并行露天矿全压帮内排三角煤回采量研究

针对相邻露天矿并行开采时面临的压帮内排与二次剥离问题,分析了不同三角煤回收量引起的境界剥采比的变化趋势,确定了全压帮内排时合理剥采比的判断准则。并以我国黑岱沟和哈尔乌素露天矿并行开采为例,通过分析得出2015年黑岱沟露天矿开采位置应回收三角煤的宽度为209.3m。

布沼坝露天矿西帮压帮内排稳定性浅析

分析露天矿西帮边坡的稳定性，并对西帮靠帮开采后的压帮内排进行稳定性分析。

分区内排露天煤矿压帮留沟模式及参数优化

大型露天煤田安全高效集约化开发是露天煤炭开发的发展趋势,以分区开采为主要开发模式的大型露天煤田具有安全高效、回采率高、投资回收期短的显著优势,同时可以利用开采形成的采空区回填剥离物料形成内排土场,并降低剥离物料对土地的压占及破坏。针对大型露天煤矿分区开采衍生出相邻采区间二次剥离量大的问题,在考虑压帮内排留沟模式影响基础上,结合外排空间受限条件,以内排加高分析不同压帮留沟模式对剥采与运输系统的影响,建立全压帮及半压帮内排总费用模型,并对半压帮倒三角和倒梯形留沟模式进行对比分析。基于费用补偿法,以全压帮内排为参照,在剥离物料不外排的条件下,综合考虑内排容量,构建压帮内排倒三角留沟模式与倒梯形留沟模式的留沟高度优化模型以及内排搭桥移设步距优化模型。对山西河曲露天煤矿首采区与二采区间留沟高度及运输系统进行综合优化。结果表明:半压帮内排经济效益显著,压帮内排倒三角留沟总费用随着留沟高度的增加先增大后减小,总经济效益先减小后增大,最佳留沟高度为110 m,内排搭桥最佳移设步距为104 m,相对全压帮内排节约10080万元;压帮内排倒梯形留沟总费用随着留沟深度的增加先减小后增大,总收益先增大后减小,最佳留沟高度为67 m,内排搭桥最佳移设步距为264 m,相对全压帮内排节约24540万元。留沟面积相等的条件下,倒三角留沟模式留沟深度较大,对单侧剥离物料运输系统影响较大,内排土场工作线长度较长,一般适用于内排空间紧张的露天煤矿;倒梯形留沟模式留沟深度较小,内排容量受到一定限制,一般适用于内排空间较大的露天煤矿。

大型近水平露天煤矿内排压帮高度研究

为了实现大型近水平露天煤矿压帮内排经济效益的最优化,运用露天采矿学的基本原理,根据近水平露天煤矿内排端帮单双环运输的特点,建立了以内排压帮高度为基本变量的最佳经济效益的数学模型,得出了压帮内排的效益公式是关于压帮高度的三次函数,根据其具有两个极值点的特性,推导出了最佳压帮高度计算公式,同时分析了影响最佳内排压帮高度的因素。结果表明:在近水平露天煤矿实现压帮内排,开采深度、坑底宽度和端帮边坡角对最佳压帮高度影响较大,同时,随着露天矿覆盖物厚度和煤层厚度的变化,需要考虑矿山的实际情况调整最佳压帮高度。

哈尔乌素露天煤矿首采区北端帮内排压帮高度优化

哈尔乌素露天煤矿首采区北端帮与黑岱沟露天煤矿二采区南端帮相邻。为了使哈尔乌素与黑岱沟露天煤矿相邻边帮资源开采获得最佳经济效益,结合工程实际,建立了哈尔乌素露天煤矿首采区北端帮内排压帮高度优化数学模型,并以剥离运输费用增量与减少的二次剥离费用净现值之差不小于0为目标,对内排压帮标高+1160、+1130、+1100、+1070共4个方案进行了对比分析。分析结果表明,按哈尔乌素与黑岱沟露天煤矿剥采工程实际发展状态,哈尔乌素露天煤矿首采区北端帮内排压帮标高为+1100时可使两矿相邻边帮资源开采经济效益最大化。

露天矿相邻采区间内排压帮高度及重复剥离深度的综合优化

分析了不同压帮方式的内排运距特点与计算原理,建立了内排压帮高度及重复剥离深度的数学模型,得出通用的计算公式并给出有效判据。以黑岱沟露天矿为例,采用费用补偿法确定最优的内排压帮高度,利用最小重复剥采比确定最佳的重复剥离深度。研究结果表明:分区开采露天矿相邻采区间内排压帮高度与重复剥离深度需同时确定,以费用补偿法建立的数学模型简单且可靠,研究成果对露天矿相邻采区间生产设计具有指导意义。

相邻露天煤矿协调开采合理压帮高度确定

根据黑岱沟、哈尔乌素露天煤矿生产现状,按综合费用最低原则,对两矿间压帮高度进行分析,并结合实际工程量对计算出的压帮高度进行验证,最终得出两矿协调开采合理的压帮高度。

河曲露天煤矿首采区末期全留沟内排方案

针对河曲露天矿首采区向二采区转向的问题,对比了重新拉沟、缓帮留沟和扇形转向三种接续方式的优缺点,确定采用缓帮留沟方式。综合考虑二采区开采程序要求及留沟对内排运输系统、原煤运输系统、运距变化等影响,揭示了内排方式对剥采系统的影响规律,计算了不同开采方式的二次剥离和运输成本,构建了总费用模型。通过技术经济比较得出全压帮内排剥离物料对运输距离较小,同时内排空间能够完全释放,但会导致二采区开采过程中与首采区接触的西端帮大量的二次剥离量,而全留沟内排开采二次剥离量较少,但是由于留沟的影响,使得内排空间无法完全释放,增加了剥离物料的转排费用,同时外排剥离物料需要征地,整体开采费用较高。综合对比两种开采方式,推荐采用全留沟内排。

水-热耦合下露天矿冻结期靠帮开采边坡稳定性研究

以宝日希勒露天矿北部端帮为研究对象,建立了边坡地质模型,基于水热耦合理论,通过COMSOL有限元分析软件分析了不同温度下冻结层厚度变化,利用GEO-slope软件对不同厚度下边坡进行稳定性分析,揭示了帮坡角改变对边坡稳定性的影响规律,确定了冻结期靠帮开采合理的帮坡角。研究表明:最佳靠帮开采时期为2月中旬至3月中旬,此时最大冻结层厚度约为3.4 m;在3.4 m冻结层作用下,冻结期边坡稳定性系数相较于非冻结期稳定性系数提升了7.3%;冻结期靠帮开采的合理帮坡角为29°,可多回收煤炭8.4万t。提出了增大内排台阶宽度到40 m的过渡期措施,保障了端帮由冻结期向解冻期过渡的安全。

内排台阶参数与边坡稳定性的动态耦合关系

为了研究露天矿压帮内排对端帮边坡稳定性的积极效应,揭示内排台阶参数与端帮边坡稳定性系数之间的函数关系,按照内排台阶的动态发展规律,利用Bishop法对压帮后边坡的稳定性进行分析;采用GEO-slope工程软件,对不同压帮状态下的露天矿边坡稳定性进行数值模拟,通过模拟压帮内排可以使端帮边坡稳定系数从1.027提升到1.455。研究结果表明内排台阶参数与边坡稳定性之间服从指数分布关系。

大型近水平露天煤矿端帮边坡时效性分析及应用

利用露天矿端帮边坡与内排土场、工作帮的关系研究露天矿端帮边坡的时效性,分析了露天采矿参数对端帮边坡暴露时间影响,采用端帮边坡的暴露时间作为边坡时效性评价的指标,结合端帮边坡压帮前后稳定系数变化的对比分析,根据给出的判断准则,论证了安太堡露天煤矿端帮边坡角可以提高到42°.结果表明:露天矿采场和排土场推进速度是影响暴露时间的重要因素,利用内排压帮方法完全可以提高端帮边坡角.

哈尔乌素露天煤矿首采区南端帮留沟高度优化

为了降低哈尔乌素二采区开采时的二次剥离量,对首采区南帮内排留沟高度进行优化研究。以留沟内排条件下的单环运输和内排搭桥2种方案为前提,分析了各种成本费用变化情况,构建了基于最小成本费用的内排留沟高度优化模型。研究结果表明:内排搭桥为留沟内排条件下的最佳运输方案,最佳留沟高度为37 m。

陡帮开采技术在将军戈壁二号露天煤矿的应用

将军戈壁二号露天煤矿南端帮最终边坡角取值过于保守,为了避免端帮边坡角太小造成端帮压煤,研究用陡帮开采技术采出南端帮压煤;研究时选择GEO-slope和FLAC 2种分析软件,分别采用极限平衡法、有限差分法、有限元法对南端帮边坡的稳定性进行模拟分析,寻找极限稳定状态时对应的边坡角度,将南端帮最终边坡角由35°提高到39°;在最大的陡帮开采边坡角度的基础上,调整南端帮台阶构成,布置相应的运输系统;共采出煤炭资源量为124万t,获得约1.1亿元的经济收益。

季节性岩土强度差异下的靠帮开采及效益分析

为充分利用露天煤矿边坡岩土强度的季节性差异,提高冬季开采时的端帮边坡角,增加煤炭资源采出量;基于季冻土强度理论和冻融作用下的直接剪切试验,运用Geo-Slope稳定性分析软件,结合冬夏两季边坡岩层的物理力学参数,在满足规范要求的端帮稳定性系数的基础上,计算冬夏两季端帮可达到的最大安全角度和冬季端帮稳定性系数强化幅度。结果表明:相同边坡角时,夏季到冬季端帮稳定性系数Fs增大,稳定性系数平均强化幅度为7.34%;季节性靠帮开采方案可将端帮边坡角从夏季的39°提高到冬季的41°;基于岩土强度季节性差异的靠帮开采,提高端帮煤炭回收量8.11万t,增加经济效益654.05万元;利用增加内排压帮土方量3600 m3的方式可以保障过渡期内端帮的安全性。

端帮靠帮开采技术在安家岭露天矿的应用

对安家岭露天矿南帮靠帮开采的适用性进行分析。并对工程量、运输系统、采剥进度进行了详细的分析和布置。在靠帮开采区域选择了3个剖面,采用FLAC和GEO-slope软件进行了数值模拟,验证了此区域边坡采动前后的稳定性。研究结果表明:南帮采用靠帮开采,1270道路仅保留10 m保安平盘,在保证安全的前提下,可多回收原煤88万t,创造经济效益9 010万元。

端帮陡帮控制开采技术在安家岭露天矿的应用

因煤层抬升,在回收道路压煤后4#煤底板形成1条80 m宽的运输道路而造成端帮压煤。为了尽可能多回收煤炭资源,在综合考虑安家岭露天矿运输系统布置、开采现状和边坡稳定性的基础上,设计了"4#煤底板以下北扩40 m"的端帮陡帮开采方案。通过采取"分2个阶段采掘、2次内排压帮"的生产组织方式,实现了快速采掘、尽早内排压帮,并在开采过程中辅助以边坡监测监控的保障措施,形成了适合安家岭露天矿生产实际的端帮陡帮控制开采技术体系。

石头梅露天煤矿非工作帮煤炭资源开采实践

为了提高石头梅一号露天煤矿非工作帮煤炭资源回采率、保障边坡稳定性,基于对采场补充勘查和非工作帮边坡稳定性分析研究,探讨了非工作帮煤炭资源开采措施。结果表明:通过采取削帮回采挂帮煤和内排压帮等措施,可消除边坡挂帮煤炭自燃的火灾事故隐患、增强边坡稳定性、提高煤炭资源回采率、降低投资成本、提高安全经济效益。

平朔东露天矿过端帮采空区边坡稳定性研究与治理

基于露天矿陡帮压煤回采、且坡体内赋存采空区的问题,结合平朔东露天矿北帮边坡工程实际情况;分析了采空区和陡帮开采对边坡的破坏机制,提出了内排压帮和空区爆破崩落处理措施;并应用刚体极限平衡法,对北帮边坡治理前后进行稳定性计算。结果表明:边坡加陡及赋存采空区破坏了坡体内上覆岩层原岩应力平衡状态,坡脚出现应力集中,岩体发生塑性变形;通过内排压帮和空区爆破崩落处理,缓解应力集中,阻止塑性破坏,治理后北帮边坡稳定系数由1.067提高至1.321,满足安全储备要求,边坡治理效果显著。

相邻露天煤矿协调开采最小追踪距离研究

通过相邻两露天煤矿开采先后关系及相互影响情况分析,提出两矿最小追踪开采距离的概念,得出影响最小追踪开采距离的因素。以黑岱沟、哈尔乌素露天煤矿为例,计算出两矿最小追踪开采距离,为实际生产提供理论指导。

平朔东露天矿相邻采区重复剥离采深优化

通过对露天矿分区开采条件下压帮内排特点的分析,结合采区交接存在三角煤损失的实际,从资源回收和经济性的角度建立了三角煤最佳采深的计算模型。结合实例研究,得出平朔东露天矿压帮内排条件下三角煤回收的最佳采深。