3D进行应力、位移分析并与刚体极限平衡分析法相结合,确定平庄西露天矿深部开采境界最终帮坡角.进行高陡边坡稳定性的系统分析研究和边坡优化设计,使西露天矿各分区的总体边坡角提高了1～6°.     

分区开采露天矿凹形端帮力学及几何特性研究

为了研究分区开采的露天矿凹形端帮几何、力学特性,与圆形深凹露天矿进行对比,明确了端帮岩环共轴特性,并推导出了岩环拱高与平面曲率半径的函数关系,求导得到了平面曲率半径的最小值,同时还推导出上部境界平面曲率半径与端帮高度之比的表达式,并得出了该比值的最小值为端帮边坡角的余切值.通过力学建模分析,推导出了考虑侧面压力时的凹形边坡稳定系数计算公式,并明确了影响凹形端帮稳定性的关键因素有上部平面曲率半径与坡高之比和凹形端帮暴露面积.利用数值模拟对凹形端帮进行稳定性分析,验证了力学模型的准确性,揭示了各影响因素与稳定系数的耦合规律.     

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。     

宝日希勒露天矿端帮高位煤层靠帮回采技术研究

现阶段近水平复合煤层露天矿端帮靠帮回采建设过程中,仍然存在局限,只是研究了下部煤层的回采,对于高位煤层的回采难度较大,研究较少,因此,为了能在近水平复合煤层中进行高位煤层的回采,通过分析宝日希勒露天矿边坡工程地质情况和地层赋存特点,利用FLAC^3D构建端帮三维数值模拟模型,计算了借助内排土场平盘靠帮回采高位煤层1-2煤时换填步距与边坡稳定性的关系,设计确定了靠帮回采高位煤层1-2煤边坡稳定性控制技术及相应的靠帮回采方案。研究结果表明：端帮1-2煤高位煤层靠帮回采换填步距不超过80 m,端帮1-2高位煤层靠帮回采时,借助于发展到1-2煤台阶底板上的内排土场平盘布置设备进行靠帮回采,回采方式为分层捣运、内排追踪回填。全区靠帮回采可多回收1-2煤2.260×10⁷ t,取得49.72亿元的经济效益。     

露天矿开采中土石方工程量测量方法研究

为提高露天矿开采中土石方量测量及计算精度,给甲乙双方土方工程款的结算提供依据。文中采用南方cass9.0软件中的DTM法、方格网法和断面法,根据露天矿开采中土方量实测数据,使用3种方法分别计算土石方工程量,并分析其测量精度和适用范围。结果表明:DTM法计算土方量在不规则地形条件下的露天矿开采中较为适用,方格网法比较适合规则且平整的场地,断面法适用于开挖边界平行于纵断面线的道路。该结论可为露天矿开采中土方工程量计算提供参考。     

GPS在露天矿开采中的应用

GPS在国民经济建设中发挥着越来越重要的作用,本文通过分析GPS的定位精度,结合露天矿实际情况,介绍了GPS在露天矿地表测量,车辆调度系统和地表滑坡监测中的具体应用。     

露天矿开采程序选优分析方法初探

作者针对某露天矿开采程序选择问题，采用双基点法对其综合排序，同时通过灵敏度分析找出影响排序的敏感指标，为矿山设计时合理选择开采程序提供了一种有效、实用的分析方法。     

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.     

露天矿高陡边坡变形破坏机理及稳定性

针对露天矿普遍存在的一类复杂特殊的高陡边坡稳定性及变形区防治的问题,以抚顺西露天矿南帮变形区高陡边坡为工程背景,采用Morgenstern-Price极限平衡法与有限元数值模拟软件RFPA相结合的方法对高陡边坡的变形破坏机理及稳定性问题进行了系统的研究.研究结果表明:抚顺西露天矿南帮变形区高陡边坡破坏机制为前缘蠕滑、后缘拉裂的坐落-滑移式破坏,该区域稳定性差,处于不稳定状态.针对南帮变形区存在的问题提出合理的边坡变形综合防治措施.     

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。     

露天矿高陡边坡岩体参数获取与稳定性评价方法研究

针对露天矿高陡边坡岩体参数难获取和稳定性易变化的问题,本文以攀枝花露天矿高陡边坡为研究对象,采用非接触式无人机摄影测量技术获取研究区域的三维模型,统计结构面的分布情况,结合室内岩石力学试验数据,采用国家BQ标准进行岩体质量分级,并给出边坡岩体强度力学参数建议值。在此基础上,通过有限单元法分析了矿区在开采条件下边坡的稳定性动态演化特征,并对开挖过程边坡的稳定性做出了评价。结果表明:随着矿区的开采,边坡在开挖面附近由于卸荷作用发生位移回弹,最大位移增量为33.2 mm;塑性区主要集中在断层和矿岩界面附近,以剪切屈服为主;边坡稳定性随着矿区的开采逐渐降低,直至达到临界稳定状态。采用锚索对边坡进行加固,并采用塑性区面积占比对加固前后的稳定性进行评价,评价系数α由加固前的0.4降低至加固后的0.05,证明了加固措施的有效性。本文相关研究可为露天矿高陡边坡岩体参数取值和稳定性评价提供参考。     

露天矿铁路运输调度专家系统中动态数据库的建立

介绍了在微机上用ＰＲＯＬＯＧ逻辑程序设计语言，对列车、站场和线路等矿山铁路运输调度的信息进行动态管理，以便维护矿山铁路运输调度专家系统的正常运行，为矿山生产的配车优化提供了现代化管理手段和方法．     

浅谈铝土矿露天矿合理化开采优化提议

铝土矿露天开采一直以来在开采、环境和安全方面都存在较多的问题,合理化优化采矿已经成为现代矿业开采的重点。文章在分析铝土矿露天开采存在的问题之上提出了对于合理化开采露天铝土矿的建议,为今后铝土矿露天开采的生产作业及开采后的治理提供了借鉴和经验。     

露天矿分期开采CAD优化设计系统

本文应用优化技术和ＣＡＤ技术，开发出了露天矿分期开采ＣＡＤ优化设计系统。该系统包括如下子系统：露天矿分期境界优化与ＣＡＤ设计；开拓运输系统优化与ＣＡＤ设计；扩帮过渡优化设计；ＣＡＤ生产过程模拟；通用采剥计划。     

露天矿数字开采过程仿真及其应用

 为了实现露天矿三维数字化虚拟开采,提出了一种基于层间组合和定位显示技术驱动开采模板、动态切割实体模型的数字开采方法。在建立露天矿数字化三维地形模型、三维地质模型的基础上,根据矿山工程发展状态及几何约束关系,定义了以台阶为单元的分层式开采模板和驱动开采模板,从而实现露天矿的开采过程仿真。以不规则实体构模技术及实体间布尔切割运算技术作为矿岩量快速分类计算的技术手段,快速形成多个开采方案,使多方案设计对比择优成为可能,提高了采矿设计的速度和质量。研究结论为露天矿进行长远规划及定制长期计划提供了技术支撑。     

高陡边坡削帮减载技术优化

为减少布沼坝西帮削帮减载治理过程中爆破振动对高陡边坡的影响,维护到界边坡的稳定性,采用非电延时控制爆破技术,分台阶分层爆破开挖,沿到界边坡线进行预裂爆破.通过现场爆破试验与爆破振动测试相结合的方法,得到适合于削帮减载治理工程的爆破方案及满足到界边坡稳定成型的预裂爆破方案的参数范围,并验证了考虑高程的振速预测公式在本工程的适用性.     

深凹露天矿高陡边坡稳定性分析与设计优化

以首钢水厂铁矿为依托工程,在系统的边坡工程地质勘查、岩体结构、水文地质调查与渗流场分析、矿区地应力场测量和矿岩物理力学特性测试的基础上,采用固-流耦合的有限差分法、离散单元法和极限平衡分析法相结合的方法,进行了水厂铁矿高陡边坡稳定性的系统分析研究和边坡优化设计,使水厂铁矿各分区的总体边坡角提高了1～6°.     

基于数值模拟的露天矿高陡边坡可靠度分析

本研究将数值模拟与可靠度理论相结合进行露天矿高陡边坡稳定性分析,在数值模拟前处理上,实现边坡模型四面体剖分。基于FLAC3D,利用强度折减法得到其最可能滑动面和相应的安全系数,根据边坡位移等值云图,搜索并保存等值线最为密集区域的数据点坐标并进行非线性拟合,找出该边坡的潜在破坏面进行可靠度计算。将该方法用于某高陡边坡稳定性分析,求得可能滑动面安全系数为1.80,边坡潜在破坏以圆弧形剪切破坏为主;可靠度计算收敛时,求得可靠度指标β为2.381 8,破坏概率P_f为0.865 6%。结果表明:该边坡在安全系数为1.80时,其破坏概率为0.865 6%,属于稳定边坡。