露天边帮开采中充填方式的探讨

针对我国露天边帮开采充填的现状,结合井工开采充填的方式,介绍了矸石充填、膏体充填和高水充填3种边帮充填方式的优缺点,探讨了3种井工开采充填方式应用到露天边帮开采充填的可行性,为露天边帮开采充填设计者提供了一些思路。

露天煤矿采矿全生命周期规划及决策平台研发与应用

为有效改善外部因素扰动导致的进度计划动态修正效率低的问题,笔者团队基于三角格网动态编辑及可视化技术,结合煤矿剥采工艺特性,提出了采矿模型的概念,设计研发了采矿全生命周期规划及决策平台,衍生出采矿模型建模体系方法、基于开采模板的剥采工程快速设计、基于运输功的动态规划模型建模与求解等几项关键技术,大幅降低了物料流规划约束条件,提升了动态规划模型的求解效率。该技术在国能宝日希勒露天矿进行实践应用,取得了良好应用效果。中长远排产推演5次平均可靠性可达82.37%,一次求解平均时间可从7 min压缩至2 min内完成。此项实践改善了原有规划设计的修正效率,提升了全生命周期范围内剥采进度计划的现场指导作用。

生态保护型煤炭开采技术与实践

针对生态脆弱区煤炭规模化高效开采造成生态影响范围大、周期长和强度高,缺乏统筹开采全周期源头减损与生态全要素系统技术,导致矿区生态修复成本高、效率低和效果差的问题,提出了生态保护型煤炭开采理念,露天开采损伤传导途径和井工开采损伤传导模型、生态损伤定量分析方法和矿区生态修复决策方法,研发了露天矿节地减损开采、生态型地层重构、分布式水资源集−储−用、基于“生态修复窗口期”协同修复技术;研发了井工开采损伤传导控制、含水层生态功能恢复、装配式楔形地下水库坝体构筑、沉陷区分时分区生态修复技术。建成蒙东矿区生态保护型露天开采示范工程,宝日希勒露天矿示范区植被盖度由开发前30%提高到59%,胜利露天矿示范区植被盖度由开发前5%提高到39%;建成神东井工生态保护型煤炭开采示范工程,植被盖度由开发前不足10%提高到70%。研究成果为生态保护型煤炭开采提供了科技支撑,具有广泛的应用和推广价值。

多尺度卷积与双注意力机制融合的入侵检测方法

为提高互联网入侵检测方法的准确率,提出一种卷积神经网络与注意力机制结合的入侵检测方法。利用Borderline-SMOTE过采样算法和MinMax归一化对数据进行预处理,有效缓解入侵数据量差异较大问题,提升非平衡数据检测性能;使用卷积神经网络Inception结构多尺度对数据进行特征提取,并配合注意力机制进行维度更新,提高模型处理海量数据时特征表达的准确性。研究结果表明:入侵检测方法的平均准确率为99.57%;相较于SVM方法、CNN方法、RNN方法、BLS-GMM方法,准确率分别提升了4.48%、1.35%、1.62%和0.04%,召回率分别提高了4.48%、1.36%、1.62%和0.14%。

间隔装药的殉爆起爆技术在露天矿山爆破中的应用

为了降低西沟露天石料厂的采石爆破成本,提高经济效益;应用空气袋间隔装药装置技术进行了150 mm炮孔和100 mm炮孔的爆破实验对比,同时进行了露天炮孔孔内反向和正向起爆殉爆试验对比。结果表明:采用炮孔中部空气袋间隔装置的露天矿台阶爆破,电子雷管起爆一端装药之后再利用其爆轰波殉爆起爆另一端装药,孔径大的炮孔比孔径小的炮孔殉爆起爆的爆破效果好;采用殉爆起爆技术后,做到了节能减排和提效;反向起爆爆破法与正向起爆爆破法相比,爆破效果更好。

露天矿顺倾软岩边坡内排追踪压帮治理工程——以贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮为例

软岩露天煤矿实现安全高效开采的重点是边坡稳定。为解决露天矿顺倾软岩边坡稳定性治理难题,在分析边坡稳定性主控因素的基础上,提出了露天矿顺倾软岩边坡内排追踪压帮治理工程。以贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮为工程背景,兼顾采场与内排土场边坡稳定性,采用极限平衡法和数值模拟相结合的手段,设计了采场边坡的空间形态,提出了采场与内排土场边坡协同治理方案,可最大限度地安全回收边坡压覆煤炭资源。研究结果表明:弱层暴露长度是露天矿顺倾软岩边坡稳定性的主控因素,控制采场与内排土场间的追踪距离是改善边坡稳定性的有效途径;随着追踪距离的增加,边坡破坏模式从以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层-剪出滑动逐渐过渡为以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层滑动,边坡稳定性逐渐下降;内排土场及其与采场构成的复合边坡稳定性随破坏底板弱层回填岩石范围的增大呈指数函数规律提高;贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮浅部边坡留设40 m运输平盘、15 m保安平盘,底帮深部边坡角29°,追踪距离控制在50 m之内时可满足安全要求;内排土场基底弱层完全破坏并回填岩石倾向长度60 m时可满足安全要求。研究成果为软岩露天煤矿边坡稳定性治理提供了新思路。

我国煤矸石山综合治理现状及零碳治理探索

在煤炭资源的开采过程中产出大量煤矸石,粉煤灰等副产品,这些副产品大量堆积引发了一系列次生灾害与环境问题。为解决煤矸石山因堆积产生的一系列灾害,基于国内重要矿区矸石山分布情况,分析其主要灾害,研究其治理经验与成果,探索生态处治煤矸石山坡面稳定的方法,探讨了现存煤矸石山治理的不足之处。结合国内外煤矸石利用与绿色治理新技术,提出1种桩-草协同护坡的零碳治理方式,可为我国煤矸石山资源化利用和生态环境保护提供参考。

降雨入渗作用下基底倾角对内排土场边坡变形的影响

为了研究降雨条件下基底倾角对排土场边坡稳定性的影响,根据朔州市某露天煤矿的实际情况,利用FLAC3D软件对排土场边坡进行同等雨强条件下不同基底倾角的数值模拟。结果表明:在降雨初期,排土场边坡表层的饱和度先快速增长并趋于非饱和的稳定值;随着降雨入渗至弱层和基岩交界处时,雨水在重力作用下向坡脚处堆积并导致坡脚处发生剪切破坏;随着基底倾角的增加,各监测点达到饱和或稳定状态出现明显的时间滞后效应,且位移量和应变增量的变化与基底倾角呈正相关关系。

基于位移变形监测和FLAC^(2D)南大沟排土场边坡稳定性分析

露天矿排土场作为矿山废土石的收容所,其稳定性直接关系着矿山生产安全和人员生命财产安全,是矿山安全管理的重点。为了研究南大沟排土场高边坡的稳定性和确保排土场后期安全运营,本文深入分析了该排土场工程地质资料,结合现场调查和堆排现状图,建立了典型边坡剖面的数值计算模型,创新性采用FLAC^(2D)数值分析软件定量评价和位移变形监测相结合的手段对南大沟排土场边坡稳定性进行了综合分析,再现了边坡潜在破坏的演化过程。通过分析稳定性计算结果和位移监测数据可以得到:其边坡破坏模式为顶部平台拉裂,下部以圆弧形剪出;经定性评价、定量计算后,三种工况下的边坡稳定性系数高于规范规定的安全系数,达到了安全等级一级的要求,排土场边坡整体处于稳定状态,证明了现有排土场的安全性和稳定性;通过位移监测数据结果表明排土场一年多内累计变形都维持在预警值范围以内,有较强的自稳能力。数值模拟与变形监测手段相结合的综合分析评价方法准确且合理,为矿山开采和废石堆排提供了安全保障,同时也为排土场稳定性分析提供了技术指导。该综合分析方法为其他矿山排土场边坡稳定性分析提供了借鉴。

黑岱沟矿区场地地脉动测试和分析

黑岱沟露天煤矿在开采过程中由于采用大剂量的抛掷爆破从而产生了强烈的地表振动,该矿区上覆数十米黄土,研究该区域黄土覆盖场地的放大效应和卓越频率对煤矿开采爆破设计有重要意义。在现场调查的基础上,选取黑岱沟露天煤矿一号矿区的基岩面和黄土场地开展了地脉动测试,并获取了基岩和黄土场地地表的加速度时程。对测试数据采用快速傅里叶变换和单点谱比进行分析。结果表明,该矿区黄土场地的放大系数在2.7倍左右,卓越频率在2.3Hz左右。同时根据场地的实测资料建立了FLAC一维土柱模型,将基岩加速度时程作为输入计算黄土覆盖场地的微振反应,计算得到的结果与脉动测试的结果基本一致。

地下开采扰动对露天排土场边坡变形破坏的影响

为了研究地下开采对上覆露天矿排土场边坡变形破坏的影响规律,以酸刺沟煤矿及哈尔乌素露天矿排土场为研究对象,分析了地表沉陷规律及其诱发排土场变形破坏的机制,采用概率积分法对地表沉陷量进行了预测,并借助FLAC^(3D)软件分析排土场边坡变形及地表塌陷,同时分析了酸刺沟煤矿工作面回采结束后,哈尔乌素露天矿排土场的位移变化。结果表明:概率积分法预测最大沉陷量为21 m左右,模拟计算最大沉陷量为22 m左右;两者的地表最大沉陷量均随着开采阶段的进行先增大后逐渐趋于稳定,符合地表沉陷形成移动盆地的规律;数值模拟结果和实际塌陷区位置一致;排土场边坡水平位移量与工作面推进长度呈正相关;工作面走向上,采空区两侧水平位移最大,呈现出向采空区中部滑移的特征,且总体表现为左侧边坡水平位移大于右侧边坡。

露天矿排土场土-泥岩混合体渗透特性研究

泥岩作为一种露天矿常见的岩石类型可作为排土场地层重构的隔水材料,利用自制土柱装置,按照正交实验设计原理,开展以土-泥岩混合体中的泥岩掺杂比例、泥岩颗粒度、土柱压实度、灌水量为可变因素的土柱渗透试验,通过观测湿润锋、土柱液面及烧杯积水高度的变化规律,探索土-泥岩混合体渗透速率及涵水率的渗透特性。结果表明,泥岩掺杂比例越高颗粒度越小,压实度越高,整体渗透速率越低,而灌水量越高混合体涵水率越高,此结果对露天矿排土场表层地层重构具有重要的参考价值。

俄罗斯露天煤矿发展研究

对俄罗斯露天煤矿的资源、生产等情况进行了深入分析,总结了俄罗斯露天煤矿开采技术的发展历程以及在典型地区的技术应用,梳理了俄罗斯露天煤矿装备特点、主要装备应用情况以及俄罗斯露天煤矿主要的生态保护措施。研究得出:俄罗斯适合露天开采的煤炭资源丰富,其探明储量占比达到俄罗斯煤炭资源总量的72%以上,露天煤矿产量占俄罗斯煤炭产量75%以上,露天煤矿是俄罗斯煤炭产业发展的重点。俄罗斯露天煤矿的开采工艺主要采用轮斗连续开采工艺,同时无运输倒堆工艺使用也较多,挖掘机、自卸卡车、吊斗铲等与开采工艺相对应的装备近些年取得了新的发展。在煤炭开发利用的同时,俄罗斯高度重视煤炭工业环境安全问题,在机构设置、法律法规、生态修复技术等方面积极探索并取得诸多进展,减少了露天煤矿开发对环境的负面影响。

地采扰动下露天坑地表岩移特征及废石充填方案研究

无底柱分段崩落法常应用于黑色金属露天转地下矿山,该方法易引起露天采场边坡失稳,影响矿区周边建(构)筑物的安全。以地表斜坡坡度较陡且地形切割强烈的李家河铁矿为研究对象,依据地表航拍点云数据和生产平面图建立精细的数值模型,采用数值模拟研究地下持续开采扰动作用下的露天坑地表岩移特征,并结合地势、植被、农作物和公路等因素,对比优选合理可行的地表废石充填方案。结果显示,随着矿体逐步向深部开采,受地形和矿体分布影响,Ⅰ号矿坑呈现局部零星破坏,Ⅱ号矿坑以东北侧区域破坏为主,Ⅰ号矿坑地表沉降变化范围小于Ⅱ号矿坑,最终优选出从侧壁向中间靠拢再向北侧推进的地表废石充填方案。

基于赤平投影法与极限平衡法的某矿山边坡稳定性研究

露天矿山高陡边坡稳定性已成为人民和国家关注的矿山安全问题之一。该研究根据边坡坡向、边坡岩体结构特征、结构面发育特征和岩体产状对矿山边坡地质工程分区,利用赤平投影法对3个分区进行边坡稳定性研究,选取3个典型剖面基于Slide软件利用极限平衡法对矿山高陡边坡进行稳定性研究。研究结果表明,该矿山边坡发生滑动、楔体破坏的可能性较小,且在3种工况下的安全系数均大于许用安全系数,该矿山边坡处于稳定状态,可保证矿山生产的安全。

边坡监测与治理技术在高寒矿区露天煤矿生态修复中的应用研究

边坡治理是露天矿山生态修复中的重要内容之一。以青海木里矿区聚乎更区为例,针对高寒矿区露天煤矿的边坡问题识别、监测和治理开展了系统研究,通过遥感、物探、钻探及地表测量等手段研究了矿区内不稳定边坡发育特征及稳定性。研究结果表明:建立了以遥感技术为核心,辅以常规的地表监测、地质调查、物探及钻探等手段的“天空地时”一体化不稳定边坡探查监测体系,确定矿区内不稳定边坡发育特征及稳定性,为矿山修复治理针对性开展边坡治理提供依据;采用高危渣山降高减载和边坡减坡治理技术,对边坡台阶进行清坡处理,消除浮石和崩塌等灾害,对渣山削坡卸载,使采坑边坡和渣山边坡达到稳定状态;并以聚乎更4号井南渣山为例,根据高密度电法探测和钻探验证,识别出了常年冻土上限和渣土层与原采坑基岩界线两个滑移面,确定后缘载荷过大是导致滑坡的主要因素,采取“后缘降高减载+边坡减坡+水系连通+综合监测”的治理方案,治理后既消除了对边坡前缘的载荷,又为后期植被复绿提供了稳定的立地条件。多期次动态监测表明边坡后缘已趋于稳定;边坡监测及治理技术在木里矿区生态修复治理中得到广泛使用,治理后的渣山边坡坡度控制均小于26°,有效消除了不稳定边坡对修复治理的影响,保障了矿山生态修复治理成效。

基于AHP-TOPSIS模型的露天煤矿开采方案优选研究

以胜利东二号露天矿为例,在对其地质条件、开采现状及中长期规划进行综合分析的基础上,确定了露天矿不同工作线长度与推进方式的3种开采方案,各方案对应露天煤矿的剥采比、内排空间、运距、基建量、二次剥离量及开采难易程度等指标均不相同,各有优劣。为选出最优开采方案并且避免决策结果受到人思维上主观因素的影响提出了层次分析法与TOPSIS法相结合的评价方式;运用AHP法对选取的9个重要指标构建层次分析结构模型并计算各指标权重,并由TOPSIS法得出各方案与正负理想解之间的贴近度;最终确定“分区境界北扩600 m方案”为最优开采方案。

基于役龄回退的露天矿采剥计划优化研究

目前采用的“以剥采比分期均衡为目标进行排产”的采剥工程计划设计理论,在实际工程应用过程中难以实现“矿山主要开采设备数量均衡稳定”的目标。基于此,凝练了设备有效生产能力参考基线及退化轨迹、主采设备分期均衡配置的均衡期动态优化、综合开采工艺系统间协同运行策略问题的混合多目标优化与博弈方法3个关键科学问题;提出了各类设备作业性能退化状态建模、各系统设备配置的均衡期动态寻优建模及算法求解、多系统协同运行策略优化建模及算法求解等重点攻关任务;提供了自然采剥比条件下主采设备数量分期均衡方法、综合开采工艺设备配置整体优化方法、全生命周期采剥计划反演理论等关键技术。

跨断层条件下工作面带式输送机的工作线形态优化

某露天矿采用自移式破碎机半连续系统采煤,在采区中部遇到1条断距较大的正断层,直接导致工作线被切断;为了解决连续、半连续系统工作面带式输送机与露天矿的开采条件的适应性问题,以该矿自移式破碎机半连续系统作为研究对象,以双工作线最优方案作为基准,采用“六因素模型”对单工作线不同方式的相对总费用进行测算,形成了完整的工作面带式输送机工作线形态优化理论体系,该理论体系同样适用于除断层外的其他类似条件。

基于Midas GTS NX的废弃矿山边坡稳定性分析

开展矿山边坡稳定性分析对识别矿山地质灾害隐患及评估边坡治理措施有效性具有重要意义。以新疆乌鲁木齐市米东区绍兴砂场废弃采砂矿山边坡为例,针对矿区内边坡A及边坡B进行研究。采用Midas GTS NX岩土分析软件有限元强度折减法对边坡进行模拟计算,分析恢复治理前后矿山边坡的稳定性。结果表明,应用Midas GTS NX软件对边坡进行数值模拟分析,所得模拟结果科学直观,在边坡稳定性分析中表现出较好的效果;边坡A经工程措施治理后,稳定性系数明显增大,x轴方向位移量减小了93.9%,最大剪应变分散在各分级台阶的坡脚处,减小了95.5%,潜在滑移面消失,边坡达到稳定状态;通过削高填低、坡脚压实、削坡分级及排水工程等工程措施治理边坡,可有效增加边坡稳定性,消除边坡地质灾害隐患。